專利名稱：以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料制備，主要用于垃圾填埋場的封場覆蓋，屬于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，城市生活垃圾及市政污泥的處置成為關(guān)注的焦點(diǎn)問題。我國城市生活垃圾年產(chǎn)量以8. 98%的速度持續(xù)大幅度增長，歷年垃圾堆存量已達(dá)66億噸。目前，大部分城市垃圾采用填埋處理。此外，隨著城市污水處理設(shè)施建設(shè)逐步提速和污水集中處理率的日益提高，污水處理廠的污泥產(chǎn)生量急劇增長，我國城市生活垃圾的70%以上 依靠填埋方式處理。由于垃圾和污泥的成分復(fù)雜、水分含量大、有毒物質(zhì)及微生物多，具有臭氣重，污染大等特點(diǎn)，不僅威脅周邊大氣環(huán)境衛(wèi)生和地下水資源，也嚴(yán)重制約污泥安全填埋及處置。因此，探索污泥處置的新途徑，研究垃圾填埋場封場覆蓋的新材料和新エ藝迫在眉睫。傳統(tǒng)垃圾填埋場封場覆蓋系統(tǒng)分為四層，自垃圾堆體表面自上依次為排氣層、不透水層、排水層和植被營養(yǎng)土層。排氣層通常采用含有土壤的沙石或沙礫；不透水層通常采用壓實(shí)粘土 ；排水層通常采用滲透性高的材料，如鵝卵石等；植被營養(yǎng)土層通常由土壌、植物生長的營養(yǎng)物質(zhì)等組成。傳統(tǒng)的垃圾填埋場封場覆蓋材料涉及到沙石、鵝卵石及大量的粘土等材料，且取材又和當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源情況密切相關(guān)，取材及施工顯得十分復(fù)雜，不利于保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。衛(wèi)生填理工藝標(biāo)準(zhǔn)要求大量的終場覆蓋材料對垃圾填埋場進(jìn)行封場覆，覆蓋厚度通常為lm。建設(shè)ー個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的垃圾填埋場所需的粘土，沙石及鵝卵石等材料的量相當(dāng)大，在國內(nèi)很多地區(qū)并不具備天然粘土、鵝卵石、沙石等資源，且這些材料取才困難，運(yùn)輸費(fèi)用高；從而導(dǎo)致垃圾填埋場的施工量大、施工速度慢、工程質(zhì)量難以保證。市政污泥具有低滲透性、富營養(yǎng)性等特點(diǎn)，且來源廣泛、取材便利。因此，如何將市政污泥通過不同的技術(shù)處理用于垃圾填埋場封場覆蓋材料的排氣層、不透水層和植被營養(yǎng)層，實(shí)現(xiàn)污泥安全處置和資源化利用是迫切需要解決的工程技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明目的在于改變現(xiàn)存垃圾填埋場封場覆蓋材料的用料復(fù)雜、施工繁瑣、施工質(zhì)量及效果得不到保證等狀況，采用以市政脫水污泥為基礎(chǔ)材料經(jīng)改性處理后應(yīng)用于垃圾填埋場封場覆蓋。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，包括從垃圾層到頂層依次由排氣層、不透水層和植被營養(yǎng)層的封場覆蓋材料，①排氣層覆蓋材料的制備，取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%的固化劑，攪拌均勻，擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥，②不透水層覆蓋材料的制備，取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%膠凝固化材料，摻入按市政脫水污泥重量比為O. 5% 1%的絮狀纖維，攪拌均勻，③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備，取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為1% 3%污泥除臭劑、摻入按市政脫水污泥質(zhì)量比為O. 8% I %普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻。所述的固化劑為硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥中的ー種。 所述的膠凝固化材料為快硬硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥中的ー種。所述的絮狀纖維長度為I 2mm。以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料在垃圾填埋場封場覆蓋的應(yīng)用，具體操作步驟如下①平整、壓實(shí)垃圾填埋場的垃圾堆體，②將排氣層覆蓋材料鋪于垃圾堆體上，并壓實(shí)整平，鋪設(shè)厚度10 15cm，形成垃圾填埋場封場覆蓋材料的排氣層，在排氣層中鋪設(shè)排氣管道，③將不透水層覆蓋材料噴射到排氣層上，噴射厚度15 20cm，形成垃圾填埋場封場材料的不透水層，④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用鋼釘將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度10 15cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子按20 25g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上，⑤在表層上覆蓋養(yǎng)護(hù)層。