垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用，属于垃圾填埋技术领域。该封顶层包括至少三层的功能层，所述功能层由外向内依次层叠设有：储水层、导排层和低渗透性层，所述储水层主要由颗粒粒径小于5mm的再生细骨料构成；所述导排层主要由颗粒粒径为10mm‑40mm的再生粗骨料构成；所述低渗透性层主要由天然土壤构成；所述再生细骨料和所述再生粗骨料均由建筑垃圾加工得到。该封顶层通过以上粒径组合的回收建筑垃圾骨料以及天然土壤构成，可以有效实现防渗闭气功能，并具有“以垃圾填垃圾”，实现建筑垃圾回收利用，释放填埋场中建筑垃圾所占库容，相比传统土质封顶层大大减小了土壤资源的消耗，施工简单取材方便，成本低廉，耐久性好等特点。

Top Sealing Layer of Landfill Site and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a landfill sealing top layer, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of landfill. The sealing top layer consists of at least three functional layers, which are stacked in turn from outside to inside: water storage layer, drainage layer and low permeability layer. The water storage layer is mainly composed of recycled fine aggregates with particle size less than 5 mm, and the drainage layer is mainly composed of recycled coarse aggregates with particle size of 10 mm to 40 mm. The sex layer is mainly composed of natural soil; the recycled fine aggregate and the recycled coarse aggregate are processed from construction waste. The sealing top layer can effectively realize the function of anti-seepage and air-tight through recycling construction waste aggregate and natural soil composition with the above particle size combination, and has the function of \landfill with garbage\, realizing the recycling and utilization of construction garbage, releasing the storage capacity of construction garbage in the landfill site, which greatly reduces the soil resources compared with the traditional soil sealing top layer. Consumption, simple construction, convenient material, low cost, good durability and so on.

【技术实现步骤摘要】
垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用
本专利技术涉及垃圾填埋
