专利名称：用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于覆盖或封闭的材料，特别是一种用于进行填埋作业的卫生填埋垃圾体的中间覆盖、已填至设计库容的垃圾填埋场的终场覆盖的防渗材料。
(二)、背景技术1、建设部制定的《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004)对垃圾卫生填埋场的防渗是这样规定的(1)、在填埋场的生产中，应分区分单元作业，每一单元作业完成后，应进行垃圾体表面中间覆盖，以防止雨水下渗至垃圾体中变成渗沥液。覆盖层厚度宜根据覆盖材料确定，土质覆盖层厚度宜为20-30cm。
(2)、垃圾卫生填埋场填至设计标高或库容填满后，应进行终场封场，以防止雨水下渗至垃圾体中变成渗沥液。封场设计应满足防渗、沼气导排、生态恢复、水土保持等功能。防渗材料有天然粘土类防渗层或人工复合材料类防渗层，天然粘土类及改性粘土类防渗层的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s，且厚度不应小于2m；人工复合材料防渗层是铺设高密度聚乙烯(HDPE)土工膜，膜厚度不应小于1.5mm，并应符合填埋场防渗的材料性能和现行国家相关标准的要求。
2、以上传统防渗方法的缺点(1)、对垃圾填埋场终场封场的防渗层而言，人工防渗层价格较高，一般HDPE单层价格为30-40元/M2，加上其上、下还需铺设土工布作为保护层以防止上部结构或垃圾中的坚锐物体刺穿人工防渗层，这样复合材料防渗层的单价一般为45元/M2左右；如用天然粘土类作防渗层，需要量太大，小型垃圾卫生填埋场还较易解决来源，但对大中型垃圾卫生填埋场根本无法取得大量的天然粘土，因此用天然粘土用作防渗材料，只存在于理论上的可行性。
(2)、垃圾卫生填埋场在生产的过程中，一般中间覆盖材料都采用在清库时所存储的碎石土进行中间覆盖，碎石土的渗透系数约为1.0×10-4cm/s，这样80％左右的雨水下渗进入垃圾体，导致垃圾渗沥液大大增加，大量高浓度难生化处理的渗沥液已成为垃圾卫生填埋技术发展的两个重要制约因素之一，因为渗沥液的处理成本约为15-30元/吨(视达标排放的标准不同而不同)，几乎占了整个填埋场经营成本的30-50％左右，在日填埋量一定的条件下，雨水变成渗沥液越多，渗沥液日均产生量越大，渗沥液处理总成本越高，填埋场整体经营效益就越不好。
也有部分垃圾卫生填埋场采用了HDPE膜作为中间覆盖材料，同样是因为价格原因而无法大量采用，且防渗效果也并不理想。
(三)、发明内容本发明的目的就是提供一种用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，它成本低廉，材料来源丰富，能够防止雨水下渗至垃圾体转化成渗沥液，其防渗系数小于或等于1.0×10-7cm/s。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它是由主要材料和具有自吸水性强、遇水膨胀和粘性好等特点的添加材料组成，添加材料占总重量的比例是5％-25％；其中(1)主要材料是沙，或者是土，或者是碎石土；(2)添加材料是天然纳米材料，其吸水量为自身重量的3-8倍，遇水膨胀量为自身体积的3-20倍。
上述的碎石土是指在土石方施工中爆破开采的石屑、石粉、石渣、碎石与土的混合物。
上述的添加材料是天然纳米材料，生产厂家可根据技术人员提出的技术要求方便地予以加工生产的天然常规材料，它具有自吸水能力强、遇水膨胀、粘性较好和加工后粒度较细的特性，具备此特性的材料较多，它们均可用于本发明的添加材料，例如膨润土，它的吸水量为自身重量的5倍、遇水膨胀时的膨胀系数为自身体积的10-15倍，且遇水后在12小时内可在表面形成一层粘性隔水保护层，如采用人工抹平方法，时间还可缩短，其粒度一般在200目以下。
本发明是这样制成的将所述主要材料和添加材料用搅拌机在无水状态下充分均匀拌和后即可。
本发明的防渗原理是这样的在沙、土或碎石土中添加天然纳米材料后，天然纳米材料遇水后首先在覆盖层上形成一层粘性隔水保护层，覆盖层内添加的天然纳米材料遇水后膨胀后，迅速填充以沙、土或碎石土为主要材料的覆盖层的所有空隙，使以填沙、土或碎石土为主要材料的覆盖层的渗透系数由1.0×10-4m/s减小到1.0×10-7cm/s以下，从而实现防渗的目的。
