CN108325993A - 利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备及方法，涉及垃圾处理技术领域，该设备包括臭气处理装置、第一换气装置、垃圾堆体布风装置、第二换气装置和菌种接入装置；本发明利用垃圾填埋场堆体的场地和原有渗滤液收集处理系统，避免对生活垃圾生物干化过程中沥出的渗滤液进行收集和处理，减少垃圾生物干化的投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体来讲是一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备及方法。
背景技术
截止到2016年，我国平均每个城市垃圾年产量大约在1.7亿t左右，人均垃圾产量达0.4t/a。按照目前每年8％～10％的增长速度。估计到2030年中国的固废年产生量将增长8倍(从2004年的1.9×108t/a增长到2030年的3.8×109t/a)。
而如此巨量的生活垃圾，目前我国依然主要是通过直接填埋方式处理。我国垃圾卫生填埋的对象为混合生活垃圾，因此存在很多缺点：含有较高含量的有机物及水分，在垃圾进场卸料及填埋过程中会夹带大量雨水产生渗滤液，填埋成本不断增加。因此，为了使生活垃圾填埋场的运行费用降低，急需一种在降低生活垃圾含水率的方法和技术。
生物干化技术由此孕育而生，其原理为：
目前，垃圾生物干化主要方法是建立全密封的装有通风管道的干化仓，将垃圾堆放在干化仓中，通过堆体底部的布风管道，或兼以翻抛等方式对垃圾进行强制曝气通风，从而进行生物干化，由于采用全密封方式进行处理，干化尾气和废水均可集中收集处理，但是该类方法需配套尾气、废水处理设备以及大功率通风设备，土建、设备投资和运行成本较高。
或者是在储坑或平地上将垃圾进行直接堆放，然后在垃圾堆上覆盖覆盖膜或选择性半透膜，对垃圾堆进行强制通风，从而完成生物干化。该方法依旧存在上述的土建、设备投资和运行成本较高的问题。
为了解决上述问题，现有中国专利申请公布号为CN103480628A的专利公开了一种垃圾生物干化方法，该专利系统包括将垃圾堆放在场地上，在垃圾堆上覆盖覆盖膜，然后对垃圾堆进行强制通风，至干化完成。该专利采用覆盖膜覆盖进行生物干化的生活垃圾，可有效阻止堆体内恶臭气体的逸出，采用渗滤液回灌的方法，减少产生的污水，避免污水处理成本。此外，申请公布号为CN 102557764A的专利公开了一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法，该专利对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度，压力等参数；干化产生的臭气集中收集统一处理；通过PLC工控机上位组态界面设定和调整垃圾翻抛的频率，加速物料的干化。然而，利用上述方法和装置在对生活垃圾进行生物干化时，仍存在着不能连续生产，处理规模小，干化效率不高，投资成本和运行成本较高的问题。
为此，针对目前存在的问题，有必要研发一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的方法，进一步降低生活垃圾生物干化的投资和运行成本，并进一步提高干化效率。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备及方法，利用垃圾填埋场堆体的场地和原有渗滤液收集处理系统，避免对生活垃圾生物干化过程中沥出的渗滤液进行收集和处理，减少垃圾生物干化的投资和运行成本。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备，所述垃圾填埋场堆体上覆盖有覆盖膜，该设备包括臭气处理装置、第一换气装置、垃圾堆体布风装置、第二换气装置和菌种接入装置；所述第一换气装置与覆盖膜相连，用于将堆体内的气体抽出；所述臭气处理装置与第一换气装置相连，用于净化处理第一换气装置抽出的气体，并将净化后的气体排出；所述菌种接入装置用于产生嗜温菌和嗜热菌；所述第二换气装置分别与菌种接入装置和垃圾堆体布风装置连接，用于将菌种接入装置产生的嗜温菌和嗜热菌注入垃圾堆体布风装置；所述垃圾堆体布风装置包括管状结构的本体，该本体的下端穿过覆盖膜插装在堆体内，所述为本体的下端为封闭端，且本体侧壁插入堆体内的部分开设有若干气孔；所述本体的上端位于覆盖膜外，并设置有用于连接第二换气装置的注气接口。
