專利名稱：一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生活垃圾填埋處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法。
背景技術(shù)：
目前，我國城市生活垃圾采用的主要處理方式是衛(wèi)生填埋。2008年，我國城市生活垃圾無害化處理量為10216萬噸，其中衛(wèi)生填埋占83.8%。在未來的10年內(nèi)，我國將有 1000座中小型生活垃圾衛(wèi)生填埋場，新增填埋規(guī)模8000萬噸以上，日填埋生活垃圾超過50 萬噸。傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋是在底部建設(shè)防滲層，其上通常設(shè)置30cm厚的礫石(卵石)層作為滲濾液收集層，按一定間距布設(shè)豎向?qū)馐\收集填埋氣，填埋達(dá)到設(shè)計(jì)高度，按要求進(jìn)行封場。傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋場垃圾降解基本處于厭氧環(huán)境，因而存在以下缺點(diǎn)(1)滲濾液污染濃度高，處理投資和運(yùn)行費(fèi)用高，處理難度大，小城鎮(zhèn)難于承受滲濾液處理的高額投資和運(yùn)行費(fèi)用；( 填埋場產(chǎn)生大量的氨氮、硫化氫等惡臭氣體，影響周邊環(huán)境和周邊大量土地的利用；C3)厭氧降解產(chǎn)生大量的甲烷，對(duì)于無填埋氣利用價(jià)值的中小型填埋場，增加了溫室氣體排放量；(4)填埋場穩(wěn)定化時(shí)間長(超過40年)，土地復(fù)墾周期長。目前，為解決上述填埋技術(shù)所面臨的問題，主要有兩種技術(shù)模式。一是上世紀(jì)70年由日本學(xué)者提出的準(zhǔn)好氧填埋技術(shù)。準(zhǔn)好氧填埋的原理是通過滲濾液收集管的不滿流設(shè)計(jì)，在填埋場內(nèi)外溫差的作用下使空氣自然通過滲濾液收集管末端進(jìn)入填埋場，從而使得垃圾內(nèi)部部分區(qū)域處于好氧狀態(tài)，特別是在滲濾液排水管和集水管周圍存在好氧區(qū)域，抑制了沼氣和硫化氫等氣體的產(chǎn)生，垃圾降解的速度得到提高，既加速了垃圾的穩(wěn)定，又減少了沼氣的排放，同時(shí)也降低了滲濾液的污染強(qiáng)度。二是上世紀(jì)70年代美國學(xué)者提出的生物反應(yīng)器填埋場技術(shù)。生物反應(yīng)器填埋場的基本思想是將整個(gè)填埋場看成是一個(gè)生物反應(yīng)器，通過有目的的控制手段，強(qiáng)化微生物過程，從而加速垃圾中易降解和中等易降解有機(jī)組分轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定。按運(yùn)行方式不同，生物反應(yīng)器填埋場可分為厭氧型(限制氧氣進(jìn)入)和準(zhǔn)好氧型(自然通風(fēng)方式供氧)以及好氧型 (人為通風(fēng))等類型。通過生物反應(yīng)器填埋場的運(yùn)行，可以降低滲濾液污染強(qiáng)度，加速填埋場穩(wěn)定，提高氣體產(chǎn)量和產(chǎn)氣速率，降低填埋垃圾處理費(fèi)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，生物反應(yīng)器填埋場可采用包括液體(水、滲濾液)注入、備選覆蓋層設(shè)計(jì)、營養(yǎng)添加、PH值調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、供氧和微生物接種等在內(nèi)的控制手段。但采用上述技術(shù)處理垃圾，由于好氧區(qū)域有限，滲濾液降解速率慢，垃圾穩(wěn)定化時(shí)間仍然較長。