CN109465274A - 一种垃圾填埋覆盖材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了涉及环境治理材料领域中的一种垃圾填埋覆盖材料，包括的原料按重量份数计为：50～60份的反浮选磷尾矿、20～30份的矿化垃圾、10～20份的改性水泥一膨润土材料、3～5份的微生物菌种液，其中改性水泥一膨润土材料由普通硅酸盐水泥、膨润土、高炉矿渣和粉煤灰四种材料组成，矿化垃圾为填埋场内填埋至少3年的矿化垃圾、微生物菌种液为垃圾渗滤液培养出的微生物液。本发明将反浮选磷尾矿和改性水泥一膨润土材料作为粘连剂，在无土喷涂覆盖材料中作为防水透气材料使用，矿化垃圾提供微生物的同时作为骨架，其覆盖材料喷涂后具有透气、防水和耐雨水冲刷的三重功效，独特添加垃圾渗滤液培养出的微生物液起到快速降解作用的核心微生物技术，能长期有效除臭和灭蝇。

Description

一种垃圾填埋覆盖材料及其制备方法

技术领域

本发明属于环境治理材料领域，具体涉及一种垃圾填埋覆盖材料及其制备方法。

背景技术

在经济持续高速增长、生活水平迅速提高、城市化进程不断加快的同时，我国城市生活垃圾的产量也与日俱增。垃圾中所含有的和产生的有害成分，会对大气、土壤、水体造成污染，不仅严重影响城市环境质量，而且直接威胁人体健康，成为社会公害之一。因此，城市生活垃圾的处理成为亟待解决的重大环境问题。现代卫生填埋工程是世界各地处理城市垃圾的主要方法，根据我国《城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004)》和《生活垃圾卫生填埋场运行管理规范(GB16889-2008)》中的要求，在卫生填埋场的设计和运行过程中，垃圾进场后应于24h内完成垃圾的摊铺、压实、覆盖工作，在我国绝大部分的垃圾场还在使用0.2-0.25m的压实粘土进行覆盖，粘土是一种惰性材料，不会降解也不会加速垃圾的降解，压实粘土干化后覆盖在垃圾表面，一方面透气性不足，二来由于粘土不具有防水性，因此再使用压实粘土进行填埋场覆盖时，垃圾填埋场的透气性和防水性均有不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾填埋覆盖材料，以克服现有技术采用压实粘土作为垃圾填埋材料透气性和防水性的问题。

本发明的技术方案为：一种垃圾填埋覆盖材料，包括的原料按重量份数计为：50～60份的反浮选磷尾矿、20～30份的矿化垃圾、10～20份的改性水泥一膨润土材料、3～5份的微生物菌种液，其中改性水泥一膨润土材料由普通硅酸盐水泥、膨润土、高炉矿渣和粉煤灰四种材料组成，矿化垃圾为填埋场内填埋至少3年的矿化垃圾、微生物菌种液为垃圾渗滤液培养出的微生物液。

优选一，包括的原料按重量份数计为：50份的反浮选磷尾矿、20份的矿化垃圾、20份的改性水泥一膨润土材料、3份的微生物菌种液。

优选二，包括的原料按重量份数计为：55份的反浮选磷尾矿、25份的矿化垃圾、15份的改性水泥一膨润土材料、4份的微生物菌种液。

优选三，包括的原料按重量份数计为：60份的反浮选磷尾矿、30份的矿化垃圾、10份的改性水泥一膨润土材料、5份的微生物菌种液。

本发明的工作原理及有益效果：磷尾矿是一种瘠性尾矿，无法释放磷离子供植物吸收，在覆土材料的使用中一般是将其舍弃不用，但是经过处理的反浮选磷尾矿具有一定的粘性，可以作为粘性材料使用，同时由于磷尾矿中含有大量的磷元素，如果能充分利用起来，不仅能给植物提供所需的磷元素，同时因为粘性，抗冲刷能力也会增强，与矿化垃圾混合后可作为表面覆盖层，具有防水的效果；矿化垃圾是填埋场内基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾，本发明拟用填埋至少3年的矿化垃圾，尤其是3年左右的矿化垃圾，该矿化垃圾中含有原有垃圾系统中各种生物,主要是微生物的载体,在长期的生物降解过程中，矿化垃圾表面附着了数量庞大、种类繁多、代谢能力极强的微生物群落。这些生物相在填埋场恶劣条件下经过长时间的自然驯化，使得微生物具有较强的生命力和较强的生物降解能力,对有毒有害或难生物降解有机化合物有着较好的抵抗力和忍受力；微生物菌种液为垃圾渗滤液培养出的微生物液，垃圾渗滤液的水质具有高COD、高氨氮、高盐分浓度、高恶臭、高色度、还含有多种细菌、病菌以及重金属，水质水量变化大、渗透能力强等特点，经过垃圾渗滤液培养的微生物可以更好的适应垃圾填埋场内的环境，可以分解填埋垃圾中的盐分、重金属等物质；而成改性水泥一膨润土材料在很短的时间会形成肉眼可见的微裂缝，这些裂缝会形成一个个的毛细孔，矿化垃圾中的微生物和微生物菌种液中的微生物会通过这些毛细孔进入到填埋垃圾中，一来毛细孔具有抽吸作用，可以提高透气性，加速微生物的分解效率，二来可以形成毛细阻滞覆盖层，防止大量雨水入渗到垃圾填埋物中形成污染液，经过渗流迁移污染地下水以及周围环境。