在上述技术方案的基础上，所述臭气处理装置呈箱体结构，该箱体设置有臭气进口和臭气出口，且箱体内部分为预洗涤部分和臭气吸附部分，所述臭气吸附部分内设置有吸附层滤料；所述臭气进口与预洗涤部分连通，所述臭气出口与臭气吸附部分连通，且臭气进口通过配管与第一换气装置连接。
在上述技术方案的基础上，所述菌种接入装置呈箱体结构，该箱体设置有空气进口和菌种接入出口，且箱体内设置有生物层滤料，该生物层滤料中生长有嗜温菌和嗜热菌；所述菌种接入出口通过配管与第二换气装置连接。
在上述技术方案的基础上，所述覆盖膜内设置有膜下接口，该膜下接口通过配管与第一换气装置连接，实现膜下抽气。
在上述技术方案的基础上，所述第一换气装置包括相连的第一高压风机和第一分气气管，以及设置在第一高压风机和第一分气气管之间的第一注气回路和第一抽气回路，且第一注气回路的两端分别设置有第二蝶阀和第三蝶阀，第一抽气回路的两端分别设置有第一蝶阀和第四蝶阀。
在上述技术方案的基础上，所述第一换气装置还包括气体流量计、气体压力表和臭气监测装置，该臭气监测装置用于监测的气体组分至少包括硫化氢、氨、苯乙烯、甲硫醚、甲硫醇、二甲二硫、三甲胺和二硫化碳。
在上述技术方案的基础上，所述第二换气装置包括相连的第二高压风机和第二分气气管，以及设置在第二高压风机和第二分气气管之间的第二注气回路和第二抽气回路，且第二注气回路的两端分别设置有第六蝶阀和第七蝶阀，第二抽气回路的两端分别设置有第五蝶阀和第八蝶阀。
在上述技术方案的基础上，第二换气装置还包括气体流量计、气体压力表和气体温度表。
本发明还提供一种基于上述设备的生活垃圾生物干化方法，包括以下步骤：步骤S1.准备阶段：将预干化的生活垃圾运送至填埋场，并堆放在填埋场的现有垃圾堆体上，形成预干化垃圾堆体；及时覆盖覆盖膜并安装生物干化设备至预设位置；步骤S2.预热阶段：开启第二换气装置，空气进入菌种接入装置，并携带嗜温菌和嗜热菌进入预干化垃圾堆体；第二换气装置开启后，同时开启第一换气装置，并调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1.5-2:1，使嗜温菌大量繁殖，直至预干化垃圾堆体的温度升高至40℃；步骤S3.干化阶段：预干化垃圾堆体的温度升高至40℃后，调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:1-1.3，嗜热菌开始大量繁殖，直至预干化垃圾堆体的温度升高至80℃；然后调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:2，减少预干化垃圾堆体中的空气的进入量，控制嗜热菌的繁殖，直至预干化垃圾堆体的含水量低于40％；步骤S4.冷却阶段：第二换气装置和第一换气装置同步按照工作半小时、停止两小时的频率对预干化垃圾堆体进行注气/抽气处理，直至生物干化完成。
在上述技术方案的基础上，所述第一换气装置包括相连的第一高压风机和第一分气气管，以及设置在第一高压风机和第一分气气管之间的第一注气回路和第一抽气回路，且第一注气回路的两端分别设置有第二蝶阀和第三蝶阀，第一抽气回路的两端分别设置有第一蝶阀和第四蝶阀；所述第二换气装置包括相连的第二高压风机和第二分气气管，以及设置在第二高压风机和第二分气气管之间的第二注气回路和第二抽气回路，且第二注气回路的两端分别设置有第六蝶阀和第七蝶阀，第二抽气回路的两端分别设置有第五蝶阀和第八蝶阀；上述各步骤中，利用各蝶阀控制第一换气装置和第一换气装置的气流方向每小时同步反转一次。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的方法在垃圾填埋场堆体上进行生物干化处理，生活垃圾在堆置及生物干化过程中产生的渗滤液可以通过填埋场堆体下层渗滤液导排系统进入原有渗滤液处理中心，减少生活垃圾生物干化的投资及运行成本。
