CN1280031C - 采用多层反应器概念的填埋场结构及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填埋场和用于操作填埋场的方法，尤其涉及一种采用多层反应器概念的填埋场，一种有效利用从该填埋场中产生的填埋场气体的方法，一种用于早日稳定填埋场的方法和一种用于减少从该填埋场中产生的环境污染物的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾填埋场结构和一种用于操作该结构的方法，尤其涉及一种采用多层反应器概念的填埋场结构，一种用于使从该填埋场中产生的填埋场气体得到有效利用的方法，一种用于早日稳定填埋场的方法和一种用于减少由填埋场产生的环境污染的方法。
背景技术
众所周知，每天产生的垃圾废弃物的数量已经随着工业的发展、生活水平的提高等而不断地增长。人们已经研究出了各种各样的用于处理环境废弃物的方法，例如：焚烧、堆肥等等。但是大多数废弃物最终要在填埋场中处理，预计填埋场的使用在将来仍会被继续下去。
参见图1，是一种传统的填埋场例子的示意图，一个基底11位于一填埋场100的底部。该基底11包括：一个用于防止地下水流入填埋场和浸出液流出填埋场的地面防水层(地下水防护层)13；一个设置在基底11上，用于收集产生的浸出液的排水层12；和用于将排水层12中收集到的浸出液排出的浸出液排出管17。
然后，多个废弃物层20被堆积在该填埋场中。中间覆盖层30设置在废弃物层20上，用于防止废弃物的分散、雨水的流入和难闻的气味的产生。水平的气体收集管19被设置在相应的废弃物层20的上边，用于收集和回收从废弃物层20产生的填埋场气体。一个最终覆盖层15被设置在最顶层的废弃物层20上面，并且依次包括：一个植物生长层、一个防水层和一个气体封闭层，这样防止雨水流入和填埋场气体流出到空气中。在这里，该最终覆盖层15通常包括：气体封闭层，然而该气体封闭层18和置于该气体封闭层18中的水平气体收集管19如图1所示被分别描述，以便于说明。
该填埋场100，形成了一个由上述地面防水层13和最终覆盖层15的包围的紧密的覆盖空间。因此，如果填埋场浸出液和由此产生的气体没有被人为排出，这些累积的浸出液和气体就会阻碍废弃物的降解和填埋场的早日稳定。因此，上述传统的填埋场100通过该位于下部的浸出液排水管17和位于上部的水平的气体收集管19直接地排出填埋场浸出液和气体。
但是，在这种传统的填埋场结构中，中间覆盖层30阻止填埋场浸出液和气体流动到各废弃物层20中，原因在于该中间覆盖层是由土壤或者人工材料制成的，该材料不易于填埋场浸出液和气体通过，并且当建造时，会按一个预定的厚度硬化，这就使得该废弃物的继续降解和填埋场的稳定会很困难。就是说，上述传统的填埋场100包含多个被其中各覆盖层30分隔成的小尺度的紧密覆盖空间，该传统的填埋场由地面防水层13和最终覆盖层15包围，形成了一个大尺度的密闭覆盖空间。
同时，虽然通过在各自的废弃物层20上的每日覆盖层25可以建立斜坡，但是因为每日覆盖层25形成地很薄并且不被硬化，所以填埋场浸出液和气体能够自由流动。相应地，对于填埋场浸出液和气体，该填埋场100具有这样一种结构，该结构由多个小尺度的紧密覆盖空间堆积而成。然而，上述传统的填埋场100有许多缺点，原因在于该填埋场100没有被作为多个小尺度空间的一个组合体而是被作为是一个大尺度空间来处理的。
例如：该传统的填埋场100随着时间流逝只是通过物理地、化学地和生物地降解垃圾废弃物来稳定。在这里，废物降解速度的变化基于不同的反应条件，例如：空气、热、湿度、pH值调节物质、营养等等。然而，在由多个紧密覆盖空间组成的传统填埋场100中，这些反应条件不是被均匀并且连续地提供。相应地，该降解速度低并且要化很长时间实现该填埋场100的稳定。
除此之外，如图2所示，显示了Englert等人的美国专利第5,605,417号披露的一种传统的填埋场的示意图，用于使填埋场稳定的这种传统结构设置了多个水平注射管73和垂直注射管75，用于提供水分和反应调节物质。然而，当通过水平注射管73提供反应调节物质到该填埋场的上部时，反应调节物质的流动被中间覆盖层30阻断，不能到达该填埋场100的下部。另外，当通过进入到多个废弃物层20中的垂直注射管75提供反应调节物质时，该反应调节物质不会在水平方向均匀分布，原因是该废弃物的成份不是固定的而是各种各样的，这使得适当地控制该填埋场100的降解阶段(步骤)非常困难。
