公布日：2023.12.29
申请日：2023.02.27
分类号：B09B1/00(2006.01)I;B09B3/65(2022.01)I;B09B5/00(2006.01)I;B09B101/55(2022.01)N;B09B101/25(2022.01)N
摘要
本发明涉及垃圾填埋处理技术领域，提供了一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，包括铺设在垃圾填埋场上方的覆盖层组，以及用于向所述覆盖层提供回灌液的回灌系统；所述覆盖层组包括第一覆盖层、灌溉层、第二覆盖层以及生态层，第一覆盖层是以钢渣、市政污泥为基质主料与石灰混合制备得到；第二覆盖层是以钢渣、市政污泥为基质主料与腐殖土混合制备得到；填充层是以钢渣、市政污泥混合制备得到；本发明采用覆盖层组与回灌系统配合形成缓冲覆盖层系统，整体系统结构设计合理，具备以废治废的资源化处理功能，具备较佳的降碳效果，具备易施工、成本低的优势。
权利要求书
1.一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，包括铺设在垃圾填埋场(1)上方的覆盖层组(2)，以及用于向所述覆盖层(2)提供回灌液的回灌系统(3)；其特征在于，所述覆盖层组(2)包括铺设在所述垃圾填埋场(1)内垃圾上方的第一覆盖层(21)，铺设在所述第一覆盖层(21)上方的灌溉层(22)，铺设在所述灌溉层(22)上方的第二覆盖层(23)，以及铺设在所述第二覆盖层(23)上方的生态层(24)；所述灌溉层(22)包括铺设在所述第一覆盖层(21)上表面的土工格室层(221)，以及铺设在所述土工格室层(221)上方且填充在土工格室层(221)格室内的填充层(222)；所述第一覆盖层(21)是以钢渣、市政污泥为基质主料与石灰混合制备得到；所述第二覆盖层(23)是以钢渣、市政污泥为基质主料与腐殖土混合制备得到；所述填充层(222)是以钢渣、市政污泥混合制备得到；所述生态层(24)包括铺设在所述第二覆盖层(23)上方的生态土层(241)，以及种植在所述生态土层(241)的生态植物(242)；生态土层(241)内设置有植被网(243)；所述回灌系统(3)包括与垃圾填埋场(1)的渗滤液处置系统连接的暂存罐组(31)，一端与所述暂存罐组(31)连接的引液管组(32)，与所述引液管组(32)另一端连接且预埋在所述填充层(222)内部的埋设管(33)，以及用于对所述第一覆盖层(21)、第二覆盖层(23)内部进行监测的传感组件(34)；所述引液管组(32)包括一端与所述暂存罐组(31)连接的管泵组(321)，设置在所述管泵组(321)管路上的反冲洗过滤装置(322)，以及一端与所述管泵组(321)另一端连接的分液组件(323)；所述埋设管(33)与所述分液组件(323)另一端连接。
2.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述第一覆盖层(21)的制备工艺为：按照质量份数计，将6～13份钢渣、3～5份市政污泥、0.3～0.5份辅助料混合均匀，得到第一混合基料，然后调节含水量为8～10％，然后铺设在垃圾填埋场(1)内的垃圾上方；辅助料为石灰。
3.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述填充层(222)的制备工艺为：按照质量份数计，将4～6份钢渣、8～12份市政污泥混合均匀，然后铺设在土工格室层(221)上方且填充在土工格室层(221)网格内。
4.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述第二覆盖层(23)的制备工艺为：按照质量份数计，将4～6份钢渣、8～15份市政污泥、3～7份辅助料混合均匀，得到第二混合基料，然后调节含水量为15～18％，然后铺设在填充层(222)上方；辅助料为腐殖土。
