专利名称：以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料制备，主要用于垃圾填埋场的封场覆盖，属于环境岩土工程领域。
背景技术：
随着城市的建设和发展，城市生活垃圾及市政污泥的处置成为关注的焦点问题。我国城市生活垃圾年产量以8. 98%的速度持续大幅度增长，历年垃圾堆存量已达66亿吨。目前，大部分城市垃圾采用填埋处理。此外，随着城市污水处理设施建设逐步提速和污水集中处理率的日益提高，污水处理厂的污泥产生量急剧增长，我国城市生活垃圾的70%以上 依靠填埋方式处理。由于垃圾和污泥的成分复杂、水分含量大、有毒物质及微生物多，具有臭气重，污染大等特点，不仅威胁周边大气环境卫生和地下水资源，也严重制约污泥安全填埋及处置。因此，探索污泥处置的新途径，研究垃圾填埋场封场覆盖的新材料和新エ艺迫在眉睫。传统垃圾填埋场封场覆盖系统分为四层，自垃圾堆体表面自上依次为排气层、不透水层、排水层和植被营养土层。排气层通常采用含有土壤的沙石或沙砾；不透水层通常采用压实粘土 ；排水层通常采用渗透性高的材料，如鹅卵石等；植被营养土层通常由土壌、植物生长的营养物质等组成。传统的垃圾填埋场封场覆盖材料涉及到沙石、鹅卵石及大量的粘土等材料，且取材又和当地的土地资源情况密切相关，取材及施工显得十分复杂，不利于保证施工进度和施工质量。卫生填理工艺标准要求大量的终场覆盖材料对垃圾填埋场进行封场覆，覆盖厚度通常为lm。建设ー个标准的垃圾填埋场所需的粘土，沙石及鹅卵石等材料的量相当大，在国内很多地区并不具备天然粘土、鹅卵石、沙石等资源，且这些材料取才困难，运输费用高；从而导致垃圾填埋场的施工量大、施工速度慢、工程质量难以保证。市政污泥具有低滲透性、富营养性等特点，且来源广泛、取材便利。因此，如何将市政污泥通过不同的技术处理用于垃圾填埋场封场覆盖材料的排气层、不透水层和植被营养层，实现污泥安全处置和资源化利用是迫切需要解决的工程技术问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明目的在于改变现存垃圾填埋场封场覆盖材料的用料复杂、施工繁琐、施工质量及效果得不到保证等状況，采用以市政脱水污泥为基础材料经改性处理后应用于垃圾填埋场封场覆盖。为了实现上述目的，本发明的技术方案为以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，包括从垃圾层到顶层依次由排气层、不透水层和植被营养层的封场覆盖材料，①排气层覆盖材料的制备，取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%的固化剂，搅拌均匀，挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥，②不透水层覆盖材料的制备，取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%胶凝固化材料，掺入按市政脱水污泥重量比为O. 5% 1%的絮状纤维，搅拌均匀，③植被营养层覆盖材料的制备，取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为1% 3%污泥除臭剂、掺入按市政脱水污泥质量比为O. 8% I %普通硅酸盐水泥，搅拌均匀。所述的固化剂为硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的ー种。 所述的胶凝固化材料为快硬硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥中的ー种。所述的絮状纤维长度为I 2mm。以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料在垃圾填埋场封场覆盖的应用，具体操作步骤如下①平整、压实垃圾填埋场的垃圾堆体，②将排气层覆盖材料铺于垃圾堆体上，并压实整平，铺设厚度10 15cm，形成垃圾填埋场封场覆盖材料的排气层，在排气层中铺设排气管道，③将不透水层覆盖材料喷射到排气层上，喷射厚度15 20cm，形成垃圾填埋场封场材料的不透水层，④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用钢钉将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度10 15cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子按20 25g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上，⑤在表层上覆盖养护层。由于采用了以上技术方案，本发明的以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的市政脱水污泥来源广泛、取材便利；以市政脱水污泥为基制备的排气层覆盖材料呈直径为5 20_球状颗粒，有足够的强度和良好的导气性能，能取代鹅卵石或碎石作为垃圾填埋场封场覆盖材料的排气层；以市政脱水污泥为基制备的不透水层，充分利用了污泥的低滲透性，其中的絮状纤维能防止不透水层因为填埋场温度升高及失水导致的收缩开裂，从而确保不透水层的渗透系数小于10_7，喷射厚度在15 20cm就能满足不透水层的强度及整体稳定性能，能有效替代以压实粘土(厚度为100cm)作为垃圾填埋场封场覆盖材料的不透水层；以市政脱水污泥为基制备的植被营养层，不出现泥化，具有良好的保水性，土工三维网垫及草本植物又能够有效防止植被营养层的降雨冲刷，污泥除臭剂的使用防止了污泥对空气的污染，植被营养层中的污泥含有大量的营养物质及有机质，能够为植物生长提供营养物质。同吋，以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料实现了市政脱水污泥的资源化利用，节约了土地资源；而且排气层覆盖材料、不透水层覆盖材料和植被营养层材料能エ业化生产，这几种材料在填埋场覆盖封场的应用施工方法简单，可操作强，进度快，植物成活率高，能保证垃圾填埋场封场覆盖的质量，可满足垃圾填埋场封场的各项技术指标，极大的改善了垃圾填埋场的环境。
