CN109622565B - 固体废弃物环保处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种固体废弃物环保处理系统，包括：渗滤液收集系统，用于收集垃圾填埋区内产生的渗滤液；渗滤液回灌系统，能够将渗滤液收集系统收集的渗滤液回灌到垃圾填埋场；根据滤液收集系统的入口酸度调节回灌渗滤液的酸度。本发明能够加快垃圾填埋积累有机酸的好氧代谢，使垃圾填埋层尽快由产酸阶段过渡到产甲烷阶段，同时保持填埋场内的酸度，不会由于水解酸化产物的过度积累而对填埋场中其余固相垃圾的继续水解造成抑制，也不会使生物反应器填埋场出现长时间的低pH而对产甲烷反应的顺利进行造成过多的负面影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体废物的处理系统，尤其是涉及城市垃圾的固体废弃物环保处理系统。
背景技术
随着城市规模的扩大、城市人口的增加和居民生活水平的提高，城市垃圾的产量与日俱增，
使得垃圾处理难度增加，给城市发展和管理带来了困难，并严重地威胁着城市居民的生存和健康。
由于城市垃圾成分复杂，受经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯的影响，城市垃圾成分相差很大，因此对城市垃圾的处理方法随国情不同而不同，往往一个国家不同城市也采取不同的处理方式，但最终都以垃圾的无害化、资源化和减量化为处理标准。前常用的垃圾处置方法有焚烧发电法、堆肥发酵法、卫生填埋法，分选法等。其中，卫生填埋法以其成本低廉、适用范围广、无二次污染、环保效果显著和处置彻底等优点而被普遍采用，也是我国城市垃圾处理的重要方法。
在传统的卫生填埋场中，垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程。由于垃圾组成成分复杂，物理、化学和生物特性差异很大，以及垃圾填埋场结构设计的局限性，无法为微生物提供适宜的生长环境，垃圾的降解过程受到限制，因此，传统卫生填埋场垃圾降解过程缓慢、稳定化周期长、降解不完全、产气率低、渗滤液成分复杂。
生物反应器填埋技术是在传统的卫生填埋技术的基础上发展起来的，其核心是将填埋场视为天然的厌氧生物滤床，通过有目的的渗滤液回灌控制系统，强化填埋垃圾中微生物的生物过程，从而加速垃圾中可降解有机组分的转化和稳定。
生物反应器中垃圾的稳定化进程，可分为五个阶段：初期调整阶段(好氧分解)、过渡阶段(兼氧分解)、产酸阶段(厌氧分解、不产甲烷)、产甲烷阶段(厌氧分解、产甲烷)以及腐熟化阶段。在垃圾填埋的情况下，垃圾层中的氧很快耗光，填埋垃圾经调整、过渡阶段进入产酸阶段，在微生物的作用下，垃圾中的可生物降解的组分经过连续水解转化为大量有机酸。因此，在垃圾填埋初期进行渗滤液的直接回灌，会使含有大量有机酸的渗滤液重新返回填埋层，加重填埋层有机酸积累的状况，填埋层的酸性条件不仅会抑制甲烷菌的生长，阻碍甲烷化过程的建立，同时对有机物进一步的水解酸化也产生抑制，从而减缓垃圾的稳定化进程。
为了解决上述问题，发明人在先申请提出一种城市垃圾环保处理系统的设置，能够加快垃圾填埋积累有机酸的好氧代谢，使垃圾填埋层尽快由产酸阶段过渡到产甲烷阶段。但是，在垃圾稳定化的过程中，还是存在水解酸化的问题。
发明内容
本发明提出了一种城市垃圾环保处理系统，能够一直垃圾稳定化过程中的水解酸化导致的酸性环境。
作为本发明的一个方面，提供了一种城市垃圾环保处理系统，包括：防渗保护层，其设置于垃圾填埋场的最底层，用于防止垃圾渗滤液向地下水运移而污染地下水体；渗滤液排放层，其设置于防渗保护层上方，用于将填埋场内产生的渗滤液排放到渗滤液收集系统；垃圾填埋层，其用于填埋需要处理的城市垃圾；中间覆盖层，其在每层垃圾填埋后对该层垃圾填埋层进行覆盖；渗滤液收集系统，用于收集填埋场内产生的渗滤液；渗滤液回灌系统，能够将渗滤液收集系统收集的渗滤液回灌到垃圾填埋场；其特征在于：还包括调节池，其通过调节阀门与所述渗滤液回灌系统相通；所述调节池内部容纳调节液，所述渗滤液收集系统的入口设置酸度计，根据所述滤液收集系统的入口酸度调节所述调节池与所述渗滤液回灌系统之间的调节液的流量。
优选的，所述调节液为碱性溶液。
