CN114291861A - 一种覆盖浆料及垃圾渗滤液处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及垃圾填埋场废水处理技术领域，具体涉及一种覆盖浆料，包括固液比为1:(1.8‑4)的固化材料和垃圾渗滤液，所述固化材料包括以下重量份的原料：膨润土60‑80份、尾矿粉29‑39份、高吸水性树脂0.5‑1.5份、纤维素0.5‑1份、草籽0.5‑2份。本申请能够提升垃圾渗滤液的处理效率，同时还能利用垃圾渗滤液进行生态修复。

Description

一种覆盖浆料及垃圾渗滤液处理方法

技术领域

本申请涉及垃圾填埋场废水处理技术领域，尤其是涉及一种覆盖浆料及垃圾渗滤液处理方法。

背景技术

我国城市生活垃圾多年来以卫生填埋的处置方式为主，填埋的垃圾本身会经过微生物分解产生一些垃圾渗滤液，这些垃圾渗滤液会对周围环境造成危害。尤其是当雨水渗入填埋作业区时，会使垃圾渗滤液增量迅速扩大，进一步对周围环境造成危害。由于垃圾渗滤液增量加剧、环境风险高，一直以来都是国内垃圾填埋场的痛点和难点问题，如何有效处理垃圾渗滤液也成为保护生态环境和谐发展的重中之重。

目前，国内开始采用无土覆盖方法来处理垃圾渗滤液，主要采用一些无机材料与垃圾渗滤液混合形成一种粘度较大的覆盖浆料，然后将该覆盖浆料喷射覆盖在垃圾堆体表面，待覆盖浆料干化后能够在垃圾堆体表面形成一层防护层，防止雨水渗入垃圾渗滤液中。该方法可以消耗利用已有的垃圾渗滤液，同时还能够抑制雨水渗入垃圾堆体中形成新的垃圾渗滤液。但是该方法还存在一定的问题，位于保护层下方的垃圾堆体由于微生物的分解，还是会产生垃圾渗滤液，这部分垃圾渗滤液需要较长时间才能被土壤自身去除，而且容易对垃圾填埋处周围环境造成危害。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种覆盖浆料及垃圾渗滤液处理方法。

第一方面，本申请提供一种覆盖浆料，采用如下的技术方案：

一种覆盖浆料，包括固液比为1:(1.8-4)的固化材料和垃圾渗滤液，所述固化材料包括以下重量份的原料：膨润土60-80份、尾矿粉29-39份、高吸水性树脂0.5-1.5份、纤维素0.5-1份、草籽0.5-2份。

优选的，所述固化材料还包括0.05-0.1重量份的复合养料和0.05-0.1重量份的微量元素液。

优选的，所述草籽为早熟禾、高羊茅、黑麦草、结缕草、百慕大、狗牙根、天富道中的一种或多种混合。

优选的，所述复合养料为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种混合。

优选的，所述固化材料还包括0.1-0.5重量份的pH调节剂。

优选的，所述膨润土为200目以上的钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或两种混合。

优选的，所述尾矿粉为铁尾矿、高炉矿渣、煤矸石中的一种或多种混合。

优选的，所述纤维素为木质纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种混合。

第二方面，本申请提供一种垃圾渗滤液处理方法，采用如下的技术方案：

一种垃圾渗滤液处理方法，采用上述覆盖浆料对垃圾堆体表面进行覆盖，包括以下步骤：

S1、按重量份称取固化材料中的各原料，将各原料与垃圾渗滤液混合，搅拌混匀后形成覆盖浆料；

S2、采用覆盖浆料对垃圾堆体表面进行2-3次喷射覆盖，累积覆盖平均厚度不超过30mm。

优选的，所述覆盖浆料粘度不低于30mPa.s。

本申请具有以下有益技术效果：

1.本申请通过膨润土、尾矿粉、高吸水性树脂、纤维素和草籽组合形成的固化材料与垃圾渗滤液混合形成覆盖浆料，膨润土和尾矿粉可作为覆盖浆料的骨架材料，同时还能够为草籽提供萌发生长所需的矿物质元素；高吸水性树脂能够起到吸水和提高覆盖浆料粘性的作用，使覆盖浆料可有效的附着在垃圾表面，抑制渗滤液下渗；纤维素能够在覆盖浆料中起到增稠和提高覆盖浆料透气性的作用，能够进一步提升覆盖浆料的粘性，同时还有利于覆盖浆料中水蒸气挥发；草籽能够在覆盖浆料喷射到垃圾堆体表面后，通过膨润土和尾矿粉提供的矿物质元素、高吸水性树脂中提供水分以及垃圾渗滤液中提供的含氮化合物和有机物进行萌发和生长，草籽在生长过程中能够吸收垃圾堆体自身产生的垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物，同时；草籽萌发后能够发挥植物的蒸发作用和土壤的腾发作用，利用太阳能和风能使垃圾渗滤液中的水分挥发逸散，进一步加速去除垃圾堆体本身产生的垃圾渗滤液，大幅提升垃圾渗滤液处理效率。