如何進(jìn)一步提高填埋場滲濾液的降解效果，降低滲濾液濃度，加速填埋場垃圾穩(wěn)定化，仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員努力研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是怎樣提供一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法，使其可以達(dá)到進(jìn)一步提高垃圾穩(wěn)定化速率，提高垃圾滲濾液降解效果和降低滲濾液濃度的目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法，其特點(diǎn)在于，在填埋場中，將滲濾液收集管采用非滿流設(shè)置，按照服務(wù)半徑為12. 5 15m的方式布置導(dǎo)氣石籠，使收集垃圾濾液時(shí)空氣能夠從滲濾液收集管進(jìn)入到濾液收集層和導(dǎo)氣石籠并向周邊垃圾體擴(kuò)散，使填埋場內(nèi)垃圾體中部分區(qū)域處于好氧環(huán)境，其余區(qū)域處于兼氧、厭氧環(huán)境，加速有機(jī)物降解；同時(shí)按照普通生物濾池法污水處理技術(shù)中的設(shè)計(jì)方法設(shè)置滲濾液收集層高度，使?jié)B濾液收集層形成人工好氧生物濾床，對(duì)滲濾液進(jìn)行強(qiáng)行降解處理；同時(shí)收集滲濾液，在垃圾填埋過程中，滲濾液進(jìn)行表面循環(huán)回噴，填埋場封場后，滲濾液循環(huán)回噴于封場覆蓋系統(tǒng)下部的氣體收集層。更加具體地說，本技術(shù)方案中，先在填埋場底部鋪設(shè)防滲層，防滲層傾斜設(shè)置，防滲層最低處設(shè)置一調(diào)節(jié)池，防滲層上表設(shè)置所述滲濾液收集層，滲濾液收集層采用粒徑為 25 40mm的礫石鋪設(shè)，滲濾液收集層底部鋪設(shè)有所述滲濾液收集管，滲濾液收集管匯總至調(diào)節(jié)池上方，填埋場中采用所述導(dǎo)氣石籠形成下端與濾液收集層相通的多個(gè)導(dǎo)氣豎井，再在垃圾填埋場上方采用回噴管道形成回噴系統(tǒng)，回噴管道匯總于調(diào)節(jié)池內(nèi)并設(shè)置有水泵為回噴系統(tǒng)提供水壓動(dòng)力；其中，所述滲濾液收集管按照以下非滿流原則設(shè)置管徑200 300mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 5 ；管徑350 450mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 6 ；管徑500mm及以上，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 7 ；所述濾液收集層高度按照以下公式設(shè)計(jì)確定H= (Qr. S0)/(A.NV)(1)式(1)中，H——滲濾液收集層高度，單位為m從——回噴流量，單位為m3/d; S0——滲濾液COD濃度，單位為g/L，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為6 12g/L ；A——填埋區(qū)面積， 單位為m2 ;NV——生物濾床容積COD負(fù)荷，單位為kgC0D/(m3 · d)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為 0. 1 0. 15kgC0D/(m3 · d)；式⑴中所述回噴流量可用下式計(jì)算Qr = Ns. Ae(2)式O)中，ke——滲濾液回噴面積，單位為m2 ;NS——填埋場水力負(fù)荷，單位為m3/ (m2 · d)，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為0. 009 0. 015m3/ (m2 · d)。