本发明是这样使用的将本发明摊铺在需防渗的垃圾卫生填埋场的垃圾体表面的中间覆盖或终场封场的防渗层，中间覆盖的厚度为15-20cm左右，终场封场为1米左右，并用小型压路机压实至90％的压实度，所形成的防渗层渗透系数可达到1.0×10-7cm/s-1.0×10-9cm/s左右，可达到防止雨水转化成渗沥液的可能性或渗沥液污染地下水的可能性，起到防渗的作用和目的。将本发明用作中间覆盖层，雨水基本不会下渗至垃圾体转化成渗沥液，跟只用碎石土作为中间覆盖材料时的渗沥液日均产生量相比，本发明日均渗沥液产量减少了80％，所产生的20％渗沥液中，只有垃圾体本身因自然含水量而产生约19％的渗沥液，还有1％是裸露面积应控制在2000-5000M2左右的裸露垃圾体产生的雨水变成的渗沥液，大大提高垃圾卫生填埋场的经营效益，促使垃圾卫生填埋技术彻底走向成熟。
中间或终场覆盖层的施工技术要求为沙、土或碎石土的含水率应为40％左右，碎石土中的碎石的最大粒径不超过覆盖层厚度的三分之一，覆盖层表面坡度不小于2％，且应有序地进行径流水的收集和排放，沼气石笼处应修筑围堰，当垃圾填埋到此时应人工拆除围堰。
在本发明中，沙、土或碎石土都可作为主要材料，天然纳米材料的添加比例原则上为10-15％，具体比例根据所需要达到的渗透系数和沙、土或碎石土的实际渗透系数由现场试验而定，试验设备是常规的设备。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点1、由于本发明所用的主要材料足沙、土或碎石土，因此，材料来源非常丰富，即便是添加材料，生产厂家可根据技术人员提出的技术要求方便地予以加工生产的天然常规材料，取材也十分丰富。
2、成本低廉本发明销售价为15-18元/M2左右，比HDPE复合防渗材料低约60％左右，比纯粘土类防渗材料低约30％左右。
3、能够有效地防止雨水渗入垃圾体，显著地减少垃圾渗沥液产生量本发明的渗透系数均小于或等于1.0×10-7cm/s，与HDPE材料和纯粘土的一样，但比HDPE膜便宜很多，同时又比纯粘土类防渗材料厚度小得多，因此，它日均可减少渗沥液产生量的80％，节约填埋作业的经营成本约50％左右。
4、本发明用于中间覆盖，可加强垃圾场的整体密封性，减少臭气的强度，使沼气得到有序收集和利用，增加填埋垃圾体的厌氧过程和时间，提高沼气产生量，提高渗沥液的可生化性，使渗沥液处理能连续稳定达标排放。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明本发明是由主要材料和具有自吸水性强、遇水膨胀和粘性好等特点的添加材料组成，添加材料占总重量的比例是5％-25％；其中(1)主要材料是沙，或者是土，或者是碎石土；(2)添加材料是天然纳米材料，其吸水量为自身重量的3-8倍，遇水膨胀量为自身体积的3-20倍。
本发明是这样制成的将所述主要材料和添加材料用搅拌机在无水状态下充分均匀拌和后即可。
本发明的防渗原理是这样的在沙、土或碎石土中添加天然纳米材料后，天然纳米材料遇水后首先在覆盖层上形成一层粘性隔水保护层，覆盖层内添加的天然纳米材料遇水后膨胀后，迅速填充以沙、土或碎石土为主要材料的覆盖层的所有空隙，使以填沙、土或碎石土为主要材料的覆盖层的渗透系数由1.0×10-4cm/s减小到1.0×10-7cm/s以下，从而实现防渗的目的。
本发明是这样使用的将本发明摊铺在需防渗的垃圾卫生填埋场的垃圾体表面的中间覆盖或终场封场的防渗层，中间覆盖的厚度为15-20cm左右，终场封场为1米左右，并用小型压路机压实至90％的压实度，所形成的防渗层渗透系数可达到1.0×10-7cm/s-1.0×109cm/s左右，可达到防止雨水转化成渗沥液的可能性或渗沥液污染地下水的可能性，起到防渗的作用和目的。将本发明用作中间覆盖层，雨水基本不会下渗至垃圾体转化成渗沥液，跟只用碎石土作为中间覆盖材料时的渗沥液日均产生量相比，本发明日均渗沥液产量减少了80％，所产生的20％渗沥液中，只有垃圾体本身因自然含水量而产生约19％的渗沥液，还有1％是裸露面积应控制在2000-5000M2左右的裸露垃圾体产生的雨水变成的渗沥液，大大提高垃圾卫生填埋场的经营效益，促使垃圾卫生填埋技术彻底走向成熟。