本发明可以大量、整体地消耗反浮选磷尾矿这类型的工业废固物，减少排放所消耗的占地面积，充分的利用磷元素的资源，变废为宝，增加磷矿企业的附加收入，降低无土喷涂覆盖材料的制造成本；反浮选磷尾矿和改性水泥一膨润土材料作为粘连剂，在无土喷涂覆盖材料中作为防水透气材料使用，矿化垃圾提供微生物的同时作为骨架，三种合用用于稳定覆盖材料的形态，避免垃圾随着水土的流失而流失，进而影响微生物对垃圾土壤的修复和降解效果。其覆盖材料喷涂后具有透气、防水和耐雨水冲刷的三重功效，独特添加垃圾渗滤液培养出的微生物液起到快速降解作用的核心微生物技术，能迅速长期有效除臭和灭蝇。

垃圾填埋覆盖材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一、备料：按上述比例准备反浮选磷尾矿、矿化垃圾、改性水泥一膨润土材料和微生物菌种液，将反浮选磷尾矿粉碎成直径为5～20cm的碎石，将其放置在900～1000℃下煅烧1.5～2h，再次粉碎成粒径为10～20目颗粒；

步骤二、外覆盖层的制备：选取步骤一中反浮选磷尾矿的三分之一的量与二分之一步骤一中的矿化垃圾混合得到外覆盖层；

步骤三、内覆盖层的制备：选取步骤一中的改性水泥一膨润土材料、微生物菌种液和剩余的反浮选磷尾矿和矿化垃圾混合的到内覆盖层；

步骤四、将外覆盖层和内覆盖层分别置于不同的喷涂设备中，分别与水混合，先将内覆盖层喷涂在填埋垃圾中，再将外覆盖层喷涂在内覆盖层中即可。

将垃圾填埋覆盖材料分成两层，一层为外覆盖层，主要成分为反浮选磷尾矿，主要起防水的作用，另一层为内覆盖层，主要成分为改性水泥一膨润土材料，改性水泥一膨润土材料会形成毛细缝隙，主要起透气和抽吸的效果，一内一外相互作用，使得制备的垃圾填埋覆盖材料具有透气性和防水性，提高填埋垃圾的处理效果。

进一步优选的，所述改性水泥一膨润土材料在制备时，先将25份的纯化水与1份的膨润土混合，磁力搅拌后静置至少24小时得到水一膨润土泥浆，之后再与6份普通硅酸盐水泥与高炉矿渣和粉煤灰混合后的胶结材料混合搅拌5～10分钟后获得。上述方法制备的改性水泥一膨润土材料采用工业污染物如粉煤灰和炉渣作为改性材料，可以提升材料的强度和毛细孔的抽吸效果。

再进一步优选的，所述微生物液中至少含有枯草芽抱杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽抱杆菌和产黄纤维单胞菌中的两种。本发明主要是针对城市生活垃圾，而城市生活垃圾中纤维类、淀粉类、脂肪类、蛋白质类的含量较多，由于枯草芽孢杆菌(产蛋白酶)、巨大芽孢杆菌(产淀粉酶)、地衣芽孢杆菌(产脂肪酶)、产黄纤维单胞菌(产纤维素酶)均具有高产酶能力，能有效分解城市生活垃圾中纤维类、淀粉类、脂肪类、蛋白质类等垃圾，提到垃圾的降解率。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例1，一种垃圾填埋覆盖材料，包括的原料按重量份数计为：50份的反浮选磷尾矿、20份的矿化垃圾、20份的改性水泥一膨润土材料、3份的微生物菌种液。

实施例2，一种垃圾填埋覆盖材料，包括的原料按重量份数计为：55份的反浮选磷尾矿、25份的矿化垃圾、15份的改性水泥一膨润土材料、4份的微生物菌种液。

实施例3，包括的原料按重量份数计为：60份的反浮选磷尾矿、30份的矿化垃圾、10份的改性水泥一膨润土材料、5份的微生物菌种液。

以实施例3为例，在制备的时候，包括以下几个步骤，步骤一、备料：准备60份的反浮选磷尾矿、30份的矿化垃圾、10份的改性水泥一膨润土材料、5份的微生物菌种液，将反浮选磷尾矿粉碎成直径为5～20cm的碎石，将其放置在900～1000℃下煅烧1.5～2h，再次粉碎成粒径为10～20目颗粒；