5.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述所述管泵组(321)包括一端与暂存罐组(31)连接且另一端与分液组件(323)连接的引液管(3211)，以及为引液管(3211)提供引水动力的泵体(3212)；所述反冲洗过滤装置(322)设置在引液管(3211)上；所述分液组件(323)包括与引液管(3211)连接的分液主槽(3231)，以及多个一端分别与分液主槽(3231)连接且另一端与埋设管(33)连接的分液支管(3232)。
6.如权利要求5所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述分液组件(323)还包括用于对所述分液主槽(3231)进行加压的加压组件(3233)。
7.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述埋设管(33)包括安装在分液组件(323)另一端的渗透主管(331)，多组与所述渗透主管(331)分别连接的渗透副管组(332)；每组所述渗透副管组(332)均包括多个间隔设置的连接管(333)，以及多个一一对应设置在两个相邻所述连接管(333)上的渗透管(334)。
8.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述渗透管(334)包括表面设置有渗透孔(3340)且与所述连接管(333)连接的渗透管本体(3341)，以及设置在渗透管本体(3341)内且外壁与渗透管本体(3341)内壁接触的海绵柱(3342)；所述海绵柱(3342)内部设置有通槽(3343)。
9.如权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，其特征在于，所述还包括曝气组件(4)，所述曝气组件(4)包括布设在垃圾填埋场(1)垃圾内的第一曝气管(41)，布设在所述填充层(222)内的第二曝气管(42)，以及与所述第一曝气管(41)、第二曝气管(42)连接的风机组(43)。
10.如权利要求1～9任一所述减污降碳型缓冲覆盖层系统的减污降碳方法，其特征在于，包括：S1、覆盖层系统的施工待垃圾填埋场(1)内的垃圾至指定位置后，制备第一覆盖层(21)所需物料并将物料铺设在垃圾上方直至厚度为0.5～1.0m，形成第一覆盖层(21)；然后将土工格室铺设在第一覆盖层(21)上方形成土工格室层(221)；再制备填充层(222)所需物料且填充在土工格室层(221)格室内，持续填充物料至没过土工格室层(221)上方0.05～0.1m，将埋设管(33)铺设并预留接口，然后再次填充物料至总厚度为0.2～0.3m，形成填充层(222)；其中，填充层(222)总厚度等于土工格室层(221)的格室高度和土工格室层(221)上方的填充层(222)物料厚度的总高；制备第二覆盖层(23)所需物料并将物料铺设在填充层(222)上方直至厚度为0.3～0.5m，形成第二覆盖层(23)；制备生态土层(241)所需物料并将物料铺设在第二覆盖层(23)上方，并在铺设时设置植被网(243)；然后栽种生态植物(242)，形成生态层(24)；然后将预留接口与分液组件(323)连接，并将反冲洗过滤装置(322)、管泵组(321)、暂存罐组(31)进行组装，然后将暂存罐组(31)与垃圾填埋场(1)的渗滤液处置系统连接；然后在第一覆盖层(21)、第二覆盖层(23)内部布设传感组件(34)；S2、覆盖层系统的运行将渗滤液处置系统处理后的渗滤液尾水通过回灌系统(3)回灌至覆盖层组(2)，并利用传感组件(34)对第一覆盖层(21)、第二覆盖层(23)内部进行监测；对第一覆盖层(21)、第二覆盖层(23)具体监测温湿度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在缺陷，提供一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统。
