CN108610974A - 一种垃圾填埋覆盖材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾填埋领域，尤其涉及一种垃圾填埋覆盖材料及其应用。本发明提供的材料包括干料和水，所述干料包括：秸秆纤维75～95wt％；粘合剂4～24wt％；表面活性剂0.05～1wt％；成膜剂0.05～1wt％。使用本发明提供的材料对填埋场进行覆盖时，只需覆盖较薄厚度就可实现对垃圾的密封，大大缓解覆盖材料对填埋场库容的影响；同时本发明提供的材料在垃圾表面形成的覆盖层牢固度较高，不会出现黄土覆盖时存在的扬尘、雨水冲刷流失等问题；而且由于本发明提供的材料并不含土壤成分，因此也不存在板结的问题。此外，本发明提供的材料在成膜后并不会绝对阻隔雨水，可使垃圾得到生物降解所需水分，不影响填埋场空间的自然沉降。

Description

一种垃圾填埋覆盖材料及其应用
技术领域
本发明属于垃圾填埋领域，尤其涉及一种垃圾填埋覆盖材料及其应用。
背景技术
随着经济不断持续增长、生活水平不断提高、城市化进程的加快，我国城市生活产生的垃圾量与日俱增，垃圾处理的好坏严重影响人们的生活和城市环境。
垃圾的处理方式主要有三种方式：焚烧法、卫生填埋法和堆肥法。根据国家住建部《生活垃圾卫生填埋技术规范》和《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》，垃圾填埋一般按照“计量-倾倒-推铺-压实-消毒-覆盖”等工艺流程实行分单元分区域处理。其中，覆盖的目的是为了减少二次污染。
目前，我国的垃圾填埋的覆盖方式一般采用黄土覆盖，但黄土覆盖会占用20％以上的填埋场库容，大大缩短垃圾填埋场的使用寿命。而且黄土覆盖的牢固度较差，在晴天特别是大风天气容易引发扬尘；而雨天则引起水土流失，特别是覆盖的边坡，在受到大雨冲刷后容易流失，影响覆盖效果，雨水渗入后还会增加渗滤液的量，增加渗滤液的处理成本。另外，黄土层还易出现板结，从而阻碍垃圾内沼气等从管道系统中排出，使局部垃圾体压力增大导致火灾或发生爆炸。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种垃圾填埋覆盖材料及其应用，本发明提供的覆盖材料在使用时对填埋场的库容影响较小，且覆盖牢固度较高，不会出现板结。
本发明提供了一种垃圾填埋覆盖材料，包括干料和水，所述干料以重量百分数计包括：
优选的，所述秸秆纤维包括稻草秸秆纤维和/或玉米秸秆纤维。
优选的，所述秸秆纤维的长度≤3cm。
优选的，所述粘合剂包括瓜尔胶、改性瓜尔胶、黄原胶、魔芋胶、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、淀粉和聚乙烯醇中的一种或多种。
优选的，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯中的一种或多种。
优选的，所述成膜剂包括硼砂、硼酸和有机硼化物中的一种或多种。
优选的，所述干料与水的质量比1：(2～5)。
本发明提供了一种填埋垃圾的覆盖方法，包括以下步骤：
在待覆盖的填埋垃圾表面涂覆上述技术方案所述的覆盖材料，所述覆盖材料在涂覆区域形成覆盖层。
优选的，所述涂覆的方式为喷涂。
优选的，所述覆盖层的厚度为1～60mm。
与现有技术相比，本发明提供了一种垃圾填埋覆盖材料及其应用。本发明提供的垃圾填埋覆盖材料包括干料和水，所述干料以重量百分数计包括：秸秆纤维75～95wt％；粘合剂4～24wt％；表面活性剂0.05～1wt％；成膜剂0.05～1wt％。本发明提供的一种全新的垃圾填埋覆盖材料，使用该材料对填埋场进行覆盖时，只需覆盖较薄厚度就可实现对垃圾的密封，从而大大缓解覆盖材料对填埋场库容的影响；同时本发明提供的覆盖材料在垃圾表面形成的覆盖层牢固度较高，不会出现黄土覆盖时存在的扬尘、雨水冲刷流失等问题；而且由于本发明提供的覆盖材料并不含土壤成分，因此也不存在板结的问题。此外，本发明提供的覆盖材料在成膜后并不会绝对阻隔雨水，可使垃圾得到生物降解所需水分，不影响填埋场空间的自然沉降。另外，本发明提供的覆盖材料可采用喷涂的方式进行覆盖，设备投入少，操作简便，施工效率高，而且在喷涂前还可在覆盖材料中添加功能性助剂，实现除臭、灭蝇、绿化等作业在喷涂覆盖过程中一步完成。