2.本发明的方法通过控制注气/抽气的时间比精确控制通风量，能及时排出高温蒸发的水蒸气，降低垃圾堆体内的气体湿度，提高了生物干化效率。
3.本发明的方法在垃圾堆体周围设置了雨污分流系统，保证了生物干化过程中不受天气环境影响。
4.本发明的方法使用空气携带额外菌种接入垃圾堆体中，使生活垃圾堆体中菌种分布更均匀繁殖更迅速，减少生物干化时间，提高干化效率。
5.本发明的方法通过注气/抽气气流的方向每小时反转一次，提高生物干化系统的稳定性。
6.本发明的方法可全自动监控运行，由专用软件在线监测、故障报警、计量、统计等功能，减少操作人员，作业强度小，处理量大，可达到2000m3/d的处理量。
附图说明
图1为本发明实施例中生物干化设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中填埋场内垃圾堆体的结构示意图；
图3为本发明实施例中垃圾堆体布风装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中臭气处理装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中菌种接入装置的结构示意图。
附图标记：
1为臭气处理装置，1-1为预洗涤部分，1-2为臭气吸附部分，1-3为吸附层滤料，1-4为臭气进口，2为菌种接入装置，2-1为生物层滤料，2-2为菌种接入出口，3为第一高压风机，4-1为第一蝶阀，4-2为第二蝶阀，4-3为第三蝶阀，4-4为第四蝶阀，5为第一分气气管，6为第二高压风机，7-1为第五蝶阀，7-2为第六蝶阀，7-3为第七蝶阀，7-4为第八蝶阀，8为第二分气气管，9为膜下接口，10为注气接口，11为本体，11-1为气孔，12为现有垃圾堆体，13为预干化垃圾堆体，14为雨水沟，15为分割坝，16为覆盖膜，17为气体流量计，18为气体压力表，19为臭气监测装置，20为气体温度表。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供了一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备，所述垃圾填埋场堆体上覆盖有覆盖膜16，用于封闭垃圾填埋场堆体，隔离外部空气，本实施例中，覆盖膜16为分子筛选膜或者HDPE膜。该设备包括臭气处理装置1、第一换气装置、垃圾堆体布风装置、第二换气装置和菌种接入装置2；
所述第一换气装置与覆盖膜16相连，用于将堆体内的气体抽出；
所述臭气处理装置1与第一换气装置相连，用于净化处理第一换气装置抽出的气体，并将净化后的气体排出；
所述菌种接入装置2用于产生嗜温菌和嗜热菌；嗜温菌与嗜热菌按比例为1:3～1:15组成得混合菌种，嗜温菌适宜生长的温度为30℃～40℃，嗜热菌的适宜生产温度为45℃～80℃。
所述第二换气装置分别与菌种接入装置2和垃圾堆体布风装置连接，用于将菌种接入装置2产生的嗜温菌和嗜热菌注入垃圾堆体布风装置；
参见图3所示，所述垃圾堆体布风装置包括管状结构的本体11，该本体11的下端穿过覆盖膜16插装在堆体内，所述为本体11的下端为封闭端，且本体11侧壁插入堆体内的部分开设有若干气孔11-1；所述本体11的上端位于覆盖膜16外，并设置有用于连接第二换气装置的注气接口10。本实施例中，该本体11为长度至少为3m的镀锌钢管，直径为DN50～DN100。镀锌钢管在垃圾堆体中的分布密度为2～4m，插入垃圾堆体深度为2m～5m，镀锌钢管上端往下1m处至底端处管道壁上均匀分布有直径10mm～20mm的气孔，气孔中心间距为100mm～300mm。