2.本申请通过添加复合养料、微量元素液以及pH值的调节，能够提升草籽的萌发率，同时还能使草籽生长得更加茂盛，能够使草籽更好的发挥吸收垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物。

3.本申请直接将覆盖浆料混合均匀后即可喷射覆盖到垃圾堆体表面，实施方法简单，实施成本低。

附图说明

图1是本申请覆盖浆料喷射覆盖实施效果图；

图2是实施例3、实施例6和实施例7覆盖浆料含水率曲线图；

图3是实施例8-11草籽萌发率柱状图；

图4是实施例8-11草籽生长情况示意图。

具体实施方式

目前，对垃圾渗滤液的处理通常都是将垃圾渗滤液与无机固化材料混合形成覆盖浆料，再将覆盖浆料喷射到垃圾堆体表面干化后形成一层防护层，防止雨水渗入到垃圾堆体内形成新的垃圾渗滤液。该方法能够处理现有的垃圾渗滤液，但是无法有效处理保护层下方垃圾堆体在微生物发酵后新产生的垃圾渗滤液。发明人在研究中发现，采用膨润土、尾矿粉、高吸水性树脂、纤维素、草籽和垃圾渗滤液混合形成的覆盖浆料覆盖到垃圾堆体表面固化后，能够形成一层防护层，该防护层能够有效抑制雨水渗入下方的垃圾堆体内，防止垃圾堆体产生更多的垃圾渗滤液，减少了环境污染。同时，在覆盖浆料中添加草籽后，草籽能够吸收垃圾堆体自身产生的垃圾渗滤液中对环境有害的含氮化合物和有机物，能够有效去除垃圾堆体因微生物分解形成的垃圾渗滤液。草籽萌发后还能够与类土壤状态的防护层一起发挥植物的蒸发作用和土壤的腾发作用，利用太阳能和风能使垃圾堆体中的垃圾渗滤液中的水分能够有效挥发，在保证充分利用已有垃圾渗滤液的同时又能大幅减少新增垃圾渗滤液，具有低碳环保和生态修复的作用。

本申请提供的覆盖浆料原料组分包括固化材料和垃圾渗滤液，固化材料包括以下原料：膨润土、尾矿粉、高吸水性树脂、纤维素和草籽。其中膨润土可以为200目以上的钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或两种混合，本申请中具体选择为钙基膨润土。尾矿粉可以为铁尾矿、高炉矿渣、煤矸石中的一种或多种混合，本申请中具体选择为铁尾矿。钙基膨润土和铁尾矿在覆盖浆料中可以作为骨架材料，使覆盖浆料喷射到垃圾堆体表面干化后能够有一定的结构强度，能够在垃圾堆体表面形成防护层；同时，钙基膨润土和铁尾矿还能够为草籽的萌发和生长提供矿物质元素。

高吸水性树脂为高分子吸水树脂(SAP)，高吸水性树脂能够起到吸水和提高覆盖浆料粘性的作用，使覆盖浆料可有效的附着在垃圾表面，抑制渗滤液下渗；同时还能够在覆盖浆料干化后具有一定的保水性，能够为草籽萌发和生长提供水分。

纤维素可以为木质纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种混合，本申请中具体选择为羟丙基纤维素，羟丙基纤维素的重量份可以为0.5-1份，本申请中具体加入量为0.5份。纤维素能够在覆盖浆料中起到增稠和提高覆盖浆料透气性的作用，能够进一步提升覆盖浆料的粘性，同时还有利于覆盖浆料前期干化过程中水蒸气挥发。