实验结果表明：本发明提供的覆盖材料所形成的覆盖层在模拟抗暴雨冲刷30分钟后没有出现流变现象，覆盖层抗拉强度介于0.6～0.85MPa，密度介于0.55～0.75g/cm3，渗透系数介于0.7×10-7～1.4×10-7cm/s-1；于某垃圾处理厂的填埋场喷涂本发明提供的覆盖材料后，填埋坑臭度低于3，苍蝇密度少于10只/m2。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种垃圾填埋覆盖材料，包括干料和水，所述干料以重量百分数计包括：
本发明提供的覆盖材料包括干料和水。其中，所述干料包括秸秆纤维、粘合剂、表面活性剂和成膜剂。在本发明中，所述秸秆纤维包括但不限于稻草秸秆纤维和/或玉米秸秆纤维；所述秸秆纤维的长度优选≤3cm；所述秸秆纤维优选按照以下方法制备得到：秸秆经汽爆处理，得到秸秆纤维。其中，所述汽爆的压力优选为1.2～1.6MPa，具体可为1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa或1.6MPa；所述汽爆的时间优选为1～9min，具体可为1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min或9min。在本发明中，所述秸秆纤维在干料中的含量为75～95wt％，具体可为75wt％、76wt％、77wt％、78wt％、79wt％、79.5wt％、79.8wt％、80wt％、81wt％、82wt％、83wt％、84wt％、85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％、89.8wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％或95wt％。
在本发明中，所述粘合剂优选为可生物降解粘合剂，包括但不限于瓜尔胶、改性瓜尔胶、黄原胶、魔芋胶、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、淀粉和聚乙烯醇中的一种或多种；所述瓜尔胶的数均分子量优选为100000～300000，具体可为220000；所述聚乙烯醇的数均分子量优选为100～1000万，具体可为300～800万。在本发明提供的一个实施例中，所述粘合剂包括瓜尔胶和聚乙烯醇，所述瓜尔胶和聚乙烯醇的质量比优选为(13～14)：(5～6)，具体可为13.75:5.75。在本发明中，所述粘合剂在干料中的含量为4～24wt％，具体可为4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、19.5wt％、19.8wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％或24wt％。
在本发明中，所述表面活性剂包括但不限于十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯中的一种或多种。在本发明中，所述表面活性剂在干料中的含量为0.05～1wt％，具体可为0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％或1wt％。
在本发明中，所述成膜剂包括但不限于硼砂、硼酸和有机硼化物中的一种或多种。在本发明中，所述成膜剂在干料中的含量为0.05～1wt％，具体可为0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％或1wt％。
在本发明中，所述干料与水的质量比优选为1：(2～5)，具体可为1:2、1:3、1:4或1:5。
在本发明中，直接将组成所述覆盖材料的各组分混合均匀，即可得到本发明提供的覆盖材料。具体的混合过程可以为：先将表面活性剂与秸秆纤维混合，以及将水和粘合剂混合；然后将上述混合得到的两种混合物进行混合；最后将混合体系与成膜剂混合，得到本发明提供的覆盖材料。
