一種填埋氣場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種填埋氣場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 填埋是我國(guó)城市垃圾最主要的處理方式，占處理量的70%以上。在填埋的過程中， 垃圾中的可降解有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生大量的填埋氣。填埋氣的主要成分是甲烷（50% -65% ) 和二氧化碳（30% -40% )，此外還含有硫化氫、硫醇、氨氣、烴類、氯化物、硅氧烷等。這些氣 體將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，甚至可能引發(fā)爆炸事故。另一方面，由于填埋氣富含甲烷，是 一種具有較高品味的生物質(zhì)能源，對(duì)其進(jìn)行資源化不但可以減少污染性氣體排放，減少大 氣污染，還可以實(shí)現(xiàn)資源回收，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003] 目前常用的填埋氣處理技術(shù)包括溶劑吸收技術(shù)、生物凈化技術(shù)、深冷處理技術(shù)、膜 分離技術(shù)和吸附分離技術(shù)等。例如，公開號(hào)為CN 103159580A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)文獻(xiàn)公 開了一種凈化提濃垃圾填埋氣中甲烷的方法，此方法包括以下步驟：（1)垃圾填埋氣壓縮 工序；（2) TSA工序；（3)耐硫催化脫氧工序；(4)脫酸氣工序；(5)提濃工序。脫酸氣工序可 選用變壓吸附（PSA)、堿洗、MDEA或者低溫甲醇洗滌，脫除氣體中的C02、S02和大部分H2S ; 所述的提濃工序是將甲烷濃縮、分離氮?dú)饨M分。
[0004][0005][0006] 這些場(chǎng)外預(yù)處理技術(shù)存在的主要問題有：①處理過程導(dǎo)致約3%的甲烷損失；② 從填埋氣分離的CO2往往又被釋放至大氣環(huán)境，導(dǎo)致全球溫室效應(yīng)；③一次性投資和運(yùn)行維 護(hù)較高，增加了填埋氣的利用成本。尤其是高昂的經(jīng)濟(jì)成本，成為制約填埋氣資源化的重要 因素。因此，開發(fā)低成本的填埋氣凈化技術(shù)對(duì)于促進(jìn)填埋氣的資源化利用，降低填埋場(chǎng)的運(yùn) 營(yíng)成本具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種填埋氣場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理方法，凈化填埋氣的同時(shí)固定氣體中 的二氧化碳，提高釋放氣體的質(zhì)量。
[0008] -種填埋氣場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理的方法，包括如下步驟：
[0009] (1)在垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的垃圾填埋器中，在生活垃圾填埋層中間隔設(shè)置新鮮生活垃 圾焚燒爐渣顆粒層，生活垃圾填埋層產(chǎn)生的填埋氣由對(duì)應(yīng)設(shè)置在垃圾填埋層上方的新鮮生 活垃圾焚燒爐渣顆粒吸收氣體中酸性氣體組分，進(jìn)行原位凈化；
[0010] (2)原位凈化后的填埋氣送入垃圾填埋場(chǎng)外的凈化填料塔內(nèi)，在凈化填料塔內(nèi)設(shè) 置若干層由風(fēng)化生活垃圾焚燒爐渣顆粒構(gòu)成的填料層，填埋氣向上依次通過各層填料層， 經(jīng)填料層的風(fēng)化生活垃圾焚燒爐渣顆粒多次凈化吸收后由塔頂排出。
[0011] 本發(fā)明可提高填埋氣甲烷含量，并且可以固定填埋氣中二氧化碳，由具有原位凈 化填埋氣功能的垃圾填埋器和填埋氣凈化填料塔組成。垃圾填埋器設(shè)有填埋氣凈化固碳層 和位于該固碳層上下的生活垃圾填埋層，填埋氣凈化填料塔以經(jīng)過風(fēng)化處理的生活垃圾焚 燒爐渣作為填料。本發(fā)明以新鮮生活垃圾焚燒爐渣作為填埋器中間層和覆土層，利用新鮮 生活垃圾焚燒爐渣的酸緩沖能力原位固定填埋氣中的〇)2等酸性氣體組分，利用經(jīng)過風(fēng)化 處理的生活垃圾焚燒爐渣的酸緩沖能力和強(qiáng)吸附能力進(jìn)一步去除填埋氣中CO2和其他微量 氣體，從而提高填埋氣中的甲烷含量，提升填埋氣的資源化品味。
