生活垃圾填埋場滲濾液零排放系統及處理方法

2023-05-23 21:28:21

專利名稱：生活垃圾填埋場滲濾液零排放系統及處理方法
技術領域：
本發明涉及的是一種環境保護技術領域的裝置及方法，是一種適用於年蒸發量>年降雨量，常年平均風速> 3m/s區域的滲濾液產生量小於100t/d的中小型填埋場的生活垃圾填埋場滲濾液零排放處理系統及處理方法。
背景技術：
隨著城市人口的增長和城市規模的擴大，我國城市生活垃圾的年平均增長率高達8% -10%，一些城市的增長率甚至高達15% -20%。據國家統計局數據顯示，2011年我國生活垃圾清運已達I. 58億噸，其中衛生填埋量為I. 06億噸，佔清運總量的67%。而在垃圾填埋過程中，由於降水的滲入和垃圾的生物化學降解作用，產生了一種含有高濃度懸浮物和高濃度的液體-滲濾液。 垃圾填埋場滲濾液具有來源多樣、成分複雜、汙染物濃度極高含有有毒有害物質等特性，是環境領域面臨的主要難題之一。滲濾液傳統處理工藝可以分為3大類(a)生物降解好氧和厭氧工藝；(b)物理化學方法化學氧化、吸附、化學沉澱、混凝/絮凝(Coagulation and Flocculation, CF)、沉降/浮選和空氣吹(C)滲濾液與城市汙水混合處理和填埋場回灌。採用滲濾液與城市汙水混合處理和填埋場回灌的方法處理費用低，但是回灌方法仍有部分滲濾液需要排放，同時隨著回灌時間累積，滲濾液中氨氮不斷積累，導致高濃度氨氮廢水難以處理。採用化學法處理滲濾液存在處理效率低，處置費用高的缺點。採用生物降解的方法處置工藝流程長，需要較長的時間，同時處理效果往往難以達到國家規定的排放要求。此外，我國2008年將《生活垃圾填埋汙染控制標準》進行更新，對滲濾液排放標準提出更高要求，尤其是要求化學需氧量(COD)低於100mg/L，氨氮低於25mg/L，且總氮要求低於40mg/L，這使得生物處理和化學處理滲濾液的難度更加提高。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN1785850，
公開日20060614，記載了一種「長填齡填埋場滲濾液的植被處理方法」，該技術先按灌溉負荷控制要求，構建有植被覆蓋的土壤層、即植被-土壤層，和灌溉輸水、布水設施，然後將B0D5質量體積濃度小於200mg/L的滲濾液，通過灌溉輸水、布水設施，每天2次或I次，按照下列方法進行灌溉平均氣溫彡15°C時，15L/m2 ·(!;平均氣溫4 15°C時，8L/m2 · d ;平均氣溫< 4°C時或當日降雨量大於15mm,停止灌溉；日降雨量8-15_時,按上述水量負荷的1/2的量對植被-土壤層灌溉；滲濾液灌溉後，通過植物根系及土壤層中的微生物代謝作用使滲濾液淨化，C0D、氨氮、總氮的去除率可分別達到90%、95%和80% ;同時利用植被與土壤表面的蒸發、蒸騰作用，使滲濾液減量；每平方米植被-土壤層、每天灌溉的長填齡或短填齡經生物處理後出水滲濾液的COD和氨氮負荷的上限分別為24g和18g。但該技術主要針對滲濾液汙染物的去除，未實現滲濾液的零排放；滲濾液蒸發區域設置未能強化滲濾液蒸發效果；大量植物修剪後需要焚燒處理處置。綜上，現有的蒸發技術一般採用焚燒加熱或太陽能加熱方式對滲濾液進行蒸發處理，不僅需要特定的加熱設備、消耗焚燒能源，且由於蒸發溫度高，蒸發蒸汽冷凝後需要後續處理，存在投資成本高、運行成本高的問題。因此現階段急需一種針對滲濾液處理效果好且費用低的新技術。