参见图4所示，所述臭气处理装置1呈玻璃钢箱体结构，该箱体设置有臭气进口1-4和臭气出口，且箱体内部分为预洗涤部分1-1和臭气吸附部分1-2，所述臭气吸附部分1-2内设置有吸附层滤料1-3；所述臭气进口1-4与预洗涤部分1-1连通，所述臭气出口与臭气吸附部分1-2连通，且臭气进口1-4通过配管与第一换气装置连接。本实施例中，所述的预洗涤部分的填料层高度为900mm～1300mm，吸附部分的滤料层高度为1000mm～1500mm。且预洗涤部分与臭气洗涤部分的面积比例为1:5～1:8。
参见图5所示，所述菌种接入装置2呈玻璃钢箱体结构，该箱体设置有空气进口和菌种接入出口2-2，且箱体内设置有生物层滤料2-1，该生物层滤料2-1中生长有嗜温菌和嗜热菌；所述菌种接入出口2-2通过配管与第二换气装置连接。本实施例中，生物层滤料高度为900mm～1300mm。
具体的，所述覆盖膜16内设置有膜下接口9，该膜下接口9通过配管与第一换气装置连接，实现膜下抽气。
具体的，所述第一换气装置包括相连的第一高压风机3和第一分气气管5，以及设置在第一高压风机3和第一分气气管5之间的第一注气回路和第一抽气回路，且第一注气回路的两端分别设置有第二蝶阀4-2和第三蝶阀4-3，第一抽气回路的两端分别设置有第一蝶阀4-1和第四蝶阀4-4。本实施例中，所述的第一高压风机3压力至少为10Kpa～30Kpa，风量为500m3/h～1200m3/h；第一分气气管5长度至少为3m，直径为DN300～DN500，垂直径向的两端用盲板封死，水平径向的一端设置至少一个DN150的出气口，水平径向的另一端设置至少三个DN50的进气口。所述的第一高压风机3进口前配管为DN150的HDPE管，第一分气气管5进气口前配管为DN50的PE软管。
具体的，所述第一换气装置还包括气体流量计17、气体压力表18和臭气监测装置19，该臭气监测装置19用于监测的气体组分至少包括硫化氢、氨、苯乙烯、甲硫醚、甲硫醇、二甲二硫、三甲胺和二硫化碳。
具体的，所述第二换气装置包括相连的第二高压风机6和第二分气气管8，以及设置在第二高压风机6和第二分气气管8之间的第二注气回路和第二抽气回路，且第二注气回路的两端分别设置有第六蝶阀7-2和第七蝶阀7-3，第二抽气回路的两端分别设置有第五蝶阀7-1和第八蝶阀7-4。本实施例中，所述的第二高压风机6压力至少为10Kpa～30Kpa，风量为500m3/h～1200m3/h；第二分气气管8长度至少为3m，直径为DN300～DN500，垂直径向的两端用盲板封死，水平径向的一端设置至少一个DN150的进气口，水平径向的另一端设置至少三个DN50的出气口。且所述的第二高压风机6出口后配管为DN150的HDPE管，第二分气气管8出气口后配管为DN50的PE软管。
具体的，第二换气装置还包括气体流量计17、气体压力表18和气体温度表20。
本发明实施例还公开了一种基于上述设备的生活垃圾生物干化方法，包括以下步骤：
步骤S1.准备阶段：将预干化的生活垃圾运送至填埋场，并堆放在填埋场的现有垃圾堆体12上，形成预干化垃圾堆体13；及时覆盖覆盖膜16并安装生物干化设备至预设位置；具体的，在预干化垃圾堆体13覆盖好覆盖膜16后，选取面积为3000m2～6000m2的垃圾堆体按分布密度为2～4m的间距打入DN50～DN100的镀锌钢管，打入深度为2m～5m。安装之后，镀锌钢管上的气孔由移动空气压缩机产生的高压空气进行清洁，移动空气压缩机和镀锌钢管之间通过软管相连。镀锌钢管与覆盖膜16之间的缝隙使用黏土密封好，黏土厚度为20mm～50mm。
步骤S2.预热阶段：开启第二换气装置，空气进入菌种接入装置2，并携带嗜温菌和嗜热菌进入预干化垃圾堆体13；第二换气装置开启后，同时开启第一换气装置，并调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1.5-2:1，使嗜温菌大量繁殖，直至预干化垃圾堆体13的温度升高至40℃；
步骤S3.干化阶段：预干化垃圾堆体13的温度升高至40℃后，调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:1-1.3，嗜热菌开始大量繁殖，直至预干化垃圾堆体13的温度升高至80℃；然后调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:2，减少预干化垃圾堆体13中的空气的进入量，控制嗜热菌的繁殖，直至预干化垃圾堆体13的含水量低于40％；