中间或终场覆盖层的施工技术要求为沙、土或碎石土的含水率应为40％左右，碎石土中的碎石的最大粒径不超过覆盖层厚度的三分之一，覆盖层表面坡度不小于2％，且应有序地进行径流水的收集和排放，沼气行笼处应修筑围堰，当垃圾填埋到此时应人工拆除围堰。
在本发明中，沙、土或碎石土都可作为主要材料，天然纳米材料的添加比例原则上为10-15％，具体比例根据所需要达到的渗透系数和沙、土或碎石土的实际渗透系数由现场试验而定，试验设备是常规的设备。
实施例1所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是10％-15％，其吸水量为自身重量的4-6倍，遇水膨胀量为自身体积的10-15倍。
实施例2所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是13％，其吸水量为自身重量的5倍，遇水膨胀量为自身体积的12倍。
实施例3所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是6％，其吸水量为自身重量的8倍，遇水膨胀量为自身体积的20倍。
实施例4所述的天然纳米材料是红粘土，它占总重量的比例是24％，其吸水量为自身重量的3倍，遇水膨胀量为自身体积的3倍。
需要注意的是如果主要材料使用的是碎石土，其中碎石的粒径小于覆盖厚度的三分之一。
权利要求
1.一种用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，它是由主要材料和具有自吸水性强、遇水膨胀和粘性好等特点的添加材料组成，添加材料占总重量的比例是5％-25％；其中(1)主要材料是沙，或者是土，或者是碎石土；(2)添加材料是天然纳米材料，其吸水量为自身重量的3-8倍，遇水膨胀量为自身体积的3-20倍。
2.如权利要求1所述的用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，其特征在于所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是10％-15％，其吸水量为自身重量的4-6倍，遇水膨胀量为自身体积的10-15倍。
3.如权利要求1所述的用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，其特征在于所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是13％，其吸水量为自身重量的5倍，遇水膨胀量为自身体积的12倍。
4.如权利要求1所述的用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，其特征在于所述的天然纳米材料是膨润土，它占总重量的比例是6％，其吸水量为自身重量的8倍，遇水膨胀量为自身体积的20倍。
5.如权利要求1所述的用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，其特征在于所述的天然纳米材料是红粘土，它占总重量的比例是24％，其吸水量为自身重量的3倍，遇水膨胀量为自身体积的3倍。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，其特征在于主要材料含有碎石，碎石的粒径小于覆盖厚度的三分之一。
全文摘要
一种用于垃圾卫生填埋场覆盖或封场的防渗材料，它是由主要材料和具有自吸水性强、遇水膨胀和粘性好等特点的添加材料组成，添加材料占总重量的比例是5％－25％；其中(1)主要材料是沙，或者是土，或者是碎石土；(2)添加材料是天然纳米材料，其吸水量为自身重量的3－8倍，遇水膨胀量为自身体积的3－20倍。本发明具有成本低廉、材料来源丰富和加工方便等优点，它能够有效防止雨水下渗至垃圾体转化成渗沥液，防渗系数小于或等于1.0×10
文档编号B09B1/00GK1827728SQ20061005407
公开日2006年9月6日 申请日期2006年2月15日 优先权日2006年2月15日
发明者卫永法 申请人:卫永法