CN103264039A - 垃圾填埋场综合处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种垃圾填埋场综合处理方法，该方法主要由以下步骤组成：1、场区前期准备——确定边界，划分区块；2、设置场区渗滤液收集装置，以每个区块为单位设置渗滤液收集装置；3、特定场区内部曝气处理，通过向垃圾填埋层内部输送气体，促使好氧微生物进行代谢，快速降解垃圾填埋层中的有机质，使垃圾填埋层在较短时间内达到稳定状态；4、渗滤液循环回灌处理，进行内部曝气处理的垃圾填埋区中由于好氧微生物的大量活动，会产生相对大量的水，从而产生与未进行内部曝气的垃圾填埋区相比多得多的渗滤液，这些渗滤液回灌到已完成内部曝气处理成为矿化垃圾的场区中；5、内部曝气处理后区块的植被建立。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾填埋场综合处理方法，特别涉及一种使用内部曝气法的垃圾填埋场综合处理方法。
背景技术
城市生活垃圾填埋是应用最广泛的垃圾处理技术，该技术在我国应用约90％，发达国家大于60％。然而，伴随着城市扩张的加快，城市垃圾增多的问题已成为城市增长的一个极其紧迫的问题，中国已超越美国，成为世界头号生产垃圾生产国。
目前，中国垃圾处理技术主要采用填埋、堆肥、焚烧等方法。填埋是中国目前大多数城市解决生活垃圾的最主要方法，根据工程措施是否齐全、环保标准能否满足来判断，可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。由于受经济发展的约束，上世纪八、九十年代生活垃圾主要采用简易填埋的方式，其特征是：垃圾随意堆放，垃圾场底部和周边没有防渗，填埋过程中不做覆盖，无渗滤液和填埋气收集系统，渗滤液和填埋气无规排放，严重污染周围环境。目前中国的生活垃圾填埋场，约有50％是简易垃圾填埋场，30％是受控填埋场，卫生填埋场只占到20％，其中5％为无害化填埋场。简易填埋场和受控填埋场合称非正规垃圾填埋场。
生活垃圾填埋场在使用过程中及封场后会产生渗滤液和填埋气体，他们对环境存在很大的即时和潜在危害，且污染将持续几十年甚至上百年，会对周边的大气、水体、土壤、植被和居民造成严重危害，包括恶臭扰民、瓦斯爆炸事故和火灾、污染地下水、场地温度升高导致植物窒息等。国内填埋场的占地一般在十到几十公顷，这些土地在填埋垃圾后一般会作为废弃土地，而且周边土地受填埋场影响，用途也受到限制，这样就造成土地资源的浪费。
为了解决该类填埋场污染问题，同时释放被占用和受到限制的土地资源，目前国内外对非正规垃圾填埋场的治理普遍采用原位加速治理、异地卫生填埋、筛分回填处理3种技术路线。原位治理是指通过采用相应的工程措施，使非正规垃圾场的污染物排放从无规到有规，并加速污染物的消解，最终达到消除垃圾堆体的环境和安全隐患。异地卫生填埋是指将非正规垃圾填埋场堆存的垃圾清运至标准的卫生填埋场进行卫生填埋，以达到彻底消除非正规垃圾填埋场污染的目的。筛分回填处理是指将现存垃圾进行筛选，可回收物质进行资源利用，筛上物转运至生活垃圾焚烧发电厂，筛下物堆肥或就地填埋。
三种技术相比较而言，异地卫生填埋的运输费用高，而且对规划好的卫生填埋场造成负荷冲击，降低了填埋年限；筛分后异地处理若前期有机质含量比较高，开挖过程中会存在危险，筛分后直接填埋则会造成后期二次污染。而原位治理技术是在没有对填埋垃圾产生二次暴露的情况下的生物技术，投资相对较少。
