CN107214176B - 非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，包括通风单元、污染物真空抽提单元、渗滤液抽提单元及营养液注入单元；通风单元包括插入至垃圾堆体内的通风管道及用于控制空气温度的温控装置；营养液注入单元包括插入至垃圾堆体内的补给管道及与补给管道连接的营养液储存装置，抽提出来的部分渗滤液可输送至营养液储存装置内与营养液混合。本发明将温度适宜的空气注入垃圾堆体内，以调节堆体内垃圾温度和湿度，改善微生物菌群的生存环境，激发其降解活力；将抽出的渗滤液部分供给至营养液中，给营养液提供垃圾本土菌，与外加菌协同降解垃圾，提高微生物的降解能力。
Description
技术领域
本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统。
背景技术
我国卫生填埋场技术发展的较晚，上世纪八十年代以前，生活垃圾卫生填埋相关技术规范滞后，大量生活垃圾非规范填埋，导致我国尚存许多非正规生活垃圾填埋场。这些填埋生活垃圾的填埋场，占用了大量宝贵的土地，同时垃圾中有机物缓慢降解过程中，产生大量有毒有害的垃圾渗滤液，这种渗滤液会严重污染垃圾填埋场周边地下水环境。传统上，垃圾填埋场完全达到稳定无害化，一般需要五十年以上的时间。
国外发达国家进行了生活垃圾填埋场快速稳定无害化研究，取得了一些成果。一般认为，采用垃圾填埋场好氧修复技术，可以加速垃圾中有机物的降解，可以使垃圾填埋场填埋垃圾的稳定化周期从年缩短至2-3年左右。非稳定生活垃圾填埋场快速稳定后的修复工作多需要采用挖掘，这种方式不可避免的影响周边生态环境，带来二次污染。如何使用科学的方法，使原有的垃圾加速降解，减少或解决垃圾场的环境污染，实现垃圾填埋场污染土地开发利用是社会关注和迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例涉及一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明实施例涉及一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，包括通风单元、污染物真空抽提单元、渗滤液抽提单元及营养液注入单元；所述通风单元包括用于插入至垃圾堆体内的通风管道及用于控制注入空气的温度的温控装置，所述通风管道与所述温控装置连接；所述污染物真空抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽提管道及与所述抽提管道连接的真空抽提泵，所述真空抽提泵出口端连接有气体净化机构；所述渗滤液抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽水管道及与所述抽水管道连接的抽水泵，所述抽水泵出口端通过渗滤液输送管与渗滤液处理机构连接；所述营养液注入单元包括用于插入至垃圾堆体内的补给管道及与所述补给管道连接的营养液储存装置，所述渗滤液输送管分支连接有渗滤液回流管，所述渗滤液回流管与所述营养液储存装置连接，所述渗滤液回流管上设有控制阀。
作为实施例之一，所述温控装置包括太阳能冷风器阵列，各太阳能冷风器的冷风管均与所述通风管道连通。
作为实施例之一，所述温控装置还包括太阳能暖风供应机构，所述太阳能暖风供应机构包括槽式太阳能集热器阵列和位于所述槽式太阳能集热器阵列上方的集热室，所述集热室内设有与所述槽式太阳能集热器阵列的各集热管均连通的散热罩，所述集热室上设有进风供管和暖风供管，所述暖风供管与所述通风管道连通。
作为实施例之一，所述通风管道上设有太阳能温控断路控制阀。
作为实施例之一，所述气体净化机构包括气水分离器和净化结构，所述气水分离器的气水入口与所述真空抽提泵出口端连通，所述气水分离器的气体出口与所述净化机构连接，所述气水分离器的水出口连接有排水管，所述排水管旁接于所述渗滤液输送管上。
作为实施例之一，所述净化机构包括生物滤池和活性炭吸附装置，所述气水分离器、所述生物滤池与所述活性炭吸附装置沿抽提气流通方向依次设置。
作为实施例之一，该非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统还包括三通切换阀，所述三通切换阀具有第一通气口、第二通气口和第三通气口，所述通风管道及所述抽提管道均与所述第一通气口连通，所述第二通气口连接有注风管，所述注风管与所述温控装置连接，所述注风管上设有注风风机，所述真空抽提泵入口端与所述第三通气口连通。
作为实施例之一，所述营养液储存装置连接有供水管和药剂加入管，所述药剂加入管连接有好氧菌种群储罐和降解酶储罐。