此外，因为该填埋场100中的每一个废弃物层20都是通过很长时间一个接一个形成的，所以该废弃物层20以不同的降解(步骤)阶段分解。例如：如图3所示，在一个特定的废弃物层20中的废物，随着时间流逝，会以不同的降解阶段反应。
在第一阶段(步骤)里，通过在废弃物中自然混合的空气而形成的一种有氧(需氧)降解状态占主导地位。就是说，随着好氧微生物消耗氧气，N2和O2迅速减少。
在第二阶段(步骤)里，该有氧降解状态转变为无氧降解状态，其中产酸菌活跃，通过水解使复杂的有机物发酵，以产生脂肪酸、乙醇、CO2、H2、NH3等等。在这个阶段中，CO2被最大程度地产出，而CH4(甲烷)还没有产生。
在第三阶段里，O2被完全耗尽并且产甲烷菌对于最大程度地产生CH4起了积极地作用。在这里，H2在该阶段初期被产甲烷菌耗尽。通常，上述第三阶段发生在从废弃物装填至少六个月后。
在第四阶段里，分解过程达到了一个正常状态，其中H4和CO2均匀地产生。上述第四阶段发生在从废弃物装填一至两年后。
在第五阶段里，空气在该废弃物中逐渐地被混合，这取决于废弃物内部的压力的降低和大气压力的增加。因此，CO2和CH4的产出急剧下降，同时，N2和O2的产出相对增加。
根据上述描述，每一个废弃物层20在相互不同的降解阶段被降解。然而，根据用于使填埋场100稳定的上述的传统方法和结构，相同的反应条件被提供在整个填埋场100中，原因是它被看作为一个单个的紧密覆盖空间，这就使废弃物的降解速度降低并且该填埋场气体不能被平稳有效地利用。就是说，为了利用大部分填埋场气体，需要通过填埋场气体回收(循环)装置适当地控制填埋场气体的量以便达到需要的量。可是，采用上述传统的方法的填埋场100有一个缺点，它不能通过填埋场气体循环装置控制降解速度以满足需要量。
除此之外，通过使用需氧生活细菌使该填埋场100稳定的传统方法有另外一个缺点，由于不能适应不同的反应阶段，稳定化期限被延长了。例如，该填埋场100的有氧降解过程类似于有机废弃物堆肥的过程，两者按照各自的反应阶段(步骤)都需要维持适当的湿度、空气和热。通常，该有机废弃物堆肥的过程包括：一个第一反应阶段(步骤)，在该阶段高温微生物需要大量的氧气，使温度维持在55℃至65℃，和一个第二反应步骤，该步骤不需要太多氧气并且反应温度降低。
相应地，需要维持含水量低于60％，这样在该填埋场100中有氧降解条件就不会变成无氧降解条件。除此之外，还需要在第一阶段里提供足够量的氧气和在第二阶段里在低温状态下提供少量的氧气。可是，该传统填埋场100有另外一个缺点，由于该中间覆盖层30和废弃物成份复杂，使控制反应调节物质的提供很困难，要花费很长时间来稳定该填埋场100。
此外，该传统填埋场结构通常以这样一种方式建立，每日覆盖层25或者中间覆盖层30覆盖在预定厚度的废弃物层20上，然后，堆放另一个新的废弃物层20。因此，在正在回收垃圾的状态下，因为没有在最上面的废弃物层20上建立一个最终覆盖层15，所以通过该水平气体收集管19收集的气体量不超过在废弃物层20中产生的总量的一半。相应地，正在回收垃圾的填埋场100中产生的相当数量的环境污染物，例如：温室气体、具有难闻气味的物质、挥发性的有机化合物(VOCs)等等，被直接释放到空气中，导致周围环境恶化。
如上面详细描述的，按照用于使填埋场100稳定的传统的方法和/或结构，反应条件在该整个填埋场100中被同样地提供，原因是它被视为一个单一的紧密的覆盖空间，而不考虑废弃物的复杂成份和中间覆盖层30的阻断作用。就是说，根据用于使填埋场100稳定的传统的方法和结构，该填埋场采用的是“单一反应器”的概念，由于废弃物的成份复杂和中间覆盖层30的阻断作用，所以难以将反应调节物质均匀地提供到整个填埋场100中，这就延迟了填埋场100的降解速度。除此之外，因为该传统方法和结构不能控制其中产生的填埋场气体的数量，所以许多环境污染物被直接释放到空气中。
发明内容
相应地，本发明的发明者通过把整个填埋场看作由多个小尺度的反应器堆积而成的一个多层反应器，提供了一种采用“多层反应器”概念的全新的填埋场结构及其操作方法。就是，按照本发明，每一个废弃物层被建造为具有一个用途的单一反应器，并且分别进行废弃物层的各个反应步骤，这样，就容易控制整个填埋场的有氧或者无氧降解步骤。
除此之外，本发明的发明者提供了一种采用多层反应器概念的全新的填埋场结构及其操作方法，该装置和方法能够在废物回收状态下，通过对从填埋场产生的填埋场气体的收集使气体得到有效使用，或者通过利用土壤微生物使从最终覆盖层产生的填埋场气体氧化，来减少环境污染。