国内一直沿用的垃圾场原位治理技术是原地封场后，进行表面绿化等，但是垃圾场产生的污染依然按封场后的方式排放和处理，环境和安全的隐患并没有消除。近年来采用填埋场原位加速治理技术，通过注入空气、回灌渗滤液等措施，提高微生物对有机质的分解速率，使其短时间内完成完全降解，但是由于国内的非正规垃圾场边界模糊，底和边无防渗措施，顶部覆盖不到位等问题，单纯的原位加速治理技术不能达到预期的效果。
发明内容
为了解决目前国内垃圾填埋场需要治理的问题，尤其是针对老旧垃圾填埋场急需重新处理的现状，本发明提供了一种垃圾填埋场综合处理方法，该方法主要由以下步骤组成：
1、场区前期准备——确定边界，划分区块，通过垃圾填埋层与周围环境之间存在的密度特征差异确定整个垃圾填埋场的边界，并在边界处将垃圾填埋层与周围环境隔离开来；随后将整个垃圾填埋场按照一定的面积等分成若干区块；
2、设置场区渗滤液收集装置，以每个区块为单位设置渗滤液收集装置；
3、特定场区内部曝气处理，选择某一场区进行内部曝气处理，通过向垃圾填埋层内部输送气体，使垃圾填埋层内部从厌氧环境转变为好氧环境，促使好氧微生物进行代谢，快速降解垃圾填埋层中的有机质，使垃圾填埋层在较短时间内达到稳定状态，成为矿化垃圾；
4、渗滤液循环回灌处理，进行内部曝气处理的垃圾填埋区中由于好氧微生物的大量活动，会产生相对大量的水，从而产生与未进行内部曝气的垃圾填埋区相比多得多的渗滤液，这些渗滤液被步骤2中设置的收集装置所收集，通过导管回灌到已完成内部曝气处理成为矿化垃圾的场区中，这些渗滤液将作为步骤5中植被建立时的水源之一使用；
5、内部曝气处理后区块的植被建立，将曝气处理后的区块进行表层打碎翻松，将该区块中表层10～15厘米的垃圾填埋层打碎至小于3×3×3厘米见方的碎块，并且将其翻松，在上面按每平米40～60kg的量铺设土壤，随后在上面种植禾本科或是豆科多年生草本植物，经过若干年草本植物的种植后视垃圾填埋层情况可改种木本植物，按照步骤4从正在进行内部曝气处理的区块收集的渗滤液作为植物所需的水源提供给植物。
其中步骤1中所述的将垃圾填埋层与周围环境隔离开来，优选地通过挖掘隔离沟、树立塑料隔离板的方法实现。
其中步骤2中所述的渗滤液收集装置，包括水平收集系统和竖向收集系统，该水平收集系统包括垃圾渗滤液收集坑道、设于垃圾填埋层底部沿水平方向排列的若干个收集格栅，竖向收集系统设于水平收集系统上方的垃圾填埋层中，该竖向收集系统设置于水平收集系统的上方至垃圾填埋层表层，该竖向收集系统还包括贯穿垃圾填埋层的排泄孔，罩设于排泄孔内侧的可上下移动的活动格栅以及设于排泄孔外侧的竖向排泄通道。所述水平收集系统以及竖向收集系统均使用PVC板材，方便安装拆卸，可以重复利用。
其中步骤3中所述的垃圾填埋层内部曝气处理，具体方法如下：
(1)在选定区块竖直或水平埋设多个管壁上密布气孔的供气管，该供气管向垃圾填埋场内部输送的气体通过压气泵供给，向供气管输送的气体为专门加工过的气体，从距地表15-20cm深处开始供气直至垃圾填埋层的底部，供气管的密度设置为相邻供气管间隔距离为5-10米，压气泵的供气压力根据垃圾场的填埋密度确定：当垃圾场的填埋密度小于等于1.40kg/L时，压气泵的供气压力为5-6个标准大气压，当垃圾场的填埋密度大于1.40kg/L而小于等于1.55kg/L时，压气泵的供气压力为6-7个标准大气压，当垃圾场的填埋密度大于1.55kg/L，压气泵的供气压力为7-9个标准大气压；
(2)在供气管的周围布置抽气管，抽气管与抽气泵相连进行高压抽气，抽气速率按照大于供气速率10％～20％的规律确定，抽气管的位置布置为均匀地布置于各供气管周围，抽出的气体进入气体处理设备，对气体进行无害化处理后再排放入大气；
(3)在供气管和抽气管内均设置有气体温度传感器，气体湿度传感器，所述传感器测量的气体温度及湿度数据发送至供气气体控制器；
