垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法
【專(zhuān)利摘要】一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括：種植步驟：在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物；活性炭生成步驟：利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；填埋氣重整置換合成氣步驟：利用活性炭生產(chǎn)過(guò)程將填埋氣重整置換為合成氣；以及利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液和/或填埋氣。所述能源植物可以為蓖麻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液/填埋氣/ 土壤的處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾清運(yùn)量急速增加。目前，我國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理處置仍以衛(wèi)生填埋為主。垃圾填埋場(chǎng)侵占了城市周邊的大量土地資源，填埋場(chǎng)及周邊占地面積普遍高達(dá)數(shù)平方公里，甚至十幾平方公里。同時(shí)，生活垃圾填埋場(chǎng)面臨滲濾液與填埋氣兩方面的環(huán)境污染問(wèn)題，其中滲濾液的處理為世界性難題。
[0003]由于我國(guó)生活垃圾中有機(jī)物含量和含水率往往高達(dá)50% -60%，導(dǎo)致滲濾液產(chǎn)量大、成分復(fù)雜且濃度高、處理難度大，往往出現(xiàn)處理不達(dá)標(biāo)和偷排現(xiàn)象，致使?jié)B濾液污染事件頻繁發(fā)生。
[0004]填埋氣中含有大量的甲烷及二氧化碳等溫室氣體，其中甲烷的溫室氣體效應(yīng)是二氧化碳的21倍，另外填埋氣中還有硫化氫、氨等組分，其產(chǎn)生的惡臭嚴(yán)重地影響了填埋場(chǎng)周邊的生活環(huán)境。
[0005]目前生活垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液、填埋氣、土地三種資源的處理與利用模式都是單一的短鏈條發(fā)展模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了有效的解決生活垃圾填埋場(chǎng)的環(huán)境污染問(wèn)題，提升其土地資源的價(jià)值，加速恢復(fù)與治理填埋場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境，本發(fā)明提出了垃圾填埋場(chǎng)的協(xié)調(diào)處理方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括:種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物；活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及滲濾液處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液。
[0008]有利的，所述能源植物包括大豆、向日葵或蓖麻。有利的，所述方法還包括步驟:利用能源植物生長(zhǎng)的果實(shí)制造化工品。
[0009]可選的，所述滲濾液處理步驟包括:將生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理滲濾液，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池；將活化步驟中產(chǎn)生的粉末活性炭伴隨通過(guò)活化單元的水蒸氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮汽提裝置、以及將分離步驟中產(chǎn)生的所述粉末活性炭伴隨通過(guò)干燥單元的煙氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮吹脫裝置；以及利用生成的活性炭中的顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液作深度處理。有利的，將移動(dòng)床凈化單元排出的吸附滲濾液中的污染物后的活性炭經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，作為燃料返回燃燒單元燃燒。有利的，燃燒單元產(chǎn)生的灰渣用于垃圾填埋場(chǎng)的土壤改良或者滲濾液的預(yù)處理。有利的，燃燒單元的燃料還包括垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣和/或垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。