相应地，本发明的一个目的是提供一种采用多层反应器概念的填埋场结构，该结构包括：至少一个用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，以便独立地控制各废弃物层的不同的降解步骤。
本发明的另一个目的是提供一种使用多层反应器概念的填埋场结构，该结构均匀地将反应调节物质提供到各废弃物层并且平稳地将各废弃物层产生的反应产物排出，以便提供适合于各废弃物层各自的反应步骤的物理的、化学的和生物的条件。
本发明的另一个目的是提供一种使用多层反应器概念的填埋场结构，该结构包括：在各废弃物层的上部或者下部建立的一可渗透层，通过上述结构，反应调节物质可以均匀地被提供到各废弃物层并且从废弃物层产生的反应产物可以被平稳地排出，这样，防止填埋场浸出液在特定区域过渡聚集，并且便于填埋场浸出液和气体的流动。
本发明另外的目的是提供一种有效利用产生的填埋场气体的方法，和一种用于使填埋场早日稳定的方法，该方法通过有选择地提供反应条件，例如：空气、水分、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体等等，以控制各自废弃物层中的有氧或者无氧降解。
本发明另外的一个目的在于，通过保持正在回收垃圾的填埋场中最上面覆盖层在有氧降解状态，和同时保持下面的其它层在无氧降解状态，提供一种用于减少从填埋场产生的环境污染物(例如：温室气体、难闻的气味、VOCs、等等)的方法。
本发明还有另一目的，就是提供一种用于使难闻气味物质氧化的方法，这些物质是从正在回收的填埋场中的最终覆盖层或者中间覆盖层中产生的，例如：甲烷、氨、H2S、硫醇气体等等、和挥发性有机化合物，上述使难闻气味物质氧化是通过把不同反应要素，例如：空气、热、水分、pH值调节物质、营养、等等，提供到至少一个可渗透层中，该可渗透层具有高渗透性和高孔隙率，它建立在回收状态下的填埋场中的最终覆盖层上或者中间覆盖层的底部，以便激活好氧土壤微生物，例如：甲烷氧化细菌、硝化细菌、和硫化细菌。
为了实现本发明的一个目的，提供了一种填埋场结构，该结构包括：一个在底部形成的地面防水层、一个在顶部的最终覆盖层、多个从该地面防水层堆积起来的废弃物层和多个建于两个废弃物层之间的中间覆盖层，该结构还包括：一个建于废弃物层的总体下部的下部可渗透层(多孔层)；至少一个位于该下部可渗透层中的下部多孔管；和一个与下部多孔管连接的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置。
为了实现本发明的另一目的，提供了一种填埋场结构，该结构包括：一个在底部形成的地面防水层、一个在顶部的最终覆盖层、多个从该地面防水层堆积起来的废弃物层、和多个建于两个废弃物层之间的中间覆盖层，该结构进一步包括：一个建于所有的废弃物层上部的上部可渗透层；至少一个位于该上部可渗透层中的上部多孔管；和一个与上部多孔管连接的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置。
该上部和下部可渗透层由具有高渗透率和高孔隙率的材料制成，例如：稻谷壳、锯末、木屑、橡胶片、沙土、石子、等等，以便于反应材料的均匀分布和反应产物平稳排出。
除此之外，该上部和下部可渗透层进一步由具有高比表面积(SS)、高土壤容量(FC)和高阳离子交换能力(CEC)的材料制成，例如：灰泥(堆肥)、泥渣、硅藻土、和包括粉碎的稻谷壳、碳化的稻谷壳、膨化的稻谷壳等经过处理的稻谷壳，以便使浸出液通过该可渗透层物理地、化学地和生物地净化，提高浸出液的质量。
此外，该上部和下部可渗透层具有大于30％的孔隙率，大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，和一种大于30m2/g的比表面积，通过该下部和上部可渗透层，从多孔管53提供的空气被循环，以激活好氧土壤微生物，因而利用微生物氧化环境污染物，例如：温室气体、难闻气味、挥发性有机化合物(VOCs)等等。
另外，该多孔管由塑料制成，在外圆周有许多小孔，以便反应调节物质通过小孔自由地流动。
此外，与该多孔管一端连接的排出/提供装置包括：一个用于传输液体物质的泵、一个用于使气态物质循环的鼓风机和一个用于控制物质流动的控制阀。除此之外，该排出/提供装置进一步包括：用于测量反应气体温度和从多孔层提取的甲烷、二氧化碳和氧气的浓度的测量装置；和一个用于控制反应调节物质数量的控制装置，反应调节物质例如：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体等等，根据测量装置的测量值被注入多孔层。