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種生活垃圾填埋場滲濾液零排放處理系統及處理方法，工藝簡單、處理效果好、處理費用低；通過蒸發滲濾液中的水分，將汙染物部分遺留在蒸發區植被並通過定期清理汙泥實現汙染物固化填埋，進而實現滲濾液的零排放。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明涉及一種生活垃圾填埋場滲濾液零排放處理系統，包括依次連接的滲 濾液回灌區、調節池、滲濾液強化蒸發區和循環池，其中滲濾液回灌區位於滲濾液原液所在的填埋作業區，滲濾液強化蒸發區和循環池位於填埋封場區；所述的連接通過鋪設管道方式實現。所述的滲濾液回灌區位於填埋場的覆蓋堆體上方，其厚度為O. 5 lm。所述的調節池的容積大小為10000m3，該調節池為長方體池形，長寬高分別為50m、50m和4m，其內壁設有HDPE (高密度聚乙烯)層並在頂部設有池蓋。所述的滲濾液強化蒸發區位於填埋場的封場區域上方，包括蒸發池、圍堰、細沙層、植被處理層及覆蓋框架，其中蒸發池的深度為O. 6m，圍堰位於蒸發池的四周地曲部分且高度為O. 3m，細沙層位於蒸發池的底部且厚度為O. 5m，植被處理層位於圍堰的表面及周邊，覆蓋框架固定設置於蒸發池正上方。所述的蒸發池的總體蒸發麵積為3000m2，由一個蒸發池或三個相連的蒸發子池組成，每個蒸發子池的面積為1000m2。所述的細沙層由粒徑彡3mm，滲透係數彡10_5cm/s的細沙組成，該細沙層能夠增加比表面積且強化蓄熱能力。所述的植被處理層包括植狗牙根、狗尾草、蘆葦、高羊茅等。所述的覆蓋框架為金屬支架，支架中軸處的高度為lm，底部O. 5m處設有垂直支腳，該覆蓋框架整體為拱形結構，其頂部鋪設有用於防止雨水的塑料薄膜。所述的循環池位於填埋場的封場區域上方作為蒸發池的緩衝區域，當滲濾液強化蒸發區的水位超過限制高度時，則將強化蒸發區的水導流至循環池，待強化蒸發區水位下降後，將循環池中滲濾液均勻回抽至強化蒸發區繼續蒸發。所述的調節池和滲濾液強化蒸發區之間設有水泵；本發明涉及上述系統的滲濾液處理方法，由系統構建和系統維護兩部分實現，其中系統構建部分包括I)構建滲濾液回灌區在填埋場中間覆蓋堆體上方構建滲濾液回灌區，滲濾液回灌區域構造為O. 5 Im厚度的生活垃圾層，水力負荷要求小於50 100L/m2 ·(!，設定布水方式為間歇布水，每隔2小時進水一次，進入滲濾液回灌區的滲濾液原液水質=CODcr(化學需氧量)為 30000mg/L 50000mg/L，氨氮為 1500 2000mg/L ；
滲濾液回灌區本質為以穩定化後的生活垃圾為濾料的生物濾池，具有比表面積大，優勢微生物含量高的優點。同時，垃圾層厚度小，以厭氧反應為主，同時空氣中氧氣易進入垃圾層，形成局部兼氧狀態，實現滲濾液回灌區滲濾液出水水質為COD ( 10000mg/L，氨氮為 1000 1500mg/L。2)構建調節池可利用填埋場自身已有的調節池，對調節池進行防滲結構處理，池體採用HDPE 土工膜水平防滲膜，池頂加蓋；按照填埋場的滲濾液日產量，設定調節池的容積，從而使滲濾液在調節池停留時間不小於50d，實現依靠兼性厭氧作用進一步降解滲濾液中的有機汙染物，通過長時間(大於50d)的停留，調節池中厭氧微生物和兼性厭氧微生物進一步進行生物反應，從而實現調節池出水水質C0Dcr ( 6000mg/L,氨氮含量為1000 1500mg/L。3)構建滲濾液強化蒸發區在填埋場封場區域上方構建蒸發區，表面負荷為10 20mm/m2 · d，通過蒸騰作用和植物的吸收作用及有機物降解作用，實現強化蒸發區出水水質C0Dcr為500-800mg/L，氨氮含量150 250mg/L，硝態氮含量為80 120mg/L。·
