單元封閉式廢棄物處理及生物發電,餘熱利用系統的製作方法

2023-06-17 07:14:01 3

專利名稱：單元封閉式廢棄物處理及生物發電,餘熱利用系統的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種對環境不造成汙染的垃圾填埋方式及將生物降解產生的氣體抽出發電並將餘熱存儲利用的方法.本發明屬於垃圾填埋及垃圾填埋氣的綜合利用技術範圍。有著廣泛的社會效益和經濟效益。本技術是將垃圾完全密封在不滲水，不透氣的高聚物材料的密封裝置中，因而不會造成對地下水的汙染及對大氣的汙染.本技術可以將垃圾降解產生的氣體全部回收利用，發電併網.垃圾是地球上唯一不斷增長的可再生資源。將垃圾妥善處理使之成為不斷產生的清潔能源是本發明的特點。本系統還包含了一個餘熱的存儲及輸送裝置.可以作為向建築物供暖或提供熱水的來源.本系統符合實施溫室氣體減排項目的各項指標，可以進入碳交易市場，將取得的減排量，轉讓給歐美國家.採用本技術，日處理等量垃圾的一次性投資是垃圾焚燒方式的10% -20% .垃圾填埋場封場後，沒有異味排放，對周邊居民沒有影響。垃圾填埋氣被用於回收發電之后土地可以再度開發利用，是一個沒有環境汙染又可以將垃圾轉化為清潔能源的發明專利.
背景技術：
中國2008年城市的垃圾產生量是1.55億噸.垃圾填埋處理佔82. 7 %，焚燒佔 15%,還有一些其他的處理方式。垃圾焚燒會產生二惡英，日本琦玉縣發現蔬菜被二惡英汙染，越南二惡英產生畸形嬰兒.二惡英是當今世界上毒性最大的物質，急性中毒可迅速致人死亡。二惡英會致癌、 致畸、致突變；二惡英是親脂性的，一旦攝入生物體就很難排出，還會影響下一代.二惡英沒有作用域值，不需要達到一定的劑量，只要它存在，就有毒性，既只要能檢測出二惡英來， 就會對人體、對生態環境產生有害結果.二惡英不會在自然界中生成，它是由含氯物質在加熱或焚燒O60-300攝氏度) 過程中產生的.目前，已知二惡英生成量的95%是在生活垃圾焚燒過程，及醫療廢棄物焚燒過程中產生的.二惡英穩定性極強，不能自然降解，因而是不可逆的.也就是說，只要焚燒垃圾，二惡英對自然界的汙染就會日趨嚴重，既懸浮於空氣中，存在於土壤和水中的二惡英就會越來越多，不會減少或消失.另外垃圾焚燒過程產生的二惡英汙染範圍是非常大的.二惡英從焚燒爐的煙道冒處後，不可能被地心引力立即吸著在焚燒爐周圍，而是懸浮於空氣中，隨著風向，風力的不同及大小覆蓋一個相當大的範圍.日本的垃圾分類做的非常細，垃圾焚燒爐內的溫度均高於800攝氏度。但煙道內的溫度會逐漸下降，二惡英會在煙道中再度生成。目前，日本垃圾焚燒廠已經從6000多家減少到1400多家，發達國家的垃圾焚燒場也在陸續關閉.垃圾焚燒在中國遭到學者，環保人士及民眾的抵制。致使有些城市投資幾個億的垃圾焚燒場沒有點火。造成資金的浪費而垃圾卻未能及時處理。有些垃圾焚燒場投入使用， 但中國垃圾熱值太低，含水量太大，必須添加燃油才能使其燃燒及保證爐內溫度；這樣不僅使垃圾焚燒的成本上升而且造成能源的損耗和更大的汙染。