(4)在垃圾填埋场设置多个监测点，分别设置垃圾场内部检测仪，该检测仪包括气体含量分析仪、温湿度传感器以及pH计，所述气体含量分析仪能将所监测点的气体成分分析出来，温湿度传感器则可以测量所在位置的垃圾的温度和含水量，pH计则测量垃圾的pH值，所有数据被发送至垃圾场控制器，上述监测点均设置在某供气管和相邻抽气管的中间点位置，监测点的深度在距地表30cm以下；
(5)定期在步骤(4)中设置的监测点对深层垃圾取样并进行好氧微生物活性检测，检测方法采用BacTiter-GloTM微生物细胞活性检测方法，检测数据输入中央控制器；
(6)由中央控制器对来自供气气体控制器、垃圾场控制器的检测数据进行汇总运算分析，与设定的正常工作状态值进行比对，中央控制器根据运算结果对气体加工控制器发出信号，指导气体加工装置对供气进行不同加工，另外中央控制器还根据运算结果对压气泵和抽气泵发出信号，指导气泵工作，好氧微生物活性数据作为一段时期垃圾填埋场运行情况的反应参数供参考。
其中步骤(1)所述向垃圾填埋场内部输送的气体为经过加工的气体，具体加工方法如下：准备固体聚磷酸铵50-60份、滑石粉5-10份，将上述原料混合均匀，选用气流粉碎，粉碎平均粒度小于3微米，制得气溶胶，该气溶胶的浓度为1400-1600mg/L，该气溶胶在需要时与高压空气混合后由压气泵对垃圾内部供气，气溶胶与空气混合的比例为1∶3000-1∶5000。优选地，上述向垃圾内部输送的气体还添加氧气，将气体含氧量提高至40％-50％。优选地，上述向垃圾内部输送的气体还添加水，将输送气体的相对湿度调节至70-80。
其中所述中央控制器根据检测数据进行控制，在中央控制器设定各种标准区间，在获取垃圾的温度和湿度，pH计则测量垃圾的pH值数据之后，将其与设定好的标准相比，如果超过设定的范围，则中央控制器会发出警报，告知工作人员对曝气参数进行调整，如果仅是垃圾含水量不足，则中央控制器控制输水装置，向输送气体中添加水分；如果仅是垃圾的氧气含量过低，则加大压气泵的压力，向垃圾内部曝气。
其中步骤5中所述的禾本科或是豆科多年生草本植物，优选地选择紫花苜蓿、固沙草或金发草。
其中步骤5中所述的铺设土壤，优选地选择砂壤或黄壤。
本发明提供的垃圾填埋场综合处理方法通过各种工艺的结合，能达到以下几个效果：
1、通过内部曝气的方法使垃圾填埋层内部快速地达到有机质绝大部分被降解的状态，成为仅含有少量有机质、含水量低的矿化垃圾，这种状况的垃圾填埋层的微生物反应趋于停滞，几乎不再产生渗滤液，大大降低了垃圾填埋层在以后对周围环境的污染，而在垃圾填埋层进行内部曝气处理时产生的大量渗滤液又被收集装置收集，也避免了对周围环境的污染。
2、通过对渗滤液的回收，一方面减小了对周边环境的污染，另一方面为进行植被建立的区块提供水，节省了灌溉的费用也降低了综合成本。
3、通过对垃圾填埋区进行区块的合理划分，按照分区块逐一治理的模式，充分利用内部曝气处理速度快的特点轮流对各区块进行处理，每对一个区块进行处理时就能得到一些经验数据，这为下一个区块的处理提供了参考，从而使越靠后处理的区块效率越高，速度越快。
4、由于经内部曝气处理过的垃圾成为性状稳定的矿化垃圾，因此可以在其表层建立植被，而不用担心垃圾填埋层内部持续产生污染物，另外通过种植禾本科或豆科的草本植物能对上层及表层垃圾填埋层的物化性质进行改良，使其越来越适于种植，越来越像正常土壤，最终达到能对垃圾填埋场进行多样化运用和改造的目的。
附图说明
图1为垃圾填埋层内部曝气装置的示意图。
图2为垃圾填埋场渗滤液收集装置侧视图，其中1为水平收集系统、2为竖向收集系统、11为收集格栅，21为活动格栅、22为排泄孔。
具体实施方式
实施例1
