申请日2005.12.30
公开(公告)日2006.07.26
IPC分类号C04B18/30; C02F11/00; B09B3/00
摘要
以污泥为基的生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料，涉及一种生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料的组成。由10份重量的污泥和掺入其中的2～7份重量的矿化垃圾组成，掺入比例为10∶5～7时直接使用;10∶2～5时须经翻堆预处理后再用。污泥为含水率75～85%、承压能力小于10KPa、有恶臭气味、流变性明显、抗剪强度小、遇水浸泡后呈膨润持水性、表面感官差的污水厂污泥;矿化垃圾为填埋了8～10年后已基本无害化和稳定化的矿化垃圾。本发明的材料在50KPa垂直压力下的流变临界含水率为62%;且膨润持水性、承压强度、抗剪性能等特性达到或接近粘土性能，因此保证了现场作业的安全性;臭度从5降低到2;投资省;运行维护费用低;来源有保证;具有可贵的经济和社会效益。
权利要求书
1.以污泥为基的生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料，其特征在于：由10 份重量的污泥和掺入其中的2～7份重量的矿化垃圾组成;污泥为含水率高达75～ 85%、承压能力小于10kPa、有恶臭气味、流变性明显、抗剪强度小、遇水浸泡 后呈膨润持水性、表面感官差而无法使用的污水厂污泥;矿化垃圾为填埋了8～ 10年后，已基本上实现了无害化和稳定化的矿化垃圾。
2.根据权利要求1所述的以污泥为基的生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料， 其特征在于：所述的矿化垃圾的掺入量为10份重量的污泥中有5～7份重量时， 直接作为生活垃圾填埋场日覆盖材料进行铺摊使用。
3.根据权利要求1所述的以污泥为基的生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料， 其特征在于：所述的矿化垃圾的掺入量为10份重量污泥中有2～5份重量时，必 须经过翻堆周期为1-2天，堆置时间为4～6天的预处理后，使含水率降到60-62% 后再应用。
说明书
以污泥为基的生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾填埋场用的日覆盖层材料的组成。属于污水厂污泥 的资源化领域。
背景技术
目前，由于城市的发展和城市规模的不断扩大，我国每年的城市生活垃圾收 集清运量达1.5亿吨，而且正在不断增加。这些垃圾的出路主要是卫生填埋。生 活垃圾填埋场在按照卫生填埋工艺标准进行作业时，需要大量的覆盖材料对垃圾 表面进行及时覆盖，以避免垃圾与环境的直接接触，减少地表水的渗入，避免填 埋气体无控制地向外扩散，减轻感观上的厌恶感，避免为小动物或细菌提供孳生 的场所，便于填埋场作业设备和车辆的行驶，同时为植被的生长提供土壤。日覆 盖要求确保填埋层的稳定同时不阻碍垃圾的生物分解，因而要求覆盖材料具有良 好的通气性能，较低的渗透性能。一般选用砂质土、粘土等材料，覆盖厚度为 15cm左右。在进行每日覆盖前要把垃圾直接压实，形成平坦的垃圾面，便于覆 盖及有关运行。在填埋区扩展延伸时，顶部和斜坡也要覆盖，以防止垃圾到处飞 扬。一般情况下，每个作业面在一天工作结束时都应及时覆盖。填埋场覆盖材料 的用量与垃圾填埋量的关系一般为1∶4或1∶3(其中日覆盖一般按填埋垃圾总体 积的12～15%计算)，按照这个比例以及全国每年生活垃圾的产量来计算，填埋 场覆盖材料的需求量是非常巨大的。但是，包括上海老港废物处置场在内的国内 众多垃圾填埋场的现实情况是：周边难以找到可以满足覆盖层要求的大量土壤表 土，或者填埋场所在地根本不允许开采珍贵的泥土资源。例如，虽然上海市并不 缺乏粘土资源(浦东新区就普遍分布着一层表层粘性土，厚度为1.0～3.0m)，但 上海是一个国际化大都市，土地资源非常珍贵，征地开挖是根本不现实的。而且 就在前不久，上海市政府颁发了一项禁止使用和制造粘土砖的地方性法规，其宗 旨就是为了保护珍贵的土地资源，征地开挖获取填埋场覆盖材料显然也有违这一 法规的精神。为此，上海老港填埋场自1991年建成使用以来，曾尝试用海滩淤 泥和三林塘堆肥作为覆盖替代材料，结果都不大理想。因而找到合适的符合国家 标准所规定的与砂质土、粘土性能相同的替代材料是解决覆盖材料缺乏问题的关 键。
