CN103038192A - 受污染土地的修复方法 - Google Patents

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Abstract

修复受污染的土地如垃圾填埋地(12)的方法，包括用大体连续的混合物层覆盖土地表面，为形成火山灰质磐层(14)做准备，该混合物包括粉碎的粉煤灰和石灰。至少有一个土层铺于火山灰质磐层(14)上面，该土层包括粉碎的粉煤灰、生物炭和二级处理的污水污泥或其他有机材料的各种混合物。

Description

受污染土地的修复方法
技术领域
本发明涉及一种修复受污染土地的方法,该法尤其适用于但不限于垃圾填埋场。
背景技术
目前,受污染土地的再利用,例如用于建造新的建筑物、道路、住宅和商业果园、葡萄园、花园和运动场,其实用性是十分有限的,因为污染可能长期有毒,从而对健康和安全构成重大风险。此外,污染可能会阻止或限制植物的生长。
在以前的垃圾填埋场，填埋的垃圾一般会产生一种或多种气体作为自然降解的副产物，这取决于场地的使用年数和填埋垃圾的类型。这些气体,特别是所谓的“温室气体”如甲烷和二氧化碳的排放对环境有害。
此外,雨水渗过垃圾填埋地,被分解的废物污染而形成渗滤液。这种渗滤液通常进入当地的地下水,污染当地环境并可能对当地人的健康和安全构成潜在风险。额外的渗滤液一般产生于含碳物质的分解过程中。
为了缓解这些问题,众所周知,应该建造工程化的垃圾填埋场，其应该用地理上防渗透的材料建造或者使用由土工织布制作的防渗衬里或者工程粘土。现在一些国家根据污染的性质已经强制使用这种衬里。然而,许多已经存在的垃圾填埋场并不能受益于这种衬里。此外,尝试用粘土盖住垃圾填埋场从而阻止水浸入经常不能成功,因为随着时间的推移，粘土会变干和开裂，导致雨水浸入。因此,本发明的目标是提供一种改进方法，用于修复受污染土地例如垃圾填埋地，使其有利于使用。该法能减少渗滤液进入地下水，也能减少气体排放到大气中。
发明内容
根据本发明，提供了一种修复受污染土地的方法,包括用大体连续的混合物层覆盖土地表面做预备，该混合物包含粉煤灰和石灰，该混合物层形成一火山灰质磐层，将至少一层土壤铺于该火山灰质磐层上面,这一层或者每一层土壤包括至少一些由生物质热解而成的生物炭，生物质的热解由填埋场抽取出的甲烷引起。
这种方法的优势在于,其能够改善受污染土地的环境,从而将其回收用于随后的有经济价值的用途,例如,种植高价值作物,像商业葡萄园和/或集成娱乐和教育的设施。
火山灰质磐层有效的覆盖填埋场，防止气体向上迁移，而用钻孔可以将气体抽出。这种覆盖还提供了抵御雨水浸入的屏障，因此大大减少了从受污染土地如垃圾填埋地进入地下水面的渗滤液。
火山灰质磐层有助于获取或抽取废气以便随后使用,例如,用于热解生物质。最好是在放置混合物之前，将填埋场进行美化改造，使其具有斜坡。在使用中,这些斜坡引导雨水远离填埋场而使其进入池塘，在那里可以用管子将水抽上来使用。
这种方法是环保的,因为它最大程度地减少使用需要回收的材料,否则还得处理这些材料。粉煤灰是燃煤发电站的一种废弃副产品。将一层或多层土壤铺于预备层上面。可调整这些工程土层以适合被回收的受污染土地的特定终端使用者。例如,可控制混合物层使其在合适的排水以及良好的持水能力之间取得平衡，使得被污染土地特别有益于农业应用。
也可以调整土层,从而为攀爬植物根系提供足够的通风,这对于避免根部窒息是至关重要的,通常在严重板结的土壤中会出现这个问题。
因为每一个土层并不是硬磐,因此它们不会妨碍根的穿透力。
使用生物炭是环保的,因为它储存碳,从而减少二氧化碳的排放。
本发明的更好的和/或可选功能陈述在权利要求2至27中。
附图说明
为了更好地理解本发明,更清楚地描述它如何实施,现在通过例子对相应附图做出说明，其中:
图1显示了垃圾填埋地覆盖物的横截面示意图，其有一火山灰质层和一系列工程土层。
具体实施方式
参照图1,已被覆盖的垃圾填埋场的截面如10所示。垃圾填埋场10包括储存的废物或垃圾填埋地12,通常是当地市政管理局将其收集并运送至垃圾填埋场用于长期存储。如前所述，如果这种废物12不经过如下所述的处理，将会对环境造成污染。