优选的，所述调节液为氢氧化钠溶液或者石灰水溶液。
优选的，所述调节池的调节阀门能够在不进行渗滤液回灌时开启。
优选的，在进行渗滤液回灌时，调节所述调节阀门，使所述渗滤液回灌系统的回灌渗滤液的PH值为8左右。
优选的，所述防渗保护层为天然粘土层或人工粘土压实后构成的纯粘土防渗层。
优选的，所述压实粘土和土工膜组成的复合防渗层。
优选的，所述渗滤液排放层通过在防渗保护层之上敷设砾石形成的渗滤液排放层，在渗滤液排放层底部设置用于渗滤液导流的导流沟。
优选的，所述中间覆盖层为15cm～30cm的粘±或砂土。
优选的，所述渗滤液收集系统包括积水池，其用于收集通过渗滤液排放层导流沟排放的渗滤液。
优选的，所述第二管路为开口渐缩的结构，其与第一管路和第三管路的连接处截面积最小；所述第一管路和第三管路为圆柱形管路，所述第三管路的截面积与第二管路的最小截面积相同，所述第一管路的截面积小于第三管路的截面积。
优选的，所述第一管路的截面积小于所述第三管路截面积的2/3。
优选的，所述第三管路的渗透孔包括两排，第一排渗透孔设置于第三管路竖截面的顶部，第二排渗透孔设置于第三管路竖截面的底部。
优选的，所述第一排渗透孔的孔径由高向低依次增大，所述第二排渗透孔的孔径由高向低依次减小。
附图说明
附图1是本发明实施例的系统结构图。
附图2是本发明实施例的垃圾填埋场的结构示意图。
附图3是本发明实施例的回灌桩柱示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
本发明实施例的城市垃圾环保处理系统，参见图1，包括垃圾填埋区200，渗滤液收集系统300，渗滤液回灌系统400，调节池500。其中垃圾填埋区200，用于填埋城市垃圾，城市垃圾在垃圾填埋区进行生物降解，产生渗滤液。滤渗液收集系统300，用于收集垃圾填埋区200产生的滤渗液。渗滤液回灌系统400，通过泵51以及阀门52，将滤渗液收集系统300中的滤渗液回灌回垃圾填埋区200。
调节池500，其通过调节阀门501与渗滤液回灌系统400相通；调节池500内部容纳调节液，调节液为碱性溶液，可以使用例如氢氧化钠溶液或者石灰水溶液作为调节液。液渗滤液收集系统300的入口设置酸度计301，根据滤液收集系统300的入口酸度调节调节池500与渗滤液回灌系统400之间的调节液的流量。在进行渗滤液回灌时，可以通过对调节阀门501的调节，使渗滤液回灌系统400的回灌渗滤液的PH值为8左右，从而使填埋场内的PH值保持在7~7.5之间，不会由于水解酸化产物的过度积累而对填埋场中其余固相垃圾的继续水解造成抑制，也不会使生物反应器填埋场出现长时间的低pH而对产甲烷反应的顺利进行造成过多的负面影响。
优选的，调节池500的调节阀门501能够在不进行渗滤液回灌时开启，从而能够在不进行渗滤液回灌时也能够调节垃圾填埋区200内的PH值。
垃圾填埋区200的结构参见图2，从下往上包括防渗保护层10，滤液排放层20，交替设置的垃圾填埋层30和中间覆盖层40。防渗保护层10设置于垃圾填埋场的最底层，用于防止垃圾渗滤液向地下水运移而污染地下水体。在实际工程中，对于防渗层的要求是渗透系数不大于10-7cm/s。低成本的防渗保护层10可以为天然粘土层或人工粘土压实后构成的纯粘土防渗层，为了有效地防止渗滤液渗露，防渗保护层10可以使用压实粘土和土工膜组成的复合防渗层。
渗滤液排放层20设置于防渗保护层10之上，用于将填埋场内产生的渗滤液排放到渗滤液收集系统。可以使用直径为5cm～l0cm的集水敷设砾石形成渗滤液排放层20，在渗滤液排放层20底部设置用于渗滤液导流的导流沟。
垃圾填埋层30和中间覆盖层40交替设置，垃圾填埋层30中形成生物反应器，垃圾依次经历水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷后达到稳定阶段。在填埋一层垃圾填埋层30后，覆盖一层中间覆盖层40，用于防止顶层垃圾和细菌的传播，同时减小填埋垃圾恶臭气体对大气环境的污染。中间覆盖层40可以使用15～30cm的砂土或者粘土配置。
