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垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法与流程

2022-02-23 01:02:08 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及垃圾填埋技术领域,特别是涉及一种垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法。


背景技术:

2.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。
3.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。
4.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。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。
5.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。
6.一般来说,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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.垃圾填埋场覆盖层分为中间覆盖层和封场覆盖层。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。


技术实现要素:

18.为解决上述问题,本发明提供一种垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法,能够高效吸收垃圾填埋场的h2s。
19.本发明的目的是以下述方式实现的:一种垃圾填埋场的臭气吸附材料,原料为由含建筑垃圾回收制备的再生细骨料和再生粉掺和而成的再生细料,回收建筑垃圾中包含生石灰或者熟石灰。
20.制备再生细骨料和再生粉的回收建筑垃圾中混凝土和砂浆占比≥95%,原混凝土强度不低于c30,臭气吸附材料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)最大粒径不超过2mm;(b)有效粒径d
10
不超过0.005mm;(c)1.2mm≤d
90
≤1.8mm;(d)不均匀系数cu≥5;(e)曲率系数cc介于1和3之间,即3≥cc≥1。
21.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,本发明中制备臭气吸附材料或臭气吸附层材料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。要含有水泥,水泥一般原料都含有硅酸盐水泥熟料,硅酸盐水泥熟料中含有氧化钙,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸
盐水泥、复合硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、砌筑水泥、油井水泥、石膏矿渣水泥。
22.回收建筑垃圾中包含生石灰或者熟石灰,所述臭气吸附材料的臭气吸附作用机理在于使用建筑垃圾再生细料作为臭气吸附层材料,建筑垃圾中残余有未反应的生石灰(cao)或者熟石灰(ca(oh)2)等碱性物质,与臭气中的酸性物质(主要为h2s)发生酸碱中和反应,化学反应方程式如下:应,化学反应方程式如下:为了上述化学反应的发生和发展,需要具备一些环境条件,如较大比表面积以增大反应接触面积、湿润环境等。因此,本发明中,通过控制臭气吸附材料的材料特性、粒径级配、吸附层厚度等控制理论吸附能力,并通过控制压实度、细粒比例等控制臭气与吸附材料的接触面积、臭气吸附材料含水率、臭气通过量、臭气通过速率、臭气通过时间(可视为臭气吸附反应时间)等,进而控制吸附效果。
23.一种垃圾填埋场的臭气吸附系统,该系统包括至少一个中间吸附子系统和最上方的一个封场吸附子系统组成;中间吸附子系统在每次垃圾填埋作业完成后铺设作为临时覆盖和临时吸附,并在下一次垃圾填埋作业之后夹在垃圾体内部,填埋作业完成后铺设封场吸附子系统,最终形成“垃圾体-中间吸附子系统
……‑
垃圾体-封场吸附子系统”,这一由“垃圾体-中间吸附子系统”交错叠加的复合结构,即中间吸附子系统上方和下方分别为垃圾填埋作业完成后的垃圾体;所述中间吸附子系统包括三个功能层,自上而下依次是上集气层、臭气吸附层ⅱ、下集气层三个功能层;所述封场吸附子系统包括六个功能层,自上而下依次为:植被层、排水层、防渗层、导排层、臭气吸附层ⅰ、集气层ⅰ;臭气吸附层ⅰ与臭气吸附层ⅱ的材料为权利要求1或2所述的臭气吸附材料,臭气吸附层ⅰ与臭气吸附层ⅱ的压实度分别≥95%,最大干密度下,臭气吸附层ⅰ与臭气吸附层ⅰ与臭气吸附层ⅱ的渗气系数分别在10-6
m/s—10-8
m/s,进气值分别为1kpa—10kpa,吸水率分别≥10%,孔隙水饱和度分别为60%—90%。
24.中间吸附子系统的上集气层和下分别集气层采用的再生粗骨料为垃圾填埋场填埋的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;中间吸附子系统臭气吸附层采用上述臭气吸附材料,厚度为0.3-0.6m。
25.所述封场吸附子系统包括六个功能层,自上而下依次为:植被层、排水层、防渗层、导排层、臭气吸附层ⅰ、集气层ⅰ。植被层采用自然土加表层营养土以满足植物生长的营养需求,且植被层厚度满足所种植植被根系需求,植被层厚度≥0.5m,植被层土应分层压实,压实度不宜小于80%;排水层原料为垃圾填埋场填埋的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;防渗层原料为垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料,所用再生细骨料的最大粒径为2mm,粒径级配曲线有效粒径d
10
不超过0.01mm,不均匀系数cu≥5,曲率系数cc介于1和3之间,即3≥cc≥1,压实度不低于95%,渗透系数介于10-9
m/s
ꢀ‑
10-6
m/s之间,吸水率≥8%,非饱和土力学进气值≥5kpa;导排层原料为垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料;导排层厚度0.2-0.4m,粒径为10-40mm,压实相对密度≥于0.9,非饱和土力学进气值不超过1 kpa;防渗层的再生细骨料和导排层的再生粗骨料之间进气值的差值≥4kpa;臭气吸附层

采用上述臭气吸附材料,厚度为0.4-1.0m;集气层ⅰ位于臭气吸附层ⅰ和垃圾体之间,采用再生粗骨料构筑,厚度0.3-0.5m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9。
26.所述的垃圾填埋场臭气吸附系统,各层之间设有防止各层原料混合的透水透气的隔绝材料层进行间隔。
27.所述的垃圾填埋场臭气吸附系统,其h2s臭气吸附方法主要通过分次填埋时构筑的若干中间吸附子系统逐层吸附和封场吸附子系统最终吸附所组成的联合吸附体系共同实现臭气吸附;其中,中间吸附子系统在填埋间歇时的作为临时覆盖进行临时臭气吸附,在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附;封场吸附子系统中的臭气吸附主要通过集气层ⅰ集气、臭气吸附层ⅰ吸附、导排层集气和防渗层吸附来实现,并以臭气吸附层ⅰ吸附为主,防渗层吸附为辅。
28.所述的垃圾填埋场臭气吸附系统,该臭气吸附系统的防渗功能由防渗层和导排层形成第一重毛细阻滞覆盖层和臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ所形成的第二重毛细阻滞覆盖层共同组成的双重毛细阻滞覆盖层实现的,并以第一重毛细阻滞覆盖层的防渗为主,第二重毛细阻滞覆盖层为辅。
29.所述的垃圾填埋场的臭气吸附系统,集气层ⅰ侧部设有集气层抽气装置。
30.所述的垃圾填埋场的臭气吸附系统所需的再生粗骨料、再生细骨料和再生粉均为建筑垃圾回收制备而成。所述建筑垃圾也特指废旧混凝土类建筑垃圾。制备臭气吸附层材料的建筑垃圾原混凝土强度不低于c30,除植被层外的其他层的材料的原混凝土强度不低于c10。所述再生细料是指再生细骨料和再生粉按照一定比例混合制备的混合料,参数性能要求如上所述。