步骤S4.冷却阶段：第二换气装置和第一换气装置同步按照工作半小时、停止两小时的频率对预干化垃圾堆体13进行注气/抽气处理，直至生物干化完成。
具体的，上述各步骤中，利用各蝶阀控制第一换气装置和第一换气装置的气流方向每小时同步反转一次。这样一小时前通过本体11向预干化垃圾堆体13中注入空气，一小时后则是抽取空气。通过每小时正反通气反向的气流能防止预干化垃圾堆体13内部的短流并保持预干化垃圾堆体13内气流的稳定性。
下面通过两个具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
垃圾运输车辆将生活垃圾运送至填埋场，堆放至填埋场现有垃圾堆体12上，直至与四周的分割坝15A、15B平齐，平均填埋深度为3米，随后在上部再填埋10米，最终能自动在现有垃圾堆体12上方按1.5％的坡度、四周按1:2的堆坡形成预干化垃圾堆体13。然后及时覆盖HDPE膜16，与分割坝15相接的HDPE膜要搭接进雨水沟14A、14B。
在覆盖好HDPE膜16的预干化垃圾堆体13上，选取面积为3000m2的预干化垃圾堆体13按分布密度为2m的间距打入DN50的注气钢管11，打入深度为3m。安装之后，钢管上的气孔11-1由移动空气压缩机产生的高压空气进行清洁，移动空气压缩机和注气钢管11之间通过软管相连。注气钢管11与HDPE膜16之间的缝隙使用黏土密封好，黏土厚度为50mm。
第二高压风机6进气口与菌种接入装置相连，第二高压风机6出气端与第二分气气管8进气口相连第二高压风机6出气端与第二分气气管8进气口之间的配管上分布安装有1个气体流量计17，1个气体压力表18，4个回路控制蝶阀，具体操作如：同时开启第六蝶阀7-2、第七蝶阀7-3，同时关闭第五蝶阀7-1、第八蝶阀7-4，此时气体流向为向垃圾堆体注气；同时开启第五蝶阀7-1、第八蝶阀7-4，同时关闭第六蝶阀7-2、第七蝶阀7-3，此时气体流向为向垃圾堆体抽气。第二分气气管8出气口与注气钢管11的注气接口10相连。
第一高压风机3出气口与臭气处理装置1相连，第一高压风机3进气端与第一分气气管5出气口相连，第一高压风机3进气端与第一分气气管5出气口之间的配管上分布安装有1个气体温度计20，1个气体压力表18，4个回路控制蝶阀，具体操作如：同时开启第二蝶阀4-2、第三蝶阀4-3，同时关闭第一蝶阀蝶阀4-1、第四蝶阀4-4，此时气体流向为向垃圾堆体注气；同时开启第一蝶阀蝶阀4-1、第四蝶阀4-4，同时关闭第二蝶阀4-2、第三蝶阀4-3，此时气体流向为向垃圾堆体抽气。第一分气气管5进气口与HDPE膜的膜下接口9相连。
所有的管道及软管安装的水平倾角至少大于5°，所有的管道及软管远离钢管11的一端都高于水平安装高度，所有的管道及软管靠近钢管11的一端都低于水平安装高度，这样冷凝水可以流向注气钢管并回到填埋场预干化垃圾堆体13。
所有的注气钢管11和连接管道的安装完成后，生活垃圾生物干化分为三个阶段：第一阶段历时3天，控制注气/抽气频率比为2:1，首先保证垃圾堆体13有足够的供氧量，使嗜温菌大量繁殖，控制生活垃圾堆体13温度由室温升高至40℃；第二阶段历时10天，控制注气/抽气频率比为1:1，使嗜热菌大量繁殖，控制垃圾堆体13温度在70℃；第三阶段历时2天，控制注气/抽气时间比为1:2，直至生物干化完成。
进一步上述的生物干化第一阶段，开启第二高压风机6，开始向预干化垃圾堆体13中注气。空气首先通过菌种接入装置2，携带嗜温菌和嗜热菌进入预干化垃圾堆体13，均匀地分布于预干化垃圾堆体13的各个角落。生活垃圾中携带的部分游离水分通过重力作用进入下层的原现有垃圾堆体12，并通过原有渗滤液收集系统进入处理中心处理。第二高压风机6开启后，同时开启第一高压风机3，并调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为2:1，注入大量空气，抽出少量湿空气，使嗜温菌大量繁殖，控制预干化垃圾堆体13温度升高至40℃。当气体温度计20显示温度高于40℃时，调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为1:1，进入第二阶段。