作为实施例之一，该非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统还包括用于埋设在垃圾堆体内的温湿度传感器。
作为实施例之一，该非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统还包括用于埋设在垃圾堆体内的气体成分传感器。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明通过温控装置控制注入的空气的温度，再将温度适宜的空气通过通风管道注入垃圾堆体内，以调节堆体内垃圾温度和湿度，改善微生物菌群的生存环境，激发其降解活力；
将填埋气从垃圾堆体中抽提出来，进一步改善了微生物菌群生存环境，减少了垃圾堆体填埋气自然泄露进入空气的可能性，避免了对周边大气环境的污染；
通过营养液注入单元向垃圾堆体内注入营养液，一方面可给微生物的好氧降解有机物过程提供必要的水分补充，调节堆体内垃圾湿度，改善微生物的生存环境；另一方面，向垃圾堆体内补充垃圾降解所需的微生物，同时注入的降解酶能显著提高垃圾堆体中微生物群的活性，提高微生物的降解能力；
将抽出的渗滤液部分供给至营养液中，一方面给营养液提供垃圾本土菌，与外加菌协同降解垃圾，提高微生物的降解能力；另一方面，使得营养液中的好氧菌种群更快地适应垃圾堆体内的环境，以及与垃圾本土菌的协同生存能力，从而提高该好氧菌种群的生存能力及生物降解能力；或者，补入的渗滤液可用于营养液中的好氧菌种群的培育，提高注入前好氧菌种群的活性及数量，从而提供注入后的微生物降解能力，缩短修复工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，本发明实施例提供一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，包括通风单元、污染物真空抽提单元、渗滤液抽提单元及营养液注入单元。
如图1，所述通风单元包括用于插入至垃圾堆体内的通风管道1及用于控制注入空气的温度的温控装置，所述通风管道1与所述温控装置连接。通过该温控装置控制注入的空气的温度，再将温度适宜的空气通过通风管道1注入垃圾堆体内，以调节堆体内垃圾温度和湿度，改善微生物菌群的生存环境，激发其降解活力。上述的温控装置可采用现有技术中常用的温度控制设备，如采用一般常用的换热器，包括用于对空气进行加热的第一换热器(如蒸发器)和用于对空气进行冷却的第二换热器(如冷凝器)，该第一换热器与第二换热器所在的供风管道并联设置并均与上述通风管道1连通，通过调节第一换热器所在的供风管道与第二换热器所在的供风管道的供风量，实现对通风管道1内的空气温度的调节；或采用中央空调的成套设备进行相应改造，即可实现对空气的温度的有效控制。本实施例中，上述温控装置所需能源以太阳能为能耗源，以减少化学能源和电力能源的消耗，降低工程运行成本；具体地：
所述温控装置包括太阳能冷风器阵列4，各太阳能冷风器的冷风管均与所述通风管道1连通，上述太阳能冷风器可采用现有技术中应用较广的基于太阳能半导体制冷的太阳能冷风器，可由市面购得，为便于理解，本实施例对其进一步细化如下：半导体制冷器的基本元件是热电偶对，即把一个P型半导体元件与一个N型半导体元件连成的热电偶；当直流电源接通，上面接头的电流方向是N-P，温度降低，并且吸热，形成冷端；下面接头的电流方向是P-N，温度上升，并且放热，形成热端。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，从而制冷；太阳能半导体风冷器就是利用半导体的热电制冷效应，由太阳能电池直接供给所需的直流电，达到制冷的效果；一般地，上述太阳能冷风器阵列4包括太阳能光电转换器、储能设备及阵列布置的太阳能半导体冷风器。当然，其他太阳能制冷系统均适应于本实施例中，如太阳能吸附式制冷系统，其结构是本领域公知，此处从略。由于垃圾堆体内持续进行的生物降解反应以及其相对封闭的空间，导致垃圾堆体内的温度较高，通过上述通风单元向垃圾堆体内供应冷风，给垃圾堆体降温，可改善垃圾堆体内微生物的生长环境，避免过高温度造成微生物失活甚至死亡。
进一步地，所述温控装置还包括太阳能暖风供应机构，该太阳能暖风供应机构包括槽式太阳能集热器阵列5和位于集热器阵列上方的集热室，集热室内设有与集热器阵列的集热管连通的散热罩，集热室上设有进风供管和暖风供管，暖风供管与通风管道1连通，向通风管道1供应热风。通过调节上述冷风管与上述暖风供管的供风量，实现对通风管道1内的空气温度的调节。
进一步地，上述温控装置设置有太阳能温控断路控制阀2，当堆体内垃圾温度已达到设定温度时，可启动太阳能温控断路控制阀2，避免堆体内垃圾温度过高/低，影响微生物的正常活动，实现堆体内垃圾温度可控的功能要求。该太阳能温控断路控制阀2可设于通风管道1上；进一步可在该通道管道上旁接一常温空气供应管3，于该常温空气供应管3上设置控制阀，上述太阳能温控断路控制阀2位于该常温空气供应管旁接点与通风管道1入口端之间。