另外，在废物层的斜坡上形成的每日覆盖层包括具有高渗透率和高孔隙率的材料，例如稻谷壳、锯末、木屑、堆肥等等，并且空气通过下部多孔管循环，激活好氧土壤微生物，这样利用细菌氧化环境污染物，例如：温室气体、难闻气味、挥发性有机化合物(VOCs)等等。
同时，根据本发明，如果有选择地通过上部或下部多孔管排出反应产物，例如浸出液、填埋场气体等，并且如果通过上部或下部多孔管提供反应调节物质，例如空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体等，就有可能容易地控制整个废弃物层的有氧或无氧降解步骤。
除此之外，根据本发明，如果提供空气进入上部或下部多孔管，以维持正在回收垃圾的最高废弃物层处于有氧(需氧)降解状态，同时，如果通过下部多孔管排出浸出液，以维持除最高废弃物层外的其他废弃物层处于无氧(厌氧)降解状态，并且如果需要，选择性地把反应调节物质，例如：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体等，注入上部多孔管，就有可能减少从正在回收垃圾的填埋场释放到空气中的环境污染物，例如：温室气体、难闻气味、挥发性有机化合物(VOCs)等等。
此外，根据本发明，如果把空气注入最终覆盖层中形成的多孔层，以维持该多孔层处于有氧降解状态，就有可能激活好氧微生物从而把从该多孔层释放的填埋场气体氧化成无害的物质。
并且，根据本发明，假如通过在预定期间维持各个废弃物层处于无氧降解条件来回收填埋场气体，并且当该填埋场气体没有经济效益时，假如把空气提供到各个废弃物层的下部多孔管中，从而把该整个填埋场转换成有氧降解条件，有可能早日稳定该填埋场。
此外，根据本发明，如果通过上部多孔管注入填埋场气体，就有可能将该填埋场用作一个填埋场气体储存站。
可以理解的是，上述发明内容和后面的详细描述是示范性的和解释性的，目的是对本发明提供进一步的解释。
根据本发明的一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，其中，由具有一种高渗透率和高孔隙率的物质构成的每日覆盖层，被设置在中间覆盖层的斜坡上，其中，由具有高渗透率和高孔隙率的物质制成的多孔层，被设置在所述废弃物层的下部，其中，至少一个用于提供空气的多孔管，被设置在所述多孔层中。
根据本发明的一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，其特征在于还包括：一个设置在废弃物层总体上部的上部多孔层；至少一个铺设在所述上部多孔层中的上部多孔管；和一个与上部多孔管相连的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，其中，所述多孔层由具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，并且具有大于30m2/g的比表面积的物质制成。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层总体上部的多孔层，至少一个铺设在所述多孔层中的多孔管，和一个与所述上部多孔管相连的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，所述方法包括以下步骤：提供空气到所述多孔管中以维持设置在正在回收的最高废弃物层上的多孔层处于有氧降解状态，和有选择性地把反应调节物质，将反应调节物质注入到所述废弃物层，所述反应调节物质为空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场由一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，一设置在废弃物层上部的中间覆盖层，一设置在废弃物层与中间覆盖层之间的上部多孔层，至少一个铺设在所述上部多孔层中的多孔的上部多孔管和一个与所述上部多孔管连接用于排出反应产物的排出装置构成，所述方法包括以下步骤：通过所述上部多孔管注入填埋场气体，以便将所述填埋场用作一个填埋场气体储存站。
