[發(fā)明專利]一種用于垃圾填埋場的復合覆蓋材料及其應用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310382211.1
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103406328A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 樓紫陽;李安定;朱南文;黃壽強;袁海平;苗琛;王亞琛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B09B1/00
• 分類號: B09B1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于固體廢棄物處理處置的材料，具體涉及一種用于垃圾填埋場的復合覆蓋材料及其應用方法，屬于環(huán)保技術領域。

背景技術

經(jīng)過近三十年的發(fā)展，垃圾填埋技術雖然得到了較大的發(fā)展，但由其引發(fā)的環(huán)境二次污染問題仍然十分突出，特別是氣相污染物（既包括具有強刺激的惡臭物質，也包括易燃、易爆的溫室氣體）的無序排放已嚴重影響了當?shù)鼐用竦纳睿姺从呈謴娏摇θ珖?29個城市的調查統(tǒng)計顯示：我國絕大部分填埋場惡臭普遍未達到《惡臭污染物綜合排放標準GBl4554-93》所規(guī)定的廠界排放要求，如H₂S、NH₃等典型惡臭氣體大都超標10-20倍以上；同時對產(chǎn)生的溫室氣體，如甲烷等，也大都未得到良好的控制。

生活垃圾填埋場在按照衛(wèi)生填埋工藝標準進行作業(yè)時，需要大量覆蓋材料對垃圾表面進行及時覆蓋，以避免垃圾與環(huán)境的直接接觸。垃圾填埋場覆蓋系統(tǒng)的結構可參閱圖1，在垃圾堆體6的上面依次向上覆蓋有基礎層4、阻隔層3、排水層2和營養(yǎng)層1，該營養(yǎng)層1的表面種有植被5。覆蓋系統(tǒng)的作用表現(xiàn)在減少地表水的滲入，避免填埋氣體無控制地向外擴散，減輕感觀上的厭惡感，避免為小動物或細菌提供孳生的場所，便于填埋場作業(yè)設備和車輛的行駛，同時為植被的生長提供土壤。具體來說，垃圾填埋場進行日覆蓋的主要目的是控制疾病傳播、垃圾飛揚和臭味，改善道路交通，改進景觀。填埋場覆蓋層中存在反梯度氣體移動和不同的氧化還原區(qū)，通過填埋場自然降解過程的長期自然馴化，形成一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)。但目前對填埋場覆蓋層的要求主要集中于覆蓋材料的厚度及滲透系數(shù)等工程強度，而對其微生態(tài)作用的認識尚不足。雖然常規(guī)的填埋覆土對惡臭氣體、甲烷等具有一定的吸附、吸收和生物降解作用，但受覆土肥力和技術的限制，普遍存在氣相污染物生物轉化活性低、控制效果差等問題。

填埋場覆蓋層材料的用量與垃圾填埋量的關系一般為1:4或1:3（其中日覆蓋量一般按填埋垃圾總體積的12-15%計算），按照這個比例以及全國每年生活垃圾的產(chǎn)生量來計算，則填埋場覆蓋材料的需求量將非常巨大。因此，包括上海老港廢物處置場在內的國內眾多垃圾填埋場的現(xiàn)實運行情況都是受地理環(huán)境等條件的限制，周邊難以找到可以滿足覆蓋層要求的大量土壤表土，甚至有些填埋場所在當?shù)馗静辉试S開采珍貴的泥土資源。

改性覆蓋材料的研究就是在覆蓋土壤資源日益缺乏且不能達到較好的氧化效果的情況下應運而生的。最初的改性覆蓋材料只是采用諸如農(nóng)業(yè)土壤、花園土壤等一般土壤和其他土壤的混合土壤。隨著研究的深入，越來越多的研究者試圖利用廢棄物制備改性材料進行垃圾覆蓋從而達到“以廢治廢”的目的。目前研究最多的改性覆蓋材料是沙子、木屑、活性炭、泥煤等各種材料以及各種物質的新鮮或成熟堆肥產(chǎn)物與土壤的復配材料。

王羅春、趙由才等人對粘土與礦化垃圾分別用作垃圾填埋場覆蓋材料進行了對比研究。實驗中發(fā)現(xiàn)，礦化垃圾（粒徑＜5mm）的滲透系數(shù)為3.09×10^-4cm/s，與粘土的滲透系數(shù)有很大差別，兩者相差5個數(shù)量級。同時，礦化垃圾的排水性能遠比粘土差，礦化垃圾構成的覆蓋層的徑流水僅占總降雨量的17.80%，而滲濾水所占比例則高達74.25%；同樣坡度(5.0%)的粘土覆蓋層，徑流水占總降雨量的96.91%，而滲濾水所占比例則為0.00%。顯然，單獨的礦化垃圾不適宜用作垃圾填埋場的覆蓋材料。

微生物在惡臭氣體以及部分溫室氣體覆蓋層中遷移和生物轉化與去除過程中起著決定性的作用，填埋覆土微生物的種類和活性是惡臭污染控制效果的關鍵影響因素。采用合適的覆蓋材料是提高填埋覆層中微生物量和活性，顯著提升垃圾填埋場氣相污染原位控制效果，解決垃圾填埋過程中氣相污染的有效途徑。在填埋覆土替代材料研究方面，已有部分研究針對轉爐爐渣固化污泥、蚯蚓糞、粉末活性炭、垃圾土、砂石、飛灰、木材、泡沫和堆肥等作為覆蓋材料進行了初步工作，提高了惡臭氣體的去除率。但對于我國現(xiàn)行的填埋場來說，這些物質仍存在不易獲得、惡臭去除效果不能滿足排放要求、受周邊環(huán)境因素影響較大等問題，目前仍然缺乏一種能不受環(huán)境變化因素影響，對氣相污染物具有較好去除能力的垃圾填埋場覆蓋材料。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有垃圾填埋場覆蓋層需土量較高、惡臭去除率低、營養(yǎng)元素缺乏等問題，提供一種用于垃圾填埋場的復合覆蓋材料及其應用方法，利用生物炭的載體作用、礦化垃圾的除臭微生物接種作用和焚燒灰渣的部分水化膠凝作用，滿足提供營養(yǎng)層、降低惡臭以至發(fā)生甲烷氧化的要求，達到價廉物美、構造簡單、壽命長的效果，從而極大地提高社會效益和經(jīng)濟效益。