专利名称：利用专用填埋单元产生填埋气体的填埋方法
技术领域：
利用专用填埋单元产生填埋气体的填埋方法，涉及一种生活垃圾填埋处置及填埋气体的利用与渗滤液处理技术，属固体废物处理与资源化领域。
背景技术：
填埋处置是目前生活垃圾处理的主要技术方法，欧美发达国家生活垃圾的填埋处置率大于60％，我国则在90％左右。由于填埋是目前处理生活垃圾成本最低的方法，因此，填埋仍被广泛应用，具有相当强的生命力。
目前，世界各国应用的主流填埋技术是卫生填埋(“城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004)”，中华人民共和国建设部。中国建筑工业出版社，2004)，卫生填埋以污染物隔离为基本理念，通过物理隔离手段(主要为填埋场底部防渗衬垫、填埋单元覆盖和最终覆盖)和衍生物(填埋气体和渗滤液)处理，实现控制环境影响的目的。
尽管如此，卫生填埋仍存在较为严重的环境、资源和经济问题，具体表现为1)渗滤液污染负荷高，水质多变，处理难度大；2)填埋气体利用率低，温室效应影响明显；3)填埋垃圾生物稳定周期长，导致填埋场污染释放和力学稳定周期长，占据的土地不能有效地再利用。为此，近年来已发展了以渗滤液层内循环回灌为核心的生物反应器填埋技术，该技术可加速垃圾生物稳定、在层内降解渗滤液和增加填埋气体产生速率，由此来减轻卫生填埋相关问题的不利影响(“能净化渗滤水、加速生活垃圾稳定化的填埋处理工艺”，中国发明专利，专利号ZL 01 1 32394.9)。
但上述生物反应器填埋在增加填埋气体产生速率的同时，仍基本沿用卫生填埋的填埋气收集方法，仅通过增加收集设施(垂直收集井和横向收集管)密度的方法，以满足气体收集的需要，这种方法在应用中存在2方面的问题1)填埋气体的收集率难以取得突破。在没有进行封场(中止使用后完成最终覆盖)的填埋场，气体收集率均在50％以下。由于，填埋垃圾的主要产气期出现在其使用阶段，因此，总体(全寿命)的气体收集率也在50％以下，由此，导致大量温室气体释放，产生不利环境影响，并降低了资源利用率。2)填埋气体收集设施的建设成本提高。虽然，生物反应器填埋的单位填埋体积产气率高于卫生填埋，但是，必须增加气体收集设施建设密度，因此该法必然会导致填埋场建设成本的提高。
由于填埋场内垃圾降解主要通过厌氧生物代谢途径实现，而厌氧代谢可划分为基本不产气的水解酸化和产气的甲烷化二个步骤；因此，解决上述问题的一种可行思路是采用如同有机废物二段式厌氧消化工艺中的方法(“Evaluation of atwo stage anaerobic digester for the treatment of mixed abattoir wastes”.Wang Z，Banks C J.Process Biochemistry，381267-1273，2003)，将填埋场分为2个部分，以渗滤液回灌为调控手段，分别使之处于水解酸化(非产气)和甲烷化(产气)优势条件，非产气部分填埋单元垃圾中的有机物，通过水解酸化溶出于渗滤液中；再将此渗滤液输送、回灌于甲烷化(产气)单元，使其中的溶解性有机物与甲烷化微生物接触，被代谢为填埋气体，同时，使渗滤液的有机负荷大幅度降低。
采用上述方法后，填埋垃圾中有机物的甲烷化代谢产气过程，将主要发生在产气单元中，因此，非产气单元不需要再设置主动气体收集设施，可节约成本；产气单元则可以采取气密性覆盖，保证近100％的气体收集率，由此，可同时解决填埋气体收集成本过高和收集率过低2个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用专用产气填埋单元产生填埋气体的填埋方法，用该方法处理生活垃圾能保证近100％的填埋气体收集率，降低填埋场建设成本。
