專利名稱：一種分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化和居民生活消費水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量與日俱增。 衛(wèi)生填埋作為一種最終處理處置方式，以其工藝簡單、投資省、處理量大、運 行費用低的特點得到了廣泛應用，是目前國內(nèi)外城市生活垃圾無害化處理處置 最常用的方法之一。然而，該技術(shù)也日益暴露出其局限性，如占地大、選址難、 周邊生態(tài)景觀破壞嚴重、惡臭與蚊蠅孳生，最為突出的問題是填埋過程中會產(chǎn) 生大量成分復雜、性質(zhì)多變的高濃度難降解滲濾液，其中的高濃度氨氮尤其難 處理。而在垃圾滲濾液處理處置技術(shù)方面，我國現(xiàn)有絕大部分垃圾填埋場缺乏 專門的滲濾液處理處置設(shè)施，即使有這些設(shè)施的填埋場技術(shù)上也主要針對滲濾液高濃度COD、 BOD的三級排放標準，經(jīng)濟上則尚無解決滲濾液高濃度氨氮問 題的能力。據(jù)報導，若使垃圾滲濾液水質(zhì)達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》 (GB16889—1997)中規(guī)定的氨氮排放標準(25mg/L)，場外運行成本均高達 30 45元/噸，為國內(nèi)絕大部分垃圾填埋場所難以承受。因而，大量含高濃度氨 氮的滲濾液主要依靠納管稀釋進入市政污水管網(wǎng)進行處理，直接導致了污染物 轉(zhuǎn)移、水體富營養(yǎng)化程度加劇以及市政污水處理處置成本大幅度提高等嚴重問 題。以滲濾液回灌為特征的生物反應器垃圾填埋技術(shù)具有為垃圾填埋堆體提供 必要的水分，促進產(chǎn)氣與堆體的穩(wěn)定化，提高滲濾液水質(zhì)，減少滲濾液產(chǎn)生量 等特點，已引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，也已有部分實際工程應用。然而， 大量的研究也顯示，由于垃圾堆體屬于厭氧環(huán)境，反硝化作用明顯，但對氨氮 的去除效果不佳。為提高氨氮的去除效率、探明滲濾液回灌過程中氮素的遷移 轉(zhuǎn)化規(guī)律以及脫氮微生物的菌群結(jié)構(gòu)變化情況，目前對此的大量理論研究正在 開展中。這些研究大多在實驗室環(huán)境下利用自制裝置模擬進行。常見的模擬裝 置一般包括垃圾裝填系統(tǒng)、滲濾液回灌系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)等。裝置主體為垃 圾裝填系統(tǒng)，常呈圓柱形，采用有機玻璃或PVC制成。為改善垃圾堆體缺氧環(huán) 境、促進氨氮去除，有學者提出在模擬裝置原有的垃圾堆體中增設(shè)通風系統(tǒng)。 如此設(shè)計可有效增加垃圾堆體中的氧含量，有利于氨氮的轉(zhuǎn)化，但該系統(tǒng)的增設(shè)也存在弊端垃圾堆體通風，不利于產(chǎn)甲烷菌的生長，抑制了產(chǎn)氣與堆體穩(wěn) 定化。另外，為減小實驗裝置運行期間的外界溫度干擾，尤其是季節(jié)變化所帶 來的溫差影響，目前的研究中多將模擬裝置放于裝有控溫系統(tǒng)的恒溫室中。但 由于模擬裝置一般體積不大，如單獨建一恒溫室用于放置，基建和運行費用較 高；而如與其它類的反應器同放于一個恒溫室中，則將會產(chǎn)生不同反應器間不 同溫度選擇的分歧，不利于研究的開展。綜上所述可知，生態(tài)填埋技術(shù)的應用關(guān)鍵是解決滲濾液高濃度氨氮的去除 問題。目前的實驗室理論研究雖已基本探明有機物的降解規(guī)律，但卻還未能明 確滲濾液回灌過程中氮素形態(tài)遷移轉(zhuǎn)化以及氮素循環(huán)功能微生物菌群多樣性變 化規(guī)律，不能給實際工程應用提供理論依據(jù)。因此，開發(fā)適合于實驗室研究的 運行費用低且利于氨氮去除的模擬裝置是解決這些問題的關(guān)鍵所在。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一套可在實驗室狀態(tài)下運行、有利于滲濾液氨氮 去除的生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置。