[0010]可選的,所述活性炭生成步驟包括:熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料和熱解氣；活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭；干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴俊？蛇x的，所述炭化原料包括垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料?？蛇x的，所述方法還包括:填埋氣處理步驟:利用所述活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣，可選的，以及重整步驟:將經(jīng)活性炭處理后的填埋氣與高溫水蒸氣同時(shí)通入到活化單元中，在活化單元中熱解氣和填埋氣重整為合成氣?？梢詫⑺龊铣蓺廪D(zhuǎn)化為生物燃料?？梢岳没钚蕴?jī)艋幚硭龊铣蓺狻Ｊ褂煤蟮幕钚蕴靠梢运腿肴紵龁卧紵?br> [0011]有利的，熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供；活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁＿M(jìn)一步的，所述滲濾液處理步驟包括:利用顆粒活性炭對(duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理；所述活性炭生成步驟還包括分離步驟:將干燥后的活性炭分離為粉末活性炭和所述顆粒活性炭。有利的，所述顆?；钚蕴窟M(jìn)入移動(dòng)床凈化單元，在所述移動(dòng)床凈化單元中，所述顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理。有利的，所述顆?；钚蕴吭谝苿?dòng)床凈化單元中生成生物活性炭，對(duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行深度處理。有利的，將移動(dòng)床凈化單元排出的吸附滲濾液中的污染物后的活性炭經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，作為燃料返回燃燒單元燃燒。有利的，燃燒單元產(chǎn)生的灰渣用于垃圾填埋場(chǎng)的土壤改良或者滲濾液的預(yù)處理。有利的，燃燒單元的燃料還包括垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣和/或垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料?？蛇x的，將垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣部分通入到所述燃燒單元中。
[0012]可選的，將處理后的滲濾液用于灌溉、養(yǎng)殖微藻或者直接排放。
[0013]可選的，所述方法還包括:填埋氣處理步驟:利用所述活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括:種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物；活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及填埋氣處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。
[0015]有利的，所述能源植物包括大豆、向日葵或蓖麻?？蛇x的，所述方法還包括步驟:利用能源植物生長(zhǎng)的果實(shí)制造化工品。
[0016]有利的，所述方法還包括合成氣重整置換步驟:將經(jīng)活性炭處理后的填埋氣與熱解氣重整置換為合成氣?？梢岳没钚蕴?jī)艋幚硭龊铣蓺狻Ｊ褂煤蟮幕钚蕴靠梢运腿肴紵龁卧紵?br> [0017]可選的,所述活性炭生成步驟包括:熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料；活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭；干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴?。有利的，熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供；活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁?，其中所述燃燒單元的至少一部分燃料包括處理垃圾填埋?chǎng)的滲濾液后的活性炭。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明的以上及其它目的和優(yōu)點(diǎn)當(dāng)結(jié)合附圖獲悉時(shí)將從以下優(yōu)選實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】變得更加清楚呈現(xiàn)，其中:
[0019]圖1為示例性說(shuō)明本發(fā)明的垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法的原理的示意圖；
[0020]圖2為示例性說(shuō)明垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液的處理過(guò)程的示意圖；
[0021]圖3為示例性說(shuō)明本發(fā)明的垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法中的物料和能量流程的示意圖；以及
[0022]圖4為示意性說(shuō)明燃燒過(guò)程與活性炭制造過(guò)程之間的耦合的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]雖然將參照含有本發(fā)明的較佳實(shí)施例的附圖充分描述本發(fā)明，但在此描述之前應(yīng)了解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可修改本文中所描述的發(fā)明，同時(shí)獲得本發(fā)明的技術(shù)效果。因此，須了解以上的描述對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言為一廣泛的揭示，且其內(nèi)容不在于限制本發(fā)明所描述的示例性實(shí)施例。
