好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢物處理處置技術(shù)，尤其是好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)快速穩(wěn)定與污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾成分復(fù)雜、穩(wěn)定化所需時(shí)間長(zhǎng)、滲濾液處理費(fèi)用高、填埋場(chǎng)運(yùn)行成本高等缺陷，故傳統(tǒng)填埋場(chǎng)具有垃圾減量消納不充足，封場(chǎng)后維護(hù)監(jiān)管期長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大，填埋場(chǎng)再用困難等弊端，大大減弱了衛(wèi)生填埋處置技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。為解決傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋存在的諸多問題，二十世紀(jì)后期歐美及日本等國(guó)家率先開展了“生物反應(yīng)器型”填埋技術(shù)的研宄。生物反應(yīng)器填埋技術(shù)可加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化，而厭氧和準(zhǔn)好氧生物反應(yīng)器填埋技術(shù)雖然在一定程度上加速了填埋垃圾的生物降解，但是都不可避免地抑制了好氧微生物的活性，有機(jī)垃圾降解速度慢且降解不完全，穩(wěn)定化所需時(shí)間長(zhǎng)，填埋過程中CH4等溫室氣體的產(chǎn)生加劇了溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球性的氣候環(huán)境的進(jìn)一步惡化。
[0003]好氧生物反應(yīng)器填埋技術(shù)是一種安全快捷的垃圾最終處置技術(shù)，該技術(shù)通過曝氣與滲濾液回灌等控制因素，為填埋場(chǎng)提供充足的氧氣和水分供應(yīng)，因此，填埋場(chǎng)中好氧微生物種群結(jié)構(gòu)和活性良好，生長(zhǎng)代謝旺盛，能充分發(fā)揮其對(duì)有機(jī)物的降解功能，故有機(jī)物分解徹底，填埋場(chǎng)穩(wěn)定快速，是垃圾填埋技術(shù)中有機(jī)垃圾降解最徹底、最快速的填埋技術(shù)。
[0004]填埋垃圾的曝氣頻率和滲濾液回灌頻率可直接影響場(chǎng)內(nèi)微生物的生長(zhǎng)代謝與酶促反應(yīng)速度，影響場(chǎng)內(nèi)化合物的溶解度，進(jìn)而影響填埋場(chǎng)滲濾液的性質(zhì)與產(chǎn)量，影響填埋垃圾的生物降解與沉降，因此，曝氣頻率和滲濾液回灌頻率是影響好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)穩(wěn)定化進(jìn)程的重要因素。控制合適的曝氣頻率和滲濾液回灌頻率，對(duì)于提高填埋場(chǎng)內(nèi)微生物與垃圾酶的活性、加速填埋垃圾的生物降解、加快填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程具有十分重要的意義。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于垃圾填埋技術(shù)的研宄側(cè)重于厭氧和準(zhǔn)好氧垃圾填埋技術(shù)，關(guān)于好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)快速穩(wěn)定的相關(guān)控制工藝控制參數(shù)還鮮見報(bào)道，因此，研宄好氧生物反應(yīng)器填埋關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對(duì)固體廢物處理技術(shù)的進(jìn)一步探索和技術(shù)儲(chǔ)備都有十分重要的戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上的不足，本發(fā)明立足于好氧填埋這一新型的垃圾填埋技術(shù)，提供一種好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)快速穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)，為好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的快速穩(wěn)定與污染控制提供重要的技術(shù)支撐。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是:
[0008]好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝:對(duì)填埋垃圾進(jìn)行曝氣和滲濾液回灌操作影響場(chǎng)內(nèi)微生物的生長(zhǎng)代謝與酶促反應(yīng)，加快城市生活填埋垃圾生物降解與沉降，其特征在于，滲濾液回灌量以體積分?jǐn)?shù)計(jì)為15 %?30 %體積分?jǐn)?shù)；回灌頻率為2?3d/次，曝氣頻率(曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間)為1:1?1:2 ;采用分區(qū)填埋的方式進(jìn)行垃圾填埋，當(dāng)填埋垃圾處于基本穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行后續(xù)填埋。
[0009]本發(fā)明最佳工藝參數(shù)為:控制滲濾液回灌量為20%，回灌頻率為2d/次；曝氣頻率為1: 2，曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:lh ;垃圾體的壓實(shí)密度為550kg/m3，可加速填埋垃圾的生物降解，降低填埋場(chǎng)的污染負(fù)荷，加速好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。在氣溫較低時(shí)，通過加熱回灌滲濾液至40?50°C，有利于填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。