本實用新型的分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，包括自上而下同軸線連 接的上端反應器、空心柱和下端反應器，上、下端反應器的殼體分別具有夾套， 在夾套中設(shè)有螺旋環(huán)繞殼體的導流板，夾套上設(shè)置有進水口和出水口，進水口 與溫度控制系統(tǒng)的熱水出水管連通，上端反應器的底座均布小孔，上端反應器 的頂蓋上裝置通氣及氣體采樣闊、溫度探頭和壓力表，上端反應器內(nèi)的上部安 裝噴頭，在噴頭的下方及上端反應器的底部分別設(shè)置過濾層，在下端反應器的 上部和底部分別設(shè)置過濾層，每個反應器的上、下過濾層之間形成的空腔為垃 圾堆積腔，每個反應器的下方設(shè)有與空腔連通的滲濾液取樣口，滲濾液取樣口 經(jīng)管道與滲濾液收集桶相連，滲濾液收集桶的出口經(jīng)泵與噴頭相連，在空心柱 的壁上開設(shè)有帶孔塞的通風口 。上述的過濾層可以由上、下兩層不銹鋼網(wǎng)夾置礫石層構(gòu)成。本實用新型裝置根據(jù)生物脫氮原理去除滲濾液中的高濃度氨氮，生物脫氮 原理一般包括硝化作用和反硝化作用兩個步驟，即先在好氧條件下由硝化細菌 將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸、硝酸鹽，隨后在缺氧條件下進一步由反硝化菌作用，將 硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣，釋放到環(huán)境中。生物脫氮技術(shù)的重點是硝化作 用的完成，而好氧環(huán)境的營造是反應的關(guān)鍵。分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝 置由兩個獨立的生態(tài)填埋模擬反應器和四周開孔的空心柱組成，從上到下依次 為"上端反應器一空心柱一下端反應器"。上、下端反應器中裝填垃圾堆體，營造了缺氧環(huán)境，使?jié)B濾液在堆體中流動時實現(xiàn)反硝化作用。加入的空心柱部分， 可實現(xiàn)通風處理，營造好氧環(huán)境，使?jié)B濾液回灌后，改變在經(jīng)過第一層垃圾堆 體后氧缺乏的狀態(tài)，使?jié)B濾液在空心柱中滴落時實現(xiàn)自然復氧、完成硝化作用， 促進氨氮的轉(zhuǎn)化。本實用新型的有益效果在于 (1)本裝置在兩個反應器之間加入了空心柱部分，可使整個裝置形成良好 的"好氧一缺氧一厭氧"環(huán)境，使?jié)B濾液回灌后，改變在經(jīng)過第一層垃圾堆體 后氧缺乏的狀態(tài)，使?jié)B濾液在空心柱中滴落時實現(xiàn)自然復氧、完成硝化作用， 促進氮素在下一層垃圾堆體中的進一步去除。相比于其他實驗中為促進硝化作 用、在垃圾堆體中開孔通風的做法，本裝置減少了對垃圾堆體中微生物群落結(jié) 構(gòu)的擾動，尤其是產(chǎn)甲垸微生物，故在滲濾液脫氮的同時也可保證產(chǎn)甲烷過程、(2/本裝置空心柱與兩個反應器的連接靈活，可組合、可拆卸，當拆卸掉 空心柱，兩個反應器可組裝成普通的整體式垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，用于開展 普通狀態(tài)下滲濾液回灌過程中垃圾的降解研究實驗。因此本實用新型裝置能服 務于不同的實驗設(shè)計，大大擴展了裝置的適用范圍。(3)本裝置反應器主體外設(shè)夾套，并連接溫度調(diào)控系統(tǒng)，改變了以往為保證反應器處于恒溫環(huán)境而單獨放置于一個房間的做法，有效節(jié)省了創(chuàng)造恒溫環(huán)境的成本，維護管理更加方便，保溫效果更加理想。


圖1為分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
參照圖1，本實用新型的分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置包括自上而下同軸線連接的上端反應器I 、空心柱II和下端反應器m，可直接采用法蘭15連接。 上端反應器I和下端反應器III的殼體分別具有夾套17，在夾套17中設(shè)有螺旋環(huán) 繞殼體的導流板16，可防止夾套中水流受熱不均；夾套17上設(shè)置有進水口 3和 出水口 12，進水口3與溫度控制系統(tǒng)9的熱水出水口通過輸水管相連；上端反 應器I的底座19均布小孔，以使?jié)B濾液下滲到空心柱中，在上端反應器I的頂 蓋18上裝置通氣及氣體采樣閥1、溫度探頭2和壓力表10，上端反應器I內(nèi)的 上部安裝噴頭11，在噴頭11的下方及上端反應器的底部分別設(shè)置過濾層，在下 端反應器III的上部和底部也分別設(shè)置過濾層，圖示實例中，過濾層由上、下兩 層不銹鋼網(wǎng)5夾置礫石層4構(gòu)成。