[0024]為了有效解決城市生活垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液與填埋氣的污染問(wèn)題，充分利用填埋場(chǎng)土地資源，本發(fā)明提出“系統(tǒng)協(xié)調(diào)處理技術(shù)”，其主要技術(shù)路線如下:
[0025]1.利用填埋場(chǎng)土地資源種植能源植物，果實(shí)可直接加工為化工品或生物燃料；
[0026]2.利用能源植物的大量秸桿制取水處理用的不同等級(jí)活性炭，產(chǎn)生的灰渣返回土地；
[0027]3.利用大量的活性炭處理填埋場(chǎng)的滲濾液，滲濾液處理后凈水用于合成工藝、培養(yǎng)微藻或灌溉；
[0028]4.水處理使用后的活性炭燃燒氣化，為制取活性炭提供熱量，并為合成工藝補(bǔ)充合成氣、蒸汽；
[0029]5.活性炭生產(chǎn)過(guò)程中的熱解氣合并凈化后的填埋氣重整置換為合成氣，生產(chǎn)生物燃料。
[0030]此工藝將生物質(zhì)技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、能源技術(shù)有機(jī)整合為一體，系統(tǒng)中物料、能量、組分實(shí)現(xiàn)自我平衡，通過(guò)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)土地資源、滲濾液、填埋氣的系統(tǒng)協(xié)調(diào)處理，實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場(chǎng)的土地、滲濾液、填埋氣資源的深度化綜合利用，將垃圾填埋場(chǎng)升級(jí)為清潔能源中心，主要原理如圖1所示。主要原理為三條主線+ —個(gè)紐帶，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合。
[0031]三條主線:
[0032](I)以土地資源為基礎(chǔ)，種植適合填埋場(chǎng)的能源植物，能源植物本身實(shí)現(xiàn)了生物固碳、生物固氮、富集重金屬等作用，加速填埋場(chǎng)及周邊的生態(tài)環(huán)境改善。果實(shí)可直接用于加工生物燃料。秸桿通過(guò)儲(chǔ)存、自然干燥處理、切塊、熱解-活化-燃燒-氣化一體爐的干燥處理等流程，用作活性炭的加工原料與燃料。
[0033](2)利用活性炭處理滲濾液，活性炭可在常規(guī)滲濾液處理工藝的預(yù)處理、深度處理中使用，吸附難降解有機(jī)物、氨氮、重金屬等，也可用于生物處理，形成生物活性炭，處理后的滲濾液將達(dá)到工藝用水標(biāo)準(zhǔn)，既可以灌溉、養(yǎng)殖微藻或直接排放，也可以用于生物燃料的合成工藝。處理滲濾液的流程優(yōu)選地可分為三步:1.將活性炭生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理過(guò)程，去除懸浮物、漂浮物及部分有機(jī)物，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池；2.將粉末活性炭伴隨煙氣、水蒸氣直接進(jìn)入滲濾液調(diào)節(jié)池，可實(shí)現(xiàn)除臭、脫色、吸附重金屬、難生物降解有機(jī)物，又可通入氨氮脫除裝置，充分利用了吹脫與汽提技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了能量的消耗；3.將顆?；钚蕴恐苯舆M(jìn)入凈水裝置——移動(dòng)床水處理裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液的高效地深度凈化。上述3步中吸附污染后的活性炭，在經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，將作為燃料返回?zé)峤?活化-燃燒-氣化一體爐。
[0034](3)填埋氣利用的一種流程為:首先部分填埋氣用作熱解-活化-燃燒-氣化一體爐的燃料，部分作為補(bǔ)充燃料進(jìn)入燃燒單元燃燒；其次由于填埋氣富含甲烷與二氧化碳，含碳比例較高，而熱解氣含氫比例高，將兩者通過(guò)熱解氣化單元重整為碳?xì)浔瓤烧{(diào)且比例合適的合成氣；最后利用合成單元合成生物燃料，既可以利用費(fèi)托合成直接制取生物柴油，也可將合成氣先催化轉(zhuǎn)化為甲醇，通過(guò)甲醇合成下游的生物燃料及化工品，例如合成二甲醚(DME)、乙醇、聚甲氧基二甲醚(DMM3_8)，工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣可與滲濾液合并處理。
[0035]另外，填埋氣利用的另一種流程可以選擇將填埋氣最大量與熱解氣進(jìn)行置換，由于熱解氣雜質(zhì)含量少、氫組分高、熱值高，可以利用置換出的熱解氣進(jìn)行高效潔凈發(fā)電。
[0036]一個(gè)紐帶:
[0037]生產(chǎn)活性炭的熱解-活化-燃燒-氣化一體爐為整個(gè)系統(tǒng)的核心。爐體分為四個(gè)單元:燃燒單元、熱解氣化單元、活化單元及干燥(分離)單元。