31.所述的垃圾填埋场臭气吸附系统的制备方法,包括以下步骤:(1)按各功能层原料要求进行备料;再生骨料、再生粉制备前,应通过预处理将建筑垃圾中木材、钢筋、渣土等杂质去除,只保留废弃混凝土和砂浆石;(2)按照各层要求进行铺设各功能层。
32.具体地,所述的垃圾填埋场臭气吸附系统的制备方法,包括以下步骤:(1)按各功能层原料要求进行备料,植被层土料可以就近取材,其他功能层所需再生材料取材自垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾或者将要填埋在垃圾填埋场的建筑垃圾;再生骨料、再生粉制备前,将建筑垃圾中木材、钢筋、渣土等杂质去除,只保留废弃混凝土和砂浆石;而后进行破碎、研磨和筛分制备相应预定粒径要求的再生粗骨料和再生细骨料,通过吸尘设备可以制备微粉即再生粉,将微粉与再生细骨料掺在一起混合制得臭气吸附材料;(2)在分别构筑封场吸附子系统和中间吸附子系统之前,需要将所需的材料分别加水混合,配至最优含水率,而后密闭养护以便水分均匀;(3)中间吸附子系统铺设:垃圾填埋场垃圾填埋作业完成后,进行平整和碾压,而后铺设一层土工布,再而后在土工布上铺设下集气层的压实粗骨料,再生粗骨料分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不超过10cm,压实度需满足要求,不低于0.9的相对密度,而后铺设土工布;再而后在土工布上铺设臭气吸附层ⅱ,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不得超过10cm,压实度不低于95%,在臭气吸附层ⅱ铺设完成后,需对臭气吸附层ⅱ进行人工洒水或晾晒,以便其含水率达到预定的吸附反应含水率,在进行下一轮垃圾填埋作业的时候,只需要在臭气吸附层之上铺设上集气层,铺设方法与下集气层相同,先铺设土工布,然后在土工布上铺设上集气层,而后填埋垃圾即可;在进行下一轮垃圾填埋作业结束后
继续铺设中间吸附子系统,而后进行下一轮填埋作业直至到达预定填埋标高进行封场,并铺设封场吸附子系统;(4)封场吸附子系统的铺设:垃圾填埋场垃圾填埋作业完成后,进行清理、平整和碾压,而后在压实和平整后的垃圾体上铺设土工布,再而后在土工布上铺设集气层ⅰ的压实粗骨料,再生粗骨料分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不超过10cm,压实度满足要求,而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设臭气吸附层ⅰ,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度为10cm,压实度不低于95%,在臭气吸附层ⅰ铺设完成后,需对臭气吸附层进行人工洒水或晾晒,以便其含水率达到预定的吸附反应含水率,而后铺设土工布,并在土工布上铺设导排层,而后铺设土工布,并在土工布上铺设防渗层,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不超过10cm为10cm,压实度不低于95%,而后铺设土工布,并在土工布上铺设排水层,而后在排水层上铺设土工布,而后铺设植被层,封场吸附子系统铺设完成后需要进行监测和养护,需要特别开展吸附系统的完整性和完好性,以及填埋气体(尤其是h2s)的产生和分布,以及封场吸附子系统的臭气吸附功能运行情况。
33.本发明的臭气吸附层指臭气吸附层ⅰ和臭气吸附层ⅱ。
34.需要注意的是,国内外再生骨料生产工艺中通过破碎分级可以制备再生粗骨料和再生细骨料,同时通过吸尘设备可以收集微粉(粒径可小于0.15mm)制备再生粉。由于本发明中防渗层和臭气吸附层再生细料对其微粉比例有较高要求,粒径级配介于传统的再生细骨料、再生粉之间。因此,本发明中对防渗层所需再生材料命名为再生细骨料,对臭气吸附层所需材料命名为再生细料。需要注意的是,这一命名和粒径要求仅限于本发明专利。由于再生细料的粒径与传统再生粗骨料、再生细骨料和再生粉不同,因此,在实际工业生产过程中,本发明所需的再生细料可以通过对废弃混凝土充分破碎过筛达到预定要求的粒径,或通过掺入一定配比的再生粉混合均匀制备符合粒径要求的再生细骨料。在本发明中,对于再生细料、再生粗骨料、再生细骨料和再生粉的制备工艺不做要求,仅对材料特性和粒径等参数予以要求。
35.本发明提供一种垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法,通过控制臭气吸附层的材料特性、粒径级配、吸附层厚度等控制理论吸附能力,并通过控制压实度、回收骨料的不同粒径比例等控制臭气与吸附材料的接触面积、臭气吸附层的含水率、臭气通过量、臭气通过速率、臭气通过时间(亦即臭气吸附反应时间)等,进而控制吸附效果。并通过臭气吸附层ⅰ阻止臭气的渗出,集气层ⅰ集气,从而增大臭气吸附层ⅰ的吸附效果。进一步地通过集气层ⅰ和导排层一起的储水、防渗、保湿、集气和臭气吸附功能,进一步增大臭气吸附层ⅰ的吸附效果。中间吸附子系统一方面起到临时臭气吸附,另一方面在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附。
36.本专利中的臭气吸附材料的主要特点包括以下几方面:(1)比表面积大。众所周知,臭气吸附反应主要发生在吸附材料表面上,增加吸附材料的比表面积可以增加其与h2s气体的接触面积,进而增加臭气吸附化学反应,增加臭气吸附。本发明所提出的使用建筑垃圾回收细料作为臭气吸附材料的一大理由在于回收细料颗粒较细,可以显著增加表面积。同时,回收细料也是一种典型多孔物质,其孔隙主要包括原生孔隙和再生孔隙,其孔隙体积较同粒径级配的天然骨料及土壤大很多。其中原生孔隙主要为混凝土制备过程中因发泡等原因产生的砂浆表面原生孔隙,再生孔隙是指回收细料
破碎制备过程中产生的新的裂隙或孔隙。孔隙和裂隙的增加可以大幅度增加回收骨料的比表面积,增加臭气吸附层与h2s的接触面积并进一步提升臭气吸附能力。
37.(2)细粒较多,吸附能力较强。本发明所提出的臭气吸附材料具有吸附能力的物质主要为水泥,原混凝土中的砂石料并无吸附能力。回收骨料中细颗粒中的水泥砂浆含量较高,因此增加细粒比例可以有效增加回收骨料的臭气吸附能力。
38.(3)渗气系数小,可以有效控制臭气在臭气吸附层中的通过量和通过时间。通过降低单位之间的通过量及延长通过时间,可以提升吸附效果。
39.(4)臭气吸附层提供的碱性环境可以有效抑制臭气的产生。根据文献报告,压实回收骨料的ph值一般高于9,超出垃圾降解的好氧/厌氧微生物的适宜酸碱度环境,可以有效抑制h2s的产生。
40.(5)吸水率高,持水能力好。研究证明:在较高含水率的环境中,建筑垃圾回收细骨料与h2s的吸附反应会加速,可以更好的吸附臭气。一般来说,回收骨料的含水率是天然骨料的15倍,吸水率是天然骨料的10.2倍,这主要是因为回收骨料自身孔隙率大。回收骨料中孔隙包括颗粒之间的孔隙以及骨料颗粒内部的孔隙两部分。因此,在压实回收骨料层中,水分可以赋存在骨料颗粒之间的孔隙中,以及进入颗粒内部的孔隙中。此外,回收骨料表面附着的水泥砂浆具有较好的亲水性,根据非饱和土力学基本理论,压实回收骨料具有较好的持水能力,可以更加容易吸收和保持水分。
41.(6)强度高。中间吸附子系统需要具备较好的力学特性,以便夹在不同层的垃圾之内构成加筋效应提升整个垃圾体的力学稳定性。根据文献报告,压实回收骨料的力学强度远远大于同等粒径级配的天然土壤或砂砾。使用回收骨料作为中间吸附子系统材料,可以大幅度提高中间吸附子系统的力学特性,进一步提高垃圾体稳定性。
42.(7)低成本易获得。臭气吸附的技术和材料很多,但是普遍成本偏高并需要大规模远距离运输,这造成了经济性偏低。因此,臭气吸附材料宜选取低成本宜获取的材料。
43.与现有技术相比,本发明所提供的有益效果在于:(1)提出“以垃圾吸附垃圾臭气”的概念,实现建筑垃圾回收利用,节能减排,绿色环保。本发明创造性地提出使用填埋场所填埋的建筑垃圾去吸附填埋场垃圾所产生的臭气,实现了建筑垃圾回收利用,节能减排,绿色环保。
44.(2)提供一种以h2s吸收处理为手段实现臭气治理的臭气吸附系统。本发明提供了一种以吸附的方式实现臭气吸附的臭气吸附系统,这一系统包括若干中间吸附子系统和封场吸附子系统。中间吸附子系统既可以作为单次填埋作业结束后的临时臭气吸附,又可以在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附。
45.(3)可以有效抑制h2s的产生。本发明提供的臭气吸附系统的臭气吸附层和集气层采用建筑垃圾回收骨料,根据文献报告,压实回收骨料的ph值一般高于9,超出垃圾降解的好氧/厌氧微生物的适宜酸碱度环境,可以有效抑制h2s的产生。