上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)氣豎井同時(shí)作為垃圾廢氣導(dǎo)出的通道和氧氣擴(kuò)散入垃圾體內(nèi)部的通道，所述導(dǎo)氣石籠服務(wù)半徑即導(dǎo)氣豎井服務(wù)半徑，指收集垃圾廢氣的有效范圍， 其值大小與導(dǎo)氣石籠直徑和內(nèi)部間隙多少等因素有關(guān)，具體設(shè)置方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，導(dǎo)氣石籠間距一般根據(jù)導(dǎo)氣石籠服務(wù)半徑確定。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，氧氣在填埋垃圾體6水平方向擴(kuò)散時(shí)的耗氧半徑約為7. 3m，故本發(fā)明中導(dǎo)氣石籠按間距25 30m布置，服務(wù)半徑約為12. 5 15m。這樣可以使得垃圾體處于好氧環(huán)境和兼氧、厭氧環(huán)境的比例適中，再結(jié)合著循環(huán)回噴技術(shù)，可以使得垃圾滲濾液獲得好氧-兼氧-厭氧的循環(huán)生物處理效果，最大程度地增加降解效果，降低滲濾液濃度。上述技術(shù)方案中，按照非滿流原則設(shè)計(jì)的滲濾液收集管可以作為濾液收集管道的同時(shí)能夠作為空氣進(jìn)入的通道，滲濾液收集管匯總至調(diào)節(jié)池上方處，以非淹沒出流的方式排液至調(diào)節(jié)池，故可以與大氣相通，外部空氣可通過風(fēng)壓和熱壓作用，從滲濾液收集管進(jìn)入滲濾液收集層和導(dǎo)氣豎井。所述滲濾液收集管的具體鋪設(shè)方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，一般是在匯總處和干管道采用管徑不小于250mm的HDPE管，各支路管道采用管徑不小于200mm的HDPE 管。滲濾液收集管設(shè)計(jì)時(shí)，所述各管道最大設(shè)計(jì)充滿度的參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值，采用該參數(shù)可滿足生物濾床的通風(fēng)供氧需求；同時(shí)，所述非滿流設(shè)置方法也屬于現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)，故均不在此敘述。這樣，空氣中的氧通過動(dòng)力擴(kuò)散和彌散作用向滲濾液收集層和導(dǎo)氣豎井周邊的垃圾體擴(kuò)散，使填埋垃圾體部分區(qū)域處于好氧環(huán)境，局部處于兼氧、厭氧環(huán)境，從而促進(jìn)有機(jī)物快速降解、加速填埋場的穩(wěn)定化進(jìn)程，減少甲烷、硫化氫氣體產(chǎn)生， 減小臭氣產(chǎn)生。上述技術(shù)方案中，所述滲濾液收集層采用礫石鋪設(shè)，粒徑為25 40mm，設(shè)計(jì)滲濾液收集層高度采用的式(1)和式O)，即為污水處理中普通生物濾池和污水地下滲濾處理的設(shè)計(jì)方法中確定濾液收集層高度的公式。公式中，生物濾床容積COD負(fù)荷Nv即時(shí)指滲濾液收集層容積COD負(fù)荷，此處根據(jù)生物濾床設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取值。Ns表示填埋場水力負(fù)荷，為了避免滲濾液回噴造成填埋場積水，填埋場水力負(fù)荷應(yīng)小于垃圾體的滲透率。資料表明，壓實(shí)垃圾垂直飽和水力傳導(dǎo)度為2X10-5 10_4cm/s，相當(dāng)于17. 3 86. 4L/ (m2 · d)。此外，增加滲濾液回流量，有利于提高滲濾液的蒸發(fā)量，通?；貒娏髁繛檎舭l(fā)量的1 3倍時(shí)，可獲得較好的蒸發(fā)效果。我國大多地區(qū)的平均蒸發(fā)量為3 5mm/d。故綜合考慮垃圾體的滲透率和蒸發(fā)效果，填埋場水力負(fù)荷根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為0. 009 0. 015m3/(m2 -d)。