[0012] 優(yōu)選地，所述填埋氣在凈化填料塔內(nèi)的停留時(shí)間為6~10小時(shí)。
[0013] 優(yōu)選地，凈化填料塔內(nèi)將填埋氣流速控制在0. 3-0. 5m/h。
[0014] 優(yōu)選地，凈化填料塔內(nèi)溫度控制在20-35 °C。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明方法通過填埋氣場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理的裝置完成，裝置包括位于 垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的垃圾填埋器和位于垃圾填埋場(chǎng)外的凈化填料塔，
[0016] 所述垃圾填埋器包括殼體、位于殼體頂部的出氣口、位于殼體內(nèi)的至少兩層生活 垃圾填埋層、對(duì)應(yīng)設(shè)置在每層生活垃圾填埋層上的固碳層，所述固碳層為新鮮生活垃圾焚 燒爐渣顆粒；
[0017] 所述凈化填料塔包括塔體、分別位于塔底下部的氣體進(jìn)口和頂部的氣體出口、位 于塔體內(nèi)且設(shè)于氣體進(jìn)口和氣體出口之間的至少兩層填料層、位于相鄰兩填料層之間的霧 化加濕裝置，所述填料層為風(fēng)化生活垃圾焚燒爐渣顆粒；
[0018] 所述垃圾填埋器的出氣口與凈化填料塔的氣體進(jìn)口之間由帶有風(fēng)機(jī)的管道連接。
[0019] 優(yōu)選地，位于兩個(gè)生活垃圾填埋層之間的固碳層的厚度與與之相鄰的兩個(gè)生活垃 圾填埋層的總厚度比為1:3~3. 5位于頂層的固碳層的厚度為20~30cm。
[0020] 位于兩個(gè)生活垃圾填埋層之間的固碳層的厚度與相鄰兩個(gè)生活垃圾填埋層的總 厚度比經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，厚度比過低，填埋氣原位凈化效果明顯降低。厚度比進(jìn)一步提高， 將影響填埋場(chǎng)垃圾處理容量，降低填埋氣的產(chǎn)生速率。
[0021] 優(yōu)選地，位于兩個(gè)生活垃圾填埋層中間的新鮮生活垃圾焚燒爐渣顆粒的粒徑不大 于20mm(進(jìn)一步優(yōu)選為10~20mm);位于頂層的新鮮生活垃圾焚燒爐渣顆粒的粒徑為10~ 40_。采用新鮮生活垃圾焚燒爐渣是因?yàn)槠浜休^強(qiáng)的酸緩沖能力，對(duì)于填埋氣中的酸性 氣體具有很好的固定作用。通過試驗(yàn)結(jié)果表明，位于兩個(gè)生活垃圾填埋層中間的新鮮生活 垃圾焚燒爐渣顆粒粒徑越小，比表面積越大，對(duì)填埋氣的原位凈化能力也越強(qiáng)。但是，太小 的顆粒粒徑容易因?yàn)闈B濾液的滲流導(dǎo)致空隙堵塞，影響填埋氣在填埋場(chǎng)內(nèi)的流通。粒徑為 10-20mm既可以保證一定的原位凈化效果，也可以保證填埋氣的流通。
[0022] 同樣，位于頂層的新鮮生活垃圾焚燒爐渣顆粒越小，有利于填埋氣的凈化效果。然 而，顆粒太小不易于填埋氣的導(dǎo)出，也可能受到填埋氣上升動(dòng)力的沖擊，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭受破 壞。
[0023] 優(yōu)選地，殼體內(nèi)底層生活垃圾填埋層的下方還設(shè)有碎石層，碎石層的厚度為5~ 10cm，碎石為粒徑為10~50mm的爍石。
[0024] 優(yōu)選地，所述填料層的厚度為100~150cm。
[0025] 優(yōu)選地，所述風(fēng)化生活垃圾焚燒爐渣顆粒的粒徑不大于10_。進(jìn)一步優(yōu)選為5~ 10mnin
[0026] 生活垃圾焚燒爐渣經(jīng)適度風(fēng)化處理后，其吸附性物質(zhì)含量增加，提高了爐渣的吸 附能力，對(duì)填埋氣中大量的有機(jī)氣體進(jìn)行吸附去除。同時(shí)保留了部分的酸緩沖能力，可進(jìn)一 步去除填埋氣中酸性氣體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，爐渣顆粒越小，其吸附能力越強(qiáng)。然而，爐渣顆 粒太小，有可能造成填埋塔爐渣填料層的流化作用。一方面，爐渣填料的流失較為嚴(yán)重，另 一方面，造成填埋塔的阻力增大，提高了裝置的能耗。