46.(4)提高垃圾体通透性,改善集气抽排能力,加速垃圾体降解,改善臭气吸附效果。本发明提供的臭气吸附系统中的中间吸附子系统中内含由高透气性的再生粗骨料构筑的上、下集气层。随着填埋作业的进行,一层垃圾叠压在一个中间吸附子系统中,形成带有多个通透性良好的具有集气功能的复合结构。这种复合结构可以极大地改善垃圾体通透性,提升后期维护过程中的集气抽排能力,配合着通气排气等工程措施,可以加速垃圾体降解,
加速垃圾体降解产生的甲烷(ch4)的抽排能力。此外,垃圾体通透性改善,也有利于h2s进入上、下集气层以及臭气吸附层ⅱ,配合着工程手段可以控制上、下集气层的气压,使之维持在最佳臭气吸附反应所需压强,促进h2s气体的吸附效果。在封场吸附子系统中也有集气层ⅰ,也可以提供类似效果。
47.(5)提高吸附系统的保湿能力,使垃圾体和吸附系统中的臭气吸附层保持适宜湿度,从而制造适宜的h2s吸附反应的环境,加速h2s吸附反应的进行。本发明所涉及的臭气吸附系统中的封场吸附子系统使用防渗层和导排层、臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ所构成的双重毛细阻滞系统进行防渗、闭气和保湿。在双重毛细阻滞系统的作用下,雨水不能渗入封场吸附子系统以及垃圾体内;同时封场吸附子系统和垃圾体内的水分也不会蒸发到空气中,从而保证了封场吸附子系统和垃圾体内的含水率稳定。在实际工作过程中,在铺设臭气吸附层ⅰ之前会对填埋垃圾的含水率进行预处理,也会对集气层ⅰ和臭气吸附层ⅰ的粗细回收骨料进行预处理,以保证垃圾体和集气层ⅰ和臭气吸附层ⅰ含水率达到预定值。这种预处理手段包括洒水、搅拌、烘干、暴晒、风干等。对于以臭气吸附处理的封场吸附子系统来说,垃圾体、集气层ⅰ和臭气吸附层ⅰ的预定含水率取决于臭气吸附反应的进行。
48.(6)用填埋场的建筑垃圾吸附h2s,就地取材,不需要外运大量臭气吸附材料,并避免传统臭气吸附材料及所构筑的土质覆盖层消耗填埋场库容的弊端。本发明所涉及的h2s吸收处理方法,不需要额外从外地大量运输土料和臭气吸附材料,只需要就地取材、回收利用填埋场所填埋的建筑垃圾即可。因此,本发明所涉及的旨在进行臭气吸附处理的臭气吸附系统并不需要从外运输大量臭气吸附材料;同时避免了传统土质覆盖层需要大量从外运输工程材料的弊端,以及传统土质覆盖层过厚导致严重消耗填埋场库容的弊端。
49.(7)更加合理布置填埋场垃圾体形态及填埋作业施工工艺,增加填埋场库容,最大程度提升臭气吸附效果。填埋场垃圾体因为受到力学特性限制,其高度、坡度以及单次填埋层厚等形态参数受到制约。而本发明的臭气吸附系统采用高强度的再生骨料构筑,且本发明的实施使得封场后的结构变为“垃圾体-中间吸附子系统-垃圾体-中间吸附子系统
‑……‑
垃圾体-封场吸附子系统”。这种由“垃圾体-中间吸附子系统”的复合结构交错叠加而形成的垃圾体,会因为中间吸附子系统的力学强度较高而起到了力学加筋作用,从而提高了垃圾体的力学特性和力学稳定性。因此,本发明的实施消除了上述制约因素,从而使填埋场垃圾体形态可以更加合理布置,填埋场垃圾体可以更高、坡度可以更大,从而增加了填埋场的库容。另一方面,通过消耗填埋场的建筑垃圾也可释放建筑垃圾所占库容,从而以另一角度增加了填埋场库容。此外,因无其他限制因素,垃圾体的填埋作业施工工艺的设计理念将以最大限度提高臭气吸附为主,合理设置单次填埋层厚以及中间吸附子系统层厚,合理设置填埋作业工艺等。
50.(8)大量消耗填埋场的建筑垃圾,释放建筑垃圾所占库容。传统垃圾填埋场中,建筑垃圾占据大量库容。本发明所涉及臭气吸附系统,所使用的原料为将填埋场建筑垃圾回收处理制备而成的再生材料,并将建筑垃圾制成的回收骨料用在臭气吸附系统中,多余的再生骨料也可外销用于其他土建工程中,这样可以有效地消耗并利用建筑垃圾,从而释放填埋场中建筑垃圾所占库容,提高填埋场的经济效益和社会效益。
51.(9)取材方便,造价低廉,耐久性好,后期维护简单、成本低。本发明所涉及的臭气吸附系统取材主要为填埋场中的建筑垃圾,这避免了传统土质覆盖层需要大量从外运输土
壤资源以及高昂的材料成本和运输成本。此外,再生骨料的材料稳定性和耐久性较好,吸附系统结构稳定,维护简单,维护成本低。
附图说明
52.图1是本发明的垃圾填埋场臭气吸附系统的结构示意图。
53.图2是封场吸附子系统的结构示意图。
54.图3是中间吸附子系统的结构示意图。
55.图4是各功能层的典型颗粒级配曲线。
56.图5是封场吸附子系统臭气的吸附原理的示意图。
57.图6是中间吸附子系统臭气的吸附原理的示意图。
58.图7是封场吸附子系统防渗闭气原理示意图。
59.图示:1.植被;2.植被层;3.排水层;4.防渗层;5.导排层;6.臭气吸附层ⅰ;7.集气层ⅰ;8.垃圾体;9.透水透气的隔绝材料层;10.上集气层;11.臭气吸附层ⅱ;12.下集气层;13导排层抽气装置;14.集气层ⅰ抽气装置;15.上集气层抽气装置;16.下集气层抽气装置;17防渗衬垫层;18封场吸附子系统;19中间吸附子系统;20降雨;21坡面径流;22排水层侧向导排;23导排层侧向导排。
60.注意:本实施方式中排水层、导排层、集气层ⅰ以及中间吸附子系统的上、下集气层均采用相同粒径的再生粗骨料,因此在图4中上述材料的粒径曲线重合。本实施方式中封场吸附子系统的臭气吸附层ⅰ和中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ采用的材料相同,因此在附图4中二者的粒径曲线重合。
具体实施方式
61.下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明,有必要在此指出的是本发明的示意性实施例及说明只用于对本发明进行进一步用来解释说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
62.如图1-图7所示,一种垃圾填埋场的臭气吸附材料,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%,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)最大粒径不超过2mm;(b)有效粒径d
10
不超过0.005mm;(c)1.2mm≤d
90
≤1.8mm;(d)不均匀系数cu≥5;(e)曲率系数cc介于1和3之间,即3≥cc≥1,压实度≥95%,最大干密度下臭气吸附材料的渗气系数在10-6
m/s—10-8
m/s,进气值1kpa—10kpa,吸水率≥10%,孔隙水饱和度60%—90%。如这里的臭气吸附材料主要用于建造臭气吸附层ⅰ6或臭气吸附层ⅱ11。
63.一种垃圾填埋场臭气吸附系统,由封场吸附子系统18和至少一个中间吸附子系统19组成。所述封场吸附子系统18包括六个功能层,自上而下依次为:植被层2、排水层3、防渗层4、导排层5、臭气吸附层ⅰ6、集气层ⅰ7,集气层ⅰ7下为垃圾体。所述的垃圾填埋场的中间吸附子系统19包括三个功能层,自上而下依次为:上集气层10、臭气吸附层ⅱ、下集气层12,集气层12下为垃圾体。
64.所述封场吸附子系统18的各功能材料要求如下:植被层2土壤需满足垃圾填埋场植被层土壤的相关要求,本发明不做额外限制要求。如植被层2采用自然土壤加表层营养土制备而成,也可以为采用填埋场周边土壤。排水层3、防渗层4、导排层5、臭气吸附层ⅰ6和集气层ⅰ7五个功能层均采用垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成再生材料构筑而成,优选使用废弃的高强度混凝土制备。要求排水层3、防渗层4、导排层5和集气层ⅰ7的原混凝土的强度不低于c10,臭气吸附层ⅰ材料的原混凝土强度不低于c30;且在建筑垃圾制备再生骨料之前对杂质(包括渣土、钢筋、木材、玻璃、塑料、砖、纸张、织物等)进行剔除,只保留混凝土和砂浆块,混凝土和砂浆的重量占比不低于95%。
65.所述封场吸附子系统18,植被层2采用自然土加表层营养土或采用填埋场周边土壤,其厚度应根据种植的植物根系深浅确定,厚度应不低于0.5m,植被层土应分层压实,压实度不宜小于80%。植被层优选种植根系较浅的草皮,并根据所种植的植物特性确定植被层土壤的施肥、灌溉、翻耕施工方法等。所述植被层的主要作用在于绿化美观、防止水土流失功能,以及在非降雨时间,通过表面蒸发、植物蒸腾作用将入渗并储存在植被层的水分释放到大气环境中,保持封场吸附子系统的水量平衡。需要注意的是,植被层在本发明中主要功能如上所述,并不承担防渗闭气以及臭气吸附功能。因此,植被层2的参数设计主要考虑因素为就近取材、土质营养足以支撑填埋场植被1生长、材料成本较低等。