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的市政脫水污泥來源廣泛、取材便利；以市政脫水污泥為基制備的排氣層覆蓋材料呈直徑為5 20_球狀顆粒，有足夠的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)氣性能，能取代鵝卵石或碎石作為垃圾填埋場封場覆蓋材料的排氣層；以市政脫水污泥為基制備的不透水層，充分利用了污泥的低滲透性，其中的絮狀纖維能防止不透水層因?yàn)樘盥駡鰷囟壬呒笆畬?dǎo)致的收縮開裂，從而確保不透水層的滲透系數(shù)小于10_7，噴射厚度在15 20cm就能滿足不透水層的強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性能，能有效替代以壓實(shí)粘土(厚度為100cm)作為垃圾填埋場封場覆蓋材料的不透水層；以市政脫水污泥為基制備的植被營養(yǎng)層，不出現(xiàn)泥化，具有良好的保水性，土工三維網(wǎng)墊及草本植物又能夠有效防止植被營養(yǎng)層的降雨沖刷，污泥除臭劑的使用防止了污泥對空氣的污染，植被營養(yǎng)層中的污泥含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)，能夠?yàn)橹参锷L提供營養(yǎng)物質(zhì)。同吋，以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料實(shí)現(xiàn)了市政脫水污泥的資源化利用，節(jié)約了土地資源；而且排氣層覆蓋材料、不透水層覆蓋材料和植被營養(yǎng)層材料能エ業(yè)化生產(chǎn)，這幾種材料在填埋場覆蓋封場的應(yīng)用施工方法簡單，可操作強(qiáng)，進(jìn)度快，植物成活率高，能保證垃圾填埋場封場覆蓋的質(zhì)量，可滿足垃圾填埋場封場的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，極大的改善了垃圾填埋場的環(huán)境。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備及封場覆蓋材料的應(yīng)用。ー以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，包括從垃圾層到頂層依次由排氣層、不透水層和植被營養(yǎng)層的封場覆蓋材料，①排氣層覆蓋材料的制備，取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%的固化劑，攪拌均勻，擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥，所述的固化劑為硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥中的ー種。②不透水層覆蓋材料的制備， 取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%膠凝固化材料，摻入按市政脫水污泥重量比為O. 5% 1%的絮狀纖維，攪拌均勻，所述的膠凝固化材料為快硬硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥中的ー種，所述的絮狀纖維長度為I 2mm。③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備，取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為1% 3%污泥除臭劑、摻入按市政脫水污泥質(zhì)量比為O. 8% I %普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻。ニ以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料在垃圾填埋場封場覆蓋的應(yīng)用，具體操作步驟如下①平整、壓實(shí)垃圾填埋場的垃圾堆體。②將排氣層覆蓋材料鋪于垃圾堆體上，并壓實(shí)整平，鋪設(shè)厚度10 15cm，形成垃圾填埋場封場材料排氣層，在排氣層中鋪設(shè)排氣和排液管道。③將不透水層覆蓋材料噴射到透氣層上，噴射厚度15 20cm，形成垃圾填埋場封場材料的不透水層。④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用鋼釘將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度10 15cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子按20 25g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上。⑤在表層上覆蓋養(yǎng)護(hù)層。具體實(shí)施例I①排氣層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg，摻入30kg硅酸鹽水泥，在攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后用污泥造粒機(jī)擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥。②不透水層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1500kg，摻入45kg快硬硅酸鹽水泥，摻入纖維長度為I 2mm的絮狀纖維7. 5kg,在攪拌機(jī)中攪拌均勻。③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg,摻入8kg普通娃酸鹽水泥,摻入IOkg污泥除臭劑，在攪拌機(jī)中攪拌均勻。具體操作步驟如下①用挖土機(jī)或推土機(jī)整平垃圾堆體、然后用壓路機(jī)壓實(shí)垃圾堆體，使得垃圾堆體的壓實(shí)度和坡度滿足設(shè)計(jì)要求 。