具体实施例方式本发明包括以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备及封场覆盖材料的应用。ー以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，包括从垃圾层到顶层依次由排气层、不透水层和植被营养层的封场覆盖材料，①排气层覆盖材料的制备，取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%的固化剂，搅拌均匀，挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥，所述的固化剂为硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的ー种。②不透水层覆盖材料的制备， 取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%胶凝固化材料，掺入按市政脱水污泥重量比为O. 5% 1%的絮状纤维，搅拌均匀，所述的胶凝固化材料为快硬硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥中的ー种，所述的絮状纤维长度为I 2mm。③植被营养层覆盖材料的制备，取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为1% 3%污泥除臭剂、掺入按市政脱水污泥质量比为O. 8% I %普通硅酸盐水泥，搅拌均匀。ニ以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料在垃圾填埋场封场覆盖的应用，具体操作步骤如下①平整、压实垃圾填埋场的垃圾堆体。②将排气层覆盖材料铺于垃圾堆体上，并压实整平，铺设厚度10 15cm，形成垃圾填埋场封场材料排气层，在排气层中铺设排气和排液管道。③将不透水层覆盖材料喷射到透气层上，喷射厚度15 20cm，形成垃圾填埋场封场材料的不透水层。④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用钢钉将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度10 15cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子按20 25g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上。⑤在表层上覆盖养护层。具体实施例I①排气层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg，掺入30kg硅酸盐水泥，在搅拌机中搅拌均匀，然后用污泥造粒机挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥。②不透水层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1500kg，掺入45kg快硬硅酸盐水泥，掺入纤维长度为I 2mm的絮状纤维7. 5kg,在搅拌机中搅拌均勻。③植被营养层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg,掺入8kg普通娃酸盐水泥,掺入IOkg污泥除臭剂，在搅拌机中搅拌均匀。具体操作步骤如下①用挖土机或推土机整平垃圾堆体、然后用压路机压实垃圾堆体，使得垃圾堆体的压实度和坡度满足设计要求 。②将排气层覆盖材料铺设于垃圾堆体上，用挖土机或推土机整平，用压路机压实，铺设厚度10cm，形成垃圾填埋场封场材料排气层，然后人工铺设排气管道，排气管道铺设完毕后需要压实的地方为了避免压路机压カ大破话管道，采用人工压实，管道应铺设与排气层中，以便气体的排出。③将不透水层覆盖材料喷射到透气层上，喷射厚度15cm，形成垃圾填埋场封场材料的不透水层，喷射施工设备采用15m3空压机、5m3/h转子式混凝土喷射机，输料管长度18m,直径 80_。④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用4 5枚钢钉/m2将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度10cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子(狗牙根、百喜草和白三叶，重量比例I : I : I)按25g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上。⑤在表层上覆盖稻草垫或无纺布养护层，在前ー个月内，早晚各喷洒一次雾状水，以后逢旱期浇水养护。本实施例实用于污泥填埋场封场覆盖。具体实施例2①排气层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg，掺入50kg矿渣硅酸盐水泥，在搅拌机中搅拌均匀，然后用污泥造粒机挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥。②不透水层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1500kg,掺入75kg低热矿洛娃酸盐水泥,掺入纤维长度为I 2mm的絮状纤维15kg,在搅拌机中搅拌均勻,备用。③植被营养层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg，掺入IOkg普通硅酸盐水泥，掺入30kg污泥除臭剂，在搅拌机中搅拌均匀，备用。具体操作步骤如下①用挖土机或推土机整平垃圾堆体、然后用压路机压实垃圾堆体，使得垃圾堆体的压实度和坡度满足设计要求。②将排气层覆盖材料铺设于垃圾堆体上，用挖土机或推土机整平，用压路机压实，铺设厚度15cm，形成垃圾填埋场封场材料排气层，然后人工铺设排气管道，排气管道铺设完毕后需要压实的地方为了避免压路机压カ大破话管道，采用人工压实，管道应铺设与排气层中，以便气体的排出。③将不透水层覆盖材料喷射到透气层上，喷射厚度20cm，形成垃圾填埋场封场材料的不透水层，喷射施工设备采用15m3空压机、5m3/h转子式混凝土喷射机，输料管长度18m,直径 80_。