根据本发明的一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，所述填埋场的特征在于还包括：多个设置在所有废弃物层上部和下部的多孔层；至少一个铺设在所述多孔层中的多孔管；和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，所述方法包括以下步骤：通过所述上部或者下部多孔管选择性地排出反应产物，和通过所述上部或者下部多孔管提供反应调节物质。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，所述方法包括以下步骤：提供空气到所述上部或下部多孔管以维持正在回收垃圾的最高废弃物层处于有氧降解状态，通过所述下部多孔管排出浸出液以维持最高废弃物层以外的其他废弃物层处于无氧降解状态，和如果需要，选择性地把反应调节物质注入到所述上部多孔管，所述反应调节物质为：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场由一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，设置在废弃物层上部的包括具有高比表面积的物质的中间覆盖层，至少一个设置在所述废弃物层总体下部的多孔层，至少一个铺设在所述多孔层中的下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置所构成，所述方法包括以下步骤：提供空气到所述下部多孔管中以维持正在回收垃圾的最高废弃物层处于有氧降解状态，接种好氧微生物进入最高中间覆盖层。
根据本发明的一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层，多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层总体上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层总体上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，所述方法包括以下步骤：通过在一个预定期间使所述各个废弃物层处于无氧降解条件，回收填埋场气体，如果所述填埋场气体没有经济效益，就提供空气到所述各个废弃物层的下部多孔管，以便使整个填埋场转化为有氧降解条件。
根据本发明的一种填埋场结构，所述填埋场结构由多个废弃物层和一个设置在最高废弃物层上的最终覆盖层构成，用于利用由所述最终覆盖层产生的微生物氧化填埋场气体，所述最终覆盖层包括：由至少一种物质形成的多孔层和，反应调节物质提供装置，设置在所述多孔层中用于向其中提供空气，其中所述多孔层具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，并且所述多孔层具有大于30m2/g的比表面积。
附图说明
图1是显示一个传统填埋场结构的剖面示意图；
图2是说明采用单一反应器概念的一个传统填埋场的剖面示意图；
图3是显示一个普通的填埋场废弃物的降解步骤的曲线图；
图4a-4c说明根据本发明采用多层反应器概念的不同填埋场结构；
图5显示根据本发明使用多层反应器概念的另一种填埋场结构；
图6a-6d说明根据本发明采用多层反应器概念建立填埋场结构的过程；
图7是一种用于根据本发明使用多层反应器概念的填埋场的早日稳定方法的示意图；
图8是一种用于从根据本发明采用多层反应器概念的填埋场中收集填埋场气体的方法的示意图。
具体实施方式
详细参考本发明的具体实施例，并结合附图加以详细说明。
参见图4a，一个根据本发明采用多层反应器概念的填埋场10，包括：一个地面防水层13，一个最终覆盖层15和多个堆积在防水层13和覆盖层15之间的废弃物层20。除此之外，多个多孔管55设置在各自废弃物层20的底部以便提供反应调节物质，例如：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体、等等，或者排出反应产物，例如：浸出液、填埋场气体、等等，并且多个具有预定厚度的多孔层45被提供到该多孔管55上，以便使这些反应调节物质均匀地分布到整个废弃物层上，或者将反应产物平稳地排出。就是说，每一个废弃物层20作为一个单一的反应器处理的本发明，能够相应地控制这些废弃物层的不同降解条件，这样，用彼此相同或者不同的降解条件管理整个填埋场10。