計(jì)算時(shí)，將式(2) 代入式⑴可得，H= (Ns. Ae. S0)/(A.NV)(3)本技術(shù)方案中滲濾液回噴面積Ae等于填埋區(qū)面積A，故式(3可以)簡化成H =(Ns. /Nv;再將三個(gè)參數(shù)的范圍值帶入公式計(jì)算可知，滲濾液收集層高度取值范圍為 60 120cm;此高度范圍內(nèi)可以滿足生物濾床處理功能的要求，結(jié)合著滲濾液收集管導(dǎo)入的空氣，可以使得滲濾液收集層形成一個(gè)人工好氧生物濾床。在垃圾體底部形成人工好氧生物濾床后。好氧生物濾床對(duì)經(jīng)過垃圾體后的滲濾液進(jìn)行強(qiáng)化處理，提高了滲濾液有機(jī)物和氨氮的處理效果。經(jīng)處理后含硝酸鹽的滲濾液被回噴到垃圾體中，在垃圾體兼氧和厭氧環(huán)境中被反硝化形成氮?dú)?，從而減少氨氮的累積，極大改善了滲濾液水質(zhì)。另外，所述技術(shù)方案中，所述防滲層和回噴系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，均屬于成熟現(xiàn)有技術(shù)，故不用詳細(xì)敘述和介紹。在填埋過程中進(jìn)行滲濾液表面回噴，利用填埋場表面的蒸騰作用，減少滲濾液的產(chǎn)生量，當(dāng)填埋場的大氣蒸發(fā)量為降水量的1.4倍以上時(shí)，甚至可實(shí)現(xiàn)填埋過程中滲濾液不外排。填埋場封場后，為防止回灌過程中降雨進(jìn)入填埋場，在覆蓋層下部采用管道回噴。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.滲濾液收集層高度會(huì)大于傳統(tǒng)填埋場滲濾液收集層高度，改善了通風(fēng)條件，擴(kuò)大了填埋垃圾體的好氧范圍，促進(jìn)了有機(jī)物的降解，加速了垃圾的穩(wěn)定化，同時(shí)抑制硫化氫、氨以及甲烷的產(chǎn)生，減少臭氣產(chǎn)生量，改善了填埋場周邊環(huán)境。2.底部60 120cm的滲濾液收集層，其高度是依照普通生物濾池法污水處理技術(shù)中的設(shè)計(jì)方法得到，能夠使填埋場底部形成類似于生物濾池或地下滲流處理系統(tǒng)的生物反應(yīng)器——好氧生物濾床，提高了滲濾液有機(jī)物和氨氮的處理效果，降低了滲濾液COD和氨氮濃度，減輕了后續(xù)滲濾液處理負(fù)荷。
3.滲濾液循環(huán)回噴至垃圾體內(nèi)，不斷重復(fù)經(jīng)歷好氧-兼氧-厭氧的循環(huán)生物處理過程，其中的有機(jī)物得到一定程度的降解，同時(shí)由于創(chuàng)造了生物硝化/反硝化脫氮的條件， 部分氮也得以去除，從而避免了傳統(tǒng)垃圾填埋場在厭氧環(huán)境下造成的氨氮累積，極大地改善了滲濾液水質(zhì)。4.填埋過程中進(jìn)行滲濾液表面回噴，利用填埋場表面的蒸騰作用，減少滲濾液的產(chǎn)生量和處理量。對(duì)于大氣蒸發(fā)量為降水量1.4倍以上的地區(qū)，可實(shí)現(xiàn)填埋過程中滲濾液不外排，無需在填埋場設(shè)置專門滲濾液處理設(shè)施，解決滲濾液難處理、投資和運(yùn)行費(fèi)用高等難題。本技術(shù)特別適合于蒸發(fā)量大、降水量相對(duì)較少的中小城鎮(zhèn)垃圾填埋處置。5.本發(fā)明通過增加滲濾液收集層高度，將滲濾液收集層作為滲濾液處理單元，節(jié)省外部滲濾液處理占地和費(fèi)用；填埋垃圾的加速穩(wěn)定化，縮短填埋場封場后的管理周期，節(jié)省相應(yīng)的費(fèi)用。因此本發(fā)明具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明在垃圾填埋過程中的垃圾場的結(jié)構(gòu)示意作
圖2為本發(fā)明在垃圾填埋封場后的垃圾場的結(jié)構(gòu)示意作
圖3為本發(fā)明模型試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為模型試導(dǎo)i裝置上層氧濃度變化示圖。