本发明的技术方案为：一种用于垃圾填埋场的减污降碳型缓冲覆盖层系统，包括铺设在垃圾填埋场上方的覆盖层组，以及用于向所述覆盖层提供回灌液的回灌系统；
所述覆盖层组包括铺设在所述垃圾填埋场内垃圾上方的第一覆盖层，铺设在所述第一覆盖层上方的灌溉层，铺设在所述灌溉层上方的第二覆盖层，以及铺设在所述第二覆盖层上方的生态层；
所述灌溉层包括铺设在所述第一覆盖层上表面的土工格室层，以及铺设在所述土工格室层上方且填充在土工格室层格室内的填充层；
所述第一覆盖层是以钢渣、市政污泥为基质主料与石灰混合制备得到；所述第二覆盖层是以钢渣、市政污泥为基质主料与腐殖土混合制备得到；所述填充层是以钢渣、市政污泥混合制备得到；
所述生态层包括铺设在所述第二覆盖层上方的生态土层，以及种植在所述生态土层的生态植物；生态土层内设置有植被网；
说明：采用钢渣与市政污泥搭配，一方面能够利用炉渣中的FeCl3+钙镁氧化物脱水，有助于市政污泥处理的作用，有助于市政污泥处理的资源利用；另一方面，钢渣能够与渗滤液水分接触，同时缓慢释放碱度，有利于渗滤液中的CH4进一步释放；垃圾中释放的CO2气体可被钢渣吸附，进一步实现降碳效果；
而炉渣中的Mg元素与市政污泥中的磷元素，与高浓度的渗滤液中氨氮混合，形成磷酸铵镁，磷酸铵镁作为肥料，可以促进生态植物的生长，植物可以进一步吸收CH4；即渗滤液回灌覆盖层组的CH4一部分可以被覆盖层组中的钢渣吸附，另一部分被生态植物吸附；
所述回灌系统包括与垃圾填埋场的渗滤液处置系统连接的暂存罐组，一端与所述暂存罐组连接的引液管组，与所述引液管组另一端连接且预埋在所述填充层内部的埋设管，以及用于对所述第一覆盖层、第二覆盖层内部进行监测的传感组件；
所述引液管组包括一端与所述暂存罐组连接的管泵组，设置在所述管泵组管路上的反冲洗过滤装置，以及一端与所述管泵组另一端连接的分液组件；所述埋设管与所述分液组件另一端连接；
说明：利用回灌系统将渗滤液回灌至稳定化垃圾内，形成生物反应器，一方面能够抑制CH4的产生，另一方面能够降低渗滤液中污染物浓度。
进一步地，所述第一覆盖层的制备工艺为：按照质量份数计，将6～13份钢渣、3～5份市政污泥、0.3～0.5份辅助料混合均匀，得到第一混合基料，然后调节含水量为8～10％，然后铺设在垃圾填埋场内的垃圾上方；辅助料为石灰。
说明：第一覆盖层与垃圾填埋场内的垃圾直接接触，采用钢渣与市政污泥配合石灰的混合方式是因为其充当垃圾中释放的CO2气体的首位屏障，因此钢渣较多于市政污泥，而利用少量的石灰可对垃圾起到消毒、除异味的作用；另外，采用自然晾干的方式调节含水量为8～10％。
进一步地，所述填充层的制备工艺为：按照质量份数计，将4～6份钢渣、8～12份市政污泥混合均匀，然后铺设在土工格室层上方且填充在土工格室层网格内。
说明：填充层不进行含水量调节处理有利于埋设管施工后与填充层紧密接触，因为铺设埋设管后，由于铺设埋上方覆盖厚度较小，若对其直接进行平整夯实处理势必会导致埋设管的破碎，因此不进行含水量调节处理，是利用含水量较大覆盖料可在铺设时实现较佳的密实度；填充层作为垃圾的第二道屏障，其依据采用钢渣与市政污泥的混合方式。
进一步地，所述第二覆盖层的制备工艺为：按照质量份数计，将4～6份钢渣、8～15份市政污泥、3～7份辅助料混合均匀，得到第二混合基料，然后调节含水量为15～18％，然后铺设在填充层上方；辅助料为腐殖土。
说明：第二覆盖层作为垃圾的第三道屏障，其依据采用钢渣与市政污泥为主要原料的混合方式，而其又作为生态植物后续的根系生长层，因此其需具备较佳的根系生长环境，进而辅助料采用腐殖土能够为生态植物的根系提供初期养分。
进一步地，所述所述管泵组包括一端与暂存罐组连接且另一端与分液组件连接的引液管，以及为引液管提供引水动力的泵体；