为实现上述目的，本发明利用有机物二段式厌氧降解原理，将填埋场划分成水解酸化降解优势的非产气单元区(简称水解单元)和甲烷化降解优势的产气单元区，使填埋垃圾降解产生的填埋气体(主要成分为CH4和CO2，其中CH4体积分率50％以上)，集中在产气单元中产生。产气单元在填埋场运行初期进行填埋，完成后即进行气密性覆盖，因此，其中产生的填埋气体可得到几乎全量收集；同时，水解单元因产气量十分有限，其气体收集设施可以简化。须解决的主要技术问题有1)控制水解单元处于水解酸化优势降解状态的方法；2)水解单元水解酸化降解基本完成后，残余有机物产生的少量气体的导排处理；3)促进产气单元进入甲烷化代谢优势状态的方法；4)水解单元水解酸化产生的溶解性有机物在产气单元中转化的工艺。
为解决这些问题发明人进行了长期的深入研究，发现了如下的规律。
1)填埋单元水解酸化优势状态的控制。垃圾填埋后的降解过程，首先是利用填埋后填埋体内的残余氧的好氧过程，随后即在水解酸化微生物的作用下，自发地进入水解酸化优势阶段，并以产生含高浓度溶解性有机物的渗滤液为标志。由于水解酸化产物中含有有机酸，因此，填埋初期单元体内的环境处于低pH(＜6.0)状态，由此可有效地抑制甲烷化菌群的代谢和增值(甲烷化菌群的适宜pH范围为6.8～7.5)，在不加控制的条件下，随着填埋垃圾降解的进行，水解酸化产物的产生速率将逐渐减少，当产物随渗滤液流出填埋层的速率大于其产生速率后，填埋层的环境也逐渐向pH中性转化，对甲烷化菌群的抑制作用减弱，填埋层向甲烷化代谢优势方向转化，进入产气状态。所以，要维持填埋单元的水解酸化优势，持续地向单元内补充水解酸化产物是必要的；由于，填埋初期渗滤液中含有大量的水解酸化产物，因此，将此渗滤液回灌至填埋单元，就可使填埋单元pH环境维持于酸性状态，单元内的降解处于非产气的水解酸化优势状态(参见附图3)。
2)水解单元(非产气单元)残余有机物产生的少量气体的导排处理，经过一定阶段的渗滤液回灌后，水解单元的生物可利用(可产气)有机物基本降解，剩余有机物可降解性较差、降解速率较慢，此时，再以渗滤液回灌维持填埋单元的水解酸化优势条件，缺乏经济上的合理性，因此，应予以中止。对于单元内仍残余的有机物可能产生的气体，可通过埋没于垃圾层内的原用于渗滤液回灌的回灌管道，与外界大气连通，使其起到对剩余填埋气体的导排作用。
3)促进产气单元进入甲烷化代谢优势状态的方法。本发明中，产气单元具有双重功能，除了容纳垃圾进行处置外，更主要的作用是使全场垃圾水解酸化溶出的有机物能在产气单元中转化为填埋气体，用于进一步的能源回收。要使产气单元具有这一功能，前提是使产气单元在尽可能短的时间内，进入甲烷化优势代谢阶段；从而使单元内的甲烷化菌群有效增殖，附着于单元内的垃圾层中，产气单元可具有类似厌氧生物滤床的功能，水解单元(非产气单元)中产生的含丰富水解酸化产物的渗滤液，通过在产气单元的回灌，其中的溶解性有机物可由厌氧甲烷化代谢转化为填埋气体。
产气单元填埋完成后，最有效的促进其进入甲烷化代谢优势状态的方法是将经厌氧(甲烷化)处理后的渗滤液回灌至单元。这是因为其一，这种渗滤液含有大量的厌氧菌群，回灌后在层内附着，可使单元内的厌氧菌群数量迅速增加；其二，此渗滤液有较大的碱度，可缓冲填埋层内的酸性环境，为层内厌氧菌群的进一步增殖提供有利条件(参见附图4)。
为简化技术过程，对于只是在短期(产气单元达到稳定的厌氧甲烷化代谢状态后，本身具有厌氧生物滤床的功能，可替代单元外渗滤液厌氧处理环节的作用)内应用的渗滤液厌氧处理环节，可采取完全混合型厌氧活性污泥处理方法，其处理池以密闭覆盖的产气单元调蓄池替代，内设搅拌装置，接种城市污水厂厌氧消化污泥后，即可对渗滤液进行厌氧甲烷化处理。