圖5為模型試導(dǎo)i裝置中層氧濃度變化示圖。
圖6為模型試導(dǎo)i裝置下層氧濃度變化示圖。
圖7為模型試導(dǎo)i裝置滲濾液COD濃度變化示圖。
圖8為模型試導(dǎo)i裝置滲濾液氨氮濃度變化示圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體試驗(yàn)實(shí)例以及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明在垃圾填埋過程中的垃圾場的結(jié)構(gòu)示意簡圖。如圖1所示，本發(fā)明中，在填埋場底部鋪設(shè)防滲層1，防滲層1傾斜設(shè)置且在最低處設(shè)置一調(diào)節(jié)池4，防滲層1上再鋪設(shè)粒徑為25 40mm礫石，成為滲濾液收集層3，滲濾液收集層3高度根據(jù)公式(3)H = (Ns. Ae. S0) / (A. Nv)確定；在滲濾液收集層3的下部鋪設(shè)滲濾液收集管2。滲濾液收集管2按以下非滿流原則設(shè)置管徑200 300mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 5 ；管徑350 450mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 6 ；管徑500mm及以上，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 7。滲濾液收集管2匯總至調(diào)節(jié)池4上方，使得收集的滲濾液以非淹沒出流的形式排入調(diào)節(jié)池4 ；填埋場中采用導(dǎo)氣石籠 5形成下端與濾液收集層3相通的多個(gè)導(dǎo)氣豎井，再在垃圾填埋場上方采用回噴管道7形成回噴系統(tǒng)，回噴管道7匯總于調(diào)節(jié)池4內(nèi)并設(shè)置有水泵9為回噴系統(tǒng)提供水壓動(dòng)力。工作時(shí)，外部空氣在垃圾填埋體內(nèi)外溫差形成的動(dòng)力推動(dòng)作用下從滲濾液收集管2進(jìn)入到填埋場內(nèi)，并迅速向滲濾液收集層3和導(dǎo)氣石籠5擴(kuò)散，在滲濾液收集層3內(nèi)形成好氧環(huán)境。同時(shí)氧通過動(dòng)力擴(kuò)散和彌散作用向滲濾液收集層3和導(dǎo)氣石籠5周邊的垃圾體擴(kuò)散，使填埋垃圾體6部分區(qū)域處于好氧、局部處于兼氧以及厭氧環(huán)境。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，氧氣在填埋垃圾體6水平方向擴(kuò)散時(shí)的耗氧半徑約為7. 3m,為確保填埋垃圾體大部分處于好氧/準(zhǔn)好氧環(huán)境，導(dǎo)氣石籠按間距25 30m布置，服務(wù)半徑為12. 5 15m。在垃圾填埋過程中，滲濾液通過回噴管道7不斷地循環(huán)回噴于填埋垃圾體6表面。圖2為本發(fā)明在垃圾填埋封場后的垃圾場的結(jié)構(gòu)示意簡圖，填埋場封場后，如圖2 所示，在圖1的基礎(chǔ)上，填埋垃圾體6達(dá)到設(shè)計(jì)高度，填埋垃圾體6的上方增加了封場覆蓋系統(tǒng)8，回噴管道7形成的回噴系統(tǒng)位于封場覆蓋系統(tǒng)8內(nèi)部，滲濾液通過回噴管道7回噴于封場覆蓋系統(tǒng)8下部氣體收集層內(nèi)。這樣，在垃圾填埋封場后，滲濾液仍然不斷地循環(huán)回噴至填埋垃圾體6表面；直到通過對(duì)滲濾液的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)垃圾降解已達(dá)到環(huán)保要求。試驗(yàn)實(shí)例準(zhǔn)好氧填埋場模型裝置試驗(yàn)，根據(jù)本發(fā)明的滲濾液收集層高度，按幾何模型縮小， 模擬出本發(fā)明的垃圾場的實(shí)際工作環(huán)境，從原理上一定程度地驗(yàn)證本發(fā)明的作用效果。