CN104475419B - 垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统，它由多层管网组成，每层管网间隔3‑5米，每层管网由多条管道组成，每根管道间隔3‑5米，安装坡度1‑3%，在管道上每隔1‑2米设有导流孔，在其高端用直径1‑3倍的更大管道将每根管道联通，并设一立式气液加入管；在低端也用直径1‑3倍的更大管道将每根管道联通，并连接渗沥液储存箱，设置排放渗沥液的泵管。多层管网随垃圾填埋逐步完成。本发明渗沥液储存箱收集的渗沥液通过气液加入管回灌。本发明具有注气注水抽气多重调节功能。渗沥液回灌代替部分注水，节约用水，渗沥液回灌能有效去除铵氮，减少环境污染，渗沥液回灌输送了大量的微生物，提高了好氧降解的效率。

Description

垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统

技术领域：

本发明涉及城市垃圾处理技术领域，具体是垃圾填埋场的渗沥液回灌多层管网与气液导排交换系统。

背景技术：

垃圾渗滤液是由垃圾自身含水、垃圾分解后产生的内源水以及外来水分(如大气降水)形成的液体。大量研究表明，对垃圾场进行渗滤液回灌和供氧等运行手段，能促进微生物的活性，加速填埋垃圾的降解和稳定进程。然而，含铵氮的渗滤液有恶臭的气味，直接回灌会增加垃圾堆体的铵氮浓度，抑制微生物的降解作用。因此，需要去除铵氮后再回灌，但单独处理难度和成本较大。国内外的研究成果表明，用矿化垃圾床(已达到稳定状态的垃圾填埋场)过滤渗滤液，可通过生物降解有效去除有机物和铵、氮、磷等污染物，达到可回灌甚至直接自然排放的标准。这种场内循环喷灌处理具有投资运行费用低，不污染周围的自然环境，操作简单等优点。这种将新鲜垃圾产生的渗滤液先灌入矿化的垃圾场，流出的液体再回灌到新鲜垃圾场的方法具有最佳的处理效果。同时，与垂直井抽出垃圾堆体内废气的技术相比，该系统的抽气效率将更高，加速垃圾分解更有效。因此，有效布局渗沥液回灌系统对处理垃圾和防止环境污染均有着重要的意义。

微生物在好氧分解过程中会释放大量的热量，垃圾堆体的深度越深，体内的温度越高。在大型垃圾填埋场，4-5米的深度可以达到40℃，10米的深度可以达到60℃以上。41℃时垃圾产甲烷的速度和降解的速度都最快，用渗沥液回灌能够起到降温作用。研究结果表明：3天一次回灌比较合适。因此，适当的渗沥液回灌除了提供大量的微生物及分解垃圾所需要的有机物外，还能够有效控制温度。

现有技术中，当整个垃圾填埋场建好后，再在高度为十几米甚至几十米的表面钻注气井和抽气井，会因垃圾堆体被压实而难以通气通水，进行好氧降解的效率较低。

中国专利ZL200910145074-垃圾场渗沥液综合处理利用的方法，该专利虽然提出了在垃圾填埋场用有机和无机膜技术处理渗沥液的方法，但工艺较为复杂，浓缩后的渗沥液再处理成本较高。处理后渗沥液包含的微生物也没有得到充分的利用。

中国专利ZL 201220719804-一种使垃圾填埋场快速修复回用的装置，该专利仅仅是原理上展示了垃圾填埋场快速修复(即好氧降解)的垂直井连接方式，与本发明的水平管道深入垃圾堆体内部，在形式和作用方式上有较大的差异。

中国专利ZL200710173655-一种用于填埋场填埋气导排的收集系统，该专利主要针对的是收集垃圾分解时产生的甲烷等废气，而不是针对渗沥液的处理。

科学有效地利用垃圾填埋场内垃圾降解过程产生的渗沥液不仅能减少渗沥液排放对环境的污染，而且能充分利用渗沥液的大量微生物，加速对垃圾的分解速率。设计有效的渗沥液回灌系统并兼用于废气导排有广阔的应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于垃圾填埋场的渗沥液回灌多层管网与气液导排交换系统，也是一种渗沥液去除铵氮并回灌的技术，该系统兼具各种气液的导排功能，且施工简单。

本发明的技术方案是：渗沥液的回灌系统由多层管网组成，每层管网间隔3-5米，每层管网由多条管道组成，每根管道间隔3-5米，在管道上每隔1-2米设有导流孔，在每个导流孔的周围包覆经编土工格栅，在经编土工格栅内用碎砖块架空使渗沥液能够不被堵塞地均匀流出。每根管道安装成1-3％的坡度，在其高端用直径1-3倍的更大管道将每根管道联通，并设一立式气液加入管。在低端也用一直径1-3倍的更大管道将每根管道联通，并连接渗沥液储存箱，设置排放渗沥液的泵管，每层管网是相对独立的。