②將排氣層覆蓋材料鋪設(shè)于垃圾堆體上，用挖土機(jī)或推土機(jī)整平，用壓路機(jī)壓實(shí)，鋪設(shè)厚度10cm，形成垃圾填埋場封場材料排氣層，然后人工鋪設(shè)排氣管道，排氣管道鋪設(shè)完畢后需要壓實(shí)的地方為了避免壓路機(jī)壓カ大破話管道，采用人工壓實(shí)，管道應(yīng)鋪設(shè)與排氣層中，以便氣體的排出。③將不透水層覆蓋材料噴射到透氣層上，噴射厚度15cm，形成垃圾填埋場封場材料的不透水層，噴射施工設(shè)備采用15m3空壓機(jī)、5m3/h轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)，輸料管長度18m,直徑 80_。④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用4 5枚鋼釘/m2將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度10cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子(狗牙根、百喜草和白三葉，重量比例I : I : I)按25g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上。⑤在表層上覆蓋稻草墊或無紡布養(yǎng)護(hù)層，在前ー個(gè)月內(nèi)，早晚各噴灑一次霧狀水，以后逢旱期澆水養(yǎng)護(hù)。本實(shí)施例實(shí)用于污泥填埋場封場覆蓋。具體實(shí)施例2①排氣層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg，摻入50kg礦渣硅酸鹽水泥，在攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后用污泥造粒機(jī)擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥。②不透水層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1500kg,摻入75kg低熱礦洛娃酸鹽水泥,摻入纖維長度為I 2mm的絮狀纖維15kg,在攪拌機(jī)中攪拌均勻,備用。③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg，摻入IOkg普通硅酸鹽水泥，摻入30kg污泥除臭劑，在攪拌機(jī)中攪拌均勻，備用。具體操作步驟如下①用挖土機(jī)或推土機(jī)整平垃圾堆體、然后用壓路機(jī)壓實(shí)垃圾堆體，使得垃圾堆體的壓實(shí)度和坡度滿足設(shè)計(jì)要求。②將排氣層覆蓋材料鋪設(shè)于垃圾堆體上，用挖土機(jī)或推土機(jī)整平，用壓路機(jī)壓實(shí)，鋪設(shè)厚度15cm，形成垃圾填埋場封場材料排氣層，然后人工鋪設(shè)排氣管道，排氣管道鋪設(shè)完畢后需要壓實(shí)的地方為了避免壓路機(jī)壓カ大破話管道，采用人工壓實(shí)，管道應(yīng)鋪設(shè)與排氣層中，以便氣體的排出。③將不透水層覆蓋材料噴射到透氣層上，噴射厚度20cm，形成垃圾填埋場封場材料的不透水層，噴射施工設(shè)備采用15m3空壓機(jī)、5m3/h轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)，輸料管長度18m,直徑 80_。
④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用4 5枚鋼釘/m2將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度15cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子(狗牙根、百喜草和白三葉，重量比例I : I : I)按20g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上。⑤在表層上覆蓋稻草墊或無紡布養(yǎng)護(hù)層，在前ー個(gè)月內(nèi)，早晚各噴灑一次霧狀水，以后逢旱期澆水養(yǎng)護(hù)。本實(shí)施例實(shí)用于生活垃圾填埋場封場覆蓋。具體實(shí)施例3①排氣層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg，摻入40kg復(fù)合硅酸鹽水泥，在攪拌機(jī)中 攪拌均勻，然后用污泥造粒機(jī)擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥。②不透水層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1500kg，摻入60kg低熱礦渣硅酸鹽水泥，摻入纖維長度為I 2mm的絮狀纖維12kg,在攪拌機(jī)中攪拌均勻,備用。③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備，取含水率為83%的市政脫水污泥1000kg,摻入9kg普通娃酸鹽水泥,摻入20kg污泥除臭劑，在攪拌機(jī)中攪拌均勻，備用。具體操作步驟如下①用挖土機(jī)或推土機(jī)整平垃圾堆體、然后用壓路機(jī)壓實(shí)垃圾堆體，使得垃圾堆體的壓實(shí)度和坡度滿足設(shè)計(jì)要求。②將排氣層覆蓋材料鋪設(shè)于垃圾堆體上，用挖土機(jī)或推土機(jī)整平，用壓路機(jī)壓實(shí)，鋪設(shè)厚度12. 5cm，形成垃圾填埋場封場材料排氣層，然后人工鋪設(shè)排氣管道，排氣管道鋪設(shè)完畢后需要壓實(shí)的地方為了避免壓路機(jī)壓カ大破話管道，采用人工壓實(shí)，管道應(yīng)鋪設(shè)與排氣層中，以便氣體的排除。