中國目前使用的垃圾填埋方式要佔據很大的土地資源，垃圾填埋後其中的大量有機物在適宜的溫度和溼度下，經過一系列的物理、化學變化和生物降解，產生大量填埋氣體，包含甲烷、二氧化碳、氮氣和氧氣等等。其中甲烷所產生的溫室效應是二氧化碳的21 倍，屬於《京都議定書》中規定要減排的六大溫室氣體之一。這些氣體具有可燃性，若不及時處理會引起氣體會引起火災、爆炸等事故。目前中國垃圾填埋場採用較多的方式是邊填埋邊鋪設管道，將垃圾生物降解過程中產生的氣體引出，直接釋放到空氣中.這種處理方式不僅造成對大氣的汙染，且垃圾填埋氣產生的惡臭會嚴重影響附近居民的正常生活.有的垃圾場產生的環境汙染使直線距離2公裡內的居民需要整體搬遷，也在相當大的面積上影響了土地利用率.因為垃圾填埋場沒有完全密封，垃圾滲濾液嚴重汙染了地下水、地表水和土壤。建設部的一項調查表明，全國600多座城市，有三分之一以上被垃圾包圍。全國城市垃圾堆存累計侵佔土地5億平方米，相當於75萬畝。另外一種對垃圾填埋氣的處理方式是沼氣發電.文獻報導，廣州能源研究所已實現了採用生物質氣化技術、燃氣淨化技術、燃氣內燃機發電技術及汙水循環再利用技術為核心的生物質氣化發電系統的產業化開發，目前已建成總裝機容量8MW的生物質氣化電站。單個電站的最大裝機規模達到6MW。開發的500kW燃氣機組在使用低熱值燃氣(低於5000kJ/m;3)，高焦油、粉塵含量的情況下發電效率達到四％，年運行時間可達7000小時。 如採用填埋氣作為燃料，發電效率有望達到32 35%，運行時間可達8000小時以上.沼氣發電項目運行後，可妥善處理部分沼氣，降低有害氣體對填埋場內工作人員及周邊居民造成的危害.但是由於垃圾體不是100%密封的，產生的氣體也不是100%被回收，所以垃圾場周邊仍會受到異味的影響.事實上，燃氣機組在運行過程中，除發電之外，會產生大量的熱.目前運轉的發動機組將這些熱排放到空氣中去了，造成能源的浪費也加大了溫室效應·中國每天產生大量生活垃圾，且按8%的生長率上升.垃圾圍城已經出現，又不能焚燒.當務之急是找到一個垃圾處理的正確方式.「全封閉式廢棄物處理及生物發電餘熱利用系統」是一個沒有環境汙染又可以將垃圾轉化為清潔能源的發明專利.

發明內容
1、用不漏水，不透氣，抗穿透極強的高聚物材料將垃圾堆體完全密封。垃圾填埋場是由一個個這樣的獨立單元組合而成。這種填埋方式是為了保證防滲材料不會在大面積非均勻力的作用下產生撕裂；同時，如果發生了滲漏可以在這個具體單元解決，不影響其它單元及整個垃圾處理場。單元組合填埋方式可實現垃圾填埋場的循環利用。2.分類，緊實，分層填埋。這種填埋方式是為了節省空間，並降低填埋過程中異味的產生。3、本專利包含了一個雨水排放系統及滲濾液收集系統。垃圾填埋場滲出的含有汙染物的滲濾液在封閉的狀態下導入汙水處理系統統一處理，不會造成對地下水的汙染。4.本專利包含了一個垃圾填埋氣負壓收集系統將填埋氣收集利用，同時可消除悶燒、爆炸等安全隱患，消除填埋氣異味對周邊居民造成的危害。5.本專利包含了一個垃圾填埋氣發電裝置，將垃圾山內部的垃圾填埋氣抽出-淨化-分類-分儲-發電-併網。為城市提供符合環保要求的綠色能源。採用本發明，發電效率可達到40% -50%,全天候運行.6.本專利包含了一個將餘熱吸收，存儲及輸出的系統，將燃氣機組在運行過程中產生的熱用於蔬菜大棚的供暖或民用熱水。餘熱的綜合利用是本專利的發明之一.