[0038]燃燒單元通過(guò)燃燒填埋氣、吸附污染物的活性炭及廢棄生物質(zhì)或褐煤等產(chǎn)生熱量與高溫蒸汽、高溫?zé)煔猓驘峤鈿饣瘑卧峁└邷責(zé)煔馀c熱量，向活化單元提供高溫水蒸汽與熱量，向干燥分離單元提供煙氣與熱量。填埋氣、廢棄活性炭與生物質(zhì)進(jìn)入燃燒單元前，將與部分煙氣進(jìn)行換熱，提升燃料的溫度，減低燃料的含水率；同樣空氣進(jìn)入燃燒單元也與煙氣換熱，提升其溫度。燃燒后產(chǎn)生煙氣經(jīng)過(guò)凈化、除塵進(jìn)入其它單元，產(chǎn)生的灰渣可用于填埋場(chǎng)的土壤改良或滲濾液預(yù)處理。燃燒單元可采用循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)，爐膛截面為矩形，內(nèi)部側(cè)壁布置過(guò)熱蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生活化單元所需高溫水蒸汽，其外部設(shè)置有旋風(fēng)分離器、換熱器、除塵凈化裝置等。燃燒單元的燃料包括經(jīng)過(guò)水處理后的顆粒活性炭、活性炭污泥、填埋氣、生物質(zhì)、城市生活垃圾、煤等，產(chǎn)生蒸汽的水來(lái)自滲濾液經(jīng)深度處理后的凈水。燃燒單元產(chǎn)生的煙氣通過(guò)旋風(fēng)分離器后與燃料及空氣換熱，換熱后除塵凈化，最后通入滲濾液調(diào)節(jié)池，灰渣可返回填埋場(chǎng)。
[0039]熱解氣化單元用于生物質(zhì)或褐煤等原料的熱解與氣化，產(chǎn)生高含氫量的熱解氣。熱解氣化單元由高溫?zé)煔馀c熱解氣或部分填埋氣換熱后產(chǎn)生的高溫氣體作為氣體熱載體，對(duì)熱解原料實(shí)施無(wú)氧環(huán)境的可控快速加熱，實(shí)現(xiàn)熱解原料的高效炭化。利用單元內(nèi)部原料的布置與進(jìn)風(fēng)通道的協(xié)調(diào)，熱解氣在單元內(nèi)部實(shí)現(xiàn)部分凈化，減少焦油成分的產(chǎn)生。熱解氣抽出后，與合成尾氣燃燒后煙氣換熱，進(jìn)一步提升溫度并裂解焦油組分，部分高溫?zé)峤鈿夥祷責(zé)峤鈿饣瘑卧?，另一部分高溫?zé)峤鈿鈨艋龎m后進(jìn)入生物燃料的合成單元，為生物燃料合成過(guò)程直接輸入熱量與合成原料氣，或?qū)⒏邷責(zé)峤鈿馀c熱解原料換熱后，直接用于發(fā)電。熱解氣化單元可采用移動(dòng)床結(jié)構(gòu)，內(nèi)部沿水平方向通過(guò)耐火蓄熱材料隔離為上下相通的若干通道，通道中間布置通風(fēng)管，如圖3-4中熱解氣化單元中間的管道，與燃燒單元高溫?zé)煔鈸Q熱后的熱解氣或填埋氣通過(guò)通風(fēng)管及熱解氣化單元底部為炭化原料提供熱量，并吹動(dòng)物料流動(dòng)，防止結(jié)塊。同時(shí)，燃燒單元通過(guò)其側(cè)壁與熱解氣化單元內(nèi)部通道隔離壁，以導(dǎo)熱的形式將熱量傳導(dǎo)給物料。炭化原料由上部進(jìn)料，通過(guò)加熱在底部形成炭化后材料，為活化單元提供活化所需物料。炭化過(guò)程產(chǎn)生的熱解氣由上部抽出，經(jīng)過(guò)凈化后大部分以合成氣形式輸送至合成工藝單元(或合成裝置)或發(fā)電，其余部分與燃燒單元高溫?zé)煔鈸Q熱后通過(guò)通風(fēng)管及熱解氣化單元底部加熱炭化原料。
[0040]活化單元用于活化經(jīng)過(guò)熱解炭化材料。利用燃燒單元產(chǎn)生的高溫水蒸汽活化炭化材料，處理后產(chǎn)生的活性炭進(jìn)入干燥分離單元。處理過(guò)程產(chǎn)生的廢棄高溫水蒸氣含有粉末活性炭，經(jīng)過(guò)與燃燒單元的燃料換熱后，通入滲濾液的調(diào)節(jié)池和/或氨氮汽提設(shè)備中，用于滲濾液中氨氮的汽提與氨氮吸附。活化單位可采用固定床結(jié)構(gòu)，活化所需熱量一部分由燃燒單元的側(cè)壁提供，一部分由高溫水蒸氣提供。炭化后的物料由熱解氣化單元底部進(jìn)入活化單元，高溫水蒸汽由底部進(jìn)氣，使用后的水蒸氣伴隨部分粉末活性炭排出至滲濾液調(diào)節(jié)池與氨氮汽提設(shè)備，活化后的活性炭提升至分離干燥單元。
[0041]干燥分離單元用于干燥活性炭與分離出粉末活性炭與顆?；钚蕴?。干燥分離單元采用流化床技術(shù)，利用燃燒單元產(chǎn)生的煙氣對(duì)各類(lèi)尺寸活性炭進(jìn)行不同程度的干燥處理?；钚蕴吭谛L(fēng)分離器中分離出粉末活性炭與顆?；钚蕴?，其中粉末活性炭與煙氣進(jìn)入滲濾液調(diào)節(jié)池中，吹脫氨氮與吸附重金屬、難降解有機(jī)物等；而顆?；钚蕴窟M(jìn)入儲(chǔ)罐，通過(guò)儲(chǔ)罐的緩沖與調(diào)控，進(jìn)入滲濾液深度處理的移動(dòng)床凈化單元。分離干燥單元后部可布置旋風(fēng)分離器。干燥所需熱量一部分由燃燒單元的側(cè)壁提供，一部分由凈化除塵后的煙氣提供。煙氣由底部供氣，活性炭從底部進(jìn)料。經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器的分離，粉末活性炭隨煙氣排出后通入滲濾液調(diào)節(jié)池，大顆?；钚蕴糠祷胤蛛x干燥單元底部，其余進(jìn)入活性炭?jī)?chǔ)罐。
[0042]熱解-活化-燃燒-氣化一體爐通過(guò)系統(tǒng)協(xié)同處理，將能源植物產(chǎn)生的生物質(zhì)轉(zhuǎn)為成了土壤的改良劑，將滲濾液凈化達(dá)標(biāo)水或合成工藝用水，將填埋氣重整置換成清潔、高熱值、高含氫量的合成氣，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)能量的自我平衡與梯級(jí)利用，組分進(jìn)行了重組，適合于深度資源化利用，為生物燃料合成工藝或發(fā)電提供了高價(jià)值的原料氣。同時(shí)由于整個(gè)過(guò)程以活性炭為載體，全過(guò)程為物理處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了污染物的完全脫除，系統(tǒng)中產(chǎn)生的活性炭量大且可再生，能夠保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