③將不透水層覆蓋材料噴射到透氣層上，噴射厚度22. 5cm,形成垃圾填埋場封場材料的不透水層，噴射施工設(shè)備采用15m3空壓機(jī)、5m3/h轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)，輸料管長度18m,直徑 80_。④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用4 5枚鋼釘/m2將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度15cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子(狗牙根、百喜草和白三葉，重量比例I : I : I)按22. 5g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上。⑤在表層上覆蓋稻草墊或無紡布養(yǎng)護(hù)層，在前ー個(gè)月內(nèi)，早晚各噴灑一次霧狀水，以后逢旱期澆水養(yǎng)護(hù)。本實(shí)施例實(shí)用于污泥與生活垃圾混合填埋場封場覆蓋。
權(quán)利要求
1.以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，包括從垃圾層到頂層依次由排氣層、不透水層和植被營養(yǎng)層的封場覆蓋材料，其特征在于 ①排氣層覆蓋材料的制備， 取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%的固化劑，攪拌均勻，擠壓成顆粒直徑為5 20_球狀顆粒，將球狀顆粒置于陰涼通風(fēng)處自然干燥， ②不透水層覆蓋材料的制備， 取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為3% 5%膠凝固化材料，摻入按市政脫水污泥重量比為O. 5% 1%的絮狀纖維，攪拌均勻， ③植被營養(yǎng)層覆蓋材料的制備， 取含水率為80% 85%的市政脫水污泥,摻入按市政脫水污泥重量比為1% 3%污泥除臭劑、摻入按市政脫水污泥質(zhì)量比為O. 8% I %普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻。
2.如權(quán)利要求I所述的以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，其特征在于所述的固化劑為硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥中的ー種。
3.如權(quán)利要求I所述的以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，其特征在于所述的膠凝固化材料為快硬硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥中的ー種。
4.如權(quán)利要求I所述的以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料的制備，其特征在于所述的絮狀纖維長度為I 2mm。
5.以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料應(yīng)用，其特征在于以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料應(yīng)用于垃圾填埋場封場，具體應(yīng)用方法步驟如下 ①平整、壓實(shí)垃圾填埋場的垃圾堆體， ②將排氣層覆蓋材料鋪于垃圾堆體上，并壓實(shí)整平，鋪設(shè)厚度10 15cm，形成垃圾填埋場封場覆蓋材料的排氣層，在排氣層中鋪設(shè)排氣管道， ③將不透水層覆蓋材料噴射到排氣層上，噴射厚度15 20cm，形成垃圾填埋場封場材料的不透水層， ④將土工三維網(wǎng)墊鋪設(shè)到不透水層上，并用鋼釘將土工三維網(wǎng)墊錨固于不透水層及垃圾填埋場四周，將植被營養(yǎng)層覆蓋材料噴射到土工三維網(wǎng)墊上，噴射厚度10 15cm，形成垃圾填埋場覆蓋材料的植被營養(yǎng)層，將草本植物種子按20 25g/m2的比例均勻播撒于植被營養(yǎng)層上， ⑤在表層上覆蓋養(yǎng)護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以市政脫水污泥為基的垃圾填埋場封場覆蓋材料制備，主要用于垃圾填埋場的封場覆蓋，屬于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域。采用以市政脫水污泥為基礎(chǔ)材料經(jīng)改性處理后應(yīng)用于垃圾填埋場封場覆蓋。垃圾填埋場封場覆蓋材料的排氣層有良好的導(dǎo)氣性能，不透水層不易開裂且滲透性低，植被營養(yǎng)層有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和良好的疏水性。本發(fā)明的覆蓋材料實(shí)現(xiàn)了市政脫水污泥的資源化利用，節(jié)約了土地資源；覆蓋材料可工業(yè)化生產(chǎn)，在填埋場覆蓋封場的應(yīng)用施工方法簡單，可操作強(qiáng)，進(jìn)度快，植物成活率高，能保證垃圾填埋場封場覆蓋的質(zhì)量，可滿足垃圾填埋場封場的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，極大的改善了垃圾填埋場的壞境。
文檔編號C02F11/00GK102690085SQ20111007092
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者萬勇, 劉勇, 劉磊, 熊輝, 薛強(qiáng), 趙穎, 陳億軍 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所