66.所述封场吸附子系统18,排水层3位于植被层2之下和防渗层4之上,由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料构筑,厚度0.2-0.4m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9,渗透系数不低于10-1
m/s。所述排水层的主要功能在于将入渗到排水层的水分导排走,并作为植被层的支撑层。因此,对其参数性能的主要要求就是力学强度较好足以支撑植被层,通透性好以便将植被层下渗水分尽速排走,以及取材方便、材料成本低、耐久性好等。排水层的参数设计需要考虑当地最大降雨量、植被层最大入渗量、坡度、排水层渗透系数和排水层厚度等因素,以便满足最大排水需要。此外,由于建筑垃圾回收骨料的强度要远远超过天然土料的力学特性,可以满足支撑植被层的力学强度要求。
67.所述封场吸附子系统18,防渗层4位于排水层3和导排层5之间,防渗层4原料为垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料,所用再生细骨料的最大粒径为2mm,粒径级配曲线有效粒径d
10
不超过0.01mm,不均匀系数cu≥5,曲率系数cc介于1和3之间,即3≥cc≥1,压实度不低于95%,渗透系数介于10-9
m/s
ꢀ‑
10-6
m/s之间,吸水率≥8%,非饱和土力学进气值≥5kpa;导排层原料为垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料;导排层厚度0.2-0.4m,粒径为10-40mm,压实相对密度≥于0.9,非饱和土力学进气值超过1 kpa;防渗层的再生细骨料和导排层的再生粗骨料之间进气值的差值≥4kpa。
68.所述防渗层4的作用主要包括表面导排、储水、防渗、保湿、集气和臭气吸附六大方面。首先,防渗层的压实再生骨料的压实度控制在95%以上,且渗透系数不超过10-6
m/s,加上封场吸附子系统的坡度设计(本发明的坡度可以为30
°
—60
°
,优选40
°
—50
°
),可以有效降低雨水入渗,将大多数雨水转化为排水层侧向导排22。其次,防渗层的压实再生骨料具备良好的储水和持水能力,可以在降雨时候最大程度吸收和储存入渗水分。再一方面,防渗层的再生细骨料和导排层的再生粗骨料之间进气值相差4kpa以上,组成毛细阻滞覆盖层,形成毛细阻滞效应,可以有效阻滞入渗水分进入导排层。防渗层的保湿功能是指防渗层和导排层所构成的毛细阻滞覆盖层可以有效保护下面的臭气吸附层ⅰ,防止臭气吸附层ⅰ的蒸发和
风干,有利于臭气吸附层ⅰ长期维持在较高含水量,而压实回收细骨料在较高含水率的环境中与h2s的吸附反应会加速,可以更好地促进保证臭气吸附层ⅰ的臭气吸附反应的进行。防渗层的集气功能是指在臭气(主要为h2s)未能在臭气吸附层ⅰ发生吸附反应转而突破臭气吸附层ⅰ进入导排层时候,防渗层的渗透系数较低,可以有效阻止臭气进一步向上突破和溢出,将突破臭气吸附层ⅰ的臭气积聚在导排层内,形成集气效果,并维持导排层内较高气压和较高浓度的h2s气体,这样可以加速臭气吸附层ⅰ中的回收骨料与h2s气体的化学反应,进而加速h2s的吸附;在进行抽气的情况下,也会有助于集气层和导排层h2s气体的富集,对于臭气吸附产生有利影响。防渗层的臭气吸附功能是指防渗层的构筑材料为建筑垃圾再生细骨料,内部残余有未反应的生石灰(cao)或者熟石灰(ca(oh)2)等碱性物质,可以与突破臭气吸附层ⅰ向上溢出的臭气(主要为h2s)发生吸附反应,避免臭气进一步溢出封场吸附子系统进入大气环境中影响周边环境。
69.所述封场吸附子系统18,导排层5位于防渗层4和臭气吸附层ⅰ6之间,采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料构筑而成。导排层厚度0.2-0.4m,粒径为10-40mm,优选粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9,非饱和土力学进气值不超过1kpa。导排层的作用主要为防渗、排水和集气。其中,防渗、排水功能在于导排层的再生粗骨料和防渗层的再生细骨料之间形成毛细阻滞覆盖层,阻止入渗雨水进一步进入导排层、臭气吸附层ⅰ乃至垃圾体内;在入渗水分突破毛细阻滞效应之后,导排层渗透系数较大(不低于10-2
m/s),可以将入渗到导排层的水分侧向导排走。再一方面,在防渗层下形成高通透性的臭气富集区,便于收集突破臭气吸附层ⅰ的气体(包括h2s),提供一定的集气和排气功能,便于控制导排层内较高气压和较高浓度的h2s气体,这样可以加速臭气吸附层ⅰ中的回收骨料与h2s气体的化学反应,进而加速h2s的吸附。
70.其中,臭气吸附层ⅰ6的原料为再生细料,采用由建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料和再生粉的掺和制成,其参数如下:(1)材料要求:再生骨料需要进行材料质量控制,这里的再生细料包含再生细骨料和再生粉,优选废弃高强度混凝土制备的再生骨料,要求原混凝土的强度不低于c30;且在建筑垃圾制备再生骨料之前对杂质(包括渣土、钢筋、木材、玻璃、塑料、砖、纸张、织物等)进行剔除,只保留混凝土和砂浆块,混凝土和砂浆的重量占比不低于95%,其中水泥石(及水泥浆硬化体)和砂浆含量不低于40%。原混凝土的标号提高,相应的配比中水泥比例也随之增高,原混凝土中残存的生石灰(cao)或者熟石灰(ca(oh)2)等碱性物质也会越多,越有利于提升臭气吸附能力。
71.(2)层厚:厚度为0.4-1.0m。需要注意的是臭气吸附层ⅰ的厚度取决于填埋作业厚度以及所填埋垃圾类型,以及臭气吸附层ⅰ中吸附材料的吸附特性。当填埋作业厚度增加,且其中可以降解产生h2s的含硫有机物垃圾含量增加的时候,意味着填埋垃圾将产生的h2s也会增加,对应的臭气吸附层ⅰ的厚度也要增加。
72.(3)粒径分布曲线呈现马鞍形,即细粒径和粗粒径所占比例较大,中间颗粒相对较少。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)最大粒径不超过2mm;(b)有效粒径d
10
不超过0.005mm;(c)1.2mm≤d
90
≤1.8mm;(d)不均匀系数cu≥5;(e)曲率系数cc介于1和3之间,即3≥cc≥1。这种粒径分布的设计目的在于:压实细骨料层粒径分布曲线呈现马鞍形,其中,粗颗粒的抗剪强度较高,构成压实后得到的臭气吸附层

6的骨架,提高压实后得到的臭气吸附层ⅰ6的力学特性。细粒径颗粒填充在粗粒径颗粒所构建的骨架孔隙中,控制压实后得到的臭气吸附层ⅰ6的持水能力和渗气系数,细粒径颗粒占比较高可以提升压实后得到的臭气吸附层ⅰ6的持水能力并降低其渗气系数。
73.(4)臭气吸附层ⅰ的再生细料压实度不低于95%。提高压实度可以提升其力学强度,压缩孔隙体积,提升持水能力;同时,相同厚度下,提升压实度可以使用更多重量的回收骨料,这一方面可以增加臭气吸附层ⅰ中的碱性物质总量,进而提升吸附能力;再一方面也可以更多的消耗建筑垃圾,实现建筑垃圾的回收利用。
74.(5)臭气吸附层ⅰ的再生细料的渗气性要求:最大干密度下臭气吸附层ⅰ的压实再生细料的渗气系数在10-6
m/s—10-8
m/s,进气值1kpa—10kpa。渗气性参数选取的目的依据在于控制臭气通过臭气吸附层ⅰ的时间,进而达到控制臭气通过量并延长臭气在臭气吸附层ⅰ中的臭气吸附反应时间,提升臭气吸附效果。
75.(6)吸水率要求:臭气吸附层ⅰ材料的吸水率不得低于10%。再生骨料的吸水性取决于孔隙体积以及材料亲水特性。其中,孔隙包括压实的臭气吸附层ⅰ的颗粒间的孔隙以及颗粒本身的孔隙和裂隙。颗粒间的孔隙取决于颗粒的形状、粒径以及压实度等。一般来说再生细料的水泥石(即水泥浆硬化体)和砂浆含量越高,吸水率越大;细骨料中的微裂隙越多,吸水率越大。本发明要求制备再生细料的建筑垃圾中混凝土和砂浆占比不低于95%,相应的,对制备的再生细料的吸水率要求不低于10%。
76.(7)含水率要求:饱和度60%—90%。本发明要求再生细料的孔隙水饱和度不低于60%,这是因为h2s吸附反应在湿润环境下较为适宜,较高含水率可以提升的吸附反应发生效率。但是,为保证臭气吸附层ⅰ的渗气性,压实再生细料层的孔隙水饱和度不能为100%,否则再生细料层完全饱和,其渗气系数将变成0。通过研究,本发明提出最大饱和度不宜高于90%。为了保证60%—90%的饱和度,这就要求臭气吸附层ⅰ的压实再生细料中包含有足够多的细粒(尤其是黏粒,即《0.002mm),以提升臭气吸附层ⅰ的持水能力。此外,臭气吸附层ⅰ压实回收骨料中含水率的保持需要包括再生细料铺设前掺水配置成最优含水率、铺设好之后洒水至预定含水率等工艺实现。