步骤二、外覆盖层的制备：选取步骤一中20份的反浮选磷尾矿与15份的矿化垃圾混合得到外覆盖层；

步骤三、内覆盖层的制备：选取步骤一中10份的改性水泥一膨润土材料、5份的微生物菌种液、40份的反浮选磷尾矿和15份的矿化垃圾混合的到内覆盖层；

步骤四、将外覆盖层和内覆盖层分别置于不同的喷涂设备中，分别与水混合，先将内覆盖层喷涂在填埋垃圾中，再将外覆盖层喷涂在内覆盖层中即可。

对比例1采用的是压实粘土。

其中，微生物制剂包括混合菌种，混合菌种包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产黄纤维单胞菌，在制取的时候，用灭菌称样纸称取垃圾渗滤液20g，加入盛有10ml无菌水(内有石子或玻璃珠)的三角瓶中，振荡15min，即为10—1浓度的土壤悬液。静置30s，用Iml移液管移取10—1浓度的垃圾渗滤液Iml放入9ml无菌水管中，吹吸3次混匀，即为10_2浓度的垃圾渗滤液，依次从10_2连续稀释至10_5，即得一系列的10倍垃圾渗滤稀释液(操作过程均为无菌操作)。将不同浓度的垃圾渗滤稀释液涂布于各筛选培养基平板上，置20～30℃培养6d。将平板上长出的不同形态的单菌落编号，并将各菌株进行纯化，最终将纯化后的各菌株转至斜面保存。筛选出枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产黄纤维单胞菌四种菌种。将选择好的四种菌株分别培养与营养琼脂平板中备用。

微生物菌种液中微生物菌种和营养液的浓度为1:100。

上述的每一份代表100kg。

其中原料的成分和处理方式如表1所示：

通过上述对比可知，本发明的覆盖材料充分的利用了多种废弃物和垃圾，尤其是磷尾矿，不仅解决了磷尾矿的问题，同时根据科学配比获得的覆盖材料防水性更好，在应对冲刷雨水实验的时候，耐冲刷性能更好，且由于透气性更高，因此对城市垃圾的降解率更高，有效的解决了传统采用压实粘土作为覆盖材料透气性和防水性不足的问题。

对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利。

Claims (7)

1.一种垃圾填埋覆盖材料，其特征在于，包括的原料按重量份数计为：50～60份的反浮选磷尾矿、20～30份的矿化垃圾、10～20份的改性水泥一膨润土材料、3～5份的微生物菌种液，其中改性水泥一膨润土材料由普通硅酸盐水泥、膨润土、高炉矿渣和粉煤灰四种材料组成，矿化垃圾为填埋场内填埋至少3年的矿化垃圾、微生物菌种液为垃圾渗滤液培养出的微生物液。

2.根据权利要求1所述的垃圾填埋覆盖材料，其特征在于，包括的原料按重量份数计为：50份的反浮选磷尾矿、20份的矿化垃圾、20份的改性水泥一膨润土材料、3份的微生物菌种液。

3.根据权利要求1所述的垃圾填埋覆盖材料，其特征在于，包括的原料按重量份数计为：55份的反浮选磷尾矿、25份的矿化垃圾、15份的改性水泥一膨润土材料、4份的微生物菌种液。

4.根据权利要求1所述的垃圾填埋覆盖材料，其特征在于，包括的原料按重量份数计为：60份的反浮选磷尾矿、30份的矿化垃圾、10份的改性水泥一膨润土材料、5份的微生物菌种液。

5.根据权利要求1～4任一所述的垃圾填埋覆盖材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一、备料：按上述比例准备反浮选磷尾矿、矿化垃圾、改性水泥一膨润土材料和微生物菌种液，将反浮选磷尾矿粉碎成直径为5～20cm的碎石，将其放置在900～1000℃下煅烧1.5～2h，再次粉碎成粒径为10～20目颗粒；

步骤二、外覆盖层的制备：选取步骤一中反浮选磷尾矿的三分之一的量与二分之一步骤一中的矿化垃圾混合得到外覆盖层；

步骤三、内覆盖层的制备：选取步骤一中的改性水泥一膨润土材料、微生物菌种液和剩余的反浮选磷尾矿和矿化垃圾混合的到内覆盖层；

步骤四、将外覆盖层和内覆盖层分别置于不同的喷涂设备中，分别与水混合，先将内覆盖层喷涂在填埋垃圾中，再将外覆盖层喷涂在内覆盖层中即可。

6.根据权利要求5所述的垃圾填埋覆盖材料的制备方法，其特征在于，所述改性水泥一膨润土材料在制备时，先将25份的纯化水与1份的膨润土混合，磁力搅拌后静置至少24小时得到水一膨润土泥浆，之后再与6份普通硅酸盐水泥与高炉矿渣和粉煤灰混合后的胶结材料混合搅拌5～10分钟后获得。

7.根据权利要求6所述的垃圾填埋覆盖材料的制备方法，其特征在于，所述微生物液中至少含有枯草芽抱杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽抱杆菌和产黄纤维单胞菌中的两种。