[0010]采用本發(fā)明的技術(shù)手段，好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)快速穩(wěn)定在最優(yōu)回灌量和回灌頻率、回灌量、曝氣頻率、溫度、壓實(shí)密度條件下，并在填埋垃圾處于基本穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行后續(xù)填埋，不僅可減少垃圾滲濾液產(chǎn)量，降低滲濾液污染負(fù)荷與處理難度，還可顯著加速填埋場(chǎng)中有機(jī)垃圾的生物降解，提高垃圾的沉降率，加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
[0011]本發(fā)明針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)面臨的垃圾滲濾液處理困難、固相垃圾降解緩慢、填埋場(chǎng)穩(wěn)定化時(shí)間長(zhǎng)等問題，通過進(jìn)行滲濾液回灌、曝氣、控制填埋垃圾壓實(shí)密度和溫度控制條件等，促進(jìn)填埋場(chǎng)中微生物生長(zhǎng)，加快垃圾有機(jī)成分降解，減低滲濾液污染負(fù)荷，節(jié)省填埋場(chǎng)運(yùn)行成本，加速填埋場(chǎng)穩(wěn)定化進(jìn)程，提高填埋場(chǎng)使用年限，減少填埋場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用，節(jié)約土地資源。
【附圖說明】
[0012]附圖1回灌量對(duì)垃圾滲濾液COD濃度的影響圖
[0013]附圖2最佳條件下污染物的變化趨勢(shì)圖
[0014]附圖3基本穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行后續(xù)填埋滲濾液COD的變化趨勢(shì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0016]實(shí)施例1
[0017]采用人工曝氣的方式對(duì)垃圾體進(jìn)行供氧，同時(shí)進(jìn)行垃圾滲濾液回灌。
[0018]采用回灌量為15%?30%，滲濾液中COD濃度下降迅速，120d以后基本穩(wěn)定，氨氮在80d左右低于25mg/L，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，垃圾體的沉降量在10d左右基本趨于穩(wěn)定，垃圾的生物降解與轉(zhuǎn)化快速；滲濾液回灌頻率為2?3d/次，滲濾液中COD濃度150d以后基本穩(wěn)定，氨氮在75d左右達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；曝氣頻率為1:1?1:2所產(chǎn)滲濾液中COD濃度低，氨氮在70d左右達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:lh時(shí)，滲濾液COD的降解速率最快，垃圾沉降量最高。
[0019]實(shí)施例2
[0020]采用曝氣頻率為1:2(曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:lh)對(duì)垃圾體進(jìn)行供氧，控制滲濾液回灌量為20% (V/V)，回灌頻率為2d/次，垃圾體的壓實(shí)密度為550kg/m3。
[0021]好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)所產(chǎn)滲濾液中COD在填埋初期急劇上升，并于第9d達(dá)到峰值38 000mg/L后急劇下降，至53d左右下降至10 000mg/L以下，103d以后下降至3000mg/L以下，120d以后直至填埋結(jié)束維持在2 000mg/L左右；填埋初期，滲濾液中氨氮快速積累，于21d達(dá)到峰值798.lmg/，其后快速下降，53d后低于國(guó)家生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 16889-2008)所規(guī)定的滲濾液氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)25mg/L ；pH值于45d上升至8.0以上，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束一直維持在8.0?8.7之間；0?45d填埋垃圾的累計(jì)沉降量幾乎呈直線上升，沉降量在45d時(shí)達(dá)到終沉降量的76.61%,90d左右趨于穩(wěn)定。
[0022]表明控制滲濾液回灌量為20% (V/V)，回灌頻率為2d/次，曝氣頻率為1:2，曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:1h ;垃圾體的壓實(shí)密度為550kg/m3，最有利于垃圾的生物降解與轉(zhuǎn)化，在此條件下，微生物所需氧氣與水分含量充足，填埋場(chǎng)內(nèi)微生物數(shù)量與活性高，垃圾的穩(wěn)定化程度高，垃圾體沉降速度快，有利于加速填埋場(chǎng)穩(wěn)定化進(jìn)程。在氣溫較低時(shí)，通過加熱回灌滲濾液至40?50°C，可進(jìn)一步加速好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。
[0023]實(shí)施例3
[0024]填埋場(chǎng)的運(yùn)行方式同實(shí)施例1。
[0025]過高的回灌量(全回灌)或過低的回灌量(人工降雨)以及5%?10%的回灌量均不利于垃圾的生物降解，在整個(gè)填埋過程中，較回灌量為15%?30%的反應(yīng)器所產(chǎn)還原性有機(jī)污染物的量高10.2%?15.5%，氨氮達(dá)標(biāo)排放晚1d?35d，終沉降量低3.3%?13.3%，回灌量為15%?30%可有效促進(jìn)垃圾的生物降解與轉(zhuǎn)化。
[0026]較優(yōu)的回灌頻率有利于加速填埋垃圾的生物降解，降低滲濾液的污染負(fù)荷。回灌頻率為Id/次、5d/次和7d/次較2?3d/次的反應(yīng)器所產(chǎn)還原性有機(jī)污染物的量高3.2 %?35.9 %，氨氮達(dá)標(biāo)排放晚3d?19d，終沉降量低2.1 %?3.3 %，滲濾液中污染負(fù)荷高，穩(wěn)定化所需時(shí)間長(zhǎng)。