草籽可以为早熟禾、高羊茅、黑麦草、结缕草、百慕大、狗牙根、天富道中的一种或多种混合，本申请中具体选择为黑麦草草籽。草籽能够在覆盖浆料喷射到垃圾堆体表面后，通过膨润土和尾矿粉提供的矿物质元素、高吸水性树脂中提供水分以及垃圾渗滤液中提供的含氮化合物和有机物进行萌发和生长，草籽在生长过程中能够吸收垃圾堆体自身产生的垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物，同时；草籽萌发后能够发挥植物的蒸发作用和土壤的腾发作用，利用太阳能和风能使垃圾渗滤液中的水分挥发逸散，进一步加速去除垃圾堆体本身产生的垃圾渗滤液，大幅提升垃圾渗滤液处理效率。

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

实施例1-5

实施例1-5的覆盖浆料由钙基膨润土、铁尾矿、高分子吸水树脂、羟丙基甲基纤维素和垃圾渗滤液组成，实施例1-5为探究高分子吸水树脂和羟丙基甲基纤维素对覆盖浆量粘性和下渗距离的影响。实施例1-5的覆盖浆料原料组分重量份数如表1所示。

表1实施例1-5的覆盖浆料原料组分重量份数

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						钙基膨润土(份)	60	60	60	70	70
铁尾矿(份)	40	39	39	29	29
						高分子吸水树脂(SAP)(份)	0	1	0.5	0.5	0.5
羟丙基甲基纤维素(份)	0	0	0.5	0.5	0.5
						垃圾渗滤液(份)	250	250	250	250	250

实施例6-7

实施例6与实施例3的不同之处在于铁尾矿和高分子吸水树脂(SAP)的重量份数不同。实施例7与实施例3的不同之处在于膨润土和铁尾矿的重量份数不同。实施例6-7的覆盖浆料原料组分重量份数如表2所示。

表2实施例6-7的覆盖浆料原料组分重量份数

实施例8-11

实施例8与实施例6的不同之处在于垃圾渗滤液的重量份数不同，并且加入了黑麦草草籽。实施例9与实施例8的不同之处在于，实施例9中增加了复合养料和微量元素液，复合养料和微量元素液能够为草籽的萌发和生长提供营养物质。复合养料可以为磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，磷酸氢二钾或磷酸二氢钾同时含有草籽生长所需的磷肥和钾肥，是一样非常好的复合养料，本申请中具体选择为磷酸二氢钾，磷酸二氢钾的添加量可以为0.05-0.1重量份，本申请中具体选择为0.05重量份。微量元素液为含有硼、锰、铁、锌的微量元素液，微量元素液的添加量可以为0.05-0.1重量份，本申请中具体选择为0.05重量份。实施例10与实施例9相比，不同之处在于，实施例10添加了pH调节剂，pH调节剂可以为盐酸溶液或氢氧化钠溶液，本申请中根据检测的垃圾渗滤液显酸性，因此pH调节剂选择为1mol/L的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的添加量可以为0.1-0.5重量份，本申请中具体选择为0.1重量份。实施例11与实施例10相比，不同之处在于，黑麦草草籽的重量份数不同。实施例8-11的覆盖浆料原料组分重量份数如表3所示。

表3实施例8-11的覆盖浆料原料组分重量份数

实施例12

实施例12与实施例10相比，不同之处在于，高分子吸水树脂(SAP)的重量份为1.0份，垃圾渗滤液的重量份为180份，且不添加草籽。

一种垃圾渗滤液处理方法，采用上述实施例中的覆盖浆料对垃圾堆体表面进行覆盖，包括以下步骤：

S1、按重量份称取固化材料中的各原料，将各原料与垃圾渗滤液混合，搅拌混匀后形成覆盖浆料；

具体的，按重量份称取固化材料中的各原料，将固化材料与垃圾渗滤液混合，搅拌均匀后形成粘度不低于30mPa.s，含水率小于60％的覆盖浆料。

S2、采用覆盖浆料对垃圾堆体表面进行2-3次喷射覆盖，累积覆盖平均厚度不超过30mm。

具体的，如图1所示，将覆盖浆料装入喷射覆盖一体机，转运至垃圾堆体表面进行喷射覆盖，首次喷射覆盖浆料覆盖平均厚度可选择3-10mm，可以进行2-3次喷射覆盖，累积覆盖平均厚度不超过30mm。覆盖浆料覆盖完成干化后在垃圾堆体表面形成一层防护层，抑制雨水渗入垃圾堆体形成新的垃圾渗滤液，从而减少了垃圾渗滤液的产生。且由于草籽的加入，草籽在垃圾堆体表面的防护层内利用垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物萌发生长，能够在防护层表面形成草坪，即能够消耗吸收垃圾渗滤液，同时还能够起到生态修复的作用。