[0043]熱解-活化-燃燒-氣化一體爐主要目的在于通過(guò)燃燒與活性炭制備兩個(gè)流程的耦合，實(shí)現(xiàn)將富含能量的污染物轉(zhuǎn)為清潔的燃料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的治理。
[0044]燃燒流程包括填埋氣(部分)、廢棄活性炭、生物質(zhì)、垃圾、褐煤等低品位或含污染物的燃料的燃燒，提供熱量與高溫蒸汽，煙氣余熱實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用，最后實(shí)現(xiàn)煙氣凈化與固態(tài)殘?jiān)臒o(wú)害化利用。
[0045]活性炭制備流程包括熱解活化生物質(zhì)生產(chǎn)活性炭或再生使用后的活性炭，同時(shí)將凈化后填埋氣弓I入熱解活化過(guò)程中，與熱解合并重整為合成氣。
[0046]上述兩個(gè)流程耦合關(guān)系如圖4所示，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了填埋氣重整置換為合成氣，重整置換的主要機(jī)理包括兩方面:
[0047]置換機(jī)理:通過(guò)燃燒填埋氣，為熱解活化流程提供熱量，生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的熱解氣富含CO與H2,實(shí)現(xiàn)了直接置換。
[0048]重整機(jī)理:在熱解活化流程中，將填埋氣與高溫水蒸汽同時(shí)通入活化原料中，以活性炭、炭粉等為催化劑，將填埋氣中甲烷重整為合成氣，并以高溫水蒸氣與填埋氣的CO2為活化劑，去除活性炭上的沉積炭，保持與強(qiáng)化活性炭的活性。
[0049]基于以上內(nèi)容，本發(fā)明提出了一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括:種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物；活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及滲濾液處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液。所述能源植物可包括大豆、向日葵或蓖麻?？衫媚茉粗参锷L(zhǎng)的果實(shí)制造化工品。
[0050]可以利用能源植物富集和脫除垃圾填埋場(chǎng)中的重金屬污染物。
[0051]所述滲濾液處理步驟可包括:將生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理滲濾液，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池；將活化步驟中產(chǎn)生的粉末活性炭伴隨通過(guò)活化單元的水蒸氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮汽提裝置、以及將分離步驟中產(chǎn)生的所述粉末活性炭伴隨通過(guò)干燥單元的煙氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮吹脫裝置；以及利用生成的活性炭中的顆粒活性炭對(duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液作進(jìn)一步處理。可以所述顆?；钚蕴恐萌胍苿?dòng)床凈化單元，在所述移動(dòng)床凈化單元中，所述顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理。還可以將移動(dòng)床凈化單元排出的吸附滲濾液中的污染物后的活性炭經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，作為燃料返回燃燒單元燃燒。燃燒單元產(chǎn)生的灰渣可用于垃圾填埋場(chǎng)的土壤改良或者滲濾液的預(yù)處理。燃燒單元的燃料還可包括垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣和/或垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。
[0052]所述活性炭生成步驟可包括:熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料和熱解氣；活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭；干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴?。有利的，熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供；活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁＿M(jìn)一步有利的，所述滲濾液處理步驟包括:利用顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理；所述活性炭生成步驟還包括分離步驟:將干燥后的活性炭分離為粉末活性炭和所述顆?；钚蕴??？梢运鲱w粒活性炭置入移動(dòng)床凈化單元，在所述移動(dòng)床凈化單元中，所述顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理。