具體實施例方式具體實施方式
包含以下10個部分垃圾填埋單元2.密封襯層系統3.雨水排放系統4.滲濾液收集及處理系統5.垃圾填埋氣收集系統6.垃圾填埋氣清潔及分離系統7.垃圾填埋氣發電機組8.餘熱利用系統9.自動控制系統10.封場每個部分都是為了解決在垃圾填埋及垃圾填埋氣利用過程中所遇到的具體問題而設計的。6. 1.按垃圾填埋單元獨立填埋，實現垃圾填埋場循環使用用不漏水，不透氣，抗穿透極強的高聚物材料將垃圾堆體按一個個單元完全密封。 垃圾填埋場是由一個個這樣的獨立單元組合而成。這種填埋方式是為了保證防滲材料不會在大面積非均勻力的作用下產生撕裂；同時，如果發生了滲漏可以在這個具體單元解決， 不影響其它單元及整個垃圾處理場。單元組合填埋方式可實現垃圾填埋場的循環使用。分類，緊實，分層填埋。每天的填埋區不宜過大，保持在長120米，寬14米，高4米左右；可容納的垃圾量約為2500噸-3000噸，用推土機、滾軋機和壓路機將垃圾壓縮到每立方米大約 900公斤然後用15釐米左右的土覆蓋，壓實或用防水布、噴霧覆蓋紙等來代替覆蓋土。相鄰的填埋區排列成行，層層相連。這種填埋方式是為了節省空間，並降低填埋過程中異味的產生。6. 2.密封襯層系統密封襯層系統可以防止垃圾與外部土壤，特別是與地下水的接觸。襯層通常是用經久耐用的、不易穿透的合成塑料如聚乙烯、高密度聚乙烯和聚氯乙稀製成。厚度約 1.0-2. 5毫米。塑料襯層的兩側墊一層土工織物墊層，以保護塑料襯層免被巖石和砂礫層刺破。6. 3.雨水排放系統通過塑料排水管和雨水襯墊，將垃圾填埋場區域內的水收集起來導入填埋場地基外圍的排水溝中。排水溝沿垃圾填埋場的地基挖掘.排水溝為混凝土或砂礫內襯結構，它將水排放到垃圾填埋場旁邊的收集池裡。在收集池裡，懸浮的故土顆粒將沉降下來。定期對水質進行測試，一旦水質通過測試，則可以將水抽出利用或排到場外.6. 4.滲濾液收集及處理系統
垃圾生物降解時會產生氣體和水.當水通過垃圾滲透時，就會有一些汙染物，如有機和無機化學品，金屬以及分解產生的生物廢物溶解在水，這種含有溶解汙染物的液體稱為滲濾液。通過穿孔管道收集滲濾液，在封閉的狀態下導入汙水處理系統統一處理，不會造成對地下水及空氣的汙染。對收集池中的滲濾液進行檢測，以確定各種化學指標是否達標.如生物和化學需氧量、有機化合物、PH值、鈣、鎂、鐵、硫酸鹽和氯化物等.6. 5.垃圾填埋氣收集系統因為垃圾填埋場是密封的，填埋場內的細菌在無氧或厭氧條件下對垃圾進行分解，產生垃圾填埋氣。其成分為50%左右的甲烷；45%左右的二氧化碳，及少量的氮氣和氧氣等混合氣體。甲烷可能引發燃燒甚至爆炸，必須從垃圾堆體中清除。為此需要建立一個垃圾填埋氣負壓收集系統將填埋氣收集利用，同時可消除悶燒、爆炸等安全隱患，消除填埋氣異味對周邊居民造成的危害。6. 6.垃圾填埋氣清潔及分離系統因為垃圾填埋氣抽出時是混合氣體，必須分離清潔後才能利用。垃圾填埋氣清潔及分離系統將提取甲烷氣，分開存儲，清潔後的氣體送入發電機組發電。6. 7.垃圾填埋氣發電機組垃圾填埋氣在發電機組中燃燒轉化成熱能，其中部分熱能轉化成電能。其轉化率取決於發電機組.發電機輸出的電能可以併入正常的商業電網。垃圾填埋氣發電機組在歐美已經有成熟技術和設備，中國也已經有公司從事該領域的工作。6. 8.餘熱利用垃圾填埋氣在發電機組中燃燒，部分熱能轉化成電能外剩餘部分全部以餘熱的形式排出發電機組。