所述反冲洗过滤装置设置在引液管上；
所述分液组件包括与引液管连接的分液主槽，以及多个一端分别与分液主槽连接且另一端与埋设管连接的分液支管。
说明：利用暂存罐组可对渗滤液处置系统处理后的渗滤液尾水进行暂存处理，便于后续有计划的进行回灌；而反冲洗过滤装置可实现对回灌的渗滤液尾水进行过滤处理；分液组件可满足因垃圾填埋场区域较大导致埋设管数量较多而进行充足供液的需求。
进一步地，所述分液组件还包括用于对所述分液主槽进行加压的加压组件。
说明：利用加压组件对分液主槽进行加压，有效地避免因设管数量较多而导致回灌的渗滤液尾水压力不足导致回灌率不佳的问题。
进一步地，所述埋设管包括安装在分液组件另一端的渗透主管，多组与所述渗透主管分别连接的渗透副管组；每组所述渗透副管组均包括多个间隔设置的连接管，以及多个一一对应设置在两个相邻所述连接管上的渗透管。
说明：利用渗透管代替喷头不仅可节约成本，且能够有效地避免喷头在后续使用中需定期维护的问题。
进一步地，所述渗透管包括表面设置有渗透孔且与所述连接管连接的渗透管本体，以及设置在渗透管本体内且外壁与渗透管本体内壁接触的海绵柱；
所述海绵柱内部设置有通槽。
说明：渗滤液尾水通过渗透孔可渗入填充层，海绵柱能够有效地减缓水流直接喷射而出形成冲击力较大的水柱，进而避免喷射的水柱对填充层造成较大冲刷导致覆盖层组塌陷的问题。
进一步地，所述还包括曝气组件，所述曝气组件包括布设在垃圾填埋场垃圾内的第一曝气管，布设在所述填充层内的第二曝气管，以及与所述第一曝气管、第二曝气管连接的风机组。
说明：使用时，可通过第一曝气管、第二曝气管可实现对垃圾填埋场内的垃圾进行曝气增氧。
进一步地，所述减污降碳型缓冲覆盖层系统的减污降碳方法，包括：
S1、覆盖层系统的施工
待垃圾填埋场内的垃圾至指定位置后，制备第一覆盖层所需物料并将物料铺设在垃圾上方直至厚度为0.5～1.0m，形成第一覆盖层；
然后将土工格室铺设在第一覆盖层上方形成土工格室层；
再制备填充层所需物料且填充在土工格室层格室内，持续填充物料至没过土工格室层上方0.05～0.1m，将埋设管铺设并预留接口，然后再次填充物料至总厚度为0.2～0.3m，形成填充层；其中，填充层总厚度等于土工格室层的格室高度和土工格室层上方的填充层物料厚度的总高；
制备第二覆盖层所需物料并将物料铺设在填充层上方直至厚度为0.3～0.5m，形成第二覆盖层；
制备生态土层所需物料并将物料铺设在第二覆盖层上方，并在铺设时设置植被网；然后栽种生态植物，形成生态层；
然后将预留接口与分液组件连接，并将反冲洗过滤装置、管泵组、暂存罐组进行组装，然后将暂存罐组与垃圾填埋场的渗滤液处置系统连接；
然后在第一覆盖层、第二覆盖层内部布设传感组件；
S2、覆盖层系统的运行
将渗滤液处置系统处理后的渗滤液尾水通过回灌系统回灌至覆盖层组，并利用传感组件对第一覆盖层、第二覆盖层内部进行监测；对第一覆盖层、第二覆盖层具体监测温湿度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用覆盖层组与回灌系统配合形成缓冲覆盖层系统，整体系统结构设计合理；
其中，覆盖层组以钢渣和市政污泥为基质主料，为钢渣治理与市政污泥处理提供新出路，实现以废治废的资源化处理；钢渣可以吸附市政污泥中的水份，实现了对市政污泥的脱水处理，减少了市政污泥脱水的费用；并且钢渣可以吸附垃圾中释放的CO2气体，实现降碳效果；
其中，利用回灌系统将渗滤液处置系统处理后的渗滤液尾水回灌至覆盖层组中，不仅可在垃圾堆体内部形成生物反应器，减少垃圾的CH4生成，并去除渗滤液中的有污染物浓度；并且回灌的渗滤液尾水可与钢渣和市政污泥形成磷酸铵镁肥料，可以促进生态植物的生长，而生态植物又可进一步吸附CH4的同时绿化垃圾填埋场；
本发明整体系统结构简单，具备易施工、成本低的优势，适合大量推广。
（发明人：刘景龙;严小飞;张后虎;徐东;陈祥;孙孜菲）