還可以將移動(dòng)床凈化單元排出的吸附滲濾液中的污染物后的活性炭經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，作為燃料返回燃燒單元燃燒。燃燒單元產(chǎn)生的灰渣可用于垃圾填埋場(chǎng)的土壤改良或者滲濾液的預(yù)處理。燃燒單元的燃料還可包括垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣和/或垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。所述滲濾液處理步驟還可包括:將活化步驟中產(chǎn)生的粉末活性炭伴隨通過(guò)活化單元的水蒸氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮汽提裝置、以及將分離步驟中產(chǎn)生的所述粉末活性炭伴隨通過(guò)干燥單元的煙氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮吹脫裝置。所述滲濾液處理步驟還可進(jìn)一步包括:將生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理滲濾液，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池。
[0053]可以選擇將垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣部分通入到所述燃燒單元中。
[0054]所述炭化原料可包括垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。
[0055]上述的方法還可包括:填埋氣處理步驟:利用所述活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。所述方法還可進(jìn)一步包括合成步驟:將活性炭處理后的填埋氣與所述熱解氣重整置換為合成氣。有利的，將所述合成氣轉(zhuǎn)化為生物燃料。
[0056]上述方法中，可將處理后的滲濾液用于灌溉、養(yǎng)殖微藻或者直接排放。
[0057]基于上述的內(nèi)容，本發(fā)明還提出了一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括:種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物；活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及填埋氣處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。有利的，所述能源植物包括大豆、向日葵或蓖麻。有利的，利用能源植物生長(zhǎng)的果實(shí)制造化工品?？蛇x的，所述活性炭生成步驟包括:熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料；活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭；干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴?。進(jìn)一步可選的，熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供；活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁?，其中所述燃燒單元的至少一部分燃料包括處理垃圾填埋?chǎng)的滲濾液后的活性炭。
[0058]利用本發(fā)明的技術(shù)方案，至少可以獲得如下技術(shù)效果之一:
[0059](I)實(shí)現(xiàn)了對(duì)垃圾填埋場(chǎng)土地、滲濾液、填埋氣資源的系統(tǒng)集成處理與深度資源化利用，徹底解決滲濾液無(wú)法高效經(jīng)濟(jì)潔凈的處理難題。現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)榛钚蕴砍杀靖撸话愣疾挥闷涮幚頋B濾液。但是，在本發(fā)明的工藝中活性炭?jī)H僅是整個(gè)系統(tǒng)中的附加產(chǎn)物與污染物脫除載體，既不存在成本過(guò)高的影響，也能有效地融入到現(xiàn)有的滲濾液處理與生物燃料合成工藝中，徹底消除了滲濾液(特別是濃縮滲濾液)的環(huán)境污染問(wèn)題。
[0060](2)加速改善了垃圾填埋場(chǎng)及周邊的生態(tài)環(huán)境。通過(guò)在垃圾填埋場(chǎng)上大規(guī)模種植各類(lèi)能源植物，既能滿(mǎn)足美化環(huán)境景觀，又能提供制取活性炭的原料，極大降低了滲濾液的處理成本。更重要的是組合利用不同植物的生物固碳、生物固氮、富集重金屬等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速降低填埋場(chǎng)中的難降解有機(jī)物、高氨氮、重金屬的含量，有利于加速改善與恢復(fù)填埋場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境。
