CN110205028A - 一种填埋场除臭覆盖涂层材料、制备工艺及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种填埋场除臭覆盖涂层材料，按重量份计包括：溶解性纤维300～450份，骨架材料200～300份，高分子胶粘材料50～75份，微生物兼性菌制剂50～75份，水4000份。本发明的填埋场除臭覆盖涂层材料，具有较强的强度和韧性，在实际的垃圾填埋过程中破损率较低，受外界环境的温度和酸碱度影响较低，使用寿命较长。涂层材料的厚度较低，不会对垃圾堆体的高度造成影响，并且覆盖在垃圾表面后具有一定的防水作用，促进涂层材料表面的雨水导排。具有较好的除臭和杀菌效果，采用喷涂的方式进行作业，简单且高效。
Description
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，特别涉及一种填埋场除臭覆盖涂层材料、制备工艺及应用方法。
背景技术
根据国家标准规范中的《生活垃圾卫生填埋场处理技术规范》(GB50869-2013)及《生活垃圾填埋场无害化评价标准》(CJJ/T107-2005)，生活垃圾的填埋需要做到每日覆盖及填埋场区内部的消杀和臭气控制。
现有的生活垃圾填埋场垃圾日覆盖一直采用的是土工膜覆盖或黏土覆盖为主，采用土工膜覆盖垃圾时，在较短的垃圾填埋场闭场时间内，需要多次反复的表层覆膜，工作量大，并且使用过程中土工膜损坏率较高；当采用黏土覆盖时，黏土厚度大于30cm才能达到垃圾覆盖的效果，这消耗了大量的土方资源，占据了较多的的填埋场库容，并且还会影响垃圾堆体渗滤液的导排，当黏土的高度过高时甚至降低了垃圾堆体的稳定性。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种填埋场除臭覆盖涂层材料，旨在解决现有涂层材料破损率大、消耗资源较多和影响垃圾堆体稳定性的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种填埋场除臭覆盖涂层材料，按重量份计包括：
溶解性纤维300～450份，骨架材料200～300份，高分子胶粘材料50～75份，微生物兼性菌制剂50～75份，水4000份。
优选地，所述高分子胶粘材料的分子量为1200万～1800万。
优选地，所述微生物兼性菌制剂包括芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、黄霉菌中的至少一种。
优选地，所述溶解性纤维包括木质纤维、纸浆纤维和秸秆的至少一种。
优选地，所述骨架材料包括高粘纳基膨润土、钾长石粉、钠长石粉和钙粉中的至少一种。
优选地，所述高分子胶粘材料包括阴离子聚丙烯酰胺、植物胶、可再分散乳胶粉中的至少一种。
优选地，所述涂层材料的厚度为6～10mm。
本发明还提出一种填埋场除臭覆盖涂层材料的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：
按重量份计，混合300～450份的溶解性纤维，200～300份的骨架材料，50～75份的高分子胶粘材料，50～75份的微生物兼性菌制剂，4000份的水，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为20～25r/min，搅拌时间为30min。
本发明还提出垃圾填埋场除臭覆盖涂层材料的应用方法，对所述填埋场除臭覆盖涂层材料采用空气喷涂的方式喷洒至垃圾表面，喷涂后自然固化。
优选地，所述自然固化的时间小于1h。
本发明填埋场除臭覆盖涂层材料的有益效果：
1.最终制得的涂层材料具有较强的强度和韧性，在实际的垃圾填埋过程中破损率较低，并且受外界环境的温度和酸碱度影响较低，使用寿命较长。
2.填埋场除臭覆盖涂层材料的涂层厚度较低，不会对垃圾堆体的高度造成影响，并且覆盖在垃圾表面后具有一定的防水作用，促进涂层材料表面的雨水导排。
3.填埋场除臭覆盖涂层材料具有较好的除臭和杀菌效果，且采用喷涂的方式进行作业，作业方式简单且高效。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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作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。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，按重量份计包括：
