一种生活垃圾填埋场渗滤液的场内处理方法 技术领域
本发明涉及一种在填埋场内处理城市生活垃圾填埋场渗滤液的方法。
背景技术
城市生活垃圾填埋场产生的渗滤液，含污染物浓度高(其化学需氧量COD含量可达50,000mg/L或更高)，处理难度大。渗滤液的污染控制处理技术可分为两大类：一类是场外处理，即将填埋场渗滤液收集后，输送至污水处理设施，利用各种有机污水处理技术进行处理。由于渗滤液场外处理所应用的具体技术单元与其他有机污水的处理相似，所以处理成本很高，且由于填埋场在不同的运行期，其渗滤液水质水量变化很大，场外处理的技术经济性的改善难度很大。另一类是场内处理技术，即利用垃圾填埋层作为处理渗滤液的反应器，通过填埋层内生长的厌氧菌的代谢活动，降解渗滤液中的有机污染物。目前，渗滤液场内处理采用的是将渗滤液循环(回灌)至填埋层地方法，循环的渗滤液在填埋体中渗流与其中的厌氧代谢微生物接触，其中的污染物被微生物代谢为填埋气体(主要成分：甲烷和二氧化碳)，使水质改善。此方法的渗滤液处理设施投资可明显地低于场外处理，且填埋体体积大，具有充分的缓冲容量，渗滤液水质波动不会对处理效果造成明显的影响，同时，渗滤液污染物在场内被代谢为可燃的填埋气体，还增加了填埋场的资源回收潜力。中国发明专利(公开号CN1422815A)公开了一种渗滤液在填埋层内循环的场内处理方法，其特征为渗滤液收集后先在场外作好氧生物预处理，然后经循环泵提升后，通过在填埋层每个台阶的中间覆盖层中的循环布水管在填埋层中渗滤使渗滤液得以净化处理。该方法能有效地净化渗滤液，但由于此方法需在填埋层的各个台阶的中间覆盖层内布设渗滤液循环布水管网，同时在填埋场的整个运行期内持续地进行渗滤液循环，使渗滤液处理的投资与运行成本均较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单的填埋场渗滤液在填埋场场内进行处理的方法。
本发明的技术方案是：利用填埋场内最先填埋的一层垃圾作为场内的渗滤液的专用处理垃圾层，先将该层产生的渗滤液收集至场外进行预处理，然后再通过表面布水泵回灌至此层，由此使垃圾加速稳定，同时促进层内甲烷化微生物的生长，使此层具备渗滤液处理能力。由于在此层的填埋过程中设置有中间均匀布水层和表面布水层，可对流经此层的渗滤液进行流动再分布，使其均匀地流经此层，使其中的有机物染物与层内的微生物充分接触，将污染物代谢为填埋气体(主要成分：甲烷和二氧化碳)，达到渗滤液水质改善的目的。具体分两步进行：
第一步，在已铺设防渗层的填埋场，铺设渗滤液收集层。在渗滤液收集层上开始填埋垃圾，当垃圾层厚度达到1.5～2.0m时，在该层上覆盖一层中间均匀布水层，中间均匀布水层由粒径5～30mm的细砾石和建筑砂按1∶1体积比均匀混合后铺设而成，其厚度大于0.2m，其上继续填埋垃圾至形成1.5～2.0m厚的另一层垃圾层后，再在垃圾层表面上均匀覆盖至少0.3m厚的压实土层，在压实土层上铺设穿孔布水管，穿孔布水管连接至布水总管，穿孔布水管上沿管长覆盖土工布，构成专用垃圾处理层。将渗滤液收集汇流至旁边的渗滤液调蓄池，经上流式过滤床厌氧生物处理或间歇好氧生物处理后，使处理出水的COD含量小于或等于3000mg/L，pH值大于或等于7.5后，将处理出水输送至布水总管，并经上述穿孔布水管渗出后在填埋垃圾层内循环，渗滤液循环的水力负荷按该垃圾层表面积计，应大于或等于15mm/d，开始循环后6个月，从气体收集井中收集气体进行取样分析，当气体中含甲烷体积比大于50％时，此垃圾层即已经达到稳定的产甲烷阶段而形成专用垃圾处理层，此时可停止场外生物处理的循环运行。
第二步，将上述产甲烷阶段的专用垃圾处理层，作为厌氧处理反应器，在其上继续填埋垃圾，形成上覆垃圾层。当上覆垃圾层覆盖至多孔布水管位置时，布水管上方的粘土应被挖出清除，此位置将形成上覆垃圾层的渗滤液向下流动的通道，并使渗滤液在此得到一次再分布。当渗滤液继续向下流动至中间布水层时，渗滤液再次被均匀分布。这样，可使上覆垃圾层的渗滤液在此与已进入稳定的产甲烷化阶段的专用处理垃圾层中的甲烷化菌群充分接触，使渗滤液中的有机污染物经厌氧代谢为填埋气体而得到有效的降解，这种填埋气体经气体收集井收集后加以利用。剩余的渗滤液经调蓄池直接或进一步深度处理后达标排放。
另外作为厌氧处理反应器的专用处理垃圾层形成后，可以在场内其余单元按卫生填埋方式填埋垃圾层，其产生的渗滤液由这些单元下层的渗滤液收集层收集后，由布水泵输送至布水总管，在专用处理垃圾层内渗滤处理，渗滤液回灌至专用处理垃圾层时，其单位面积水力负荷应控制在30mm/d以下。
本发明的突出效果如下：