，特别是涉及一种垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着我国国民经济的持续快速发展以及城镇化进程加速，城市固体废弃物也呈现急剧增加态势。根据《〈中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法〉实施情况的报告》显示，我国城市固体废物产生量持续增长，固体废物污染防治形势日渐严峻，其中仅建筑垃圾我国每年就产生约18亿吨，全国2/3的大中城市处于“垃圾围城”态势。城市固体废弃物的处理方式主要分为填埋法、焚烧法和堆肥法。其中，填埋法是垃圾处理的最终手段，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。一般来说，垃圾填埋场终场时候会设置封顶系统，即覆盖层(或称封顶层)，其作用在于：1.“防渗”，即防止降雨、地表径流、地下水等入渗并进入垃圾体，从而减小渗滤液的产量；2.“闭气”，即降低填埋气体的扩散，减轻温室效应。目前，国内大多数垃圾填埋场覆盖层为单一压实黏土覆盖层或由压实黏土层与土工膜组成的土工复合材料覆盖层。然而，单一压实黏土覆盖层会在干燥空气中出现干缩裂隙而影响覆盖层性能。而土工膜则存在沿界面易滑动失稳及耐久性不佳等问题。常规技术中，出现了一种基于水分储存-释放原理的替代型土质覆盖层(又称腾发式覆盖系统)，这种土质覆盖层主要有两种型式，即单一土层土质覆盖层和毛细阻滞覆盖层。前者是只由一层具有良好储水能力细粒土上种植植被而成，后者由一层细粒土下卧一层粗粒土而成，它利用了粗细层界面处的毛细阻断作用来增大上部细粒土层的储水能力。该覆盖层的工作原理与海绵类似，在湿季时吸收并储存水分，在干季时通过地表蒸发和植物蒸腾作用释放水分，从而实现干湿气候条件下的水量平衡，减少雨水通过覆盖层向填埋体的渗漏量。然而，这两种形式的土质覆盖层只适用于降雨较少的干旱地区，而且覆盖层厚度较厚，对于湿润地区不适用，而且二者均无闭气功能。为解决传统土质覆盖层的这两点缺陷，中国专利CN201310339617.1提出了一种由黏土层和毛细阻滞覆盖层组成的新型覆盖系统，其中，黏土层置于毛细阻滞覆盖层下面，毛细阻滞覆盖层由一层粉土层和位于粉土层下的砾砂层组成。这一覆盖层可以实现全天候防渗闭气功能。然而，以上所有土质覆盖层均存在以下缺陷：(1)消耗大量土壤资源。随着城镇化加速，土地资源越来越紧缺，土壤资源也越来越短缺。该覆盖层需要使用大量天然土壤或者人工土质材料，这会造成取材困难并加剧土壤资源短缺；此外，大量土壤资源需要从外运输调配，增加了覆盖层建造成本。(2)覆盖层材料不绿色环保，未能充分利用填埋场的建筑垃圾。填埋场中的固体垃圾大量为建筑垃圾，对建筑垃圾简单填埋而非回收利用，一方面造成了资源大量浪费，另一方面建筑垃圾大量占据填埋场库容也降低了填埋场的经济效益和社会效益。(3)占用填埋场库容。CN201310339617.1所涉及的覆盖层的厚度约为0.8-1.7m，传统单一土质覆盖层高度高达2m。显而易见的，土质覆盖层将极大地占据填埋场库容，从而减少了填埋场实际垃圾填埋量，降低了填埋场的经济效益和社会效益。(4)影响垃圾体稳定性。一般来说，为增加填埋场库容，垃圾填埋体会设成斜坡式。当覆盖层置于斜坡式垃圾体后，覆盖层在斜坡上的稳定性会制约斜坡倾角，进而影响填埋场库容。传统土质覆盖层中一般需要大量颗粒较细的土料，这种土的内摩擦角一般较小，将这种土质覆盖层置于斜坡式垃圾体上，当坡度较大时候会出现边坡失稳问题。目前，国内外尚无解决以上缺陷的土质覆盖层。中国专利CN201410456697.3也提出了一种生活垃圾填埋场终场覆盖系统，包括排气层、防渗层、排水层和植被层，以垃圾焚烧炉渣替代天然骨料或人工材料，作为排气层与排水层的主要组成部分，植被层加入MSW堆肥产品与生物炭。然而，该专利中采用生活垃圾焚烧炉渣和砾石作为排气层和排水层材料，而且排气层和排水层并非防渗闭气的功能层，只是起到疏导功能，因此，该专利中生活垃圾焚烧炉渣并非构筑覆盖层的主要功能材料，实践中该专利方案仍需大量使用天然土壤资源。另一方面，采用生活垃圾焚烧炉渣和砾石作为排气层和排水层材料，从功能要求而言，只对其渗透系数具有要求，而无其他特殊要求；且生活垃圾中有机质较多、物质成分极为复杂，经过焚烧之后产生的炉渣的形貌、成分、物理、力学、化学等特性不佳，所构筑得到的终场覆盖系统防渗闭气效果不佳。再一方面，该方案中植被层被列入覆盖层的功能层，且厚度较薄(植被层仅20-30cm)，因此植被层的储水能力较小，进而导致该专利方案在降雨较多的湿润地区不适用。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用，该封顶层具有非常好的防渗闭气功能。