如图1，所述污染物真空抽提单元用于将垃圾堆体内的填埋气抽提出来，以改善垃圾堆体内的微生物菌群的生存环境，同时降低垃圾堆体填埋气自然泄露进入空气的可能性，避免了对周边大气环境的污染。该污染物真空抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽提管道14及与所述抽提管道14连接的真空抽提泵6，所述真空抽提泵6出口端连接有气体净化机构，抽出的填埋气经该气体净化机构净化处理后可外排或回收利用，如燃烧发电等。上述的气体净化机构可采用现有技术中常用的气体净化工艺，如可采用鼓泡式生物洗涤器、喷淋吸收溶剂等；如图1，本实施例中，上述气体净化机构包括气水分离器11和净化结构，所述气水分离器11的气水入口与所述真空抽提泵6出口端连通，所述气水分离器11的气体出口与所述净化机构连接，该净化机构优选为包括生物滤池12和活性炭吸附装置13，所述气水分离器11、所述生物滤池12与所述活性炭吸附装置13沿抽提气流通方向依次设置，采用气水分离器11可将抽出的填埋气中携带的渗滤液等液体分离出来，方便后续的气体净化处理，通过生物滤池12对填埋气进行前期处理，该生物滤池12具有处理效率高、无二次污染、设备简单、便于操作、运行费用低廉和管理方便的特点；再经过活性炭吸附装置13进一步处理，可实现填埋气的达标处理，达标气体可排入大气或回收利用。上述的抽提管道14可采用高密度聚乙烯材质的抽提管，抽提管埋入垃圾堆体一米深度以下部分的管壁上开有三角形花孔，管壁四周有砾石透气填料，保证抽提效率。
如图1，所述渗滤液抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽水管道15及与所述抽水管道15连接的抽水泵7，所述抽水泵7出口端通过渗滤液输送管与渗滤液处理机构10连接。上述渗滤液处理机构10可采用现有技术中常用的渗滤液处理工艺，如化学沉淀法，如好氧生物处理或厌氧生物处理或二者的结合，如膜渗析法等；本实施例中，该渗滤液处理机构10采用DTRO成套设备(碟管式反渗透膜分离组件成套设备)，可由市面购得，具体结构此处从略。
进一步地，如图1，上述污染物真空抽提单元中的气水分离器11的水出口连接有排水管，所述排水管旁接于所述渗滤液输送管上，实现各环节渗滤液的妥善处理。
如图1，所述营养液注入单元包括用于插入至垃圾堆体内的补给管道8及与所述补给管道8连接的营养液储存装置9。本实施例中，通过补给管道8向垃圾堆体内注入的营养液主要是由清洁水和药剂按一定比例配制而成的，药剂主要采用好氧菌种群和降解酶，所述好氧菌种群选择范围包括棒杆菌属、链球菌属、肠球菌属、葡萄球菌属、微球菌属等，所述降解酶选择范围包括乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化物酶、磷酸化酶、醛缩酶等，即所述营养液储存装置9连接有供水管和药剂加入管，所述药剂加入管连接有好氧菌种群储罐和降解酶储罐。在必要的时候还可以在药剂中添加生物菌降解垃圾所必须的但垃圾中又缺乏的营养物质和微量元素。通过该营养液注入单元向垃圾堆体内注入营养液，一方面可给微生物的好氧降解有机物过程提供必要的水分补充，调节堆体内垃圾湿度，改善微生物的生存环境；另一方面，向垃圾堆体内补充垃圾降解所需的微生物，同时注入的降解酶能显著提高垃圾堆体中微生物群的活性，提高微生物的降解能力。
作为优选的实施方案，如图1，所述渗滤液输送管分支连接有渗滤液回流管，所述渗滤液回流管与所述营养液储存装置9连接，所述渗滤液回流管上设有控制阀。将抽出的渗滤液部分供给至营养液中，一方面给营养液提供垃圾本土菌，与外加菌协同降解垃圾，提高微生物的降解能力；另一方面，使得营养液中的好氧菌种群更快地适应垃圾堆体内的环境，以及与垃圾本土菌的协同生存能力，从而提高该好氧菌种群的生存能力及生物降解能力；或者，补入的渗滤液可用于营养液中的好氧菌种群的培育(营养液与补入的渗滤液的体积比优选为控制在1:1～1:1.5范围内)，提高注入前好氧菌种群的活性及数量，从而提供注入后的微生物降解能力，缩短修复工期。
作为优选的实施方案，如图1，该非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统还包括三通切换阀19，所述三通切换阀19具有第一通气口、第二通气口和第三通气口，第一通气口连接有抽注气管16，第二通气口连接有注风管，第三通气口连接有抽风管，抽注气管16用于埋入垃圾堆体内，注风管与温控装置连接，所述注风管上设有注风风机，抽风管与真空抽提泵6入口端连通，则上述的抽注气管16与注风管构成上述的通风管道1，上述的抽注气管16与抽风管构成上述的抽提管道14；即通风单元与污染物真空抽提单元在垃圾堆体内共用一套管路，可由上述三通切换阀19控制抽/注气工作，可根据垃圾堆体内垃圾温度检测数据，控制是否注入空气，以及通过抽出气体量与注入空气量之间的调节，进一步实现垃圾堆体内垃圾温度可控的功能要求。