[0061](3)整個(gè)系統(tǒng)中的物料、能量自我平衡，且工藝中的生產(chǎn)設(shè)備通用性強(qiáng)，與傳統(tǒng)煤化工、石油化工的技術(shù)路線相比，其原料、水、技術(shù)裝備等單位成本都低于傳統(tǒng)化石能源工藝，因此其最終產(chǎn)品——生物燃料對(duì)比傳統(tǒng)化石能源具有非常大的成本優(yōu)勢(shì)。以2平方公里的生活垃圾填埋場(chǎng)示范單元為例，其年產(chǎn)生物質(zhì)達(dá)4000噸，如合并計(jì)算進(jìn)場(chǎng)農(nóng)林園林廢棄生物質(zhì),產(chǎn)量還將翻倍,將產(chǎn)生足夠的用于水處理的生物質(zhì)活性炭；同時(shí)滲濾液每天出水量超過(guò)500噸，水資源豐富，可用于合成工藝提供凈水及水蒸氣，或用于能源植物的灌溉，避免對(duì)外排放；全年產(chǎn)填埋氣1600萬(wàn)立方米，合并生物質(zhì)氣化后產(chǎn)生的合成氣資源，將充分保證年產(chǎn)萬(wàn)噸生物燃料。
[0062](4)此工藝發(fā)展基于垃圾填埋氣的生物燃料合成技術(shù)，這樣能夠迅速?gòu)浹a(bǔ)我國(guó)在生物燃料供給上的巨大缺口。
[0063](5)真正實(shí)現(xiàn)甲烷、二氧化碳等溫室氣體的減排，達(dá)到了生物固碳目的。
[0064]在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例之后，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚的了解，在不脫離隨附權(quán)利要求的保護(hù)范圍與精神下可進(jìn)行各種變化與改變。
【權(quán)利要求】
1.一種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括: 種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物； 活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及 滲濾液處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述能源植物包括大豆、向日葵或蓖麻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括步驟: 利用能源植物生長(zhǎng)的果實(shí)制造化工品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述滲濾液處理步驟包括: 將生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理滲濾液，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池； 將活化步驟中產(chǎn)生的粉末活性炭伴隨通過(guò)活化單元的水蒸氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮汽提設(shè)備、以及將分離步驟中產(chǎn)生的所述粉末活性炭伴隨通過(guò)干燥單元的煙氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮吹脫設(shè)備；以及 利用生成的活性炭中的顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液作深度處理或進(jìn)一步生產(chǎn)生物活性炭后對(duì)滲濾液作深度處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述活性炭生成步驟包括: 熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料和熱解氣； 活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭； 干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴俊?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中: 熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供； 活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且 干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中: 所述滲濾液處理步驟包括:利用顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行處理；所述活性炭生成步驟還包括分離步驟:將干燥后的活性炭分離為粉末活性炭和所述顆?；钚蕴?。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中: 所述滲濾液處理步驟還包括: 將活化步驟中產(chǎn)生的粉末活性炭伴隨通過(guò)活化單元的水蒸氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮汽提裝置、以及將分離步驟中產(chǎn)生的所述粉末活性炭伴隨通過(guò)干燥單元的煙氣直接通入滲濾液調(diào)節(jié)池或氨氮吹脫裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中: 所述滲濾液處理步驟還包括: 將生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的陶粒直接用于預(yù)處理滲濾液，預(yù)處理后的滲濾液通入到滲濾液調(diào)節(jié)池。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的方法，其中: 所述顆?；钚蕴窟M(jìn)入移動(dòng)床凈化單元，在所述移動(dòng)床凈化單元中，所述顆?