77.所述封场吸附子系统的臭气吸附层ⅰ的主要作用在于进行闭气和臭气吸附,兼做防渗功能,其参数设计也以最大程度提升臭气吸附能力和效率为主。臭气吸附层ⅰ的防渗功能主要体现在臭气吸附层ⅰ材料的颗粒相比集气层的再生粗骨料而言小很多,二者之间会形成毛细阻滞效应,阻止入渗进入臭气吸附层ⅰ的水分进一步入渗进去集气层ⅰ以及垃圾体。但是,臭气吸附层ⅰ处于防渗层和导排层的保护下,其含水率长期维持较高水平,因此,臭气吸附层ⅰ的储水能力相对较弱。因此,臭气吸附层ⅰ的防渗功能主要表现在臭气吸附层ⅰ和集气层之间的毛细阻滞效应。此外,臭气吸附层ⅰ的吸附材料渗气系数较低,可以有效阻止填埋气突破臭气吸附层ⅰ进入大气。
78.所述臭气吸附层ⅰ的臭气吸附作用机理在于使用建筑垃圾再生骨料作为臭气吸附层材料,建筑垃圾中残余有未反应的生石灰(cao)或者熟石灰(ca(oh)2)等碱性物质,与臭气中的酸性物质(主要为h2s)发生酸碱中和反应。为了上述化学反应的发生和发展,需要具备一些环境条件,如较大比表面积以增大反应接触面积、湿润环境等。本发明中,通过控制臭气吸附层ⅰ材料特性、粒径级配、吸附层厚度等控制理论吸附能力,并通过控制压实度、细粒比例等控制臭气与吸附材料的接触面积、臭气吸附层ⅰ的含水率、臭气通过量、臭气通过
速率、臭气通过时间(亦即臭气吸附反应时间)等,进而控制吸附效果。
79.臭气吸附层ⅰ的防渗功能主要体现在臭气吸附层ⅰ材料同集气层ⅰ的再生粗骨料存在粒径差,二者之间会形成毛细阻滞效应,阻止入渗进入臭气吸附层ⅰ的水分进一步入渗进去集气层ⅰ以及垃圾体。但是,臭气吸附层ⅰ处于防渗层和导排层的保护下,其含水率长期维持较高水平,因此,臭气吸附层ⅰ的储水能力相对较弱。因此,臭气吸附层ⅰ的防渗功能主要表现在臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ之间的毛细阻滞效应。但总的来说,本发明所涉及的吸附子系统的防渗功能主要由防渗层实现,臭气吸附层ⅰ的防渗功能作为辅助功能。
80.所述封场吸附子系统18,集气层ⅰ采用再生粗骨料构筑,厚度0.3-0.5m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9。所述集气层ⅰ的作用在于位于臭气吸附层ⅰ和垃圾体之间便于臭气的收集,并通过抽气排气装置控制集气层中h2s气体分气压的强度,进而控制h2s气体在封场吸附子系统中的分气压分布。当垃圾体降解产生的臭气产生后进入封场吸附子系统后,受到臭气吸附层ⅰ和防渗层的阻隔都富集在封场吸附子系统中。而集气层ⅰ的粒径较大,孔隙体积较高,可以富集大量气体;而且集气层ⅰ的渗气系数较大,在进行抽气的时候可以快速将臭气抽离排走,便于控制吸附子系统中臭气分气压的垂直分布。此外,集气层ⅰ的再生粗骨料和臭气吸附层的吸附材料之间可以形成毛细阻滞效应,可以辅助提供防渗功能,阻止入渗进入臭气吸附层ⅰ的水分进一步入渗进去集气层ⅰ以及垃圾体。
81.所述封场吸附子系统18,防渗层4的压实再生细骨料层和臭气吸附层ⅰ的再生细料层的蓄持水分主要通过大孔隙容纳、毛管孔隙吸持及细颗粒吸附作用实现。黏粒质量分数越大的土壤,毛管含量越多,贮存孔隙越多,比表面积越大,吸附能力越强,其水分蓄持能力也越强。表现到土壤土水特征曲线中,各水吸力段的土壤体积含水率均随着黏粒质量分数的增加而递减。在中低水吸力段,黏粒质量分数越大的土壤,毛管含量越多,毛管吸持能力越强,持水越多;在高水吸力段,黏粒巨大的表面积和表面电荷,使得其具有极强的吸附水分子的能力,形成较厚的吸附水层或水膜,黏粒间的孔隙极细微,形成较厚的吸附水层或水膜,黏粒间的孔隙极细微,而吸附水膜外也有可能在毛管力的作用下保持一定量的水分,而且黏粒质量分数越大的土壤,这种作用越强烈。
82.所述封场吸附子系统18,臭气吸附层ⅰ材料粒径级配设计的目的还在于通过增加细粒比例,进而增加臭气吸附层ⅰ材料中吸附材料和提升臭气吸附能力;并增大臭气吸附层ⅰ材料的总比表面积,进而增大与臭气的接触面积,提升臭气吸附效率和能力;通过增加细粒的比例,可以有效增强臭气吸附层ⅰ的持水能力,降低渗气系数,进而控制单位时间通过臭气吸附层ⅰ的臭气量并延长臭气通过时间,进而达到延长臭气在臭气吸附层ⅰ中的臭气吸附反应时间,提升臭气吸附效果。中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ的参数设计与此相同。
83.所述封场吸附子系统18,其外表截面如图1为梯形的,包括平面和倾斜的坡面,如果外表截面为三角形的,则只包括倾斜的坡面。
84.所述封场吸附子系统18,植被层2包括能够培育植被1的土壤,且植被层2厚度满足所种植植被1根系需求,植被层2厚度≥0.5m;排水层3原料为垃圾填埋场填埋的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;各层之间设有防止各层原料混合的透水透气的隔绝材料层9进行间隔;臭气吸附层ⅰ、臭气吸附层ⅱ的材料的原混凝土强度不低于c30,除植被层外的其他层的原混凝土强度不低于c10。透水透气的隔绝材料层9为土工布。
85.所述封场吸附子系统18,其制备方法包括以下步骤:(1)按各功能层原料要求进行备料;再生骨料、再生粉制备前,应通过预处理将建筑垃圾中木材、钢筋、渣土等杂质去除,只保留废弃混凝土和砂浆石;(2)按照各层要求进行铺设各功能层。
86.所述中间吸附子系统19包括三个功能层,自上而下依次是中间吸附子系统上集气层10、臭气吸附层ⅱ11、下集气层12三个功能层。
87.所述中间吸附子系统19,上集气层10、臭气吸附层ⅱ11、下集气层12三个功能层均采用垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成再生材料构筑而成,优选使用废弃的高强度混凝土制备。要求上集气层和下集气层的原混凝土的强度不低于c10,中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ材料的原混凝土强度不低于c30;且在建筑垃圾制备再生骨料之前对杂质(包括渣土、钢筋、木材、玻璃、塑料、砖、纸张、织物等)进行剔除,只保留混凝土和砂浆块,混凝土和砂浆的重量占比不低于95%。
88.所述中间吸附子系统19,上集气层10采用再生粗骨料构筑,厚度0.2-0.4m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9。中间吸附子系统上集气层的作用在于将中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ与其上的垃圾体隔离开,避免二者直接接触;在中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ与其上的垃圾体之间形成具有高通透性的集气层,便于h2s气体从臭气吸附层ⅱ之上的垃圾体向下溢出并富集在上集气层;在上集气层抽气装置15控制下,控制h2s气体在上集气层的分气压值,进而控制h2s气体在中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ的分气压分布,从而影响臭气吸附反应的进行。
89.所述中间吸附子系统19的臭气吸附层ⅱ采用由建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料和再生粉掺和制备的再生细料,其厚度为0.3-0.6m,其余材料性能参数与封场吸附子系统的臭气吸附层参数要求相同。中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ一方面作为中间吸附子系统时的临时臭气吸附,另一方面在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附。
90.所述中间吸附子系统19下集气层12采用再生粗骨料构筑,厚度0.2-0.4m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9。中间吸附子系统下集气层的作用在于将中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ与其下的垃圾体隔离开,避免二者直接接触;在中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ与其下的垃圾体之间形成具有高通透性的集气层,便于h2s气体从臭气吸附层ⅱ之下的垃圾体向上溢出并富集在下集气层;在下集气层抽气装置16控制下,控制h2s气体在下集气层的分气压值,进而控制h2s气体在中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ的分气压分布,从而影响臭气吸附反应的进行。