(1)試驗(yàn)裝置圖3為本發(fā)明模型試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。采用圖3所示裝置模擬垃圾場進(jìn)行試驗(yàn)， 如圖所示，采用的試驗(yàn)裝置垃圾填埋柱10的內(nèi)徑為600mm、高度為1800mm，共設(shè)四組，分別記為Tl、T2、T3和T4。每組裝置底部均鋪設(shè)一根DN50的多孔滲濾液收集管2，滲濾液收集管2上部及周圍用礫石分別鋪設(shè)高度為60mm、120mm、180mm和240mm的滲濾液收集層3。垃圾填埋柱10中央設(shè)置直徑為50mm的導(dǎo)氣石籠5。填埋柱內(nèi)填埋的垃圾6高度為1000mm， 在垃圾6填至高度分別為250mm(下層)、500mm(中層)和750mm(上層)時(shí)，分別設(shè)置氣體采樣點(diǎn)11。每層在填埋柱半徑為1/3和2/3處均勻布置8個(gè)采樣點(diǎn)。垃圾6填埋高度達(dá)到 IOOOmm時(shí)，在其上部鋪設(shè)50mm厚的碎石導(dǎo)流層12。(2)試驗(yàn)物料試驗(yàn)垃圾取自重慶某收集站垃圾。試驗(yàn)垃圾組分為廚余，50. 58%;草木，2. 37%； 紙類，10. 40% ；布類，1.56% ；果皮，4. 92% ；塑料，5. 22% ；磚瓦，2. 22% ；玻璃，0. 97% ；金屬，0. 29% ；灰土及其它，19. 03%。試驗(yàn)裝填垃圾的壓實(shí)容重約為700kg/m3。(3)試驗(yàn)方法與分析項(xiàng)目垃圾裝填2周后將滲濾液均勻回噴至碎石導(dǎo)流層12，回噴頻率為每周1次，回噴量按公式(1)由生物濾床容積負(fù)荷和滲濾液COD濃度確定，Tl、T2、T3和T4的容積負(fù)荷分別控制為0. 3,0. 15,0. 1,0. 075kgC0D/ (m3 · d)。試驗(yàn)期間，對(duì)滲濾液COD、氨氮和SO42-濃度以及垃圾體內(nèi)的氧濃度進(jìn)行每周1次的測(cè)定。分析測(cè)試方法，COD 重鉻酸鉀法，HACH-COD測(cè)試儀；氨氮納氏試劑分光光度法；硫酸鹽鉻酸鋇分光光度法；氧濃度武漢四方光電科技有限公司生產(chǎn)的GASB0RD-MUTGG)型四組分(O2、CO2、CH4、H2S)氣體分析儀。(4)試驗(yàn)結(jié)果1、垃圾體內(nèi)氧濃度變化參見附圖4 6，附圖4 6分別是模型試驗(yàn)裝置上、中、下層氧濃度變化示圖。試驗(yàn)期間，垃圾填埋柱內(nèi)上層氧濃度為8. 44% 20. 11%，中層氧濃度為2. 32% 18. 54%, 下層氧濃度為0.99% 15. M%，所有試驗(yàn)裝置氧濃度均表現(xiàn)為上層>中層>下層。試驗(yàn)啟動(dòng)至第20周，氧濃度呈逐漸增加趨勢(shì)，且T2、T3、T4氧濃度總體高于Tl氧濃度，表明增加滲濾液收集層高度有利于氧在垃圾體內(nèi)擴(kuò)散。20周后，隨著裝置啟動(dòng)，好氧、兼氧和厭氧微生物活性增加，氧濃度呈逐漸下降趨勢(shì)，氧濃度總體表現(xiàn)為Tl > Τ2 > Τ3 > Τ4，這可能是由于滲濾液收集層高，生物量多，好氧量大，從而減少了向垃圾體內(nèi)擴(kuò)散的氧量。增加生物濾床高度有利于提高滲濾液處理效果。
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垃圾體內(nèi)氧含量較高，25周前，垃圾體內(nèi)甲烷含量很低，最大不超過2%，大部分采樣點(diǎn)檢測(cè)不到甲烷；25周后，甲烷濃度最大不超過。含量也很低，16周前最大不超過3ppm，16周后不超過0. 4ppm。試驗(yàn)結(jié)果可以減少甲烷和硫化氫等惡臭氣體排放量，改善周圍環(huán)境。附圖4為模型試驗(yàn)裝置上層氧濃度變化示圖。X軸為時(shí)間，單位為周；Y軸為氧的
百分含量。附圖5為模型試驗(yàn)裝置中層氧濃度變化示圖。X軸為時(shí)間，單位為周；Y軸為氧的