④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用4 5枚钢钉/m2将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度15cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子(狗牙根、百喜草和白三叶，重量比例I : I : I)按20g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上。⑤在表层上覆盖稻草垫或无纺布养护层，在前ー个月内，早晚各喷洒一次雾状水，以后逢旱期浇水养护。本实施例实用于生活垃圾填埋场封场覆盖。具体实施例3①排气层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg，掺入40kg复合硅酸盐水泥，在搅拌机中 搅拌均匀，然后用污泥造粒机挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥。②不透水层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1500kg，掺入60kg低热矿渣硅酸盐水泥，掺入纤维长度为I 2mm的絮状纤维12kg,在搅拌机中搅拌均勻,备用。③植被营养层覆盖材料的制备，取含水率为83%的市政脱水污泥1000kg,掺入9kg普通娃酸盐水泥,掺入20kg污泥除臭剂，在搅拌机中搅拌均匀，备用。具体操作步骤如下①用挖土机或推土机整平垃圾堆体、然后用压路机压实垃圾堆体，使得垃圾堆体的压实度和坡度满足设计要求。②将排气层覆盖材料铺设于垃圾堆体上，用挖土机或推土机整平，用压路机压实，铺设厚度12. 5cm，形成垃圾填埋场封场材料排气层，然后人工铺设排气管道，排气管道铺设完毕后需要压实的地方为了避免压路机压カ大破话管道，采用人工压实，管道应铺设与排气层中，以便气体的排除。③将不透水层覆盖材料喷射到透气层上，喷射厚度22. 5cm,形成垃圾填埋场封场材料的不透水层，喷射施工设备采用15m3空压机、5m3/h转子式混凝土喷射机，输料管长度18m,直径 80_。④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用4 5枚钢钉/m2将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度15cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子(狗牙根、百喜草和白三叶，重量比例I : I : I)按22. 5g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上。⑤在表层上覆盖稻草垫或无纺布养护层，在前ー个月内，早晚各喷洒一次雾状水，以后逢旱期浇水养护。本实施例实用于污泥与生活垃圾混合填埋场封场覆盖。
权利要求
1.以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，包括从垃圾层到顶层依次由排气层、不透水层和植被营养层的封场覆盖材料，其特征在于 ①排气层覆盖材料的制备， 取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%的固化剂，搅拌均匀，挤压成颗粒直径为5 20_球状颗粒，将球状颗粒置于阴凉通风处自然干燥， ②不透水层覆盖材料的制备， 取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为3% 5%胶凝固化材料，掺入按市政脱水污泥重量比为O. 5% 1%的絮状纤维，搅拌均匀， ③植被营养层覆盖材料的制备， 取含水率为80% 85%的市政脱水污泥,掺入按市政脱水污泥重量比为1% 3%污泥除臭剂、掺入按市政脱水污泥质量比为O. 8% I %普通硅酸盐水泥，搅拌均匀。
2.如权利要求I所述的以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，其特征在于所述的固化剂为硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的ー种。
3.如权利要求I所述的以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，其特征在于所述的胶凝固化材料为快硬硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥中的ー种。
4.如权利要求I所述的以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料的制备，其特征在于所述的絮状纤维长度为I 2mm。
5.以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料应用，其特征在于以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料应用于垃圾填埋场封场，具体应用方法步骤如下 ①平整、压实垃圾填埋场的垃圾堆体， ②将排气层覆盖材料铺于垃圾堆体上，并压实整平，铺设厚度10 15cm，形成垃圾填埋场封场覆盖材料的排气层，在排气层中铺设排气管道， ③将不透水层覆盖材料喷射到排气层上，喷射厚度15 20cm，形成垃圾填埋场封场材料的不透水层， ④将土工三维网垫铺设到不透水层上，并用钢钉将土工三维网垫锚固于不透水层及垃圾填埋场四周，将植被营养层覆盖材料喷射到土工三维网垫上，喷射厚度10 15cm，形成垃圾填埋场覆盖材料的植被营养层，将草本植物种子按20 25g/m2的比例均匀播撒于植被营养层上， ⑤在表层上覆盖养护层。
全文摘要
本发明涉及一种以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场封场覆盖材料制备，主要用于垃圾填埋场的封场覆盖，属于环境岩土工程领域。采用以市政脱水污泥为基础材料经改性处理后应用于垃圾填埋场封场覆盖。垃圾填埋场封场覆盖材料的排气层有良好的导气性能，不透水层不易开裂且渗透性低，植被营养层有丰富的营养物质和良好的疏水性。本发明的覆盖材料实现了市政脱水污泥的资源化利用，节约了土地资源；覆盖材料可工业化生产，在填埋场覆盖封场的应用施工方法简单，可操作强，进度快，植物成活率高，能保证垃圾填埋场封场覆盖的质量，可满足垃圾填埋场封场的各项技术指标，极大的改善了垃圾填埋场的坏境。
文档编号C02F11/00GK102690085SQ20111007092
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者万勇, 刘勇, 刘磊, 熊辉, 薛强, 赵颖, 陈亿军 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所