91.最下方的垃圾体下方和侧部还设有底部防渗衬里,从而本发明中臭气吸附系统与垃圾体、及现有技术中的底部防渗衬里构成“底部防渗衬里-垃圾体-中间吸附子系统-垃圾体-中间吸附子系统
‑……‑
垃圾体-封场吸附子系统”,底部防渗衬里为防渗衬垫层17。这种由“垃圾体-中间吸附子系统”的复合结构交错叠加而形成的结构体中,中间吸附子系统和垃圾体8充分接触,即中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ夹杂在在垃圾内,并实现多层次吸附。中间吸附子系统一方面作为填埋作业过程中的临时臭气吸附,另一方面在封场之后作为垃圾体8的中间夹层可以继续进行臭气吸附。
92.所述的垃圾填埋场的臭气吸附系统,集气层侧部设有集气层抽气装置。如这里的集气层抽气装置为集气层ⅰ抽气装置14、上集气层抽气装置15或下集气层抽气装置16。
93.所述封场吸附子系统和中间吸附子系统的所有功能层之间以及功能层与垃圾体之间均设有透水透气的隔绝材料层9,所述隔绝材料层9优选土工布。因为各个功能层之间颗粒粒径相差较大,为避免颗粒较小的材料掉入颗粒较大的材料中,预先铺设土工布可以防止相互混掺情况产生。此外,集气层ⅰ和垃圾体之间也许铺设土工布以防止相互混掺。
94.其中,防渗层、臭气吸附层ⅰ的蓄持水分主要通过大孔隙容纳、毛管孔隙吸持及细骨料颗粒吸附作用实现。黏粒质量分数越大的土壤,毛管含量越多,贮存孔隙越多,比表面积越大,吸附能力越强,其水分蓄持能力也越强。表现到土壤土水特征曲线中,各水吸力段的土壤体积含水率均随着黏粒质量分数的增加而递减。在中低水吸力段,黏粒质量分数越大的土壤,毛管含量越多,毛管吸持能力越强,持水越多;在高水吸力段,黏粒巨大的表面积和表面电荷,使得其具有极强的吸附水分子的能力,形成较厚的吸附水层或水膜,黏粒间的孔隙极细微,形成较厚的吸附水层或水膜,黏粒间的孔隙极细微,而吸附水膜外也有可能在毛管力的作用下保持一定量的水分,而且黏粒质量分数越大的土壤,这种作用越强烈。
95.本发明所涉及的垃圾填埋场臭气吸附系统的作用机理为:本发明所涉及的垃圾填埋场臭气吸附系统的核心功能包括防渗闭气功能,以及本发明所独有的h2s臭气吸附功能。其中,防渗闭气功能由封场吸附子系统实现。
96.附图7是本发明防渗闭气原理示意图。防渗功能主要是由封场吸附子系统所形成的双重毛细阻滞覆盖层实现的,即防渗层和导排层形成第一重毛细阻滞覆盖层,以及位于第一重毛细阻滞覆盖层正下方的由臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ所形成的第二重毛细阻滞覆盖层,其中又以第一重毛细阻滞覆盖层的防渗为主,第二重毛细阻滞覆盖层为辅。双重毛细阻滞覆盖层的防渗工作机理在于:降雨20时,大多数雨水会形成坡面径流21顺坡导排走,进入填埋场雨水收集导排系统中,少量雨水入渗进入植被层2。进入植被层的雨水储存在植被层,当超出植被层的储存能力的时候,渗入植被层2的雨水一方面会存储在植被层2的土壤孔隙中,另一部分继续下渗到排水层3。排水层3饱和渗透系数较大,防渗层4的渗透系数较小,进入排水层的水分大部分会在排水层3中侧向导排走(即排水层侧向导排22),少量渗入防渗层4。
97.渗入防渗层4中的水分一部分储存在防渗层4的孔隙中,另一部分继续下渗到防渗层4和导排层之间的交界面处。这个交界面会因上下层材料的颗粒粒径差别和进气值差别,而形成毛细阻滞效应。此时,在毛细阻滞效应的作用下,渗入防渗层中的水分将不能继续下渗,在坡度做作用下,沿着防渗层4和导排层5之间的交界面向坡下侧向导排。随着防渗层储存水分增多,防渗层的吸力降低,防渗层4和导排层5之间的毛细阻滞效应会被削弱乃至消失,直至入渗水分突破毛细阻滞覆盖层。此时,第一重毛细阻滞覆盖层失效,入渗水分开始进入导排层5。而后,第二重毛细阻滞覆盖层开始发挥作用。入渗进入导排层5的水分大部分会在导排层5中顺坡导排走(即导排层侧向导排23),少量入渗进入臭气吸附层ⅰ。由于防渗层和导排层构成的第一重毛细阻滞覆盖层的保护下,臭气吸附层ⅰ长期维持在高含水率状态,因此,臭气吸附层ⅰ的储水能力较弱。此时,第二重毛细阻滞覆盖层的防渗功能主要依靠臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ之间的交界面毛细阻滞效应。在这一阻滞效应作用下,进入臭气吸附层ⅰ的水分被阻止在臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ的交界面之上,沿着交界面顺坡导排走。在双重毛细阻滞覆盖层的共同作用下,可以有效防止雨水渗入垃圾体形成渗滤液。
98.在没有降雨的时间里,通过地表蒸发和植被层植物蒸腾作用,可以将储存在植被
层和防渗层中的水分释放到大气中。
99.如此,通过降雨时候的储水/导排和非降雨时间的蒸发蒸腾作用释放,本发明所涉及的封场吸附子系统在天气干湿循环中实现水量平衡。
100.此外,在防渗层和导排层所形成的第一重毛细阻滞覆盖层的保护下,第二重毛细阻滞覆盖层可以保持较高含水率。而在较高含水率下,臭气吸附层ⅰ的渗气系数相对较低,可以有效阻止臭气外溢到大气中,从而实现闭气功能。
101.附图5和6是本发明臭气吸附原理示意图。本发明所涉及的h2s臭气吸附功能主要通过分次填埋时构筑的中间吸附子系统的逐层吸附,以及封场吸附子系统的最终吸附,即由若干中间吸附子系统和最终的封场吸附子系统共同组成的联合吸附体系实现臭气吸附。
102.中间吸附子系统的臭气吸附原理在于:中间吸附子系统19中臭气吸附主要通过上集气层10、下集气层12集气和臭气吸附层ⅱ11吸附反应实现。上集气层、下集气层的颗粒粒径较大,孔隙体积较高,渗气系数较大,可以收集上下垃圾体所产生的填埋气,并在上下集气层中富集和维持较高的h2s分气压,即中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ上下处于较高h2s分气压的环境中,这样可以加速中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ中的回收骨料与h2s气体的化学反应,进而加速h2s的吸附。此外,上集气层、下集气层分别配置抽气排气装置,用于控制上集气层、下集气层的气压,尤其是h2s气体的分气压,进而控制臭气吸附层ⅱ中的h2s气体的分气压随着深度的分布,以便达到最佳的臭气吸附效果。
103.如附图6所示,本发明需要若干中间吸附子系统,附图6中选用序号为n的中间吸附子系统作为示意。序号为n的中间吸附子系统中:上集气层与垃圾体接触的深度为d
n0
,上集气层与臭气吸附层ⅱ11接触的深度为d
n1
,下集气层与臭气吸附层ⅱ11接触的深度为d
n2
,下集气层与垃圾体接触的深度为d
n3
,上、下集气层的h2s气体的分气压可以视为p
n2
,臭气吸附层ⅱ纵向中间厚度的埋深为d
nc
,埋深为d
nc
处的h2s气体的分气压为p
n1
。臭气吸附层中从d
nc
到d
n1
和d
nc
到d
n2
的h2s气体分气压沿纵向呈现随着深度从p
n1
到p
n2
的线性分布。
104.通常,对于中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ的h2s气体分气压p
n1
的控制值为0kpa—2kpa之间,最佳控制值为0kpa。中间吸附子系统的上、下集气层的h2s气体的分气压p
n1
的控制值为0kpa—10kpa之间,在保证中间吸附子系统中h2s气体分气压p
n1
和p
n2
不超标的情况下,适当增大中间吸附子系统h2s气体的分气压p
n1
和p
n2
值可以有效提高臭气吸附反应的发生效率和吸附效果。通过上集气层抽气排气装置15和下集气层抽气排气装置16控制上、下集气层中的h2s气体的分气压p
n2
值,进而控制臭气吸附层ⅱ中的h2s气体的分气压随着深度的分布,以便达到最佳的臭气吸附效果。
105.本发明中中间吸附子系统与垃圾体、现有技术中的底部防渗衬里构成“底部防渗衬里-垃圾-中间吸附子系统-垃圾-中间吸附子系统
‑……‑
垃圾-封场吸附子系统”。这种由“垃圾-中间吸附子系统”的复合结构交错叠加而形成的结构体中,中间吸附子系统和垃圾体充分接触,即中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ夹杂在在垃圾内,并实现多层次吸附。中间吸附子系统一方面作为中间吸附子系统时的临时臭气吸附,另一方面在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附。