该管网具有多重功能，从立式气液加入管可以注气、注水、抽气、渗沥液的回灌。可以从泵管抽排渗沥液，或注气、注水、抽气。

本发明的渗沥液多层管网的施工方法。在选定垃圾填埋场地址经平整场地后，在其底部按设计规划布置一层管网，管道坡度3-5％，每根管道间隔3-5米，在管道上每隔1-2米设有导流孔，在每个导流孔的周围包覆经编土工格栅，在低端设置好渗沥液储存箱和泵管，在高端设置立式气液加入管。先填埋一层2-4米疏松的矿化垃圾，再在其上填埋垃圾，厚度达3-5米后再布置一层管网，管网结构及布局与第一层相同。管网布局完成后，再在其上填埋垃圾，厚度达3-5米后再布置一层管网，管网结构及布局也是与第一层相同。依此类推，达到填埋垃圾设计高度为止。同时注意埋设监测好氧降解过程的传感器。垃圾场可以一边填埋垃圾一边施工管网，填埋垃圾时垫好钢板，尽量减少对已施工的管网伤害。多层管网是在垃圾填埋场填埋使用中逐步完成的。

本发明的多层管网的使用方法，填埋垃圾在好氧降解过程中，会产生渗沥液和分解气体，为了调节控制好氧降解过程，须对填埋垃圾内注气、注水及排出废气。

1、渗沥液的排放和回灌。填埋垃圾产生的渗沥液先通过2-4米疏松的矿化垃圾过滤，去除铵氮后，通过垃圾场底部的管网使低铵氮浓度的渗沥液进入渗沥液储存箱，用深井泵抽出到地面储存池存放。由此收集到的渗沥液用于回灌。回灌的渗沥液从上一层或上几层的气液加入管加入，进入管网，渗入填埋垃圾体内，加速填埋垃圾好氧降解过程，提高效率，缩短好氧降解时间。另外，在回灌的渗沥液中加入具有硝化活性的微生物，通过渗沥液在垃圾堆体中的渗透，逐渐脱除铵氮，提高效率。

在本垃圾填埋场内层次增多后，下层填埋垃圾比上层填埋垃圾好氧降解时间长，已经部分矿化(即为半矿化垃圾)。将上层排放的新鲜渗沥液直接回灌下层半矿化垃圾内，一层一层地过滤去除铵氮后，再通过垃圾场底部的渗沥液管网汇集低铵氮浓度的渗沥液进入储存池存放，用于上层回灌，达到回灌的目的。

当垃圾的堆体达到一定高度，且形成多层回灌管网时，尽管较底层半矿化的垃圾在过滤渗沥液，但其微生物依然在分解，且温度较高，也需要渗沥液回灌代替部分注水，控制温度。当温度保持在26-31℃范围内时为脱铵微生物的最佳条件，能够有效降低渗沥液的铵氮浓度。

2、注气、注水和抽气

根据传感器检测的结果分析填埋垃圾好氧降解过程的状态，决定对填埋垃圾进行注气、注水和抽气操作。可以全部管网同时进行，也可以分层次，分时段进行。注气、注水和抽气操作是通过高端立式加入管进行的，或者通过低端泵管进行。

本发明的优势在于：

1)本发明具有多重功能，能够全部完成垃圾填埋场内基本作业，如注气、注水、抽气、渗沥液排放、过滤去除铵氮及回灌。

2)不干扰填埋施工：垂直抽气井一般在整个垃圾场临近封场时开始作业，以避免填埋作业时车辆对垂直井的撞击。而本发明可以在垃圾堆放的过程中就开始实施操作。

3)在垃圾填埋内部有多层完善的管网布局，排气排水畅通，垃圾的分解速度均匀。

4)渗沥液回灌代替部分注水，节约用水，渗沥液回灌能有效去除铵氮，减少了环境污染，渗沥液回灌输送了大量的微生物，提高了好氧降解的效率。

5)好氧分解与垃圾堆放同时进行，垃圾沉降会提前发生，有利于处理更多垃圾。

附图说明

图1为本发明的一层渗沥液管网截面结构示意图。

图2为本发明的垃圾场平面布设渗沥液管网的示意图。

图3为本发明的渗沥液管导排孔出的放大示意图。

图4为本发明的渗沥液储存箱结构示意图

其中1----储存箱管，2----泵管，3----渗沥液储存箱，4----低端联通大管道，5----经编土工格栅，6----导流孔，7----管道，8----高端联通大管道，9----气液加入管。

具体实施方式：

实施例一：

在准备填埋垃圾的场地経平整处理后，底部按设计规划布设第一层渗沥液管网，每根管道间隔4米，管径60，坡度3％，在高端用管径100的大管道将每根管道联通，同时设置一根气液加入管。在低端用管径100的管道将每根管道联通，同时连接一个渗沥液储存箱，渗沥液箱上设置一根泵管。然后，先疏松地填埋3m高的矿化垃圾，再堆放新垃圾。当垃圾堆放高度达到2m时，开始布设第二层渗沥液管网，管网的结构与第一层相同，管网设置完成后再堆放垃圾。当垃圾堆放高度达到4m时，开始布设第三层渗沥液管网，管网的结构与第一层相同，设置完成后再堆放垃圾。当垃圾堆放高度达到4m时，开始布设第四层渗沥液管网，管网的结构与第一层相同，设置完成后再堆放垃圾。依此类推，达到填埋垃圾设计高度为止。同时注意埋设监测好氧降解过程的传感器。垃圾场可以一边填埋垃圾一边施工管网，填埋垃圾时垫好钢板，尽量减少对已施工的管网伤害。