溶解性纤维300～450份，骨架材料200～300份，高分子胶粘材料50～75份，微生物兼性菌制剂50～75份，水4000份。
具体的，溶解性纤维具有较好的强度和弹性模量，并且可以在自然状态下被溶解，较为环保，不会对环境造成污染，其主要作用为实现填埋场除臭覆盖涂层材料之间相互的咬合作用，增加涂层材料的韧性。骨架材料主要为实现填埋场除臭覆盖涂层材料的骨架构建，提高涂层材料的强度，降低表层雨水的渗透性。高分子胶粘材料主要为实现填埋场除臭覆盖涂层材料的结合性和粘稠性，在涂层材料的使用过程中能在垃圾表面成膜。微生物兼性菌制剂主要利用了各种菌种对垃圾的代谢处理来去除臭气，进一步的降低垃圾填埋场内部的各类病原菌和病毒的生长。
其中，各原料用量要合理且适中，以使得制备得到的填埋场除臭覆盖涂层材料具有较好的消杀和覆盖效果。当溶解性纤维大于450份时，涂层材料中的纤维含量过高，不易进行喷涂工作；当溶解性纤维小于300份时，涂层材料的韧性不够，容易破损，影响最终的使用效果。骨架材料大于300份时，难以完成涂层材料的喷涂作业；而当骨架材料小于200份时，最终制得的涂层材料强度不达标，不能完整的覆盖在垃圾的表面。高分子胶粘材料大于75份时，降低了涂层材料的流动性；而当骨架材料小于50份时，涂层材料的胶粘度不够，容易失效。微生物兼性菌制剂大于75份时，菌种的含量过高，对垃圾堆体造成分解负担，还会影响菌种自身的活性；而当微生物兼性菌制剂小于50份时，菌种过少不能正常运作，不能对垃圾中的有机物和病菌处理，从而达不到除臭和消杀的效果。
进一步地，所述高分子胶粘材料的分子量为1200万～1800万。如此，高分子胶粘材料的分子量为1200万～1800万时，具有较好的交联密度和内聚能密度，持粘性较好，能够将其他组分更好的胶粘胶粘在一起；并且在外界温度环境不断变化的条件下依旧可以维持良好的理化稳定性，能够较好的改善填埋场除臭覆盖涂层材料的柔韧性，随着时间的延长涂层材料在固化之后，其综合力学性能还能进一步提高。
进一步地，所述微生物兼性菌制剂为芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、黄霉菌中的至少一种。微生物兼性菌制剂中的芽孢杆菌无毒性，能够分泌蛋白酶等多种酶类和抗生素，利用其抑制其他细菌的生长，进而减少并去除垃圾填埋场中的各类病菌及病原体。酵母菌作为一种典型的异养兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下都可以存活，是一种天然发酵剂，加快垃圾中有机物的不断分解，避免填埋场内部的垃圾不断堆积。硝化细菌可以与其他菌种结合分解有机物，净化垃圾中的有毒物质，聚集成菌群后也可以吸附一些微粒。黄霉菌可以促进淀粉的分解和纤维素类微生物的生长，使垃圾中的纤维素分解速度提高15％。
进一步地，所述溶解性纤维包括木质纤维、纸浆纤维和秸秆的至少一种。木质纤维不溶于弱酸和碱性溶液，可以提高整个涂层材料的抗腐蚀性，并且木质纤维具有优良的柔韧性及分散性,混合后形成三维网状结构,增强了涂层的支撑力和耐久力,能提高涂层的稳定性、强度、密实度和均匀度，使得涂层具有较高的湿膜强度及覆盖效果。纸浆纤维可以利用已使用过的废纸得到，具有一定的机构强度，吸收性好，较为环保的同时能增强涂层材料的韧性。秸秆的来源较为广泛，经过超细粉碎后的秸秆可以减涂层材料的收缩和膨胀，且具有较强的防冻和防热能力。
进一步地，所述骨架材料包括高粘纳基膨润土、钾长石粉、钠长石粉和钙粉中的至少一种。高粘纳基膨润土具有较高的粘度，可以在涂层材料中与高分子胶粘材料共同作用充分发挥其粘结性，具有较好的悬浮性，在涂层材料的制作过程中不会产生沉淀，影响最终的使用效果。钾长石粉作为一种功能骨架材料，其莫氏硬度较高，具体能达到6，能赋予涂层材料更长的使用周期。纳长石粉可以增加涂层材料的成膜均匀度和防腐蚀性能，由于自然界中自然的雨水可能是有部分酸性的，因此涂层材料具备防腐蚀性能能抵御环境中雨水的侵蚀，延长其使用周期。钙粉应用在垃填埋场除臭覆盖涂层材料中，制得的涂层材料具有无沙粒感等优良的使用效果。