這部分餘熱的溫度較低，可用於蔬菜大棚的供暖或城鄉居民熱水、暖氣供給等場合。6. 9.自動控制系統為保證抽取氣體以及發電設備安全、穩定地運行，垃圾填埋氣發電系統配備自動控制系統以及報警裝置，工作人員可以隨時檢查發電機組運行情況，若出現異常，報警裝置將提示工作人員，以便及時介入，作出相應處理。6. 10.封場當垃圾填埋場的一個單元填滿後，用一層聚乙烯土工膜將其永久覆蓋。再蓋上一層約0. 6米厚的營養土。可以在營養土層上栽種花草等植被，以防止雨水和風造成的土壤流失。但不宜種植樹、灌木或深紮根植物，以防止植物根穿透覆蓋膜，接觸到垃圾層.這種封場方式是為了確保垃圾填埋單元的密封性，並保證滲濾液不會滲出垃圾填埋場。以上所述僅為本發明專利的較佳實施例而已，並非以此局限本發明。因此，凡一切與本發明構造、裝置、特徵等近似、雷同的，即凡依本發明專利申請範圍所作的等同替換與修飾等，皆應仍屬本發明的專利申請保護的範圍之內。
權利要求
1.單元封閉式廢棄物處理及生物發電，餘熱利用系統.其特徵在於垃圾堆體按一個個單元完全密封且相互獨立，這種密封形式可將填埋氣按負壓抽出發電.這種單元組合填埋方式可實現垃圾填埋場的循環使用。
2.根據權利要求1所述的單元封閉式廢棄物處理及生物發電，餘熱利用系統。其特徵在於用不漏水，不透氣，抗穿透極強的高聚物材料將垃圾堆體按一個個單元完全密封，垃圾填埋場是由一個個這樣的獨立單元組合而成。當獨立單元中的垃圾生物降解完成，垃圾填埋氣被抽淨之後，這個單元的剩餘物可作為肥料出售，該單元的空間可再次填埋垃圾.
3.根據權利要求1所述的單元封閉式廢棄物處理及生物發電，餘熱利用系統。其特徵在於垃圾填埋氣按負壓抽出送入清潔及分離系統，提取甲烷氣，分開存儲，清潔後的氣體送入發電機組發電。
4.根據權利要求1所述的單元封閉式廢棄物處理及生物發電，餘熱利用系統。其特徵在於垃圾填埋氣在發電機組中燃燒轉化成熱能，其中部分熱能轉化成電能。發電機輸出的電能可以併入正常的商業電網。
5.根據權利要求1所述的單元封閉式廢棄物處理及生物發電，餘熱利用系統。其特徵在於垃圾填埋氣在發電機組中燃燒，部分熱能轉化成電能外剩餘部分全部以餘熱的形式排出發電機組。本發明包含一個餘熱利用裝置，可將餘熱輸送給蔬菜大棚供暖或給建築物供熱水。
全文摘要
本發明公開了一種對環境不造成汙染的垃圾填埋方式，用不漏水，不透氣，抗穿透極強的高聚物材料將垃圾堆體按一個個單元完全密封，垃圾填埋場是由這樣的獨立單元組合而成。當獨立單元中的垃圾生物降解完成，垃圾填埋氣被抽淨之後，這個單元的剩餘物可作為肥料出售，該單元的空間可再次填埋垃圾以實現垃圾填埋場的循環使用。本發明公開了一種將生物降解產生的垃圾填埋氣抽出發電並將餘熱加以利用的方法.本專利包含了一個垃圾填埋氣負壓收集系統，將收集的填埋氣用於發電，同時可消除悶燒、爆炸等安全隱患，消除填埋氣異味對周邊居民造成的危害。本專利包含了一個將餘熱吸收，存儲及輸出的系統，將燃氣機組在運行過程中產生的餘熱用於蔬菜大棚的供暖或民用熱水。
文檔編號B09B3/00GK102527699SQ20101059728
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者張炎, 張行偉, 王瓊, 約翰·畢爾沃 申請人:張富德