4)水解单元渗滤液在产气单元中处理的工艺，水解单元设置与产气单元独立的渗滤液调蓄池，完成正常的渗滤液调蓄功能，同时，起到水解单元渗滤液回灌的流量缓冲作用；调蓄池内的渗滤液，按产气单元单位体积，以8～15L/(d·m3)的回灌负荷，回灌至产气单元产生填埋气体同时进行净化处理。从产气单元流出的渗滤液再在场内作深度处理或直接接入城市污水厂进一步处理。
本发明的具体技术方案如下第一步，设定单个产气单元的填埋容量及产气单元的数量按照填埋场的处理容量、垃圾组成、地形条件和降雨状况，用卫生填埋场的设计规范计算得到填埋场最大的年渗滤液产生量；再按照产气单元单位体积(m3)每天处理10升渗滤液为基准计算，得到填埋场内产气单元的总填埋体积容量；然后，按照设定的单个产气单元填埋容量为3000～5000m3、平均填埋深度2.5～3.5m和各产气单元填埋容量相等的要求，确定单个产气单元的填埋容量和填埋面积以及产气单元的数量；最后在填埋场中划分出产气单元区，剩余为水解单元区，并分别对划分好的两个区进行建设首先根据卫生填埋场的建设规范完成填埋场的场地平整、地下水导排沟建设，然后按水解单元区和产气单元区水文独立的原则，分别进行两个单元区的防渗、渗滤液收集和导排及调蓄池建设；第二步，产气单元的建设与填埋作业先以土质隔堤对产气单元区进行内部单元分隔；按卫生填埋作业要求，依次进行各个产气单元的填埋作业，每个产气单元填埋达到指定深度后，在垃圾层上进行渗滤液回灌管和级配碎石层的构建，具体方法是间隔5～10m，平行开挖横截面为0.5m×0.5m的渗滤液回灌沟，沟内先填入粒径10～30mm的级配碎石0.1m，再在沟中心放入外径150mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管，再在沟内填入上述同样规格的级配碎石至距垃圾面0.2m的深度，再以挖出的垃圾填平回灌沟，并再次整平垃圾层；然后在垃圾面上先覆盖0.2m的粘土层，再覆盖1mm厚的LDPE膜，其上再覆盖0.02m的排水网格，再上覆0.4～0.5m的耕作土后进行植被恢复；接着在产气单元中，相互间隔30m设置符合卫生填埋技术规范的垂直导气井，垂直导气井中心的导气管上端伸出覆盖层的耕作土之上，并与主动气体收集装置连接，以主动收集产气单元中产生的填埋气体；导气管与LDPE膜交汇处，其外壁与LDPE膜气密连接；各产气单元的覆盖，根据其完成填埋的时间依次进行，但各单元覆盖的LDPE膜相互焊接连接，并在产气单元区的边缘与防渗层中的HDPE膜焊接连接，保证整个产气单元区的气密性；另外，产气单元区还设有产气单元区调蓄池，池容与单个产气单元的填埋容量相等；其上部加盖HDPE膜，形成气密结构、且设有气体导出管，供池内产生气体收集之用；第三步，产气单元的加速甲烷化操作产气单元填埋启动前，产气单元渗滤液调蓄池内先放置占池容5～15％的污水厂厌氧消化污泥，同时利用池内设置的液下搅拌泵保持污泥悬浮，使调蓄池具有对产气单元产生的渗滤液具有厌氧甲烷化处理能力，处理产生的沼气，通过调蓄池盖中设置的导气口与主动气体收集装置连接，达到收集利用的目的；产气单元区第一个单元完成渗滤液回灌管安装和覆盖后，即启动调蓄池内的泵(潜水式回灌泵)，按产气单元单位体积5～15L/(d·m3)的回灌水量负荷，对单元进行渗滤液回灌，直至该单元产生的填埋气体中的CH4体积分率大于50％时，停止该单元回灌；如此，依次对各个产气单元进行回灌直至最后一个产气单元填埋气体中的CH4体积分率大于50％后，中止；第四步，水解单元的建设和运行产气单元区的填埋完成后，按卫生填埋的填埋作业规范进行水解单元区的填埋，填埋同样分单元进行，每个单元的容量和面积，按填埋深度3～5m、填埋作业时间10～20d确定，每个单元填埋达到指定深度后，按产气单元渗滤液回灌沟相同的方式，进行渗滤液回灌沟建设，但沟间间隔为8～16m；回灌沟完成后，利用水解单元渗滤液调蓄池内的回灌泵将池内渗滤液通过回灌干