每個反應器的上、下過濾層之間形成的空腔為垃圾堆積腔6，每個反應器的下方設(shè)有與空腔連通的滲濾液取樣口7，為便于滲濾液流出及采樣需要， 一般在同一水平面對稱設(shè)置兩個取樣口。滲濾液取樣口 7經(jīng)管道與滲濾液收集桶13相連，滲濾液收集桶13的出口經(jīng)泵14與噴頭11 相連；在空心柱II的壁上開設(shè)有八個帶孔塞的通風口 8。圖例中，柱體上的通風 口外延，外延部分前端加工成螺紋狀，制作對應的螺帽，用于柱體密閉。實驗時，在上、下端反應器的腔體中放入垃圾堆體，利用溫度調(diào)控系統(tǒng)在 反應器殼體夾套中通入熱水，并控制導入夾套中的水流溫度恒定于實驗預先設(shè) 定的值。利用泵將滲濾液收集桶中的滲濾液定期通過噴頭均勻澆灌至垃圾堆體， 回灌速度口I利用泵調(diào)節(jié)。按照預先設(shè)定的采樣頻率定期從反應器的取樣口采集 滲濾液，并進行水質(zhì)分析?？招闹L口密閉時，可從頂蓋的氣體采樣口取樣 分析氣體成分與濃度，也可通過壓力表和溫度探頭監(jiān)測反應器內(nèi)氣體壓力與垃 圾堆體溫度。根據(jù)實驗需要，空心柱通風口可自然通風也可強制通風，打開空 心柱通風口的孔塞，即為自然通風狀態(tài)。如欲進一步提高硝化作用，可采用強 制通風措施，即在通風口處外接鼓風裝置。
權(quán)利要求1.一種分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，其特征在于包括自上而下同軸線連接的上端反應器(I)、空心柱(II)和下端反應器(III)，上、下端反應器(I)、(III)的殼體分別具有夾套(17)，在夾套(17)中設(shè)有螺旋環(huán)繞殼體的導流板(16)，夾套(17)上設(shè)置有進水口(3)和出水口(12)，進水口(3)與溫度控制系統(tǒng)(9)的熱水出水管連通，上端反應器(I)的底座(19)均布小孔，上端反應器(I)的頂蓋(18)上裝置通氣及氣體采樣閥(1)、溫度探頭(2)和壓力表(10)，上端反應器(I)內(nèi)的上部安裝噴頭(11)，在噴頭(11)的下方及上端反應器的底部分別設(shè)置過濾層，在下端反應器(III)的上部和底部分別設(shè)置過濾層，每個反應器的上、下過濾層之間形成的空腔為垃圾堆積腔(6)，每個反應器的下方設(shè)有與空腔連通的滲濾液取樣口(7)，滲濾液取樣口(7)經(jīng)管道與滲濾液收集桶(13)相連，滲濾液收集桶(13)的出口經(jīng)泵(14)與噴頭(11)相連，在空心柱(II)的壁上開設(shè)有帶孔塞的通風口(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，其特征在 于所說的過濾層由上、下兩層不銹鋼網(wǎng)(5)夾置礫石層(4)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開的一種分段式生活垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，包括自上而下同軸線連接的上端反應器、空心柱和下端反應器。空心柱的加入利于在整個模擬裝置中營造良好的“好氧—缺氧—厭氧”環(huán)境，使?jié)B濾液在空心柱中滴落時實現(xiàn)自然復氧，加強硝化作用，在不干擾產(chǎn)甲烷過程進行的同時，促進氮素在垃圾堆體中的去除。并通過模擬裝置的運行，明確滲濾液在回灌過程中氮素形態(tài)遷移轉(zhuǎn)化以及氮素循環(huán)功能微生物菌群結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，為實際工程應用提供理論依據(jù)。同時，本實用新型中的空心柱拆卸后，上下端的反應器可各自組裝成普通的整體式垃圾生態(tài)填埋模擬裝置，用于開展普通狀態(tài)下滲濾液回灌過程中垃圾的降解研究實驗，大大擴展了本實用新型的適用范圍。
文檔編號G09B25/00GK201117152SQ20072019199
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者吳偉祥, 吳松維, 孫營軍, 陳英旭 申請人:浙江大學