为了达到上述目的，采用如下技术方案：一种垃圾填埋场封顶层，包括至少三层的功能层，所述功能层由外向内依次层叠设有：储水层、导排层和低渗透性层，所述储水层主要由颗粒粒径小于5mm的再生细骨料构成；所述导排层主要由颗粒粒径为10mm-40mm的再生粗骨料构成；所述低渗透性层主要由天然土壤构成；所述再生细骨料和所述再生粗骨料均由建筑垃圾加工得到。上述垃圾填埋场封顶层中，通过以上粒径组合的回收建筑垃圾骨料以及天然土壤，该封顶层可以有效实现防渗闭气功能，并具有“以垃圾填垃圾”，实现建筑垃圾回收利用，释放填埋场中建筑垃圾所占库容，相比传统土质覆盖层大大减小了土壤资源的消耗，具有施工简单，取材方便，成本低廉，耐久性好等特点；此外，由于再生骨料强度较高可以显著提高填埋场覆盖层的稳定性，填埋场垃圾体的坡度可以更大，从而增加了填埋场的库容。具体的，储水层的主要作用在于降雨条件下吸收和储存水分，干旱条件时在表面蒸发作用下将储存的水分释放到大气中；根据试验研究表明，由建筑垃圾制备而成的回收骨料表面存在大量微裂缝和砂浆表面孔隙，极大地增加了骨料的比表面积；在微裂缝及水的表面张力共同作用下，再生骨料具有很好的亲水性，较天然骨料具有较高的含水率。因此，当细粒足够多时，即颗粒粒径小于5mm的再生细骨料具备良好的储水能力，作为储水层可以最大限度地吸收和储存水分。导排层一方面具有良好的渗透特性和导排能力，另一方面，由储水层这一粒径组合的再生细骨料层以及位于其下的导排层的再生粗骨料可以有效形成毛细阻滞层，在二者交界面上可以形成较大毛细阻滞效应，显著提高再生细骨料的储水层的储水能力。该封顶层实现防渗功能的原理为：降雨时，雨水一方面顺坡流下，另一方面下渗进封顶层并储存在储水层中；当水分继续下渗至储水层的再生细骨料和导排层的再生粗骨料交界面时候，粗细层交界面的毛细阻滞作用会阻滞水分下渗进入导排层中，此时水分会沿着交界面向填埋场垃圾体坡脚运动，从而提高储水层中储水量；当储水层中水分超过其储存能力后，水分将突破毛细阻滞作用进入导排层；此时，因为导排层饱和渗透系数远大于低渗透性层，大多数水分会沿着导排层向填埋场垃圾体的坡底运动，较少进入低渗透性层中；因而低渗透性层的存在使得进入垃圾体的水分大大减小。因此，在坡面径流、储水层储水、导排层侧向导排作用以及低渗透性层的阻隔的联合作用下，该封顶层在湿润地区也能实现良好的防渗功能。该封顶层实现闭气功能的原理为：在由建筑垃圾回收骨料构成的毛细阻滞保护层的作用下，低渗透性层天然土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾填埋场封顶层，其特征在于：包括至少三层的功能层，所述功能层由外向内依次层叠设有：储水层、导排层和低渗透性层，所述储水层主要由颗粒粒径小于5mm的再生细骨料构成；所述导排层主要由颗粒粒径为10mm‑40mm的再生粗骨料构成；所述低渗透性层主要由天然土壤构成；所述再生细骨料和所述再生粗骨料均由建筑垃圾加工得到。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾填埋场封顶层，其特征在于：包括至少三层的功能层，所述功能层由外向内依次层叠设有：储水层、导排层和低渗透性层，所述储水层主要由颗粒粒径小于5mm的再生细骨料构成；所述导排层主要由颗粒粒径为10mm-40mm的再生粗骨料构成；所述低渗透性层主要由天然土壤构成；所述再生细骨料和所述再生粗骨料均由建筑垃圾加工得到。2.根据权利要求1所述的垃圾填埋场封顶层，其特征在于：所述储水层的饱和渗透系数为1×10-6m/s～1×10-4m/s，所述导排层的饱和渗透系数不低于1×10-1m/s，所述低渗透性层的渗透系数不大于1.0×10-7m/s。3.根据权利要求1所述的垃圾填埋场封顶层，其特征在于：所述储水层的压实相对密度不低于0.9，所述导排层的压实相对密度不低于0.9，所述低渗透性层的压实度不低于90％。4.根据权利要求1所述的垃圾填埋场封顶层，其特征在于：所述储水层的厚度为0.6-1.0m，所述导排层的厚度为0.4-0.6m，所述低渗透性层的厚度为0.6-1.0m。5.根据权利要求1所述的垃圾填埋场封顶层，其特征在于：所述功能层之间均设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏伟，卢邦稳，郭浩文，陈锐，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44