一火山灰质磐层或硬磐14被铺于废物12之上。该火山灰质磐层由粉碎的粉煤灰（PFA）与石灰混合而成。PFA是燃煤电站的一种废弃物。随着时间的推移，以游离石灰形式分布的PFA形成一防渗火山灰硬磐层。该硬磐有效盖住废物12，防止例如甲烷和二氧化碳气体这类在生物降解过程中产生的副产物上升到表面。它还提供了防止雨水和/或地下水浸入的屏障。火山灰质层的厚度大约在1m至1.5m之间。
尽管没有显示在图1中,垃圾填埋地的表面实际会被分级为一个或多个斜坡,造成火山灰质层14的斜坡。通过这种方式,作为副产物的气体和液体将被定向到合适的收集点。气体可能被抽出用做能源,例如用于热解生物质。这些水可能会被收集在一个池塘。在葡萄树生长环境中，将填埋场设置成梯度，以致产生一个斜坡，从而优化日晒量，获得最大的葡萄产量和采集最多的灌溉水。
将一系列的工程土层铺于火山灰质层14的顶部，每一层都具有特殊组成。在硬磐上形成的一系列土层，使得填埋场的使用更为有利,例如用于农业生产或者符合当前的环境健康和安全标准的娱乐目的。
第一土层16，即“C”土层,是由PFA和生物炭组成的混合物，被直接铺在火山灰质层14的顶部。生物炭的作用是用于平衡土层内部的排水和PFA的持水能力，PFA有助于阻止营养物渗漏。C土层16作为基础层,通常还包含大石块和/或碎砖块,优选可回收的物质。层14大约1.5m厚,位于距完工的场地表面2至3.5m的深度30处。
从火山灰质层14抽取的甲烷用于热解生物炭。其优势是,可以将生物炭在较低温度下慢慢的分解并培养2个月,其有效pH值降至平均2-3的水平，可以中和未处理的高pH值的PFA。尽管土壤中pH很高，游离硼含量保持在提升了的高位，土壤仍适合种植对硼和pH具有耐受性的Vinus vitecultera（普通的葡萄树）。生物炭的热解使碳以稳定形式固定下来，保留时间可超过1000年。因此,这有助于实现减少温室气体排放的环境目标。
第二土层18，即"B″土层，铺于第一土层16之上,其主要成分也是PFA和生物炭的混合物。例如,组成第二土层18的混合物可能是体积百分含量为60%的PFA和40%的生物炭。但是,第二土层18可能还包括石头、沙子、淤泥和有机物,如人们所熟知的块状的二级处理的污水污泥。污水污泥是一种活性NPK(氮磷钾)肥料，其向土壤提供有机物质。第二土层18中的有机物质体积百分含量少于1％。第二土层18的厚度约为1.5m,位于距完工的场地表面0.5至2.0m深处。
第三土层20，即“A”土层，铺于第二土层18顶部,主要由体积百分含量为57%的PFA和40%的生物炭混合而成的。由二级处理的污水污泥提供的有机物质体积百分含量少于3%。大多数矿物养分会保留在此层。第三土层约0.4m厚,位于距离完工的场地表面0.1m至0.5m深处。
第四土层22，即"O"层,位于完工的场地表面,一般0.1m深。其也包含PFA和生物炭的混合物，其中大约含有体积百分含量为45%的生物炭和25%的PFA。第四土层22含有的有机物的比例比其他层高，其体积百分含量大约为30%，如二级处理的污水污泥，但是矿物质含量相对较低。
贯穿土层的生物炭的存在产生了自由的排水特性，其内在的吸附保留特性，允许将有机污水污泥中的营养元素用于优化生长培养基。
使用工程土层可改善土壤排水能力,这是种植作物所必需的，因为其有助于土壤快速变暖。在园艺中已证实渍水土壤变暖速度要慢于较干的土。通常而言，温暖的土壤是有利的，因为其刺激根部活动从而促使其在春天发芽生长。
简而言之,通过用PFA替代惰性细颗粒物质如淤泥和粘土和用生物炭替代大颗粒物质如砂石，人工土壤可复制粉砂粘壤土的自然土壤特性。人工土壤是作物的增强型生长培养基，也是附加的表面层，人们可以在上面进行休闲娱乐活动，其健康和安全性符合现行法规。
需要注意的是,各种土层的深度或厚度可以各不相同,以适应特定的垃圾填埋地或受污染土地。此外,不同土层的成分也可能各不相同,以适应特定的位置。所述土壤层可单独使用，或可与火山灰质层以任意组合使用。