管输送到回灌沟中的回灌管、对单元进行回灌，回灌水量负荷，按单元单位体积为5～10L/(d·m3)，各单元的回灌周期为14～16个月；回灌中止后，各单元回灌管与回灌干管连接端断开，再套接联通大气的气体导出管，对剩余产气进行自然导排，导出管末端高于周围地面2m以上；水解单元的渗滤液调蓄池内另设渗滤液输送泵，以产气单元总填埋容量(m3)为基准，按8～15L/(d·m3)的水量负荷将池内渗滤液输送至各产气单元的回灌管中，通过产气单元处理与产气；第五步，封场处理水解单元区所有单元填埋完毕后，按卫生填埋封场的技术要求对整个填埋场进行封场；产气单元的渗滤液回灌处理继续进行，直至水解单元的调蓄池中渗滤液水质达到COD浓度小于1.5g/L后中止。
本发明具有如下的突出优点1.增加资源回收率和减轻环境负荷。填埋气体是生活垃圾填埋场的主要衍生资源，常规卫生填埋场的填埋气体主动收集率为填埋垃圾总产气量的40～50％，本发明可使该收集率提高至90％左右，资源回收率可提升1倍；同时，填埋气体是温室气体，其主动收集利用率的提高也相应地减少了这部分的环境负荷。
2.简化了渗滤液处理过程。本发明利用专用产气单元产生填埋气体的同时，也完成了对渗滤液的厌氧处理，既降低了渗滤液的污染负荷，也使渗滤液水质比原生状态更为稳定，无论是后续接入城市污水厂进一步处理、或在场内深度处理后排放，均可简化相应的渗滤液处理过程，提高渗滤液的处理效率。
3.降低了填埋处置的成本。本发明可使填埋场免除高浓度渗滤液处理和极大部分填埋气体收集设施的建设，此两项工程的投资约占填埋场总投资的20％，这意味着填埋场投资成本的同比例下降；同时，填埋气体收集率的提高意味着增收，以目前我国生活垃圾填埋气体单位产生量70m3/t计，前述收集率的提高，相当于每吨垃圾的气体利用量增加31m3，可发电约50kwh，上网电价0.5元/kwh时，增收25元/t，几乎可补偿全部的填埋运行成本(平均30元/t)。
图1为本发明的水解单元渗滤液回灌流程2为本发明的产气单元剖面示意3为用COD浓度30～50g/L渗滤液回灌水解单元时，从水解单元流出渗滤液的COD浓度和填埋气体产率变化的模拟曲线4为厌氧甲烷化处理后用渗滤液回灌产气单元时，产气单元的气体产生量与气体中CH4的体积分率的模拟曲线图其中，附图2中的图标号说明如下1-地下水导排沟；2-填埋场基层；3-压实粘土；4-含HDPE膜的防渗层；5-渗滤液导排层；6-单元间的土质隔堤；7-垃圾层；8-渗滤液回灌管和级配碎石层；9-粘土层；10-LDPE膜；11-排水网格；12-耕作土；13-导气井；14-导气管；15-HDPE膜连接焊缝由图3可见，以pH5.5～6.3、COD浓度30～50g/L的渗滤液，按每立方米填埋单元体积5～15L/d的负荷，回灌模拟水解单元时，该单元几乎不产生填埋气体，而其中的有机物通过水解酸化降解有效溶出(流出渗滤液COD浓度大于回灌渗滤液)；同时，有机物的溶出在填埋后55周前后基本中止，对单元内垃圾取样分析表明，其中的食品废物和纸类等生物可利用组分的降解率已达90％以上，垃圾的可产气物质已基本耗尽。这就表明了利用含高浓度水解酸化产物的渗滤液回灌水解单元，可以控制单元内的有机物降解处于水解酸化优势状态，在此状态下，垃圾中生物可利用有机物的降解周期为13个月左右。
由图4可见，用经厌氧甲烷化处理后的渗滤液，以5～15L/(d·m3)的回灌水量负荷，对产气单元进行渗滤液回灌，该填埋气体产生情况(产气率和气体中CH4的体积分率)，填埋完成后回灌至第7周，产气单元内已具有稳定的产气率，产气中CH4体积分率大于50％，达到了稳定的厌氧甲烷化代谢状态。
具体实施例方式
某填埋场的日处理量500t/d、使用年限为20年；根据处理垃圾组成、地形条件和降雨状况核算后，该填埋场最大的年渗滤液产生量为10.8万立方米，根据下式计算后得产气单元的总填埋容量(V1)为29589m3，取整为30000m3。