[0027] 通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)填料層厚度為100_150cm時(shí)，可以達(dá)到較好的填埋器凈化 效果。填埋層厚度太小，處理效率不理想。填料層厚度進(jìn)一步增加，對(duì)處理效率的提高效果 不明顯，反而提高了裝置的阻力。
[0028] 優(yōu)選地，所述塔體底部帶有蓄水池，所述霧化加濕裝置與蓄水池之間由水栗連通。
[0029] 優(yōu)選地，所述霧化加濕裝置包括水平貫穿塔體的主管以及均勻設(shè)置在主管上的若 干噴嘴。
[0030] 優(yōu)選地，連接垃圾填埋器和凈化填料塔的管路上設(shè)有流量計(jì)，方便對(duì)送入凈化填 料塔內(nèi)的填埋氣進(jìn)行流量控制。
[0031] 優(yōu)選地，所述垃圾填埋層及填料層均設(shè)置兩層。塔體的氣體進(jìn)口位于底層填料層 下方。
[0032] 填料層填料濕度控制在4. 5% -5. 5%，有利于提高填埋氣與爐渣的反應(yīng)速度，提 升處理效果。填料層頂層不進(jìn)行加濕，利于去除填埋氣的水分，并進(jìn)一步提高處理效率。
[0033] 填埋器構(gòu)建時(shí)，保證填埋器中垃圾層和新鮮生活垃圾焚燒爐渣中間層的厚度比為 1:3-3. 5,爐渣的顆粒大小〈20_。填埋氣產(chǎn)生后，經(jīng)過新鮮生活垃圾焚燒爐渣中間層原位凈 化，酸性氣體含量大幅減少，甲烷含量有所提高。經(jīng)過原位處理的填埋氣通過風(fēng)機(jī)引入風(fēng)化 生活垃圾焚燒爐渣填料塔進(jìn)一步處理。根據(jù)填埋器的產(chǎn)氣量，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的流量，將填埋氣流 速控制在0. 3-0. 5m/h，使填埋氣在填料塔中停留時(shí)間不少于6h，優(yōu)選6~10小時(shí)。同時(shí)，不 斷觀察填料含水率，并通過霧化加濕裝置調(diào)節(jié)填料含水率（4. 5% -5. 5% )。填料塔溫度控 制在20-35Γ，保證傳質(zhì)的速度和吸附的有效性，最終可使填埋氣中甲烷含量達(dá)98%以上， 滿足填埋氣發(fā)電要求。
[0034]與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本方法利用填埋場(chǎng)垃圾填埋器+風(fēng)化生活垃圾焚燒爐渣填料塔 的組合工藝處理填埋氣，提升填埋氣的資源化品味。該工藝以新鮮生活垃圾焚燒爐渣替代 黏土類材料或膜材料，作為填埋器的覆蓋層，節(jié)省了大量的粘土資源和經(jīng)濟(jì)成本。以風(fēng)化的 生活垃圾焚燒爐渣作為填料塔填料，更是一種以廢治廢的方法。新鮮的生活垃圾焚燒爐渣 具有較強(qiáng)的酸緩沖能力，對(duì)于填埋氣中的酸性氣體具有很好的固定作用；風(fēng)化的生活垃圾 焚燒爐渣具有很強(qiáng)的有機(jī)氣體吸附能力，可以進(jìn)一步去除填埋氣中的有機(jī)氣體雜質(zhì)，提高 填埋氣的資源化水平。經(jīng)場(chǎng)內(nèi)-場(chǎng)外聯(lián)合處理后，填埋氣中酸性氣體和有機(jī)氣體含量均明 顯降低，甲烷濃度可達(dá)98%以上，基本滿足發(fā)電等再利用要求。傳統(tǒng)的填埋氣處理，運(yùn)行成 約為0. 15元/m3。使用本方法，處理成本可降至0. 03元/m3,大大降低了填埋氣預(yù)處理的成 本。
[0035] 爐渣中的堿性物質(zhì)可以固定填埋氣中的酸性氣體（如二氧化碳、硫化氫），而爐渣 的吸附能力可以進(jìn)一步去除填埋氣中的其他微量氣體，對(duì)于填埋氣具有凈化作用，并且可 以減少填埋場(chǎng)CO2的釋放。本發(fā)明以新鮮的生活垃圾生活焚燒爐渣作為填埋場(chǎng)中間層和覆 蓋層材料，原位凈化填埋氣。同時(shí)，利用風(fēng)化的生活垃圾焚燒爐渣為填料，進(jìn)一步場(chǎng)外凈化 填埋氣，降低填埋氣的CO2釋放，提高填埋氣的資源化水平。
[0036] 新鮮生活垃圾焚燒爐渣和風(fēng)化的生活垃圾焚燒爐渣的XR