进一步上述的生物干化第二阶段，预干化垃圾堆体13的温度高于40℃时，嗜热菌开始大量繁殖，进一步使预干化垃圾堆体13的温度升高至80℃。当气体温度计20显示温度高于80℃时，调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为1:2，减少预干化垃圾堆体13中空气的进入量，控制嗜热菌的繁殖。
进一步上述的生物干化第三阶段，同时开启第二高压风机6和第一高压风机3半小时后，同时停止启动第二高压风机6和第一高压风机3两个小时，注气/抽气风机启动频率比为1:2。直至生物干化完成。
生物干化过程中，注气/抽气气流的方向每小时反转一次，气流反向依靠蝶阀的控制来实现，这样一小时前通过这些钢管向预干化垃圾堆体13中注入空气，一小时后则是抽取空气。通过每小时正反通气反向的气流能防止预干化垃圾堆体13内部的短流并保持预干化垃圾堆体13内气流的稳定性。
当前预干化垃圾堆体13生物干化完成后，选取另外一块面积为3000m2的预干化垃圾堆体13继续进行生物干化；当前完成生物干化的垃圾堆体，挖取进行后续处理。
实施例2
垃圾运输车辆将生活垃圾运送至填埋场，堆放至填埋场现有垃圾堆体12上，直至与四周的分割坝15A、15B平齐，平均填埋深度为5米，随后在上部再填埋10米，最终能自动在现有垃圾堆体12上方按3％的坡度、四周按1:3的堆坡形成新的预干化垃圾堆体13。然后及时覆盖HDPE膜16，与分割坝相接的HDPE膜要搭接进雨水沟14B，另一侧用HDPE膜形成雨水沟14A。
在覆盖好HDPE膜16的预干化垃圾堆体13上，选取面积为6000m2的预干化垃圾堆体13按分布密度为4m的间距打入DN100的注气钢管11，打入深度为5m。安装之后，注气钢管11上的孔洞11-1由移动空气压缩机产生的高压空气进行清洁，移动空气压缩机和钢管之间通过软管相连。注气钢管11与HDPE膜16之间的缝隙使用黏土密封好，黏土厚度为50mm。
第二高压风机6进气口与菌种接入装置2相连，第二高压风机6出气端与第二分气气管8进气口相连，第二高压风机6出气端与第二分气气管8进气口之间的配管上分布安装有1个气体流量计17，1个气体压力表18，4个回路控制蝶阀。具体操作如：同时开启第六蝶阀7-2、第七蝶阀7-3，同时关闭第五蝶阀7-1、第八蝶阀7-4，此时气体流向为向垃圾堆体注气；同时开启第五蝶阀7-1、第八蝶阀7-4，同时关闭第六蝶阀7-2、第七蝶阀7-3，此时气体流向为向垃圾堆体抽气。第二分气气管8出气口与注气钢管11的注气接口10相连。
第一高压风机3出气口与臭气处理系统1相连，第一高压风机3进气端与第一分气气管5出气口相连，第一高压风机3进气端与第一分气气管5出气口之间的配管上分布安装有1个气体温度计20，1个气体压力表18，4个回路控制蝶阀，具体操作如：同时开启第二蝶阀4-2、第三蝶阀4-3，同时关闭第一蝶阀蝶阀4-1、第四蝶阀4-4，此时气体流向为向垃圾堆体注气；同时开启第一蝶阀蝶阀4-1、第四蝶阀4-4，同时关闭第二蝶阀4-2、第三蝶阀4-3，此时气体流向为向垃圾堆体抽气。第一分气气管5进气口与HDPE膜的膜下接口9相连。
所有的管道及软管安装的水平倾角至少大于5°，所有的管道及软管远离钢管11的一端都高于水平安装高度，所有的管道及软管靠近钢管11的一端都低于水平安装高度，这样冷凝水可以流向注气钢管并回到填埋场预干化垃圾堆体13。
所有的注气钢管11和连接管道的安装完成后，生活垃圾生物干化分为三个阶段：第一阶段历时5天，控制注气/抽气时间比为1.5:1，首先保证预干化垃圾堆体13有足够的供氧量，使嗜温菌大量繁殖，控制生活预干化垃圾堆体13温度由室温升高至40℃；第二阶段历时10天，控制注气/抽气时间比为1:1.3，使嗜热菌大量繁殖，控制预干化垃圾堆体13温度在60℃；第三阶段历时5天，控制注气/抽气时间比为1:2，直至生物干化完成。