垃圾填埋场达到第二层，就可以将下层回收的的渗沥液通过上层的气液加入管进行回灌。

所述的渗沥液储存箱以容积1-3立方米为宜。

施工用的管道选用HDPE管，要求能够承受上部垃圾堆载和填埋作业车辆的压载，其穿孔强度与稳定性计算及变形验算依据《埋地塑料排水管道工程技术规程》J10185-2012的相关规定进行。

实施例二：

新垃圾填埋场选址在废旧垃圾场旁，利用已有的废旧垃圾场作为渗沥液过滤网。新垃圾填埋场的渗沥液管网布局和施工程序与实施例1相同。收集的高浓度铵氮渗沥液运送至废旧垃圾场，用原有的管网进行渗沥液回灌，这样除去铵氮的效果更好。再将收集的低浓度铵氮渗沥液运送回新垃圾填埋场，用新垃圾填埋场的管网进行渗沥液回灌，加速新垃圾填埋场好氧降解的过程，提高降解效率。减少环境污染，节约高浓度铵氮渗沥液处理成本。

Claims (6)

1.一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统，其特征在于：渗沥液的回灌系统由多层管网组成，每层管网间隔3-5米，每层管网由多条管道组成，每根管道间隔3-5米，在管道上每隔1-2米设有导流孔，在每个导流孔的周围包覆经编土工格栅，在经编土工格栅内用碎砖块架空使渗沥液能够不被堵塞地均匀流出；每根管道安装成1-3％的坡度，在其高端用直径1-3倍的更大管道将每根管道联通，并设一立式气液加入管；在低端也用直径1-3倍的更大管道将每根管道联通，并连接渗沥液储存箱，设置排放渗沥液的泵管；每层管网是相对独立的。

2.根据权利要求1所述一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统，其特征在于：所述渗沥液多层管网具有多重功能，从立式气液加入管可以注气、注水、抽气、渗沥液的回灌，或者从泵管抽排渗沥液，或注气、注水、抽气。

3.一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统的施工方法，其特征在于：在选定垃圾填埋场地址经平整场地后，在其底部按设计规划布置一层管网，管道坡度3-5％，每根管道间隔3-5米，在管道上每隔1-2米设有导流孔，在每个导流孔的周围包覆经编土工格栅，在低端设置好渗沥液储存箱和泵管，在高端设置立式气液加入管；先填埋一层2-4米疏松的矿化垃圾，再在其上填埋垃圾，厚度达3-5米后再布置一层管网，管网结构及布局与第一层相同；管网布局完成后，再在其上填埋垃圾，厚度达3-5米后再布置一层管网，管网结构及布局也是与第一层相同；依此类推，达到填埋垃圾设计高度为止；同时注意埋设监测好氧降解过程的传感器。垃圾场可以一边填埋垃圾一边施工管网；

所述多层渗沥液回灌管网它是在垃圾填埋场填埋使用中逐步完成的。

4.一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统的使用方法，其特征在于：

1)、渗沥液的排放和回灌；

填埋垃圾产生的渗沥液先通过2-4米疏松的矿化垃圾过滤，去除铵氮后，通过垃圾场底部的管网使低铵氮浓度的渗沥液进入渗沥液储存箱，用深井泵抽出到地面储存池存放，由此收集到的渗沥液用于回灌；回灌的渗沥液从上一层或上几层的气液加入管加入，进入管网，渗入填埋垃圾体内，加速填埋垃圾好氧降解过程，提高效率，缩短好氧降解时间；在本垃圾填埋场内层次增多后，下层填埋垃圾比上层填埋垃圾好氧降解时间长，已经部分矿化为半矿化垃圾，将上层排放的新鲜渗沥液直接回灌下层半矿化垃圾内，一层一层地过滤去除铵氮后，再通过垃圾场底部的渗沥液管网汇集低铵氮浓度的渗沥液进入储存池存放，用于上层回灌，达到回灌的目的；

当垃圾的堆体达到一定高度，但内部微生物依然在分解，且温度较高，需要注水控制温度，或者用渗沥液回灌代替部分注水，控制温度；

2)、注气、注水和抽气

根据传感器检测的结果分析填埋垃圾好氧降解过程的状态，决定对填埋垃圾进行注气、注水和抽气操作，所述的操作在全部管网内同时进行，或者分层次，分时段进行；注气、注水和抽气操作是通过高端立式加入管进行的，或者通过低端泵管进行。

5.根据权利要求1或2所述一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统，其特征在于：所述的渗沥液储存箱以容积1-3立方米为宜。

6.根据权利要求1或2所述一种垃圾填埋场的多层渗沥液回灌管网与气液导排交换系统，其特征在于：在回灌的渗沥液中加入具有硝化活性的微生物，通过渗沥液在垃圾堆体中的渗透，逐渐脱除铵氮，提高效率。