一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法，一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统，包括封场覆盖层和至少一个中间覆盖层组成；所述封场覆盖层，包括六个功能层，自上而下为：植被层、排水层、土工膜、膜下集气层、臭气吸附层Ⅰ、集气层Ⅰ；所述中间覆盖层包括三个功能层，自上而下依次是中间覆盖层上集气层、臭气吸附层Ⅱ、下集气层。能够高效吸收H2S臭气，提高填埋场垃圾体力学稳定性，同时解决传统土质覆盖层无法通行中重型机械车辆的问题。统土质覆盖层无法通行中重型机械车辆的问题。统土质覆盖层无法通行中重型机械车辆的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法


[0001]本专利技术涉及垃圾填埋
，特别是涉及一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法。

技术介绍

[0002]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，城市垃圾急剧增加。截止2012年，中国城市生活垃圾清运量约为1.71亿t，除少量以焚烧、堆肥和回收利用方式处理外，60%以上以卫生填埋方式进行处理。生活垃圾中包含大量有机物，在填埋过程中会放出大量恶臭物质。各种恶臭物质中，尤以硫化氢（H2S）最为典型和普遍。
[0003]填埋场中H2S恶臭主要来自于含硫有机物的氧化及硫酸盐厌氧条件下的还原。在填埋初期，垃圾中的有机含硫成分（如含硫的维生素或蛋白质等）在微生物的作用下分解而产生H2S，并且积累大量的硫酸盐；中、后期，厌氧微生物（主要是硫酸盐还原菌）利用各种有机质或烃类来还原硫酸盐，在异化作用下形成H2S，该过程也是填埋场H2S的主要来源。
[0004]H2S具有刺激性和窒息性的臭鸡蛋气味，暴露在H2S环境中会引起各类眼部、呼吸道及神经性疾病，甚至休克死亡，对工人和周边居民的身体健康危害非常大。近年来，北京、上海、广州、深圳等城市生活垃圾填埋场频繁发生恶臭污染爆发事件，对周围居民的生活质量产生巨大影响，造成严重的社会问题。所以，有效处理垃圾填埋场的H2S恶臭污染，减少其对周边生态环境的破环，保护人民的身体健康，已经成了垃圾填埋场综合治理的重要内容。
[0005]垃圾填埋场H2S恶臭的污染控制可以通过源头抑制H2S的生成和末端减少H2S的排放两方面来实现。
[0006]一般来说，从源头抑制H2S的生成的常规做法：（1）抑制系统中微生物活性，主要通过添加氢氧化钠、氢氧化钙等碱性物质提高pH 值，或者添加杀菌剂来实现；（2）抑制硫酸盐还原菌活性，主要通过注射氧气、硝酸盐等物质提高氧化还原电位来实现。然而，实践中，这种做法效果并不佳。
[0007]H2S恶臭末端控制主要通过在填埋气中H2S的净化，以及覆盖层优化减少H2S的排放等末端控制手段上。
[0008]其中，填埋气的净化主要通过填埋场中的气体导排和收集系统，对垃圾降解过程中产生的填埋气进行收集和集中净化。然而，这些技术的前期投入和运行成本较高，中国许多填埋场也缺乏完善的填埋气倒排和搜集系统，因此，在大型填埋区域的实际应用过程中往往受到限制。
[0009]目前，垃圾填埋场H2S恶臭控制最常用的方法是使用填埋覆盖层实现恶臭的原位控制。
[0010]填埋覆土层的材料选择直接关系到恶臭原位控制的效果。虽然传统的粘土覆盖技术比较成熟，但具有除臭效果差、占用库容大、黏土资源宝贵且不易得、材料价格贵以及影响沼气和渗滤液的运移等缺点。理想的填埋覆土材料一般应具有以下物理特性：高比表面积、高保湿能力、高机械强度、较低的堆积密度、高孔隙率、高缓冲能力、易于获得、低成本、
运输成本低、使用寿命长等。然而，目前并未有人找到符合此特性的理想材料。因此，亟需寻求更合适的填埋覆土材料。
[0011]垃圾填埋场覆盖层分为中间覆盖层和封场覆盖层。
[0012]中间覆盖层是指在进行垃圾填埋作业过程中，由于摊铺、整平和压实以及作业面的迁移等工序而需要对裸露的垃圾进行的临时覆盖。中间覆盖层的作用主要包括：（1）避免因较长时间垃圾暴露进入大量雨水，产生大量渗沥液；（2）抑制臭气释放到大气中；（3）减少蚊蝇及改善不良视觉环境。
[0013]其中，封顶覆盖层主要作用为防渗和闭气。防渗即防止降雨、地面径流和地下水等入渗进入垃圾体，从而减小渗滤液的产量。闭气即降低填埋场气体外溢，包括减少臭气外溢，进而减少填埋场对周边环境及居民生活的影响。
[0014]目前国内主要采用土工复合材料(如HDPE膜)和黏土等防渗材料进行中间覆盖和封场覆盖。
[0015]作为覆盖层材料，土工复合材料的问题在于其主要问题在于施工质量要求高、工程造价昂贵、易被坚硬且尖锐的垃圾成分刺穿而失效等。此外，HDPE膜并不能吸收或者处理H2S，因此，膜下常常会聚集大量气体而导致鼓包现象，从而影响膜的服役期限。
[0016]土质中间覆盖层优点在于取材广泛、成本低廉、稳定性等，但是土质覆盖层也存在强度低会削弱垃圾体稳定性、占库容、消耗土壤资源、影响施工、经济性差等缺点。为解决上述问题，“CN201810659898
‑
垃圾填埋场中间覆盖层及其制备方法和应用”提出使用回收骨料构筑中间覆盖层，以期通过回收骨料的加筋作用达到提高垃圾体力学特性的目的，并提供一定程度的防渗闭气功能。其闭气功能是通过低渗透性层降低臭气的通过量。
[0017]然而，土质覆盖层和回收骨料构筑的覆盖层都存在几个严重缺陷：（1）这些覆盖层不以吸收或者处理H2S为目的，只是提供一种隔离和阻止外溢的屏障；（2）由于H2S未被吸收或处理，H2S会积聚在低渗透性层下，气压会随着时间而增大，并最终突破低渗透性层的进气压力值，形成贯通通道，进而丧失闭气功能。