取产气单元平均填埋深度为3m，则该填埋场产气单元区的总填埋面积应为约10000m2；单个产气单元填埋容量取3000m3、产气单元平均填埋深度为3m相应的单个产气单元填埋面积约1000m2，共计10个单元。
填埋场建设时，先根据卫生填埋场的建设规范要求，统一完成整个填埋场基层2的场地平整、地下水导排沟1的建设；同时，按照水解单元区和产气单元区水文独立的原则，在两个区的相邻处设置分隔堤，为建设两个区水文独立的防渗、渗滤液收集和导排及调蓄池建设提供条件。然后，分别进行水解单元区和产气单元区相互水文独立的防渗、渗滤液收集和导排及调蓄池建设；产气单元区和水解单元区的防渗层均采用如下结构形式自下至上分别为1m厚的压实粘土3、200g/m2规格的土工布、1.5mm厚的含HDPE膜的防渗层4、HDPE膜采用高密度聚乙烯、200g/m2规格的土工布。产气单元区防渗层完成后，在其上再以土质隔堤6对产气单元区进行单元分隔；各单元内的渗滤液导排层5建设程序为先在单元底部中心设置外径150mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管、再设置0.4m深度的卵石(粒径30至100mm)覆盖、整平，HDPE穿孔管末端套接同直径非穿孔HDPE管，接入产气单元区调蓄池。完成了渗滤液导排层5的建设就可用于进行垃圾层7的填埋作业。产气单元区调蓄池除符合卫生填埋场的建设规范外，上部应设浮动的HDPE膜10作为盖，形成气密结构，盖上设有气体导出管和操作孔(厌氧污泥接种和检修用)，池容与单个产气单元的填埋容量相等。
水解单元区不设单元分隔用土质隔堤，单元分隔根据空间划分，在填埋作业过程，由对填埋堆体位置和形状的控制实现，因此，水解单元区的防渗层上直接进行渗滤液收集和导排层的建设，先在该区的中心设置外径250mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管作为渗滤液导排主管，主管两侧、间隔30m平行设置外径150mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管，接入主管作为导排支管，再以0.4m深度的卵石(粒径30至100mm)覆盖、整平，主管末端套接同直径非穿孔HDPE管接入水解单元区调蓄池。水解单元区调蓄池根据卫生填埋场的建设规范设计与建设。
上述建设完成后，先在产气单元渗滤液调蓄池内放置占池容10％(300m3)的污水厂厌氧消化污泥(含悬浮固体2％～5％)，同时利用池内设置的液下搅拌泵保持污泥悬浮，使调蓄池具有对产气单元产生渗滤液的厌氧甲烷化处理能力；然后，按卫生填埋作业要求，依次进行各个产气单元的填埋作业；产气单元中，相互间隔30m设置符合卫生填埋技术规范的垂直导气井13，导气井13的高度随填埋深度的增加、同步上升，导气井13的中心的导气管14上端应伸出之覆盖层的耕作土12之上；根据每个单元的填埋容量和垃圾处理量，每个单元的作业时间6天，单元内垃圾填埋至指定深度(3m)后进行渗滤液回灌管和级配碎石层8的构建在垃圾层7的面上间隔8m，平行开挖横截面为0.5m×0.5m的渗滤液回灌沟，沟内先填入粒径10～30mm的级配碎石0.1m，再在沟中心放入外径150mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管，再在沟内填入上述同样规格的级配碎石，至距原垃圾面0.2m的深度，再以挖出的垃圾填平回灌沟、并再次整平垃圾面。垃圾面上先覆盖0.2m的粘土层9，再覆盖1mm厚的LDPE(低密度聚乙烯)膜10，其上再覆盖0.02m的排水网格11，再上覆0.4～0.5m的耕作土12后进行植被恢复。导气管14与LDPE膜10交汇处，其外壁应与LDPE膜气密连接。各产气单元的覆盖是根据其完成填埋的时间依次进行的，但各产气单元覆盖的LDPE膜相互焊接连接、并在产气单元区的边缘与防渗层中的HDPE膜焊接连接，这些HDPE膜连接焊缝15能保证整个产气单元区的气密性。