试验区，南京某垃圾填埋场，该垃圾填埋场以城市垃圾为主，为三级卫生填埋场，填埋密度1.51kg/L，填埋时间10年，填埋深度5米，试验区域100×200米。按照以下方法进行处理：
1、场区前期准备——确定边界，划分区块，通过垃圾填埋层与周围环境之间存在的密度特征差异确定整个垃圾填埋场的边界，并在边界处通过挖掘隔离沟、树立塑料隔离板的方法将垃圾填埋层与周围环境隔离开来；随后将整个垃圾填埋场按照40×50米的形状大小等分成10个区块；
2、以每个区块为单位设置渗滤液收集装置，包括水平收集系统和竖向收集系统，该水平收集系统包括垃圾渗滤液收集坑道、设于垃圾填埋层底部沿水平方向排列的若干个收集格栅，竖向收集系统设于水平收集系统上方的垃圾填埋层中，该竖向收集系统设置于水平收集系统的上方至垃圾填埋层表层，该竖向收集系统还包括贯穿垃圾填埋层的排泄孔，罩设于排泄孔内侧的可上下移动的活动格栅以及设于排泄孔外侧的竖向排泄通道，所述水平收集系统以及竖向收集系统均使用PVC板材；
3、特定场区内部曝气处理，选择某一场区进行内部曝气处理，通过向垃圾填埋层内部输送气体，使垃圾填埋层内部从厌氧环境转变为好氧环境，促使好氧微生物进行代谢，快速降解垃圾填埋层中的有机质，使垃圾填埋层在较短时间内达到稳定状态，成为矿化垃圾，具体地说：在选定区块竖直或水平埋设多个管壁上密布气孔的供气管，该供气管向垃圾填埋场内部输送的气体通过压气泵供给，向供气管输送的气体为专门加工过的气体，该气体加工具体地说：准备固体聚磷酸铵50份、滑石粉5份，将上述原料混合均匀，选用气流粉碎，粉碎平均粒度小于3微米，制得气溶胶，该气溶胶的浓度为1500mg/L，该气溶胶在需要时与高压空气混合后由压气泵对垃圾内部供气，气溶胶与空气混合的比例为1∶4500；上述向垃圾内部输送的气体还添加氧气，将气体含氧量提高至40％-50％；上述向垃圾内部输送的气体还添加水，将输送气体的相对湿度调节至70-80。从距地表10cm深处开始供气直至垃圾填埋层的底部，供气管的密度设置为相邻供气管间隔距离为5米，压气泵的供气压力为6-7个标准大气压；在供气管的周围布置抽气管，抽气管与抽气泵相连进行高压抽气，抽气速率按照大于供气速率10％～20％的规律确定，抽气管的位置布置为均匀地布置于各供气管周围，抽出的气体进入气体处理设备，对气体进行无害化处理后再排放入大气；在供气管和抽气管内均设置有气体温度传感器，气体湿度传感器，所述传感器测量的气体温度及湿度数据发送至供气气体控制器；在垃圾填埋场设置多个距地表30cm以下的监测点，分别设置垃圾场内部检测仪，该检测仪包括气体含量分析仪、温湿度传感器以及pH计，所述气体含量分析仪能将所监测点的气体成分分析出来，温湿度传感器则可以测量所在位置的垃圾的温度和含水量，pH计则测量垃圾的pH值，所有数据被发送至垃圾场控制器，上述监测点均设置在某供气管和相邻抽气管的中间点位置；定期在步骤(4)中设置的监测点对深层垃圾取样并进行好氧微生物活性检测，检测方法采用BacTiter-GloTM微生物细胞活性检测方法，检测数据输入中央控制器；由中央控制器对来自供气气体控制器、垃圾场控制器的检测数据进行汇总运算分析，与设定的正常工作状态值进行比对，中央控制器根据运算结果对气体加工控制器发出信号，指导气体加工装置对供气进行不同加工，另外中央控制器还根据运算结果对压气泵和抽气泵发出信号，指导气泵工作，好氧微生物活性数据作为一段时期垃圾填埋场运行情况的反应参数供参考。
其中步骤(1)所述向垃圾填埋场内部输送的气体为经过加工的气体，具体加工方法如下：准备固体聚磷酸铵50-60份、滑石粉5-10份，将上述原料混合均匀，选用气流粉碎，粉碎平均粒度小于3微米，制得气溶胶，该气溶胶的浓度为1400-1600mg/L，该气溶胶在需要时与高压空气混合后由压气泵对垃圾内部供气，气溶胶与空气混合的比例为1∶3000-1∶5000。优选地，上述向垃圾内部输送的气体还添加氧气，将气体含氧量提高至40％-50％。优选地，上述向垃圾内部输送的气体还添加水，将输送气体的相对湿度调节至70-80。