百分含量。附圖6為模型試驗(yàn)裝置下層氧濃度變化示圖。X軸為時(shí)間，單位為周；Y軸為氧的
百分含量。2、滲濾液COD濃度變化參見附圖7，附圖7是模型試驗(yàn)裝置滲濾液COD濃度變化示圖。初始滲濾液COD濃度較高，為60000 70000mg/L，經(jīng)每周1次回噴，COD濃度呈明顯下降趨勢(shì)，但Tl下降速度總體較T2、T3和T4慢。29周后，Tl、T2、T3、T4的滲濾液COD濃度降分別降至2130、1705、 1835、1750mg/L，COD 去除率分別為 96. 86%,97. 19%,97. 30%,97. 34%，表明增加滲濾液收集層高度有利于提高滲濾液處理效果，加速垃圾體有機(jī)物的降解和穩(wěn)定。附圖7為模型試驗(yàn)裝置滲濾液COD濃度變化示圖。X軸為時(shí)間，單位為周；Y軸為 COD濃度，單位為mg/L。3、滲濾液氨氮濃度變化附圖8為模型試驗(yàn)裝置滲濾液氨氮濃度變化示圖。X軸為時(shí)間，單位為周；Y軸為氨氮濃度，單位為mg/L。參見附圖8，如其所示，氨氮濃度先上升，最高達(dá)2100mg/L，然后逐漸下降，至27周，Tl、T2、T3、T4的氨氮濃度下降至127. 3、108. 4,98. 9、111. lmg/L，并沒有出現(xiàn)厭氧填埋場中氨氮逐漸升高的情況，有利于改善滲濾液水質(zhì)。實(shí)施實(shí)例為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的效果，申請(qǐng)人在四川某垃圾填埋場現(xiàn)場采用本發(fā)明方法做了試驗(yàn)驗(yàn)證。四川某垃圾填埋場總占地42畝，設(shè)計(jì)庫容10. 5萬立方米，設(shè)計(jì)服務(wù)年限9年，設(shè)計(jì)平均處理量2噸/日。填埋場氣候?qū)俑咴箨懠撅L(fēng)氣候，氣候干燥，多年平均降雨為 786. 4mm,多年平均蒸發(fā)量1536. 4mm，平均風(fēng)速1. 2m/s。采用本發(fā)明的滲濾液回噴準(zhǔn)好氧填埋工藝，運(yùn)行期間滲濾液回噴至垃圾體表面，回噴水力負(fù)荷為4. 8 6. 4L/(m2 · d)，為當(dāng)?shù)厮嬲舭l(fā)量的80%，經(jīng)過半年多的調(diào)試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)滲濾液零外排，垃圾堆體內(nèi)檢測(cè)不到CH4 和H2S, CO2和&的濃度分別約為15. 4%和16. 1%，滲濾液COD濃度小于3000mg/L。通過理論分析、模型試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)施實(shí)例分析，改進(jìn)滲濾液收集層高度為600 1200mm的準(zhǔn)好氧填埋工藝，能在填埋場底部形成一個(gè)有效的好氧生物濾床，通過滲濾液回噴，快速降低滲濾液的污染負(fù)荷，改善滲濾液水質(zhì)，減少滲濾液的產(chǎn)生量和處理量，減少臭氣的產(chǎn)生和甲烷排放，促進(jìn)填埋垃圾的快速穩(wěn)定化。
權(quán)利要求
1.一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法，其特征在于，在填埋場中，將滲濾液收集管采用非滿流設(shè)置，按照服務(wù)半徑為12. 5 15m的方式布置導(dǎo)氣石籠，使收集垃圾濾液時(shí)空氣能夠從滲濾液收集管進(jìn)入到濾液收集層和導(dǎo)氣石籠并向周邊垃圾體擴(kuò)散，使填埋場內(nèi)垃圾體中部分區(qū)域處于好氧環(huán)境，其余區(qū)域處于兼氧、厭氧環(huán)境，加速有機(jī)物降解；同時(shí)按照普通生物濾池法污水處理技術(shù)中的設(shè)計(jì)方法設(shè)置滲濾液收集層高度，使?jié)B濾液收集層形成人工好氧生物濾床，對(duì)滲濾液進(jìn)行強(qiáng)行降解處理；同時(shí)收集滲濾液，在垃圾填埋過程中，滲濾液進(jìn)行表面循環(huán)回噴，填埋場封場后，滲濾液循環(huán)回噴于封場覆蓋系統(tǒng)下部的氣體收集層。