[0027]曝氣頻率為1:0.5、1:3和不間斷曝氣較1:1?1:2的反應(yīng)器高17.4%?22.1%,氨氮達(dá)標(biāo)排放遲8?15d，終沉降量低1.5%?3.1% ;曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:lh時(shí)，滲濾液COD的降解速率最快，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)COD濃度為2200mg/L，較其他曝氣間歇比的反應(yīng)器所產(chǎn)滲濾液COD濃度低15.3%?26.6%，氨氮的去除效果較好，67d時(shí)氨氮達(dá)標(biāo)排放，垃圾降解速率最快，沉降量最尚。
[0028]實(shí)施例4
[0029]填埋場(chǎng)的運(yùn)行方式同實(shí)施例1。
[0030]采用分區(qū)填埋的方式，后續(xù)填埋分別在填埋垃圾基本穩(wěn)定與完全穩(wěn)定的垃圾體上進(jìn)行，基本穩(wěn)定是指填埋場(chǎng)所產(chǎn)滲濾液pH值為7?8，滲濾液產(chǎn)量處于第一次穩(wěn)定，氨氮和COD從峰值降低，垃圾含水率55%?70%，垃圾體沉降量從快速沉降至基本平穩(wěn)時(shí)進(jìn)行后續(xù)填埋。
[0031]在填埋垃圾基本穩(wěn)定(反應(yīng)器A)與完全穩(wěn)定(反應(yīng)器B)的垃圾體上進(jìn)行后續(xù)填埋，后續(xù)填埋后，反應(yīng)器A和反應(yīng)器B穩(wěn)定過程的特征為:受初次填埋垃圾穩(wěn)定程度不同的影響，反應(yīng)器A內(nèi)微生物活性較高，微生物對(duì)垃圾中有機(jī)物的降解速度較快。垃圾降解過程中，垃圾含水率先降低后上升再降低，反應(yīng)器A內(nèi)垃圾含水率比反應(yīng)器B高，最大差值為8.86%；60d時(shí)，反應(yīng)器A和B的T0C/TN比值分別降至22.53和24.73，反應(yīng)器A內(nèi)脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素分別較反應(yīng)器B低25.0 %、13.3 %、10.6 %，沉降量高9.6%。反應(yīng)器A的pH值率先升高至8.5以上，于60d達(dá)到國(guó)家規(guī)定的氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)，較反應(yīng)器B達(dá)標(biāo)排放提前30d左右，填埋初期反應(yīng)器A所產(chǎn)滲濾液中COD高于反應(yīng)器B，但填埋后期較反應(yīng)器B的COD低，10d后，兩個(gè)反應(yīng)器所產(chǎn)滲濾液COD趨于穩(wěn)定，維持在2 000mg/L左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝，對(duì)填埋垃圾進(jìn)行曝氣和滲濾液回灌操作影響場(chǎng)內(nèi)微生物的生長(zhǎng)代謝與酶促反應(yīng)，加快城市生活填埋垃圾生物降解與沉降，其特征在于，滲濾液回灌量以體積分?jǐn)?shù)計(jì)為15%?30% ;回灌頻率為2?3d/次，曝氣頻率為1:1?1:2 ;采用分區(qū)填埋的方式進(jìn)行垃圾填埋，當(dāng)填埋垃圾處于基本穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行后續(xù)填埋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝，其特征在于，控制滲濾液回灌量為20%，回灌頻率2d/次；曝氣頻率為1:2，曝氣時(shí)間:間歇時(shí)間為0.5h:1h ;垃圾體的壓實(shí)密度為550kg/m3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝，其特征在于，在氣溫較低時(shí)，通過加熱回灌滲濾液至40?50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝，其特征在于，所述填埋垃圾處于基本穩(wěn)定狀態(tài)是指滲濾液產(chǎn)量處于第一次穩(wěn)定，此時(shí)氨氮和COD從峰值降低，pH值7?8，垃圾含水率55%?70%，垃圾體沉降量從快速沉降至基本平穩(wěn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種好氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的控制工藝，采用分區(qū)填埋并對(duì)填埋垃圾進(jìn)行曝氣和滲濾液回灌操作影響場(chǎng)內(nèi)微生物的生長(zhǎng)代謝與酶促反應(yīng)，加快城市生活填埋垃圾生物降解與沉降。曝氣和滲濾液回灌操作控制在：滲濾液回灌量以體積分?jǐn)?shù)計(jì)為15％～30％；回灌頻率為2～3d/次，曝氣頻率為1:1～1:2；當(dāng)前期填埋垃圾處于基本穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行后續(xù)填埋，可有效加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。本發(fā)明工藝可顯著加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程與降低污染負(fù)荷可有效加快填埋垃圾的生物降解，加速垃圾填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。
【IPC分類】E02D17-18, B09B3-00
【公開號(hào)】CN104722562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510111362
【發(fā)明人】邱忠平, 劉洋, 劉源月, 唐建, 馮猛, 華建軍, 廖禧, 付春霞, 劉志剛, 柯佳聞, 王強(qiáng)
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日