对比例1

对比例1为不添加固化材料的垃圾渗滤液。

性能检测

在型号为500×400×350mm³的长方形塑料箱中装填300mm厚的生活垃圾，将生活垃圾表面压实找平，分别将实施例1-5中的覆盖浆料和对比例中的垃圾渗滤液均匀平铺在6个装有垃圾的塑料箱表面，铺设厚度为30-50mm，室外放置静止5天后观察干化浆料下渗距离，粘度值采用旋转数字粘度计DNJ-1S进行检测，采用4号转子，转速为6rpm/min，具体数据结果如表4所示。

表4实施例1-5的覆盖浆料的粘度和下渗距离数据

由表4中数据结果看出浆料的粘度与下渗距离成明显反比例线性关系，即浆料粘度越大，成型效果越好，下渗距离越少。对比例1完全下渗至底部，下渗距离大于300mm，所有实施例的下渗距离均远小于对比例，这说明实施例中的覆盖浆料能够有效的在垃圾堆体表面形成保护层，用于抑制雨水渗入垃圾堆体形成新的垃圾渗滤液。实施例4中在主要基质材料膨润土和铁尾矿的基础上，添加少量吸水性树脂和羧甲基纤维素，可大幅提升浆料粘性，进而能够使浆料有效附着在垃圾堆体表面，可阻止浆料下渗，同时也是干化最快的一组，在第2天即实现成型干化状态。实施例3中的覆盖浆料粘度值虽然远小于实施例4，但是实施例中的覆盖浆料下渗距离较小，也具有很好的性能。而且粘性太大可能在实际喷射过程中，造成覆盖浆料无法顺利喷出，因此，后续研究中都在实施例3的基础上进行比较分析。

在3个型号为500×400×350mm³的长方形塑料箱中装填300mm厚的生活垃圾，将生活垃圾表面压实找平，分别将实施例3、实施例6和实施例7中的覆盖浆料均匀平铺在3个装有垃圾的塑料箱表面，铺设厚度为50mm，室外放置，每天定时测定3组浆料含水率，连续测定10天，具体含水率测定结果如图2所示。

从图2中的数据曲线可以看出，实施例3、实施例6和实施例7中的覆盖浆料在前5天含水率分别从69.4％、68.9％和68.5％迅速降至29.5％、35.2％和29.6％，实现基本干化和固化，大量渗滤液中水分均在太阳能和风能的作用下实现快速蒸发，但实施例6在第5天至第10天含水率降低程度相对于实施例3和实施例7明显变缓，这说明实施例6中的覆盖浆料的后期保水能力优于实施例3和实施例7。这说明当高分子吸水树脂(SAP)的重量份数为1.5时，能够明显提升覆盖浆料在干化后期的保水能力。

在4个型号为500×400×350mm³的长方形塑料箱中装填300mm厚的生活垃圾，将生活垃圾表面压实找平，分别将实施例8-11中的覆盖浆料均匀平铺在4个装有垃圾的塑料箱表面，铺设厚度为50mm，室外放置10-15天观测草籽萌发及生长状况，具体草籽萌发率如图3所示，草籽15天后生长情况如图4所示。

实施例8-11中的覆盖浆料在第13天均有不同程度的草籽萌发，从图3中可以看出，实施例8萌发率相对较低仅有13.2％，实施例9的草籽萌发率为27.4％，实施例10中的草籽萌发率最高，为49.8％，实施例11中加入草籽较多，但是其草籽的萌发率反而降低，仅为23.1％。实施例8中的草籽能够萌发，说明草籽能够利用覆盖浆料中的矿物质和垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物作为营养物质进行萌发，覆盖浆料能够提供草籽萌发所需营养。实施例9的草籽萌发率远高于实施例8，这说明磷酸二氢钾和微量元素液的加入能够有效促进草籽的萌发，磷酸二氢钾能够与垃圾渗滤液中的含氮化合物一起为草籽提供植物生产所需要的氮元素、磷元素和钾元素。实施例10中的草籽萌发率远高于实施例9，这说明使用pH调节剂能够有效促进草籽的萌发，使草籽能够进一步吸收垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物，提升垃圾渗滤液的处理效率。实施例11中的草籽萌发率低于实施例10，这说明覆盖浆料中草籽添加量过多反而会降低草籽的萌发率。

从图4中可以看出，实施例9-11的草籽生长情况均比实施例8中的草籽生长情况好，其中实施例10和实施例11的草籽长势表现更好，这说明覆盖浆料经过pH调节剂调节后能够更加适应草籽的生长。