4)構建循環池在填埋場封場區域上方構建循環池。所述的系統維護部分包括設定強化蒸發區維護周期為I年，使用I年後，將強化蒸發區中的細沙層及覆蓋於其上的表層汙泥以及植被處理層各清除厚度O. lm，然後重新鋪設O. Im的對應細沙層並重新種植植被處理層；已清除的植被處理層直接填埋，向已清除出來的細砂層及覆蓋於其上的表層汙泥中進一步添加其總質量20%的水泥，經固化後切塊並進入填埋場填埋。本發明的技術效果包括I、實現填埋場滲濾液零排放，滲濾液在填埋場內利用自然蒸發、植物蒸騰、植被及自然降解作用之除水分和部分汙染物，是一種綠色處理工藝；2、工藝操作簡單、處理效果好、處理費用低的滲濾液工藝技術，滲濾液蒸發工藝處理費用10 30元/t滲濾液；3、採用細沙作為強化蒸發區底部材料，可有效增加蒸發的比表血積，同時細沙具有蓄熱功能，能夠將白天蓄熱留存至夜間供蒸發使用；強化蒸發區表血種植植物方式，利用植物蒸騰作用可強化滲濾液的蒸發。


圖I為本發明系統結構示意圖。圖2為實施例結構示意圖。圖3為蒸發池側視圖。圖4為強化蒸發區俯視圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例I本實施例的實施地點為上海市某中小型生活垃圾填埋場，填埋場佔地13. 6公頃，庫容35萬立方米，填埋場牛活垃圾填埋量為100 150t/d，滲濾液產生景為20 30t/d，該地點年平均降雨量為1003. 7mm(606. Imm 1480mm)，全年平均門照時數為2104. O小時(1817. 2小時 2408. 2小時)，日照自分率為47%。全年太陽總輻射量為每平方釐米115. 32千卡(104. 67千卡 125. 37千卡)。全年平均風速為3. 8m/s，最大風速為19m/s。填埋場滲濾液原液產生量為20_30t/d，滲濾液CODcr為35000mg/L ；如圖I和圖2所示,本實施例包括依次連接的滲濾液回灌區I、調節池2、滲濾液強化蒸發區3和循環池4，其中滲濾液回灌區I位於滲濾液原液所在的填埋作業區，滲濾液強化蒸發區3和循環池4位於填埋封場區；所述的連接通過鋪設管道方式實現。所述的滲濾液回灌區I即為生活垃圾層，具體位於填埋場的覆蓋堆體上方，其厚度為Im,水力負荷為100L/m2 · d,滲濾液回灌區I面積為500m2,布水方式為間歇布水,該滲濾液回灌區I用於滲濾液回灌區I的作用實現部分的COD降解。所述的調節池2的容積大小為10000m3，滲濾液水力停留時間沒定為50天，該調節 池2為長方體池形且長寬高分別為50m、50m和4m，調節池2內壁設有HDPE (高密度聚乙烯)層並在頂部設有池蓋；通過該調節池2能夠實現當滲濾液產生量不穩定時保證滲濾液穩定持續進入強化蒸發區3，起調節作用；可依靠長期的厭氧微生物作用，進一步去除COD和氨氮。如圖3和圖4所示，所述的滲濾液強化蒸發區3的蒸發處理面積為3000m2，設定為3個矩形區域作為蒸發子池6，每個蒸發子池6的面積為IOOOm2 (長*寬=50m*20m)，深均為O. 6m ;蒸發子池6的四周地面部分設有高度為O. 3m的圍堰7，蒸發子池6底部鋪設有厚度為O. 5m的細沙層8，圍堰7表面及周邊種植有狗尾草9作為植被處理層，蒸發子池6上部搭建一個高度Im的拱形支架作為覆蓋框架10。如圖3所示，所述的覆蓋框架10為金屬支架，支架中軸處的高度為lm，底部O. 5m處設有垂直支腳，該覆蓋框架整體為拱形結構，其頂部鋪設有用於防止雨水的塑料薄膜11。如圖2所示，本實施例工作時，先設置滲濾液強化蒸發區3內的初始滲濾液深度為20cm，通過所述的水泵5定期均勻向強化蒸發區3間歇進水。