本发明提供的一种全新的垃圾填埋覆盖材料，使用该材料对填埋场进行覆盖时，只需覆盖较薄厚度就可实现对垃圾的密封，从而大大缓解覆盖材料对填埋场库容的影响；同时本发明提供的覆盖材料在垃圾表面形成的覆盖层牢固度较高，不会出现黄土覆盖时存在的扬尘、雨水冲刷流失等问题；而且由于本发明提供的覆盖材料并不含土壤成分，因此也不存在板结的问题。此外，本发明提供的覆盖材料在成膜后并不会绝对阻隔雨水，可使垃圾得到生物降解所需水分，不影响填埋场空间的自然沉降。实验结果表明：本发明提供的覆盖材料所形成的覆盖层在模拟抗暴雨冲刷30分钟后没有出现流变现象，覆盖层抗拉强度介于0.6～0.85MPa，密度介于0.55～0.75g/cm3，渗透系数介于0.7×10-7～1.4×10-7cm/s-1；于某垃圾处理厂的填埋场喷涂本发明提供的覆盖材料后，填埋坑臭度低于3，苍蝇密度少于10只/m2。
本发明提供了一种填埋垃圾的覆盖方法，包括以下步骤：
在待覆盖的填埋垃圾表面涂覆上述技术方案所述的覆盖材料，所述覆盖材料在涂覆区域形成覆盖层。
在本发明提供的方法中，直接在待覆盖的填埋垃圾表面涂覆所述覆盖材料即可。其中，所述涂覆的方式优选为喷涂。覆盖材料涂覆后，在涂覆区域形成密闭均匀的覆盖层，实现对填埋垃圾的封存。在本发明中，所述覆盖层的厚度优选为1～60mm，具体可为1mm、5mm、6mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm。
本发明提供的覆盖方法选择了一种全新覆盖材料对垃圾填埋场进行覆盖，使用该材料对填埋场进行覆盖时，只需覆盖较薄厚度就可实现对垃圾的密封，从而大大缓解覆盖材料对填埋场库容的影响；同时所用覆盖材料在垃圾表面形成的覆盖层牢固度较高，不会出现黄土覆盖时存在的扬尘、雨水冲刷流失等问题；而且由于本发明所用的覆盖材料并不含土壤成分，因此也不存在板结的问题。此外，本发明所用的覆盖材料在成膜后并不会绝对阻隔雨水，可使垃圾得到生物降解所需水分，不影响填埋场空间的自然沉降。在本发明提供的优选技术方案中，采用喷涂的方式进行覆盖，这种覆盖方式设备投入少，操作简便，施工效率高，而且在喷涂前还可在覆盖材料中添加功能性助剂，实现除臭、灭蝇、绿化等作业在喷涂覆盖过程中一步完成。
实验结果表明：本发明提供的覆盖方法所形成的覆盖层在模拟抗暴雨冲刷30分钟后没有出现流变现象，覆盖层抗拉强度介于0.6～0.85MPa，密度介于0.55～0.75g/cm3，渗透系数介于0.7×10-7～1.4×10-7cm/s-1；采用本发明提供的覆盖方法处理某垃圾处理厂的填埋场后，填埋坑臭度低于3，苍蝇密度少于10只/m2。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
在本发明的下述实施例中，所述秸秆纤维由秸秆于1.4MPa下汽爆5min后得到，秸秆纤维的长度为2～3cm；所述瓜尔胶由武汉天源生物技术有限公司提供，数均分子量为220000；所述聚乙烯醇的数均分子量为300～800万。
实施例1
(1)组成配比：
干料与水质量比1:3，干料包括：瓜尔胶19.8wt％、稻草秸秆纤维79.8wt％、硼砂0.2wt％、十二烷基磺酸钠0.2wt％。
(2)覆盖材料制作：
将表面活性剂与秸秆纤维进行混合，在水中加入粘合剂进行搅拌溶解；然后在粘合剂溶液中加入秸秆纤维与表面活性剂的混合物；最后在混合体系加入成膜剂，得到具有一定稠度的浆料，即为覆盖材料。
(3)施工：
使用喷播机在需要覆盖的表面喷涂所述覆盖材料，在所需覆盖的表面形成一层厚度6mm密闭均匀的覆盖层。
实施例2
(1)组成配比：
干料与水质量比1:4，干料包括：瓜尔胶19.8wt％、玉米秸秆纤维79.8wt％、硼砂0.2wt％、十二烷基磺酸钠0.2wt％。
(2)覆盖材料制作：
将表面活性剂与秸秆纤维进行混合，在水中加入粘合剂进行搅拌溶解；然后在粘合剂溶液中加入秸秆纤维与表面活性剂的混合物；最后在混合体系加入成膜剂，得到具有一定稠度的浆料，即为覆盖材料。
(3)施工：
使用喷播机在需要覆盖的表面喷涂所述覆盖材料，在所需覆盖的表面形成一层厚度6mm的密闭均匀的覆盖层。
实施例3
(1)组成配比：
干料与水质量比1:3，干料包括：瓜尔胶13.75wt％、聚乙烯醇5.75wt％、稻草秸秆纤维79.5wt％、硼砂0.5wt％、十二烷基磺酸钠0.5wt％。
(2)覆盖材料制作：