技术实现思路

[0018]为解决上述问题，本专利技术提供一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法，能够高效吸收H2S臭气，提高填埋场垃圾体力学稳定性，同时解决传统土质覆盖层无法通行中重型机械车辆的问题。
[0019]本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统，包括封场覆盖层和至少一个中间覆盖层组成；所述封场覆盖层，包括六个功能层，自上而下为：植被层、排水层、土工膜、膜下集气层、臭气吸附层Ⅰ、集气层Ⅰ；所述中间覆盖层包括三个功能层，自上而下依次是中间覆盖层上集气层、臭气吸附层Ⅱ、下集气层。
[0020]臭气吸附层Ⅰ与臭气吸附层Ⅱ都为臭气吸附层；臭气吸附层即为具有臭气吸附功能的层。
[0021]臭气吸附层Ⅰ的厚度为1.0
‑
2.0m，臭气吸附层Ⅱ的厚度为0.4
‑
0.8m；臭气吸附层原料为再生细料，再生细料由回收建筑垃圾制备的再生细骨料和再生粉掺和而成，制备再生细骨料和再生粉的建筑垃圾中混凝土和砂浆占比≥95%，制备再生细料的废弃混凝土的强度不低于C30，压实再生细料的pH值不低于10；臭气吸附层的粒径分布曲线呈现马鞍形，具
体的，按照土力学标准，再生细料的粒径级配曲线特征需满足以下几个条件：（a）最大粒径≤2mm；（b）有效粒径d
10
≤0.005mm；（c）1.2mm≤d
90
≤1.8mm；（d）不均匀系数C
U
≥5；（e）曲率系数C
C
介于1和3之间，即3≥C
C
≥1，压实度≥95%，最大干密度下臭气吸附层的渗气系数在10
‑6m/s—10
‑8m/s，进气值1kPa—10kPa，吸水率≥10%，孔隙水饱和度60%—90%。
[0022]混凝土种类繁多，其中应用最广泛、最为常见的是水泥混凝土，本专利技术中所述的混凝土特指水泥混凝土，即由各类水泥作为胶凝材料制备的混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统，包括最上方的封场覆盖层和至少一个中间覆盖层组成；其特征在于：所述封场覆盖层，包括六个功能层，自上而下为：植被层、排水层、土工膜、膜下集气层、臭气吸附层Ⅰ、集气层Ⅰ；所述中间覆盖层包括三个功能层，自上而下依次是中间覆盖层上集气层、臭气吸附层Ⅱ、下集气层；覆盖系统与垃圾体构成“垃圾体
‑
中间覆盖层
‑……‑
垃圾体
‑
封场覆盖层”的结构体，结构体内有至少一个“垃圾体
‑
中间覆盖层”的复合结构交错叠加。2.根据权利要求1所述的臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统，其特征在于：臭气吸附层Ⅰ与臭气吸附层Ⅱ都为臭气吸附层；臭气吸附层Ⅰ的厚度为1.0
‑
2.0m，臭气吸附层Ⅱ的厚度为0.4
‑
0.8m；臭气吸附层原料为再生细料，再生细料由回收建筑垃圾制备的再生细骨料和再生粉掺和而成，制备再生细骨料和再生粉的建筑垃圾中混凝土和砂浆占比≥95%，压实再生细料的pH不低于10；臭气吸附层的粒径分布曲线呈现马鞍形，具体的，按照土力学标准，再生细料的粒径级配曲线特征需满足以下几个条件：（a）最大粒径≤2mm；（b）有效粒径d
10
≤0.005mm；（c）1.2mm≤d
90
≤1.8mm；（d）不均匀系数CU≥5；（e）曲率系数C
C
介于1和3之间，即3≥C
C
≥1，压实度≥95%，最大干密度下臭气吸附层的渗气系数在10
‑6m/s—10
‑8m/s，进气值1kPa—10kPa，吸水率≥10%，孔隙水饱和度60%—90%。3.根据权利要求1所述的臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统的封场覆盖层，其特征在于：植被层包括能够培育植被的土壤，且植被层厚度满足所种植植被根系需求，植被层厚度≥0.5m，压实度≥80%；排水层原料为建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料，厚度0.2
‑
0.4m，粒径为20
‑
40mm，压实相对密度≥0.9；土工膜采用高密度聚乙烯土工膜或线性低密度聚乙烯土工膜，厚度≥1mm，膜上敷设非织造土工布，非织造土工布的规格≥300g/m2；膜下集气层的原料为再生粗骨料，厚度0.2
‑
0.4m，粒径为2
‑
10mm，压实相对密度≥0.9；集气层Ⅰ的厚度为0.3
‑
0.5m，集气层Ⅰ的原料为再生粗骨料，粒径为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢邦稳，刘长武，丁少林，钱彬，余桃，
申请(专利权)人：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：