所述的循環池4的工作方式為當滲濾液強化蒸發區3的水位超過限制高度時，則將強化蒸發區3的水導流至循環池4，待強化蒸發區3水位下降後，將循環池4中滲濾液均勻回抽至強化蒸發區3繼續蒸發；當強化蒸發區3發生異常情況，如蒸發量持續偏低或者雨水進入蒸發區3導致蒸發區3的水位過高，則通過循環池4作為緩衝，待水位下降時再返回強化蒸發區3進行蒸發處理。本實施例實際操作時記錄每日降雨量，強化蒸發區3布水量及強化蒸發區3滲濾液的深度，計算滲濾液蒸發量，表I為2011年10月至2012年5月期間8個月滲濾液單位面積的蒸發量數據
表12011年-2012年強化蒸發區3滲濾液單位面積蒸發量 m3/m2月份2011.10 2011.11 2011.12 2012.01
單位面積月蒸發量 OnVm2 ·月)_ 0.428 ~ 0.434 — O. 334O. 192 —
單位面積曰平均蒸發深度(mm/m2 ·月)__14. 3__14. 5__11. I__^4_
月份 2012.02 2012.03 2012.04 ~012.05 單位面積月蒸發量 OnVm2 ·月) _ 0.216 ~ 0.295 — 0.274 O. 507 — 單位面積曰平均蒸發深度(mm/m2 ·月)__1_Λ______16. 9實施案例表明.根據填埋場的實際滲濾液20 30t產生量，按照回灌-調節-蒸發的處理工藝，設定強化蒸發區3為3000m2，採用細沙作為底部材料，表面種植植物，可有效的利用太陽能，實現滲濾液零排放。蒸發期間(2011. 10 2012. 05)降水最為660mm,蒸發量為2680mm,強化蒸發區3域蒸發水力負荷為11. 2mm/m2 ·(!，滲濾液淨蒸發處理量為6060t，平均日處理量為25. 3t/d，·與實際滲濾液產生數據吻合。滲濾液蒸發期間，監測填埋場廠區周邊臭氣數據，滲濾液蒸發前多次檢測填埋場場界顆粒物(TSP)濃度為O. 2 O. 6mg/m3，氨濃度為O. 6 I. Omg/m3，臭氣濃度為5 15 ;滲濾液蒸發期間填埋場場界顆粒物(TSP)濃度為O. 4 O. 6mg/m3，氨濃度為O. 7 I. Omg/m3，臭氣濃度為9 16 ;結果表明臭氣釋放程度與蒸發前維持在同一水平，滲濾液蒸發零排放工藝未對周邊環境帶來臭氣影響。
權利要求
1.一種生活垃圾填埋場滲濾液零排放處理系統，其特徵在於，包括依次連接的滲濾液回灌區、調節池、滲濾液強化蒸發區和循環池，其中滲濾液回灌區位於滲濾液原液所在的填埋作業區，滲濾液強化蒸發區和循環池位於填埋封場區；所述的連接通過鋪設管道方式實現。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵是，所述的滲濾液回灌區位於填埋場的覆蓋堆體上方，其厚度為O. 5 lm。
3.根據權利要求I所述的系統，其特徵是，所述的調節池的容積大小為10000m3，該調節池為長方體池形，長寬高分別為50m、50m和4m，其內壁設有高密度聚乙烯層並在頂部設有池蓋。
4.根據權利要求I所述的系統，其特徵是，所述的滲濾液強化蒸發區位於填埋場的封場區域上方，包括蒸發池、圍堰、細沙層、植被處理層及覆蓋框架，其中蒸發池的深度為O.6m,圍堰位於蒸發池的四周地曲部分且高度為O. 3m，細沙層位於蒸發池的底部且厚度為O.5m，植被處理層位於圍堰的表面及周邊，覆蓋框架固定設置於蒸發池正上方。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵是，所述的蒸發池的總體蒸發麵積為3000m2，由一個蒸發池或三個相連的蒸發子池組成，每個蒸發子池的面積為1000m2。