1.由于本发明的工艺只要一次性的短期场外生物处理制备获得产甲烷阶段的专用垃圾处理层，用它作为厌氧处理反应器对渗滤液进行处理，以后不必采用渗滤液回灌手段就可以对不断添加的上覆垃圾层产生的渗滤液进行连续不断地处理，使渗滤液的污染物代谢为填埋气体，达到使渗滤液水质改善的目的，因此本发明可节省长期的渗滤液循环回灌所需的各中间覆盖层的布水管网设施和渗滤液输送动力能耗和费用，具有投资节约和费用节省的效益。
2.本发明的工艺避免了因渗滤液循环回灌后在填埋层内流动不均匀而导致的处理效果不稳定问题；同时无需对整个填埋场的结构构造进行改造来达到使渗滤液流动均匀的目的。既改善了处理效果，也控制了投资与运行费用的上升。
3.通过渗滤液的场外预处理，加速了渗滤液的专用垃圾处理层进入甲烷化代谢阶段，可最大限度地将填埋场产生的溶解性有机物转化成具有利用价值、可燃的填埋气体，具有资源利用的效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
图2为本发明的山谷型填埋场渗滤液处理的示意图
图3为本发明的A节点放大示意图
图4为本发明的平地型填埋场渗滤液处理的示意图
具体实施方式
请参阅图1、2、3。在进行垃圾填埋前，首先应于基土层1上按卫生填埋场的要求铺设防渗层2，然后再铺设渗滤液收集层3，并在渗滤液收集层3上开始填埋专用垃圾层4。填埋垃圾前，应以土隔坎(高约1m)分隔形成填埋分区，每一分区面积约1000m2。当垃圾层填埋厚度达到1.5～2.0m时，在该层上均匀铺设由级配碎石和建筑砂混合形成的中间均匀布水层5，级配碎石粒径5～30mm，级配碎石与建筑砂的配比为体积比1∶1。中间均匀布水层5上继续填埋专用垃圾4至厚度达到1.5～2.0m后，再铺设多孔布水管8，并用土工布9和压实土层7覆盖，形成表面布水层的。多孔布水管8直径100～150mm，材质以PVC为宜；其下半周均匀开孔，孔径8mm，孔中心间距16mm。多孔布水管8在垃圾层上平行布设。一端封闭，一端与布水总管13相连，多孔布水管8间距5～10m。多孔布水管8上覆盖的土工布9的宽度为0.5m，沿管长方向覆盖整条多孔布水管8，土工布的密度200g～400g/m2。表面布水层覆盖的压实粘土7的渗透率应小于1×10-5cm/s，平均厚度≥0.3m。由此构成了专用垃圾处理层。然后，从渗滤液收集层3中收集的渗滤液先在场外预处理设施11中处理，场外预处理设施11包括调蓄池和间歇好氧生物反应器(SBR)或上流式厌氧生物滤床(UBF)，当预处理出水的COD浓度≤3000mg/L、pH≥7.5时，经循环泵12和布水总管13循环回灌至专用垃圾处理层，当从气体收集井6中收集的气体中含甲烷体积比大于50％时，证明该层垃圾已经进入稳定的产甲烷阶段，此时可停止场外处理设施11和循环泵12的运行，场外预处理中止。继续按常规卫生填埋作业方式填埋垃圾。
对于山谷型填埋场，在专用垃圾层4上层的表面布水层上继续填埋上覆垃圾层10，当填埋垃圾覆盖至多孔布水管8位置时，布水管8上方的粘土14应被分段挖出，挖开宽度应略大于布水管管径。此位置将形成上层垃圾渗滤液向下流动的通道，并使渗滤液在此得到一次再分布。当渗滤液继续向下流动至中间布水层5时，渗滤液再次被均匀分布。这样可使上层渗滤液与已在此进入稳定的产甲烷化阶段的专用垃圾层4，与其中的甲烷化菌群充分接触，使有机污染物厌氧代谢为填埋气体，经气体收集井6收集后进行利用。剩余的渗滤液经调蓄池和进一步深度处理达标后排放。如此对不断添加的上覆垃圾层10产生的渗滤液进行连续不断地处理，使渗滤液的污染物代谢为填埋气体，达到改善渗滤液水质的目的。
附图3是本发明应用于平地型填埋场的填埋作业方法示意图，其中专用垃圾处理层为一独立填埋单元，其面积应为整个填埋场渗滤液的日均产生量(单位：m3/d)的30倍。专用垃圾处理层的填埋作业方法、及渗滤液预处理循环加速垃圾进入稳定的产甲烷化阶段的方法均与上述山谷型填埋场专用垃圾处理层相同。但多孔布水管8上不覆盖土工布9，布水管8上覆盖的粘土14也不需再挖开。专用垃圾处理层达到产甲烷阶段而作为厌氧处理反应器时，在其上不再填埋上覆垃圾层10，而是在填埋场其他单元填埋垃圾层10，填埋同样按卫生填埋场的要求铺设防渗层2，然后再铺设渗滤液收集层3等程序进行。垃圾层10产生的渗滤液由其下层的渗滤液收集层3收集后，由布水泵15输经布水总管13，回灌至专用垃圾处理层，然后通过多孔布水管8的第一次分布、和在中间布水层5中再一次均匀分布，在已经进入稳定产甲烷阶段的专用垃圾层4中渗流，可使渗滤液中的污染物在与层中甲烷化菌群接触中被代谢为填埋气体，使其中的有机污染物得到降解，通过气体收集井6被收集利用。渗滤液回灌至专用处理垃圾层4时，其单位面积水力负荷应控制在30mm/d以下。