将表面活性剂与秸秆纤维进行混合，在水中加入粘合剂进行搅拌溶解；然后在粘合剂溶液中加入秸秆纤维与表面活性剂的混合物；最后在混合体系加入成膜剂，得到具有一定稠度的浆料，即为覆盖材料。
(3)施工：
使用喷播机在需要覆盖的表面喷涂所述覆盖材料，在所需覆盖的表面形成一层厚度6mm的密闭均匀的覆盖层。
实施例4
(1)组成配比：
干料与水质量比1:3，干料包括：瓜尔胶13.75wt％、聚乙烯醇5.75wt％、玉米秸秆纤维79.5wt％、硼砂0.5wt％、十二烷基硫酸钠0.5wt％。
(2)覆盖材料制作：
将表面活性剂与秸秆纤维进行混合，在水中加入粘合剂进行搅拌溶解；然后在粘合剂溶液中加入秸秆纤维与表面活性剂的混合物；最后在混合体系加入成膜剂，得到具有一定稠度的浆料，即为覆盖材料。
(3)施工：
使用喷播机在需要覆盖的表面喷涂所述覆盖材料，在所需覆盖的表面形成一层厚度6mm的密闭均匀的覆盖层。
实施例5
性能评价
将本发明实施例1～4提供的填埋垃圾的覆盖方法和传统黏土覆盖进行比较，其在覆盖层为6mm的情况就可实现使用黏土覆盖10cm所达到的效果，有效提升了库容量。
对本发明实施例1～4形成的覆盖层进行抗暴雨冲刷能力测试，具体为：用0.04MPa的水压淋洒覆盖层30分钟，相当于一次特大暴雨的降水量。结果上述各实施例的覆盖层30分钟后没有出现流变现象，说明本发明提供的覆盖材料能够有效防止黏土覆盖遇到雨水流失产生污泥的状况。
对本发明上述各实施例的覆盖层进行性能检测，结果详见表1：
表1覆盖层性能测试结果
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 黏土
抗压强度(MPa) 0.64 0.65 0.75 0.8 0.45
材料密度(g/cm3) 0.6 0.6 0.7 0.7 1.7
渗透系数(cm/s-1) 1.1×10-7 1.3×10-7 0.8×10-7 1.2×10-7 1.2×10-6
通过表1可以看出，本发明提供的覆盖材料较粘土抗压性高，能有效的防止粉尘的飞扬，保证密封性，同时在新垃圾进场后能够容易破坏而释放空间。
于某垃圾处理厂的填埋场喷涂实施例1提供的覆盖材料，在填埋场表面形成一层厚度6mm的密闭均匀覆盖层。根据臭气浓度检测标准GB/T 14675-93中规定的三点比较式臭袋法进行防臭测评，结果显示臭度低于3，苍蝇密度少于10只/m2，说明本发明提供的覆盖材料能够有效遏制臭味散发与苍蝇的滋生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾填埋覆盖材料，包括干料和水，所述干料以重量百分数计包括：
2.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述秸秆纤维包括稻草秸秆纤维和/或玉米秸秆纤维。
3.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述秸秆纤维的长度≤3cm。
4.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述粘合剂包括瓜尔胶、改性瓜尔胶、黄原胶、魔芋胶、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、淀粉和聚乙烯醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述成膜剂包括硼砂、硼酸和有机硼化物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的覆盖材料，其特征在于，所述干料与水的质量比1：(2～5)。
8.一种填埋垃圾的覆盖方法，包括以下步骤：
在待覆盖的填埋垃圾表面涂覆权利要求1～7任一项所述的覆盖材料，所述覆盖材料在涂覆区域形成覆盖层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述涂覆的方式为喷涂。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述覆盖层的厚度为1～60mm。
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