4、渗滤液循环回灌处理，进行内部曝气处理的垃圾填埋区中由于好氧微生物的大量活动，会产生相对大量的水，从而产生与未进行内部曝气的垃圾填埋区相比多得多的渗滤液，这些渗滤液被步骤2中设置的收集装置所收集，通过导管回灌到已完成内部曝气处理成为矿化垃圾的场区中，这些渗滤液将作为步骤5中植被建立时的水源之一使用；
5、内部曝气处理后区块的植被建立，将曝气处理后的区块进行表层打碎翻松，将该区块中表层15厘米的垃圾填埋层打碎至小于3×3×3厘米见方的碎块，并且将其翻松，在上面按每平米50kg的量铺设土壤，随后在上面种紫花苜蓿，按照步骤4从正在进行内部曝气处理的区块收集的渗滤液作为植物所需的水源提供给植物。
在该实施例中，共将垃圾填埋场分成10个区块，每个区块的内部曝气处理的平均时长为1.5个月，共花费不到2年的时间完成了对整个垃圾填埋场的植被建立，而且因为是采用分区块处理，因此处理的设备可以重复使用，这大大降低了成本。通过建立植被，垃圾填埋场中的渗滤液大大减少，很大程度上降低了垃圾填埋场对周边环境的影响。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。
Claims (7)
1.一种垃圾填埋场综合处理方法，该方法由以下步骤组成：
1)、场区前期准备——确定边界，划分区块，通过垃圾填埋层与周围环境之间存在的密度特征差异确定整个垃圾填埋场的边界，并在边界处将垃圾填埋层与周围环境隔离开来；随后将整个垃圾填埋场按照一定的面积等分成若干区块；
2)、设置场区渗滤液收集装置，以每个区块为单位设置渗滤液收集装置；
3)、特定场区内部曝气处理，选择某一场区进行内部曝气处理，通过向垃圾填埋层内部输送气体，使垃圾填埋层内部从厌氧环境转变为好氧环境，促使好氧微生物进行代谢，快速降解垃圾填埋层中的有机质，使垃圾填埋层在较短时间内达到稳定状态，成为矿化垃圾；
4)、渗滤液循环回灌处理，进行内部曝气处理的垃圾填埋区中由于好氧微生物的大量活动，会产生相对大量的水，从而产生与未进行内部曝气的垃圾填埋区相比多得多的渗滤液，这些渗滤液被步骤2)中设置的收集装置所收集，通过导管回灌到已完成内部曝气处理成为矿化垃圾的场区中，这些渗滤液将作为步骤5)中植被建立时的水源之一使用；
5)、内部曝气处理后区块的植被建立，将曝气处理后的区块进行表层打碎翻松，将该区块中表层10～15厘米的垃圾填埋层打碎至小于3×3×3厘米见方的碎块，并且将其翻松，在上面按每平米40～60kg的量铺设土壤，随后在上面种植禾本科或是豆科多年生草本植物，经过若干年草本植物的种植后视垃圾填埋层情况可改种木本植物，按照步骤4从正在进行内部曝气处理的区块收集的渗滤液作为植物所需的水源提供给植物。
2.权利要求1中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤1)中所述的将垃圾填埋层与周围环境隔离开来，通过挖掘隔离沟、树立塑料隔离板的方法实现。
3.权利要求1中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤2)中所述的渗滤液收集装置，包括水平收集系统和竖向收集系统，该水平收集系统包括垃圾渗滤液收集坑道、设于垃圾填埋层底部沿水平方向排列的若干个收集格栅，竖向收集系统设于水平收集系统上方的垃圾填埋层中，该竖向收集系统设置于水平收集系统的上方至垃圾填埋层表层，该竖向收集系统还包括贯穿垃圾填埋 层的排泄孔，罩设于排泄孔内侧的可上下移动的活动格栅以及设于排泄孔外侧的竖向排泄通道。所述水平收集系统以及竖向收集系统均使用PVC板材，方便安装拆卸，可以重复利用。