产气单元区第一个单元完成渗滤液回灌管安装和覆盖后，即启动调蓄池内的潜水式回灌泵，按产气单元单位体积，以5～15L/(d·m3)的回灌水量负荷，对产气单元进行渗滤液回灌，直至该单元产生的填埋气体中的CH4体积分率大于50％时，停止该单元回灌；如此，依次对各个产气单元进行回灌直至最后一个产气单元填埋气体中的CH4体积分率大于50％后，中止。单元内产生的填埋气体和调蓄池内产生的沼气，分别通过单元的导气井13中的导气管14和调蓄池盖上设置的导气口收集，导气管和导气口与主动气体收集装置连接，以主动收集产气单元中产生的填埋气体，这种气体能直接进行能源利用。
产气单元区的填埋完成后，按卫生填埋的填埋作业规范进行水解单元区的填埋，填埋同样分单元进行，每个单元的填埋深度为4m、面积1500m2、填埋容量6000m3，日填埋处理量500t时、每个单元的填埋作业时间为12d；每个单元填埋达到指定深度后，按产气单元渗滤液回灌沟相同的方式，进行渗滤液回灌沟建设，但沟间间隔为12m；回灌沟完成后，以0.3m厚的土质材料对暴露垃圾面进行覆盖；然后，利用水解单元渗滤液调蓄池内的回灌泵将池内渗滤液通过回灌干管输送到各个回灌沟中的回灌管、对单元进行回灌，回灌水量负荷，按单元单位体积为5～10L/(d·m3)，每个单元的回灌周期为15个月；回灌中止后，将各单元回灌管与回灌干管连接端断开，再套接联通大气的气体导出管，对单元内剩余产气进行自然导排，各导出管末端应高于周围地面2m以上。
同时，水解单元渗滤液调蓄池内另设渗滤液输送泵，以产气单元总填埋容量(m3)为基准，按8～15L/(d·m3)的水量负荷将池内渗滤液输送至各产气单元的回灌管中，通过产气单元处理与产气(请参阅图1)。
水解单元区所有单元填埋完毕后，按卫生填埋封场的技术要求对整个填埋场进行封场作业；产气单元的渗滤液回灌处理则继续进行(请参阅图1)，直至水解单元调蓄池中渗滤液水质达到COD浓度小于1.5g/L后中止。
权利要求
1.利用专用填埋单元产生填埋气体的填埋方法，其特征在于第一步，设定单个产气单元的填埋容量及产气单元的数量按照填埋场的处理容量、垃圾组成、地形条件和降雨状况，用卫生填埋场的设计规范计算得到填埋场最大的年渗滤液产生量；再按照产气单元单位体积每天处理10升渗滤液为基准计算，得到填埋场内产气单元的总填埋体积容量；然后，按照设定的单个产气单元填埋容量为3000～5000m3、平均填埋深度2.5～3.5m和各产气单元填埋容量相等的要求，确定单个产气单元的填埋容量和填埋面积以及产气单元的数量；最后在填埋场中划分出产气单元区，剩余为水解单元区，并分别对划分好的两个区进行建设首先根据卫生填埋场的建设规范完成填埋场的场地平整、地下水导排沟建设，然后按水解单元区和产气单元区水文独立的原则，分别进行两个单元区的防渗、渗滤液收集和导排及调蓄池建设；第二步，产气单元的建设与填埋作业先以土质隔堤(6)对产气单元区进行内部单元分隔；按卫生填埋作业要求，依次进行各个产气单元的填埋作业，每个产气单元填埋达到指定深度后，在垃圾层(7)上进行渗滤液回灌管和级配碎石层(8)的构建间隔5～10m，平行开挖横截面为0.5m×0.5m的渗滤液回灌沟，沟内先填入粒径10～30mm的级配碎石0.1m，再在沟中心放入外径150mm，表面按穿孔率5％、均匀开具孔径8mm孔的HDPE穿孔管，再在沟内填入上述同样规格的级配碎石至距垃圾面0.2m的深度，再以挖出的垃圾填平回灌沟、并再次整平垃圾层(7)；垃圾