相应地，为便于对垃圾堆体内的温度控制，在垃圾堆体内埋设有温湿度传感器17。进一步还可在垃圾堆体内埋设气体成分传感器18，当垃圾堆体内气体各成分达到设计比例时，操作上述三通切换阀19，污染物真空抽提单元开启，抽提气依次经过气水分离器11、生物滤池12、活性炭吸附装置13，处理达标气体排入大气。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：包括通风单元、污染物真空抽提单元、渗滤液抽提单元及营养液注入单元；
所述通风单元包括用于插入至垃圾堆体内的通风管道及用于控制注入空气的温度的温控装置，所述通风管道与所述温控装置连接；
所述污染物真空抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽提管道及与所述抽提管道连接的真空抽提泵，所述真空抽提泵出口端连接有气体净化机构；
所述渗滤液抽提单元包括用于插入至垃圾堆体内的抽水管道及与所述抽水管道连接的抽水泵，所述抽水泵出口端通过渗滤液输送管与渗滤液处理机构连接；
所述营养液注入单元包括用于插入至垃圾堆体内的补给管道及与所述补给管道连接的营养液储存装置，
所述营养液储存装置连接有供水管和药剂加入管，所述药剂加入管连接有好氧菌种群储罐和降解酶储罐，好氧菌种群包括棒杆菌属、链球菌属、肠球菌属、葡萄球菌属、微球菌属中的至少一种，降解酶包括乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化物酶、磷酸化酶、醛缩酶中的至少一种；
所述渗滤液输送管分支连接有渗滤液回流管，所述渗滤液回流管与所述营养液储存装置连接，所述渗滤液回流管上设有控制阀，通过回流渗滤液给营养液提供垃圾本土菌，并且使营养液中的好氧菌种群更快地适应垃圾堆体内的环境以及与垃圾本土菌的协同生存能力。
2.如权利要求1所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：所述温控装置包括太阳能冷风器阵列，各太阳能冷风器的冷风管均与所述通风管道连通。
3.如权利要求2所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：所述温控装置还包括太阳能暖风供应机构，所述太阳能暖风供应机构包括槽式太阳能集热器阵列和位于所述槽式太阳能集热器阵列上方的集热室，所述集热室内设有与所述槽式太阳能集热器阵列的各集热管均连通的散热罩，所述集热室上设有进风供管和暖风供管，所述暖风供管与所述通风管道连通。
4.如权利要求1至3中任一项所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：所述通风管道上设有太阳能温控断路控制阀。
5.如权利要求1所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：所述气体净化机构包括气水分离器和净化结构，所述气水分离器的气水入口与所述真空抽提泵出口端连通，所述气水分离器的气体出口与所述净化机构连接，所述气水分离器的水出口连接有排水管，所述排水管旁接于所述渗滤液输送管上。
6.如权利要求5所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：所述净化机构包括生物滤池和活性炭吸附装置，所述气水分离器、所述生物滤池与所述活性炭吸附装置沿抽提气流通方向依次设置。
7.如权利要求1所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：还包括三通切换阀，所述三通切换阀具有第一通气口、第二通气口和第三通气口，所述第一通气口连接有用于埋入垃圾堆体内的抽注气管，所述第二通气口连接有注风管，所述第三通气口连接有抽风管，所述注风管与所述温控装置连接，所述抽风管与所述真空抽提泵入口端连通，所述抽注气管与注风管构成所述通风管道，所述抽注气管与所述抽风管构成所述抽提管道。
8.如权利要求1所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：还包括用于埋设在垃圾堆体内的温湿度传感器。
9.如权利要求1所述的非稳定生活垃圾填埋场的原位环境修复系统，其特征在于：还包括用于埋设在垃圾堆体内的气体成分传感器。
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