具体地，所述高分子胶粘材料包括阴离子聚丙烯酰胺、植物胶、可再分散乳胶粉中的至少一种。阴离子聚丙烯酰胺具有较强的粘结强度和黏度，软化点高，保证了填埋场除臭覆盖涂层材料在使用过程中不易失效。植物胶不溶解于任何有机溶剂，其胶粘的力度会随着植物胶的浓度而增加，并且还具有较强的耐盐性能，不受各种阳离子和阴离子的影响，不产生盐析现象。可再分散乳胶粉的应用较为广泛，具有良好的粘接性，其所含的乙烯聚醋酸已烯树脂在失水交联后有永久的柔韧性，保证了产品的永久性柔软弹性；并且可再分散乳胶粉在干燥后，分子之间结合形成连续的薄膜状结构，可以有效阻隔水分等液体的穿透，具有一定防水性能。
进一步地，所述涂层材料的厚度为6～10mm。当涂层材料的厚度小于6mm时，得到的涂层较薄，各原材料之间的结合状态较差，形成的交联结构不够致密，涂层材料在使用的过程中存在疲劳磨损而失效的可能，从而降低了垃圾填埋场除臭覆盖涂层材料的使用寿命。而涂层材料的厚度大于10mm时，涂层过厚导致溶剂不易挥发，涂层材料出现发软的现象质量较差，并且过厚的涂层材料生产成本较高，不利于垃圾填埋场的日常使用。
本发明还提出了一种填埋场除臭覆盖涂层材料的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：
按重量份计，混合300～450份的溶解性纤维，200～300份的骨架材料，50～75份的高分子胶粘材料，50～75份的微生物兼性菌制剂，4000份的水，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为20～25r/min，搅拌时间为30min。
具体的，填埋场除臭覆盖涂层材料的主要制备过程为：按照水、溶解性纤维、骨架材料、高分子胶粘材料、微生物兼性菌制剂的添加顺序加入至喷涂设备中进行混合，以20～25r/min的转速正反连续搅拌30min，制得最终的填埋场除臭覆盖涂层材料。
本发明还提出了一种填埋场除臭覆盖涂层材料的应用方法，对所述填埋场除臭覆盖涂层材料采用空气喷涂的方式喷洒至垃圾表面，喷涂后自然固化。
具体的，采用空气喷涂的方式将填埋场除臭覆盖涂层材料喷洒至垃圾表面，空气喷涂的喷涂效率较高，具体可达到每小时喷涂150-200m2，并且适应性较强，不会受到场地的限制，最终形成的涂层厚度均匀、光滑平整。在垃圾表面喷涂后自然固化，操作方法简单，易于实现。
进一步地，所述自然固化的时间小于1h。如此，固化时间较小，可以提高垃圾填埋场的除臭作业效率，并且不会存在由于涂层材料的固化时间过长，经过雨水冲淋涂层材料的表面后，填埋场除臭覆盖涂层材料被冲刷破损甚至失效的现象。
实施例1
按重量份计，依次混合400份的木质纤维，300份的高粘纳基膨润土，75份的阴离子聚丙烯酰胺，50份的芽孢杆菌和酵母菌兼性菌制剂，4000份的水加入至喷涂机中，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为25r/min，搅拌时间为30min。
将上述制得的填埋场除臭覆盖涂层材料，采用喷枪将填埋场除臭覆盖涂层材料均匀喷出，在垃圾的表面上形成均匀覆盖的6mm的涂层，在50min时自然固化。
实施例2
按重量份计，依次混合450份的纸浆纤维，235份的钙粉，50份的阴离子聚丙烯酰胺，50份的芽孢杆菌和硝化细菌兼性菌制剂，4000份的水加入至喷涂机中，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为20r/min，搅拌时间为30min。
将上述制得的填埋场除臭覆盖涂层材料，采用喷枪将填埋场除臭覆盖涂层材料均匀喷出，在垃圾的表面上形成均匀覆盖的7.5mm的涂层，在45min时自然固化。
实施例3
按重量份计，依次混合300份的秸秆，200份的钾长石粉，58份的植物胶，66份的芽孢杆菌和黄霉菌兼性菌制剂，4000份的水加入至喷涂机中，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为22r/min，搅拌时间为30min。
将上述制得的填埋场除臭覆盖涂层材料，采用喷枪将填埋场除臭覆盖涂层材料均匀喷出，在垃圾的表面上形成均匀覆盖的10mm的涂层，在55min时自然固化。