Claims (28)

1.修复受污染土地的方法,包括用大体连续的混合物层覆盖土地表面，形成一火山灰质磐层，该混合物包含粉煤灰和石灰，将至少一层土壤铺于该火山灰质磐层上面，该层或者每一层土壤包括至少一些由生物质热解而成的生物炭，其中生物质的热解由从填埋场抽取出的甲烷引起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成火山灰质磐层的层厚度约为1.5m。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中多个具有各自组分的土层铺于火山灰质磐层上面。
4.根据权利要求1-3中任意一条所述的方法，其中第一土层铺于火山灰质磐层上面，第一土层具有包含粉煤灰和生物炭的混合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中第一土层的混合物还包含石头和/或碎砖。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中第一土层的厚度约为1.5m。
7.根据权利要求4-6中任意一条所述的方法，其中第二土层铺于第一土层上面，第二土层具有包含粉燃料灰和生物炭的混合物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中第二土层的混合物还包含石头和/或沙子和/或淤泥。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中第二土层的混合物还包含有机物。
10.根据权利要求7-9中任意一条所述的方法，其中第二土层的混合物包含的有机物体积百分含量少于1%。
11.根据权利要求10所述的方法，其中有机物是污水污泥。
12.根据权利要求7-11中任意一条所述的方法,其中第二个土层的混合物包括体积百分含量约为60%的粉燃料灰和体积百分含量约为40%的生物炭。
13.根据权利要求7-12中任意一条所述的方法，其中第二土层的厚度约为1.5m。
14.根据权利7-13中任意一条所述的方法，其中第三土层铺于第二土层上面，第三土层具有包含粉燃料灰和生物炭的混合物。
15.根据权利要求14所述的方法，其中第三土层的混合物还包含石头和/或沙子和/或淤泥。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中第三土层的混合物还包含有机物。
17.根据权利要求14-16中任意一条所述的方法,其中第三土层混合物包含的有机物体积百分含量小于3%。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中有机物是污水污泥。
19.根据权利要求14-18中任意一条所述的方法,其中第三土层混合物包括体积百分含量约为57%的粉燃料灰和体积百分含量约为40%的生物炭。
20.根据权利要求14-19中任意一条所述的方法，其中第三土层的厚度约为0.4m。
21.根据权利14-20中任意一条所述的方法，其中第四土层铺于第三土层上面，第四土层具有包含粉燃料灰和生物炭的混合物。
22.根据权利要求21所述的方法，其中第四土层的混合物还包含石头和/或沙子和/或淤泥。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中第四土层的混合物还包含有机物。
24.根据权利要求20-23中任意一条所述的方法,其中第四土层混合物包含的有机物体积百分含量约为30%。
25.根据权利要求24所述的方法，其中有机物是污水污泥。
26.根据权利要求20-25中任意一条所述的方法,其中第四土层混合物包括体积百分含量约为25%的粉燃料灰和体积百分含量约为45%的生物炭。
27.根据权利要求21-26中任意一条所述的方法，其中第四土层的厚度可达约0.1m。
28.大体如上所述并参照图1的用于修复受污染土地的方法。
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