由于固化材料的加入，数倍的提高了渗滤液与垃圾堆体表面物质的附着粘性系数，阻滞了液体的沉降速率，极大的延长了在太阳能和风能作用下液体的传质传热和蒸发时间，可使渗滤液在太阳能和风能的作用下快速蒸发，同时含水率降至35％以下时，蒸发固化材料的保水性能又得到体现，由于材料本身具有的保水和吸水特性，可保证材料中草籽的萌发和生长所必须的水分，垃圾渗滤液中的有机物和氨氮等常规污染物在干化后的固化材料中可充当草籽萌发和生长所必须得养分，草坪形成后将与类土壤状态的固化材料一起发挥植物的蒸发作用和土壤的腾发作用，保证外部降水不会透过覆盖层，在保证充分利用已有垃圾渗滤液的同时又能大幅减少新增垃圾渗滤液的产生，同时兼具低碳环保和生态修复的作用。本申请提供的覆盖浆料不仅能够通过固化材料将垃圾渗滤液的物质形态进行干化和固化转变，而且能够利用渗滤液中的有机物和含氮化合物进行生态草坪修复，实现了垃圾渗滤液的零排放安全处理和垃圾渗滤液的资源化利用。同时，草籽在生长过程中还能够吸收利用垃圾堆体自身产生的垃圾渗滤液中的含氮化合物和有机物，去除垃圾渗滤液中的有害物质，再通过植物的蒸发作用和土壤的腾发作用将多余的水分去除，实现垃圾渗滤液的全面处理，有效提升了垃圾渗滤液的处理效率。

由于本发明的技术方法需应用于垃圾填埋场本身，垃圾渗滤液中可能含有不同程度低浓度的重金属，垃圾渗滤液转变为固体生态覆盖材料后其重金属浸出浓度需满足GB16889-2008国家标准，对实施例12进行重金属浸出测试，测定垃圾渗滤液原液中的重金属含量和实施例12中覆盖浆料固化后的固体材料浸出液中的重金属含量，测试结果如表5所示。

表5实施例12中覆盖浆料固化后的固体材料浸出液中的重金属含量

从表5可以看出，对比垃圾渗滤液原液中的重金属浓度和固体材料浸出液中的重金属浓度发现，实施例12中的覆盖浆料干化形成固化物后，12种重金属浸出浓度均远远低于国家标准限值要求和垃圾渗滤液原液中的重金属浓度。这说明覆盖浆料干化后还能够将一部分的重金属离子吸附到干化后的固体材料中，防止重金属元素渗入土壤中造成土壤环境危害。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种覆盖浆料，其特征在于，包括固液比为1:(1.8-4)的固化材料和垃圾渗滤液，所述固化材料包括以下重量份的原料：膨润土60-80份、尾矿粉29-39份、高吸水性树脂0.5-1.5份、纤维素0.5-1份、草籽0.5-2份。

2.根据权利要求1所述的覆盖浆料，其特征在于，所述固化材料还包括0.05-0.1重量份的复合养料和0.05-0.1重量份的微量元素液。

3.根据权利要求1或2所述的覆盖浆料，其特征在于，所述草籽为早熟禾、高羊茅、黑麦草、结缕草、百慕大、狗牙根、天富道中的一种或多种混合。

4.根据权利要求2所述的覆盖浆料，其特征在于，所述复合养料为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种混合。

5.根据权利要求1所述的覆盖浆料，其特征在于，所述固化材料还包括0.1-0.5重量份的pH调节剂。

6.根据权利要求1所述的覆盖浆料，其特征在于，所述膨润土为200目以上的钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或两种混合。

7.根据权利要求1所述的覆盖浆料，其特征在于，所述尾矿粉为铁尾矿、高炉矿渣、煤矸石中的一种或多种混合。

8.根据权利要求1所述的覆盖浆料，其特征在于，所述纤维素为木质纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种混合。

9.一种垃圾渗滤液处理方法，采用权利要求1-8任意一项所述的覆盖浆料对垃圾堆体表面进行覆盖，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按重量份称取固化材料中的各原料，将各原料与垃圾渗滤液混合，搅拌混匀后形成覆盖浆料；

S2、采用覆盖浆料对垃圾堆体表面进行2-3次喷射覆盖，累积覆盖平均厚度不超过30mm。

10.根据权利要求9所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述覆盖浆料粘度不低于30mPa.s。

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