实施例4
按重量份计，依次混合350份的纸纤维，200份的纳长石粉，66份的可再分散乳胶粉，58份的酵母菌和黄霉菌兼性菌制剂，4000份的水加入至喷涂机中，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为24r/min，搅拌时间为30min。
将上述制得的填埋场除臭覆盖涂层材料，采用喷枪将填埋场除臭覆盖涂层材料均匀喷出，在垃圾的表面上形成均匀覆盖的9mm的涂层，在48min时自然固化。
采用气味传感器作为检测臭气浓度的设备，其中设置在气味传感器内部的半导体电阻值会随检测时的表面分子吸附和表面反应发生不同变化，因此可以对微量的气味进行高灵敏度的检测。同时，通过改变气味传感器中的半导体材料或触媒，实现了抑制对无臭气体成分的灵敏度等特性。
在垃圾填埋场随机选取4个不同场地，在垃圾表面进行检测得到臭气浓度值，再均匀喷涂如实施例1～4中不同配比的填埋场除臭覆盖涂层材料，等到固化完成后，在涂层材料的表面检测臭气浓度，再利用臭气浓度检测值计算臭气浓度去除率，其臭气浓度测试结果记录于下表1中：
其中，臭气浓度去除率计算公式为：
η＝(C0-Cn)/C0*100％
公式中：η-表示臭气浓度去除率
C0-表示涂层覆盖前的臭气浓度
Cn-表示涂层覆盖后的臭气浓度
表1臭气浓度测量值检测结果
从表1中的测试数据可以看出，本发明制备得到的填埋场除臭覆盖涂层材料，在1h内对填埋场垃圾表面的臭气能够进行大幅度降低，其中臭气去除率均大于60％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡属于本发明构思下的技术方案，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。应该指出，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的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，按重量份计包括：
溶解性纤维300～450份，骨架材料200～300份，高分子胶粘材料50～75份，微生物兼性菌制剂50～75份，水4000份。
2.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述高分子胶粘材料的分子量为1200万～1800万。
3.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述微生物兼性菌制剂包括芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、黄霉菌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述溶解性纤维包括木质纤维、纸浆纤维和秸秆的至少一种。
5.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述骨架材料包括高粘纳基膨润土、钾长石粉、钠长石粉和钙粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述高分子胶粘材料包括阴离子聚丙烯酰胺、植物胶、可再分散乳胶粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料，其特征在于，所述涂层的厚度为6～10mm。
8.一种填埋场除臭覆盖涂层材料的制备工艺，其特征在于，该制备工艺包括以下步骤：
按重量份计，混合300～450份的溶解性纤维，200～300份的骨架材料，50～75份的高分子胶粘材料，50～75份的微生物兼性菌制剂，4000份的水，正反连续搅拌均匀，搅拌转速为20～25r/min，搅拌时间为30min。
9.根据权利要求1所述的填埋场除臭覆盖涂层材料的应用方法，其特征在于，对所述填埋场除臭覆盖涂层材料采用空气喷涂的方式喷洒至垃圾表面，喷涂后自然固化。
10.根据权利要求7所述的填埋场除臭覆盖涂层材料的应用方法，其特征在于，所述自然固化的时间小于1h。
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