4.权利要求1中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤3)中所述的垃圾填埋层内部曝气处理，具体方法如下：
(1)在选定区块竖直或水平埋设多个管壁上密布气孔的供气管，该供气管向垃圾填埋场内部输送的气体通过压气泵供给，向供气管输送的气体为专门加工过的气体，从距地表15-20cm深处开始供气直至垃圾填埋层的底部，供气管的密度设置为相邻供气管间隔距离为5-10米，压气泵的供气压力根据垃圾场的填埋密度确定：当垃圾场的填埋密度小于等于1.40kg/L时，压气泵的供气压力为5-6个标准大气压，当垃圾场的填埋密度大于1.40kg/L而小于等于1.55kg/L时，压气泵的供气压力为6-7个标准大气压，当垃圾场的填埋密度大于1.55kg/L，压气泵的供气压力为7-9个标准大气压；
(2)在供气管的周围布置抽气管，抽气管与抽气泵相连进行高压抽气，抽气速率按照大于供气速率10％～20％的规律确定，抽气管的位置布置为均匀地布置于各供气管周围，抽出的气体进入气体处理设备，对气体进行无害化处理后再排放入大气；
(3)在供气管和抽气管内均设置有气体温度传感器，气体湿度传感器，所述传感器测量的气体温度及湿度数据发送至供气气体控制器；
(4)在垃圾填埋场设置多个监测点，分别设置垃圾场内部检测仪，该检测仪包括气体含量分析仪、温湿度传感器以及pH计，所述气体含量分析仪能将所监测点的气体成分分析出来，温湿度传感器则可以测量所在位置的垃圾的温度和含水量，pH计则测量垃圾的pH值，所有数据被发送至垃圾场控制器，上述监测点均设置在某供气管和相邻抽气管的中间点位置，监测点的深度在距地表30cm以下；
(5)定期在步骤(4)中设置的监测点对深层垃圾取样并进行好氧微生物活性检测，
检测方法采用BacTiter-GloTM微生物细胞活性检测方法，检测数据输入中央控制器；
(6)由中央控制器对来自供气气体控制器、垃圾场控制器的检测数据进行汇总运 算分析，与设定的正常工作状态值进行比对，中央控制器根据运算结果对气体加工控制器发出信号，指导气体加工装置对供气进行不同加工，另外中央控制器还根据运算结果对压气泵和抽气泵发出信号，指导气泵工作，好氧微生物活性数据作为一段时期垃圾填埋场运行情况的反应参数供参考。
5.权利要求4中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤(1)所述向垃圾填埋场内部输送的气体为经过加工的气体，具体加工方法如下：准备固体聚磷酸铵50-60份、滑石粉5-10份，将上述原料混合均匀，选用气流粉碎，粉碎平均粒度小于3微米，制得气溶胶，该气溶胶的浓度为1400-1600mg/L，该气溶胶在需要时与高压空气混合后由压气泵对垃圾内部供气，气溶胶与空气混合的比例为1∶3000-1∶5000；通过向垃圾内部输送的气体添加氧气，将气体含氧量提高至40％-50％；通过向垃圾内部输送的气体添加水，将输送气体的相对湿度调节至70-80。
6.权利要求1中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤5)中所述的禾本科或是豆科多年生草本植物选择紫花苜蓿、固沙草或金发草。
7.权利要求1中所述的一种垃圾填埋场综合处理方法，其特征在于其中步骤5)中所述的铺设土壤选择砂壤或黄壤。
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