106.封场吸附子系统18的臭气吸附原理在于:封场吸附子系统中的臭气吸附主要通过防渗层4闭气,导排层5和集气层ⅰ7的集气,以及臭气吸附层ⅰ6吸附反应共同实现。防渗层的闭气功能有助于维持其下较高气压和较高浓度的h2s气体,这样可以加速臭气吸附层ⅰ中的
回收骨料与h2s气体的化学反应,进而加速h2s的吸附;导排层和集气层ⅰ的颗粒粒径较大,孔隙体积较高,渗气系数较大,可以富集大量气体。另外臭气吸附层ⅰ6的闭气功能有助于维持集气层7内较高气压和较高浓度的h2s气体,这样可以加速臭气吸附层ⅰ6中的回收骨料与h2s气体的化学反应,进而加速h2s的吸附。此外,集气层ⅰ和导排层分别配置抽气排气装置—导排层抽气装置13和集气层ⅰ抽气装置14,用于控制臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ的气压,尤其是h2s气体的分气压,进而控制臭气吸附层ⅰ中的h2s气体的分气压随着深度的分布,以便达到最佳的臭气吸附效果。
107.根据土力学的基本理论,排水层3、导排层5和集气层7的颗粒较大,气体通透性较好,其内部的气体压力可以视为处处相等。如附图5所示,导排层5和集气层7的h2s气体的分气压分别为p1和p2,臭气吸附层ⅰ6中的h2s气体的分气压随着垂直深度呈现从p1到p2的线性分布。图5中,植被层2表面埋深为d0,排水层3表面埋深即植被层1与排水层2的交界面埋深为d1,防渗层4表面埋深即排水层3与防渗层4的交界面埋深为d2,导排层5表面埋深即防渗层4与导排层5的交界面埋深为d3,臭气吸附层ⅰ6表面埋深即导排层5与臭气吸附层ⅰ6的交界面埋深为d4,集气层7表面埋深即臭气吸附层ⅰ6与集气层7的交界面埋深为d5,h2s气体的分气压为0kpa的临界深度为d
t
,d
t
介于d2和d3之间。而植被层2、排水层3以及防渗层4中从表面d2到深度d
t
的h2s气体的分气压为0kpa,从深度d
t
到d3呈现沿竖直方向从0kpa到p1的线性分布。
108.本发明这一实施方式中,集气层ⅰ抽气装置通过抽气排气可以控制集气层的h2s气体的分气压p2,导排层抽气装置通过抽气排气可以控制导排层5的h2s气体的分气压p1。通常,对于导排层的h2s气体分气压p1的控制值为0kpa—1kpa之间。集气层ⅰ的h2s气体的分气压p2的控制值为0kpa—10kpa之间,在保证导排层的h2s气体分气压p1不超标的情况下,适当增大集气层ⅰh2s气体的分气压p2值可以有效提高臭气吸附反应的发生效率和吸附效果。通过集气层ⅰ的抽气排气装置控制集气层ⅰ中的h2s气体的分气压p2值。
109.通过导排层抽气装置13和集气层ⅰ抽气装置14的联合作用,控制整个封场吸附子系统中的h2s气体的分气压分布,可以达到最佳的臭气吸附效果。
110.而导排层抽气装置13可以控制d
t
的位置。当d
t
=d3=d4时,说明防渗层4和导排层5中的h2s气体的分气压均为0kpa,即没有h2s气体从臭气吸附层ⅰ中外溢出来。当d
t
= d1=d2时,排水层和防渗层表面的h2s气体的分气压为0kpa,达到临界状态,即没有h2s气体从防渗层中外溢出来进入植被层影响植被生长。
111.需要说明的是,导排层抽气装置13、集气层ⅰ抽气装置14、上集气层抽气装置15和下集气层抽气装置16并不是常设和全时运转装置,只是作为辅助设施,通过抽气排气,保证封场吸附子系统中h2s气体的分气压分布形态,使封场吸附子系统处于臭气吸附的最佳状态;同时确保没有h2s气体从防渗层中外溢污染大气和周边环境。
112.本发明所涉及的臭气吸附材料臭气吸附作用机理在于:使用建筑垃圾再生骨料作为臭气吸附层的构筑材料,建筑垃圾中残余有未反应的生石灰(cao)或者熟石灰(ca(oh)2)等碱性物质,与臭气中的酸性物质(主要为h2s)发生酸碱中和反应,化学反应方程式如下:s)发生酸碱中和反应,化学反应方程式如下:此外,臭气吸附层的高强混凝土破碎制备、大厚度、高压实度、较高细颗粒比例、混
凝土和砂浆块的高占比、高含水率以及防渗层的保湿功能等特征,可以有效增加臭气吸附层的理论吸附量,并营造一个适宜吸附反应发生的环境,从而更好的改善实际吸附效果。
113.本发明所涉及的吸附系统制作方法如下:(1)备料。
114.植被层土料可以就近取材,植被土的材料要求需满足相关规范,本发明不做特殊要求。
115.封场吸附子系统的排水层、防渗层、导排层、臭气吸附层ⅰ和集气层ⅰ及中间吸附子系统所需的再生骨料所需再生材料应取材自废弃建筑垃圾制备,最好取材自垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾。其制备方法如下:在垃圾填埋场中设立一个建筑垃圾粉碎站,将预备填埋到填埋场的建筑垃圾直接运至建筑垃圾粉碎站并制备再生粗骨料、再生细骨料及再生粉。再生骨料制备前,应通过预处理将建筑垃圾中木材、钢筋、渣土等杂质去除,只保留废弃混凝土和砂浆石。而后通过粉碎、筛分、剔除杂质、粉磨、烘干和复合选料等工序将建筑垃圾制备成再生粗骨料、再生细骨料及再生粉。通过破碎、研磨和筛分等工艺制备相应预定粒径要求的再生粗骨料和再生细骨料,通过吸尘设备收集微粉制备再生粉,将再生粉与再生细骨料掺在一起混合制得臭气吸附层所需要的再生细料。需要注意的是,国内外再生骨料生产工艺中通过破碎分级可以制备再生粗骨料和再生细骨料,同时通过吸尘设备可以收集微粉(粒径可小于 0.15mm)制备再生粉。
116.由于本发明中臭气吸附层再生细料对其微粉比例有要求,因此,在实际工业生产过程中可以通过将再生细骨料和再生粉按照一定配比掺和制备本发明所需的再生细料(即复合选料)。封场吸附子系统和中间吸附子系统所需的材料需要符合上述要求。
117.再生料的具体生产加工要求细则可参考或者按照建筑工程再生骨料生产规范(如gb/t25177-2010 混凝土用再生粗骨料以及db894.1-再生砂粉应用技术规程(上海)等),以便大规模工业生产,降低工艺难度以及生产成本。
118.可以理解的,所得到的再生粗骨料、再生细骨料及再生粉一方面可用于构筑填埋场臭气吸附系统,另一方面还可用于其他土木工程建设;同样,构筑该封场吸附子系统的各原料也可从其它填埋场或其它建有建筑垃圾粉碎站的场所获得。
119.(2)加水混合及养护。
120.在分别构筑封场吸附子系统和中间吸附子系统之前,需要将所需的材料分别加水混合,配至最优含水率,而后密闭养护以便水分均匀。各层材料的最优含水率需提前进行试验研究确定,确定方法应符合土工试验相关规范要求(如gbt 50123-2019 土工试验方法标准)。配置最优含水率的时候,应保证水分添加均匀以及充分搅拌,不出现大的结团现象。材料养护时应进行密闭遮光养护,通常养护3-10天。
121.(3)中间吸附子系统铺设:最下方的垃圾体下方和侧部还设有底部防渗衬里,先进行底部防渗衬里—防渗衬垫层17的铺设(按现有技术进行),然后填埋垃圾。垃圾填埋场垃圾填埋作业完成后,进行平整和碾压,形成垃圾体;而后在垃圾体上铺设一层土工布。再而后在土工布上铺设下集气层的压实粗骨料,再生粗骨料分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不宜过厚(一般不超过10cm),压实度需满足要求(不低于0.9的相对密度)。而后铺设土工布。再而后在土工布上铺设臭气吸附层ⅱ,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不
得超过10cm,压实度不低于95%,分层压实的时候注意对前面压实后的再生细料层进行表面刮毛,以便前后两层可以充分接触结合。
122.在臭气吸附层ⅱ铺设完成后,需对臭气吸附层ⅱ进行人工洒水或晾晒,以便其含水率达到预定的吸附反应含水率。一般来说,臭气吸附层ⅱ可以起到临时覆盖时的防渗和除臭作用,也可以满足填埋作业过程中对防渗闭气除臭的要求。但如果填埋场周边环境对防渗、闭气、除臭要求较高时,也可通过在臭气吸附层ⅱ之上铺设一层土工膜来实现更高水平的防渗闭气功能,此时中间吸附子系统的防渗、闭气功能主要靠土工膜实现。土工膜的铺设和焊接,以及养护等需要按照相关规范执行(如gb/t 50290-2014 土工合成材料应用技术规范),本发明不做特殊要求。
123.在进行下一轮垃圾填埋作业的时候,只需要在臭气吸附层ⅱ之上铺设上集气层,铺设方法与下集气层相同,先铺设土工布,然后在土工布上铺设上集气层,而后填埋垃圾即可。当铺设了土工膜的时候,需要先将土工膜揭开拆下,而后再开始铺设上集气层以及随后的新一轮垃圾填埋作业。土工膜可以继续重复应用在下一轮的填埋作业结束后的中间吸附子系统中,使用方法相同。
124.在进行下一轮垃圾填埋作业结束后继续铺设中间吸附子系统,而后进行下一轮填埋作业直至到达预定填埋标高进行封场,并铺设封场吸附子系统。