渗滤液收集系统300包括积水池，其通过管路与渗滤液排放层20的导流沟相通，用于收集通过渗滤液排放层20导流沟排放的渗滤液。渗滤液收集系统300的入口设置酸度计301，用于监测流入渗滤液收集系统的渗滤液的PH值。渗滤液回灌系统400，其能够将渗滤液收集系统收集的渗滤液回灌到垃圾填埋场。滤渗液回灌系统400包括回灌桩柱，回灌桩柱通过泵51以及阀门52与渗滤液收集系统的积水池50相通。
回灌桩柱包括多组回灌桩柱组60，回灌桩柱组60的数量可以根据垃圾填埋场的大小决定。可以如图1中所示，将回灌桩柱组60设置为包括交叉设置的第一回灌桩柱组61和第二回灌桩柱组62的形式，从而使不同位置和深度的垃圾填埋层30都可以受到渗滤液的回灌。
单个回灌桩柱100的具体设置参见图3，包括三通管路，其中第一管路101通过泵以及阀门与渗滤液收集系统相通，根据泵51以及阀门52的控制，用于间歇性的向垃圾填埋场提供渗滤液；第二管路102为竖直向上的管路，其上端开口，用于向回灌桩柱100提供空气输入，从而提供给垃圾填埋层30；第三管路103为与竖直面成30度左右的夹角的管路，其管路中间设置渗透孔，通过渗透孔提供渗滤液以及空气。从而空气能够通过回灌桩柱100不断垃圾填埋层中扩散，填埋层中的有机物及其水解产物有机酸直接被好氧分解，因而减少有机酸的积累，使垃圾能够尽快达到稳定化，同时也降低了渗滤液的污染强度。
优选的，第二管路102设置为开口渐缩的结构，其与第一管路101和第三管路103的连接处截面积最小，从而能够便于将空气导入垃圾填埋层30。第一管路101和第三管路103为圆柱形管路，第三管路103的截面积与第二管路102的最小截面积相同，第一管路101的截面积小于第三管路103的截面积，优选的，第一管路101的截面积小于所述第三管路103截面积的2/3，从而使渗滤液从第一管路101流到第三管路103中时，第三管路103中渗滤液与管路截面顶部存在间隙，从而在渗滤液回灌时空气能够通过该间隙引入垃圾填埋层30，进一步提高垃圾处理的速度。
优选的，如图2所示，第三管路103的渗透孔包括两排，第一排渗透孔110设置于第三管路103竖截面的顶部，其作为空气输出孔，提供流动到垃圾填埋层30的空气。第二排渗透孔120设置于第三管路103竖截面的底部，其在没有渗滤液回灌时作为空气输出孔，在渗滤液回灌时作为渗滤液输出孔。
进一步优选的，在渗透孔的设置中，第一排渗透孔110的孔径由高向低依次增大，使更多的空气从下往上依次流动；而第二排渗透孔120的孔径由高向低依次减小，使渗滤液从上往下依次流动，从而使位于上部的垃圾填埋层得到更多的渗滤液的回灌。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种城市垃圾环保处理系统，包括：垃圾填埋区，用于填埋城市垃圾，城市垃圾在垃圾填埋区进行生物降解，产生渗滤液；渗滤液收集系统，用于收集所述填埋场内产生的渗滤液；渗滤液回灌系统，能够将渗滤液收集系统收集的渗滤液回灌到垃圾填埋场；所述渗滤液回灌系统包括多组回灌桩柱组，回灌桩柱通过泵以及阀门与渗滤液收集系统的积水池相通；所述回灌桩柱组设置为包括交叉设置的第一回灌桩柱组和第二回灌桩柱组的形式；单个回灌桩柱包括三通管路，其中第一管路通过泵以及阀门与渗滤液收集系统相通，第二管路为竖直向上的管路，其上端开口；第三管路为与竖直面成30度左右的夹角的管路，其管路中间设置渗透孔；第三管路的渗透孔包括两排，第一排渗透孔设置于第三管路竖截面的顶部，其作为空气输出孔，提供流动到垃圾填埋层的空气；第二排渗透孔设置于第三管路竖截面的底部，其在没有渗滤液回灌时作为空气输出孔，在渗滤液回灌时作为渗滤液输出孔；所述第一渗透孔的孔径由高向低依次增大，使更多的空气从下往上依次流动；所述第二渗透孔的孔径由高向低依次减小，使渗滤液从上往下依次流动；调节池，其通过调节阀门与所述渗滤液回灌系统相通；所述调节池内部容纳调节液，所述渗滤液收集系统的入口设置酸度计，根据所述滤液收集系统的入口酸度调节所述调节池与所述渗滤液回灌系统之间的调节液的流量。
2.根据权利要求1所述的城市垃圾环保处理系统，其特征在于：所述调节池的调节阀门能够在不进行渗滤液回灌时开启。
3.根据权利要求2所述的城市垃圾环保处理系统，其特征在于：所述渗滤液收集系统包括积水池，其用于收集通过渗滤液排放层导流沟排放的渗滤液。
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