6.根據權利要求4所述的系統，其特徵是，所述的細沙層由粒徑<3mm，滲透係數(l(T5cm/s的細沙組成。
7.根據權利要求4所述的系統，其特徵是，所述的植被處理層包括植狗牙根、狗尾草、蘆葦和高羊茅。
8.根據權利要求4所述的系統，其特徵是，所述的覆蓋框架為金屬支架，支架中軸處的高度為lm，底部O. 5m處設有垂直支腳，該覆蓋框架整體為拱形結構，其頂部鋪設有用於防止雨水的塑料薄膜。
9.根據權利要求I所述的系統，其特徵是，所述的循環池位於填埋場的封場區域上方作為蒸發池的緩衝區域，當滲濾液強化蒸發區的水位超過限制高度時，則將強化蒸發區的水導流至循環池，待強化蒸發區水位下降後，將循環池中滲濾液均勻回抽至強化蒸發區繼續蒸發。
10.一種根據上述任一權利要求所述系統的滲濾液處理方法，其特徵在於，由系統構建和系統維護兩部分實現，其中 所述的系統構建部分包括 1)構建滲濾液回灌區在填埋場中間覆蓋堆體上方構建滲濾液回灌區，滲濾液回灌區域構造為O. 5 Im厚度的生活垃圾層,水力負荷要求小於50 100L/m2 · d,設定布水方式為間歇布水，每隔2小時進水一次,進入滲濾液回灌區的滲濾液原液水質C0Dcr為30000mg/L 50000mg/L，氨氮為 1500 2000mg/L ； 2)構建調節池可利用填埋場自身已有的調節池，對調節池進行防滲結構處理，池體採用HDPE 土工膜水平防滲膜，池頂加蓋；按照填埋場的滲濾液日產量，設定調節池的容積，從而使滲濾液在調節池停留時間不小於50d，實現依靠兼性厭氧作用進一步降解滲濾液中的有機汙染物，通過長時間(大於50d)的停留，調節池中厭氧微生物和兼性厭氧微生物進一步進行生物反應，從而實現調節池出水水質=CODcr ( 6000mg/L，氨氮含量為1000 1500mg/L ；3)構建滲濾液強化蒸發區在填埋場封場區域上方構建蒸發區，表面負荷為10 20mm/m2 · d，通過蒸騰作用和植物的吸收作用及有機物降解作用，實現強化蒸發區出水水質CODcr為500-800mg/L，氨氮含量150 250mg/L，硝態氮含量為80 120mg/L ； 4)構建循環池在填埋場封場區域上方構建循環池； 所述的系統維護部分包括設定強化蒸發區維護周期為I年，使用I年後，將強化蒸發區中的細沙層及覆蓋於其上的表層汙泥以及植被處理層各清除厚度O. lm，然後重新鋪設.O.Im的對應細沙層並重新種植植被處理層； 已清除的植被處理層直接填埋，向已清除出來的細砂層及覆蓋於其上的表層汙泥中進一步添加其總質量20%的水泥，經固化後切塊並進入填埋場填埋。
全文摘要
一種生活垃圾填埋場滲濾液零排放處理系統及處理方法，該系統包括依次連接的滲濾液回灌區、調節池、滲濾液強化蒸發區和循環池，其中滲濾液回灌區位於滲濾液原液所在的填埋作業區，滲濾液強化蒸發區和循環池位於填埋封場區；所述的連接通過鋪設管道方式實現。本發明工藝簡單、處理效果好、處理費用低；通過蒸發滲濾液中的水分，將汙染物部分遺留在蒸發區植被並通過定期清理汙泥實現汙染物固化填埋，進而實現滲濾液的零排放。
文檔編號C02F9/14GK102897972SQ20121037023
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者陸斌, 汪力勁, 鄒廬泉, 朱錫培, 王志國, 陳寧, 王奇, 張曉星, 吳長淋 申請人:崇明縣綠化和市容管理局, 上海市固體廢物處置中心, 上海城投瀛洲生活垃圾處置有限公司