；钚蕴繉?duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行深度處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中: 所述顆粒活性炭在移動(dòng)床凈化單元中生成生物活性炭，對(duì)來(lái)自滲濾液調(diào)節(jié)池的滲濾液進(jìn)行深度處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中: 將移動(dòng)床凈化單元排出的吸附滲濾液中的污染物后的活性炭經(jīng)過(guò)脫水、干燥后，作為燃料返回燃燒單元燃燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中: 燃燒單元產(chǎn)生的灰渣用于垃圾填埋場(chǎng)的土壤改良或者滲濾液的預(yù)處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中: 燃燒單元的燃料還包括垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣和/或垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括步驟: 將垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣部分通入到所述燃燒單元中。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中: 所述炭化原料包括垃圾填埋場(chǎng)中含有生物質(zhì)的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括: 填埋氣處理步驟:利用所述活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 重整步驟:將經(jīng)活性炭處理后的填埋氣與高溫水蒸氣同時(shí)通入到活化單元中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括步驟: 將重整步驟中得到的合成氣轉(zhuǎn)化為生物燃料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 將處理后的滲濾液用于灌溉、養(yǎng)殖微藻或者直接排放。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 填埋氣處理步驟:利用所述活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括: 合成氣重整置換步驟:將經(jīng)活性炭處理后的填埋氣與熱解氣重整置換為合成氣。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括: 利用活性炭?jī)艋幚硭龊铣蓺狻?br> 24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括: 將使用后的活性炭送入燃燒單元燃燒。
25.—種垃圾填埋場(chǎng)協(xié)調(diào)處理方法，包括: 種植步驟:在垃圾填埋場(chǎng)的土地資源上種植能源植物； 活性炭生成步驟:利用能源植物作為炭化原料生產(chǎn)活性炭；以及 填埋氣處理步驟:利用活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)的填埋氣。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括: 合成氣重整置換步驟:將經(jīng)活性炭處理后的填埋氣與熱解氣重整置換為合成氣。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括: 利用活性炭?jī)艋幚硭龊铣蓺狻?br> 28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括: 將使用后的活性炭送入燃燒單元燃燒。
29.根據(jù)權(quán)利要求25-28中任一項(xiàng)所述的方法，其中: 所述能源植物包括大豆、向日葵或蓖麻。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括步驟: 利用能源植物生長(zhǎng)的果實(shí)制造化工品。
31.根據(jù)權(quán)利要求25-28中任一項(xiàng)所述的方法，其中: 所述活性炭生成步驟包括: 熱解氣化步驟:將炭化原料在熱解氣化單元中熱解和氣化，生成炭化材料； 活化步驟:將炭化材料置于活化單元中，以及向活化單元中通入高溫水蒸氣以生成活性炭； 干燥步驟:將生成的活性炭置于干燥單元中，以及向干燥單元中通入高溫?zé)煔庖愿稍锘钚蕴俊?br> 32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中: 熱解氣化步驟中所需的熱量的至少一部分由燃燒單元提供； 活化步驟中的高溫水蒸氣由所述燃燒單元提供；且 干燥步驟中的高溫?zé)煔庥伤鋈紵龁卧峁? 其中所述燃燒單元的至少一部分燃料包括處理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液后的活性炭。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK104226666SQ201310228613
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】夏紅德 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所