进一步上述的生物干化第一阶段，开启第二高压风机6，开始向预干化垃圾堆体13中注气。空气首先通过菌种接入装置2，携带嗜温菌和嗜热菌进入预干化垃圾堆体13，均匀地分布于预干化垃圾堆体13的各个角落。生活垃圾中携带的部分游离水分通过重力作用进入下层的原现有垃圾堆体12，并通过原有渗滤液收集系统进入处理中心处理。第二高压风机6开启后，同时开启第一高压风机3，并调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为1.5:1，注入大量空气，抽出少量湿空气，使嗜温菌大量繁殖，控制预干化垃圾堆体13温度升高至40℃。当气体温度计20显示温度高于40℃时，调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为1:1.3，进入第二阶段。
进一步上述的生物干化第二阶段，预干化垃圾堆体13的温度高于40℃时，嗜热菌开始大量繁殖，进一步使预干化垃圾堆体13的温度升高至80℃。当气体温度计20显示温度高于80℃时，调节第二高压风机6和第一高压风机3的频率比例为1:2，减少预干化垃圾堆体13中空气的进入量，控制嗜热菌的繁殖。
进一步上述的生物干化第三阶段，同时开启第二高压风机6和第一高压风机3半小时后，同时停止启动第二高压风机6和第一高压风机3两个小时，注气/抽气风机启动频率比为1:2。直至生物干化完成。
生物干化过程中，注气/抽气气流的方向每小时反转一次，气流反向依靠蝶阀7、蝶阀4的控制来实现，这样一小时前通过这些钢管向预干化垃圾堆体13中注入空气，一小时后则是抽取空气。通过每小时正反通气反向的气流能防止预干化垃圾堆体13内部的短流并保持预干化垃圾堆体13内气流的稳定性。
当前预干化垃圾堆体13生物干化完成后，选取另外一块面积为6000m2的预干化垃圾堆体13继续进行生物干化；当前完成生物干化的垃圾堆体，挖取进行后续处理。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种利用垃圾填埋场堆体进行生活垃圾生物干化的设备，所述垃圾填埋场堆体上覆盖有覆盖膜(16)，其特征在于：该设备包括臭气处理装置(1)、第一换气装置、垃圾堆体布风装置、第二换气装置和菌种接入装置(2)；
所述第一换气装置与覆盖膜(16)相连，用于将堆体内的气体抽出；
所述臭气处理装置(1)与第一换气装置相连，用于净化处理第一换气装置抽出的气体，并将净化后的气体排出；
所述菌种接入装置(2)用于产生嗜温菌和嗜热菌；
所述第二换气装置分别与菌种接入装置(2)和垃圾堆体布风装置连接，用于将菌种接入装置(2)产生的嗜温菌和嗜热菌注入垃圾堆体布风装置；
所述垃圾堆体布风装置包括管状结构的本体(11)，该本体(11)的下端穿过覆盖膜(16)插装在堆体内，所述为本体(11)的下端为封闭端，且本体(11)侧壁插入堆体内的部分开设有若干气孔(11-1)；所述本体(11)的上端位于覆盖膜(16)外，并设置有用于连接第二换气装置的注气接口(10)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述臭气处理装置(1)呈箱体结构，该箱体设置有臭气进口(1-4)和臭气出口，且箱体内部分为预洗涤部分(1-1)和臭气吸附部分(1-2)，所述臭气吸附部分(1-2)内设置有吸附层滤料(1-3)；所述臭气进口(1-4)与预洗涤部分(1-1)连通，所述臭气出口与臭气吸附部分(1-2)连通，且臭气进口(1-4)通过配管与第一换气装置连接。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述菌种接入装置(2)呈箱体结构，该箱体设置有空气进口和菌种接入出口(2-2)，且箱体内设置有生物层滤料(2-1)，该生物层滤料(2-1)中生长有嗜温菌和嗜热菌；所述菌种接入出口(2-2)通过配管与第二换气装置连接。