2.如權(quán)利要求1所述的加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法，其特征在于，在填埋場底部鋪設(shè)防滲層，防滲層傾斜設(shè)置，防滲層最低處設(shè)置一調(diào)節(jié)池，防滲層上表設(shè)置所述滲濾液收集層，滲濾液收集層采用粒徑為25 40mm的礫石鋪設(shè)，滲濾液收集層底部鋪設(shè)有所述滲濾液收集管，滲濾液收集管匯總至調(diào)節(jié)池上方，填埋場中采用所述導(dǎo)氣石籠形成下端與濾液收集層相通的多個(gè)導(dǎo)氣豎井，在垃圾填埋場上方采用回噴管道形成回噴系統(tǒng)，回噴管道匯總于調(diào)節(jié)池內(nèi)并設(shè)置有水泵為回噴系統(tǒng)提供水壓動(dòng)力；其中，所述滲濾液收集管按照以下非滿流原則設(shè)置管徑200 300mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 5 ；管徑350 450mm，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 6 ；管徑500mm及以上，最大設(shè)計(jì)充滿度為0. 7 ；所述濾液收集層高度按照以下公式設(shè)計(jì)確定H= (Qr. S0)/(A.NV)(1)式⑴中，H——滲濾液收集層高度，單位為m從——回噴流量，單位為Hi3AhStl—— 滲濾液COD濃度，單位為g/L，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為6 12g/L ；A——填埋區(qū)面積，單位為m2 ;NV——生物濾床容積COD負(fù)荷，單位為kgC0D/(m3 · d)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為0. 1 0. 15kgC0D/ (m3 · d)；式(1)中所述回噴流量可用下式計(jì)算Qr = Ns. Ae(2)式⑵中，A6——滲濾液回噴面積，單位為m2;Ns——填埋場水力負(fù)荷，單位為m3/ (m2 · d)，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為0. 009 0. 015m3/ (m2 · d)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加速垃圾填埋場滲濾液降解的填埋方法，其特點(diǎn)在于，滲濾液收集管按非滿流設(shè)置，使收集垃圾濾液時(shí)空氣能夠從滲濾液收集管進(jìn)入到濾液收集層和導(dǎo)氣石籠并向周邊垃圾體擴(kuò)散，使填埋場內(nèi)垃圾體中部分區(qū)域處于好氧環(huán)境，其余區(qū)域處于兼氧、厭氧環(huán)境，加速有機(jī)物降解；同時(shí)增加滲濾液收集層高度，使?jié)B濾液收集層形成人工好氧生物濾床，對(duì)滲濾液進(jìn)行強(qiáng)行降解處理；同時(shí)收集滲濾液，在垃圾填埋過程中，滲濾液進(jìn)行表面回噴，填埋場封場后，滲濾液回噴于封場覆蓋系統(tǒng)下部的氣體收集層。本發(fā)明能快速降低滲濾液的污染負(fù)荷，改善滲濾液水質(zhì)，減少滲濾液的產(chǎn)生量和處理量，減少臭氣的產(chǎn)生和甲烷排放，促進(jìn)填埋垃圾的快速穩(wěn)定化。
文檔編號(hào)C02F3/02GK102367667SQ20111013058
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者劉國濤, 劉斌, 張震, 彭緒亞, 袁榮煥 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)