发明内容
本发明的目的在于公开一种生物垃圾填埋场进行日覆盖的替代材料，这种材 料具有的流变性，承压强度，抗剪性能等特性都与国家标准规定的砂质土、粘土 性能相同，而且价格低廉、投资省、运行维护费用低、来源有保证。
为了达到上述目的，发明人在对污水厂污泥和矿化垃圾的长期研究中发现： 随着我国污水排放量和污水处理率的同步提高，污水厂污泥的排放量近年在急速 增加，但污水厂污泥的最终出路到目前为止仍未能得到彻底解决。经过重力浓缩、 机械脱水后的污水厂污泥，由于其含水率高(75～85%)，有恶臭气味，流变性 明显，承压能力差(小于10kPa)，抗剪强度小，遇水浸泡后呈膨润持水性，表 面感官观瞻性差而无法使用。必须找到一种物质，改变污泥的上述特性，才能成 为生活垃圾填埋场日覆盖物的替代材料。这种物质就是填埋了8～10年后，已基 本上实现了无害化和稳定化的矿化垃圾。因为矿化垃圾含水率低，有机质含量也 低，可自然晾干而不产生渗滤水，无气味或具有轻微的泥土芳香味，色浅，外观 特征类似于腐殖质，呈微颗粒状，质地疏松，具有无数极微孔隙，所以具有很大 的表面积。在污泥中掺入矿化垃圾这种细料后可以降低污泥的含水率和有机质含 量，能有效削弱污泥的流变性和膨润持水性，提高污泥的承压能力和抗剪强度， 改善污泥的表面观瞻性，降低污泥的臭度，使污泥在强度、卫生条件和观瞻性等 三个方面都能满足填埋场日覆盖的要求。
基于上述理论依据，发明人经过长期试验，找到了污泥和矿化垃圾的混合比 例，获得了符合生活垃圾填埋场日覆盖材料的要求：流变性和膨润持水性，承压 能力和抗剪强度都符合填埋技术规范的粘土性能，可以替代现有的砂质土、粘土 等材料的日覆盖材料：由10份上述污泥中掺入2～7份重量的矿化垃圾组成，其 中10份污泥中掺入5～7份矿化垃圾组成的日覆盖材料的含水率在60～62%、流 变性和膨润持水性，承压能力和抗剪强度，满足直接进行日覆盖材料的要求，可 以直接使用。10份污泥中掺入2～5份矿化垃圾均匀混合后组成的日覆盖材料， 需要再经过翻堆周期为1-2天，堆置时间为4～6天(依据天气、气温的不同而 不同)的预处理后，达到含水率在60-62%、流变性和膨润持水性，承压能力和 抗剪强度，再应用。
本发明的优点和效果如下：
1.由于污泥中加入了矿化垃圾，使本发明的材料的含水率从75～85%降为 62.3%或以下，流变性降低和承压强度提高到可以承受现场作业时推土机对地面 的压强(0.54kgf/cm2合52.92kPa)，因此，保证了现场作业的安全性。
2.由于本发明将矿化垃圾掺入污泥后内聚力=1.76kPa，内摩擦角=6.5° 时，与水电部《碾压土石坝设计规范》(SDJ218-84)和交通部《港口工程技术规 范》的相关规定比较，安全系数大于1.3，因此用于日覆盖是安全的。
3.由于矿化垃圾掺入后伴随的含水率的降低能有效消除水膜，提高污泥颗 粒、污泥颗粒与矿化垃圾颗粒之间的基质吸力，污泥中存在的大量具有胶结作用 的有机质，在含水率降低后，也能起到一种类似于高分子混凝剂的吸附搭桥作用， 从而使污泥的抗剪性能进一步得到提高。
4.由于矿化垃圾多孔疏松的特点，在生物吸附作用和矿化垃圾中经过其长 时间的驯化后的微生物作用，使污泥的恶臭减弱到刚刚能确认臭味种类的程度， 即经测量污泥的臭度可以从5降低到2。
5.由于将污泥改性所需的矿化垃圾原本就取自于填埋场，相对于现有技术 中应用外来土壤作为日覆盖材料来说，可认为其不占用或基本不占用填埋空间， 因此投资省、运行维护费用低、来源有保证。
6.本发明将矿化垃圾-污泥混合材料作为生活垃圾填埋场日覆盖材料，解决 了污泥的处理与处置这个涉及环境和经济难题，因此不光实用，而且具有可贵的 经济效益和社会效益。