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述覆盖膜(16)内设置有膜下接口(9)，该膜下接口(9)通过配管与第一换气装置连接，实现膜下抽气。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述第一换气装置包括相连的第一高压风机(3)和第一分气气管(5)，以及设置在第一高压风机(3)和第一分气气管(5)之间的第一注气回路和第一抽气回路，且第一注气回路的两端分别设置有第二蝶阀(4-2)和第三蝶阀(4-3)，第一抽气回路的两端分别设置有第一蝶阀(4-1)和第四蝶阀(4-4)。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：所述第一换气装置还包括气体流量计(17)、气体压力表(18)和臭气监测装置(19)，该臭气监测装置(19)用于监测的气体组分至少包括硫化氢、氨、苯乙烯、甲硫醚、甲硫醇、二甲二硫、三甲胺和二硫化碳。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述第二换气装置包括相连的第二高压风机(6)和第二分气气管(8)，以及设置在第二高压风机(6)和第二分气气管(8)之间的第二注气回路和第二抽气回路，且第二注气回路的两端分别设置有第六蝶阀(7-2)和第七蝶阀(7-3)，第二抽气回路的两端分别设置有第五蝶阀(7-1)和第八蝶阀(7-4)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：第二换气装置还包括气体流量计(17)、气体压力表(18)和气体温度表(20)。
9.基于权利要求1所述设备的生活垃圾生物干化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.准备阶段：将预干化的生活垃圾运送至填埋场，并堆放在填埋场的现有垃圾堆体(12)上，形成预干化垃圾堆体(13)；及时覆盖覆盖膜(16)并安装生物干化设备至预设位置；
步骤S2.预热阶段：开启第二换气装置，空气进入菌种接入装置(2)，并携带嗜温菌和嗜热菌进入预干化垃圾堆体(13)；第二换气装置开启后，同时开启第一换气装置，并调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1.5-2:1，使嗜温菌大量繁殖，直至预干化垃圾堆体(13)的温度升高至40℃；
步骤S3.干化阶段：预干化垃圾堆体(13)的温度升高至40℃后，调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:1-1.3，嗜热菌开始大量繁殖，直至预干化垃圾堆体(13)的温度升高至80℃；然后调节第二换气装置和第一换气装置的频率比例为1:2，减少预干化垃圾堆体(13)中的空气的进入量，控制嗜热菌的繁殖，直至预干化垃圾堆体(13)的含水量低于40％；
步骤S4.冷却阶段：第二换气装置和第一换气装置同步按照工作半小时、停止两小时的频率对预干化垃圾堆体(13)进行注气/抽气处理，直至生物干化完成。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一换气装置包括相连的第一高压风机(3)和第一分气气管(5)，以及设置在第一高压风机(3)和第一分气气管(5)之间的第一注气回路和第一抽气回路，且第一注气回路的两端分别设置有第二蝶阀(4-2)和第三蝶阀(4-3)，第一抽气回路的两端分别设置有第一蝶阀(4-1)和第四蝶阀(4-4)；
所述第二换气装置包括相连的第二高压风机(6)和第二分气气管(8)，以及设置在第二高压风机(6)和第二分气气管(8)之间的第二注气回路和第二抽气回路，且第二注气回路的两端分别设置有第六蝶阀(7-2)和第七蝶阀(7-3)，第二抽气回路的两端分别设置有第五蝶阀(7-1)和第八蝶阀(7-4)；
上述各步骤中，利用各蝶阀控制第一换气装置和第一换气装置的气流方向每小时同步反转一次。
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