层上先覆盖0.2m的粘土层(9)，再覆盖1mm厚的LDPE膜(10)，其上再覆盖0.02m的排水网格(11)，再上覆0.4～0.5m的耕作土(12)后进行植被恢复；然后在产气单元中，相互间隔30m设置符合卫生填埋技术规范的垂直导气井(13)，导气井中心的导气管(14)上端伸出覆盖层的耕作土(12)之上，并与主动气体收集装置连接，以主动收集产气单元中产生的填埋气体；导气管(14)与LDPE膜(10)交汇处，其外壁与LDPE膜(10)气密连接；最后根据各产气单元的完成填埋的时间依次进行覆盖，各单元覆盖的LDPE膜(10)相互焊接连接，并在产气单元区的边缘与防渗层中的HDPE膜(10)焊接连接，保证整个产气单元区的气密性；另外，产气单元区还设有产气单元区调蓄池，池容与单个产气单元的填埋容量相等；其上部加盖HDPE膜(10)，形成气密结构、且设有气体导出管，供池内产生气体收集用；第三步，产气单元的加速甲烷化操作产气单元填埋启动前，产气单元渗滤液调蓄池内先放置占池容5～15％的污水厂厌氧消化污泥，同时用池内设置的液下搅拌泵保持污泥悬浮，使调蓄池具有对产气单元产生渗滤液的厌氧甲烷化处理能力，处理产生的沼气，通过调蓄池盖上设置的导气口与主动气体收集装置连接，收集利用；产气单元区第一个单元完成渗滤液回灌管安装和覆盖后，即启动调蓄池内的泵，按产气单元单位体积5～15L/(d·m3)的回灌水量负荷，对单元进行渗滤液回灌，直至该单元产生的填埋气体中的CH4体积分率大于50％时，停止该单元回灌；如此，依次对各个产气单元进行回灌直至最后一个产气单元填埋气体中的CH4体积分率大于50％后，中止；第四步，水解单元的建设和运行产气单元区的填埋完成后，按卫生填埋的填埋作业规范进行水解单元区的填埋，填埋同样分单元进行，每个单元的容量和面积，按填埋深度3～5m、填埋作业时间10～20d确定，每个单元填埋达到指定深度后，按产气单元渗滤液回灌沟相同的方式，进行渗滤液回灌沟建设，但沟间间隔为8～16m；回灌沟完成后，利用水解单元渗滤液调蓄池内的回灌泵将池内渗滤液通过回灌干管输送到回灌沟中的回灌管、对单元进行回灌，回灌水量负荷，按单元单位体积为5～10L/(d·m3)，各单元的回灌周期为14～16个月；回灌中止后，各单元回灌管与回灌干管连接端断开，再套接联通大气的气体导出管，对剩余产气进行自然导排，导出管末端高于周围地面2m以上；水解单元的渗滤液调蓄池内另设渗滤液输送泵，以产气单元总填埋容量(m3)为基准，按8～15L/(d·m3)的水量负荷将池内渗滤液输送至各产气单元的回灌管中，通过产气单元处理与产气；第五步，封场处理水解单元区所有单元填埋完毕后，按卫生填埋要求对整个填埋场进行封场；此时，产气单元的渗滤液回灌处理继续进行，直至水解单元调蓄池中渗滤液水质达到COD浓度小于1.5g/L后中止。
全文摘要
利用专用填埋单元产生填埋气体的填埋方法，涉及一种生活垃圾填埋处置及填埋气体的利用与渗滤液处理技术。先将填埋场划分成水解和产气单元，设定单个产气单元的填埋容量及产气单元的数量；然后进行产气单元建设和填埋作业、和产气的甲烷化加速操作，使产气单元进入甲烷化代谢阶段；接着进行水解单元的建设和运行，通过渗滤液回灌使垃圾中的有机物水解酸化溶于渗滤液，再输送、回灌于产气单元，使有机物甲烷化代谢产气在产气单元中发生；最后封场。本发明因水解单元无需再设置主动气体收集设施，节约填埋场总投资20％，提高渗滤液处理效率。产气单元气密性覆盖，气体收集率近100％，相当于每吨垃圾的气体利用量增加31m
文档编号B09B3/00GK1903458SQ20061002955
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者何品晶, 邵立明, 瞿贤, 章骅, 吕凡 申请人:同济大学