125.中间吸附子系统铺设完成后需要进行监测和养护。监测的内容除了传统中间吸附子系统所必须的防渗导排水、渗滤液、垃圾降解、垃圾体沉降等方面的监测之外,还需要特别开展中间吸附子系统的完整性和完好性,以及填埋气体(尤其是h2s)的产生和分布,以及中间吸附子系统的臭气吸附功能运行情况。
126.(4)封场吸附子系统的铺设:垃圾填埋场垃圾填埋作业完成后,进行清理、平整和碾压。注意对尖石、树根等杂物进行清理,对所有杂物要清理干净。基面不允许有局部凹凸现象,清理好的基面要用夯锤或夯板夯紧,使之密实平整。
127.然后先在垃圾体上铺设土工布,再而后在土工布上铺设集气层ⅰ的压实粗骨料,再生粗骨料分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不宜过厚(一般不超过10cm),压实度需满足要求(不低于0.9的相对密度)。而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设臭气吸附层ⅰ,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不得超过10cm,压实度不低于95%,分层压实的时候注意对前面压实后的再生细料层进行表面刮毛,以便前后两层可以充分接触结合。
128.在臭气吸附层ⅰ铺设完成后,需对臭气吸附层ⅰ进行人工洒水或晾晒,以便其含水率达到预定的吸附反应含水率。
129.而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设导排层,导排层的铺设方法及要求与集气层ⅰ相同。
130.而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设防渗层,铺设时需分层铺设并充分压实,每层铺设厚度不得超过10cm,压实度不低于95%,分层压实的时候注意对前面压实后的再生细骨料层进行表面刮毛,以便前后两层可以充分接触结合。
131.而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设排水层,排水层的铺设步骤和要求与导排层相同。而后在排水层上铺设土工布。
132.而后铺设土工布,再而后在土工布上铺设植被层。植被层土料分层压实,层与层之间需要刮毛。而后在植被层上进行绿化种植。植被的施肥、翻耕施工、养护、灌溉等按照相关
规范执行,本发明不做特殊要求。
133.封场吸附子系统铺设完成后需要进行监测和养护。监测的内容除了传统封场吸附子系统所必须的防渗导排水、渗滤液、垃圾降解、垃圾体沉降等方面的监测之外,还需要特别开展封场吸附子系统的完整性和完好性,以及填埋气体(尤其是h2s)的产生和分布,以及封场吸附子系统的臭气吸附功能运行情况。此外,也要开展植被的养护。
134.其中,所述铺设步骤中,在各功能层之间铺设的土工布主要目的在于防止上下层的颗粒粒径相差较大而出现颗粒运移及颗粒较小的材料掉入颗粒较大的材料而出现相互混掺情况,土工布要求透水透气,且强度满足要求。本发明要求所用的土工布符合垃圾填埋场常规使用土工布的基本性能要求,本发明不做特殊要求。
135.此外,相比同类垃圾填埋场作业特点,本发明所涉及的臭气吸附系统所在垃圾填埋场作业特点在于“少量多次”,即单次填埋厚度降低,总的填埋作业次数增加;如此,可以增加“垃圾-中间吸附子系统-垃圾”这一上下叠加的复合结构体的数量。其设计理念在于,尽可能增加垃圾体内的中间吸附子系统层数,尽量增加臭气吸附层与垃圾体的总的接触面积,以便提升臭气吸附能力以及吸附效果。
136.而本发明所建议的单次填埋作业厚度以及相应的中间吸附子系统厚度,以及封场吸附子系统的厚度,都需经过计算论证,以便相互匹配。一般来说,单次填埋作业厚度增加、单次填埋垃圾中含硫有机物总量增高等,都必然导致单次填埋的垃圾中产生的臭气h2s的理论量增加,也就必然导致所需的中间吸附子系统中的臭气吸附层ⅱ厚度增加。此外,臭气吸附层的厚度还与臭气吸附层材料的吸附能力有关,臭气吸附层材料的吸附能力提高时,所需的吸附层厚度也会相应降低。因此,本发明所涉及的中间吸附子系统的厚度设计与单次填埋作业的垃圾所能产生的h2s气体总量以及吸附层材料的h2s吸附能力有关。这种设计理念与传统的中间覆盖层的设计理念大为不同。
137.具体的,如图1所示,本发明所涉及的一种垃圾填埋场的臭气吸附系统,该系统由封场吸附子系统18和若干中间吸附子系统19共同组成。原料多为建筑垃圾回收物构筑,用于臭气吸附。
138.所述植被层2采用填埋场周边土壤。本实施方式中选用周边的黄土,土质营养丰富,可以满足相关规范对垃圾填埋场臭气吸附系统中植被土的要求,因此,不需额外添加营养物,本发明的实施过程中亦不对其进行超出相关规范以外的要求。植被层2厚度为0.5m,压实度为80%,其粒径曲线如附图4所示。
139.所述排水层3位于植被层2和防渗层4之间,采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料筑造而成。其厚度为0.3m,粒径为20-40mm,压实相对密度为0.9。
140.所述防渗层4位于封场吸附子系统最上面,由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料筑造而成。其厚度为0.4m,所用再生细骨料的最大粒径为2mm,其粒径级配曲线如附图4所示。防渗层采用分层压实发构筑,压实度为95%,渗透系数介于10-8
m/s
ꢀ‑
10-7
m/s之间,吸水率为8%,非饱和土力学进气值为5.5kpa。
141.所述导排层5采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料。导排层采用再生粗骨料构筑,厚度0.2m,粒径为20-40mm,压实相对密度为0.9,非饱和土力学进气值为1.2kpa。
142.所述臭气吸附层ⅰ6采用由建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料和再生粉的掺和制备而成的再生细料,厚度为0.8m,压实度为95%,最大粒径为2mm,有效粒径d
10
=0.02mm,最大干密度下臭气吸附层ⅰ的压实回收骨料的渗气系数在10-7
m/s—10-8
m/s,进气值5kpa,吸水率为12%,孔隙水饱和度60%。
143.所述集气层ⅰ7采用再生粗骨料构筑,厚度0.3m,粒径为20-40mm,压实相对密度不低于0.9。
144.所述中间吸附子系统19包括三个功能层,自上而下依次是中间吸附子系统上集气层、中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ、下集气层三个功能层。
145.其中,中间吸附子系统上集气层10采用再生粗骨料构筑,厚度0.2m,粒径为20-40mm,压实相对密度为0.9。
146.其中,中间吸附子系统的臭气吸附层ⅱ11采用由建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料和再生粉的掺和而成的再生细料,其厚度为0.4m,其余材料性能参数与封场吸附子系统的臭气吸附层ⅰ参数要求相同。
147.其中,中间吸附子系统下集气层12采用再生粗骨料构筑,厚度0.2m,粒径为20-40mm,压实相对密度为0.9。
148.上述各层的粒径曲线如附图4所示。
149.其中,上述功能层材料中所述的再生骨料优选废弃高强度混凝土制备的再生骨料,要求原混凝土的强度不低于c20;且在建筑垃圾制备再生骨料之前对杂质(包括渣土、钢筋、木材、玻璃、塑料、砖、纸张、织物等)进行剔除,只保留混凝土和砂浆块,混凝土和砂浆的重量占比不低于95%。
150.所述功能层之间均设有透水透气的隔绝材料层9,所述隔绝材料层优选土工布,土工布应符合相关规范要求。设置土工布的目的在于:因封场吸附子系统和中间吸附子系统的各个功能层之间的颗粒粒径相差较大,为避免颗粒较小的材料掉入颗粒较大的材料中,预先铺设土工布可以防止相互混掺情况产生。此外,集气层ⅰ和垃圾体之间也铺设土工布以防止相互混掺。
151.需要说明的是,为解决传统土质封场覆盖层因为强度过低,在进行下一阶段的填埋过程中,大中型施工机械在土质封场覆盖层上无法正常通行,造成进一步的施工困难的问题,本实施例的排水层、导排层、臭气吸附层和集气层在施工过程中要求最小承载比(cbr)》3%,以保证提供足够强度,方便后续填埋过程中大中型机械的通行。
152.需要说明的是:上述颗粒级配曲线所示颗粒级配并非是唯一的,具体应用场景中可根据不同填埋场的特点和要求进行调整。
153.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
再多了解一些

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