参见图4b，根据本发明采用多层反应器概念的填埋场10，包括：多个多孔管53，该多孔管建立在各个废弃物层20的上部，以便提供反应调节物质或者排出反应产物，并且多个具有预定厚度的多孔层43被提供到多孔管53上，以便这些反应调节物质均匀地分布到整个废弃物层上，或者使反应产物平稳地排出。这样，就有可能分别地控制这些废弃物层的不同的降解条件，以便用彼此相同或者不同的降解条件管理整个填埋场10。
这就是，因为本发明的填埋场10包括设置在各个废弃物层20的上部或下部的，用于收集填埋场浸出液和气体等反应产物的多孔层40和多孔管50，这使得分别控制废弃物层的不同的降解条件成为可能。相应地，如果各个废弃物层20的降解条件能够只靠收集的浸出液控制，就可以只设置下面的多孔层45和多孔管55。然而，如果各个废弃物层20的降解条件能够只靠收集的填埋场气体控制，或者来自正在回收垃圾的填埋场的中间覆盖层30的排出气太多，就可以只设置上面的多孔层43和多孔管53。例如，在产生的浸出液很少的填埋场10中，下面的多孔层45和多孔管55可以省略，而设置上面的多孔层43和多孔管53来收集填埋场气体。通过这种方法，各废弃物层的各种降解条件就可以分别控制。相应的，就可能用彼此相同或者不同的降解条件管理整个填埋场10。
同时，如果在该填埋场中垃圾回收的进度被延迟，从中间覆盖层放出的填埋场气体数量就会增加，直到该最终覆盖层形成。在这里，希望通过收集穿过该上部多孔层43和多孔管53的填埋场气体来控制最上层废弃物层的降解条件，该上部多孔层43和多孔管53建立在各个废弃物层20的上部。例如，这些多孔层43具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，通过这些多孔层，使从多孔管53提供的空气循环以便使好氧土壤微生物活化。相应地，土壤微生物使该填埋场气体变得无毒以便排放到空气中。
就是说，传统的中间覆盖层不具有提供不同的反应条件的功能，例如：空气、热、湿度、pH值调节物质、营养、等等，以便激活好氧土壤微生物，例如：甲烷氧化细菌、硝化细菌和硫化细菌，使它们氧化具有难闻气味的物质，例如：甲烷、氨、H2S、硫醇气体、等等，和挥发性有机化合物(VOC)。相应地，本发明通过在正在回收的填埋场的最终覆盖层和中间覆盖层中设置人工装置，增加填埋场气体的氧化速率，以便使其中的好氧土壤微生物活化。
同时，为了更精确地控制各个废弃物层20。希望在这些废弃物层20的上部和下部相应地建立上部和下部多孔层40和多孔管50，以便提供反应调节物质，例如：空气、湿度、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体、等等。如图4c所示，多个用于提供反应调节物质到废弃物层或者用于排出反应产物的多孔管50(53和55)，被设置在各个废弃物层20的上面和下面，并且多个具有预定厚度用于均匀地分布反应调节物质或平稳地排出反应产物的多孔层40(43和45)，被建在多孔管50上。这样，就有可能分别地控制这些不同的废弃物层的降解条件，以便用彼此相同或者不同的降解条件来管理整个填埋场10。
因此，这种采用多层反应器概念的填埋场具有这样一种结构：多个被上面和下面的中间覆盖层30包围的小尺寸的反应器堆积起来。在这里，“反应器”是指用于物理、化学、生物反应的紧密覆盖的贮糟或容器。就是说，根据本发明的填埋场10的每一个废弃物层20，通过上面和下面的中间覆盖层30，能够形成一个具有紧密覆盖空间的单一的反应器，该反应器通过多孔层40和多孔管50提供反应调节物质或者排出反应产物。
参见图5，显示了一个根据本发明采用多层反应器概念的混凝土填埋场结构，该填埋场10形成了由底部的地面防水层13和上面的最终覆盖层15包围的一个大尺寸的紧密覆盖空间，其中，多个由上面和下面的中间覆盖层30围绕的废弃物层20堆积在一起，多个下部多孔层45设置在各个废弃物层20的底部，并且多个下部多孔管55设置在下部多孔层45中。除此之外，多个多孔层43被设置在各个废弃物层20的上部，与下部多孔层45和多孔管55分离，并且多个上部多孔管53被设置在上部多孔层43中。
如上所述，根据本发明采用多层反应器概念的填埋场10，包括：至少一个在废弃物层20中的多孔层40和多孔管50，这样每一个废弃物层20都能够作为一个单一反应器。相应地，有可能独立地控制各个废弃物层20的降解条件。
本发明的多孔层40(43和45)由具有高渗透率和孔隙率的物质制成，例如：稻谷壳、锯末、木屑、橡胶片、沙子、石子、等等，通过该多孔层，通过多孔管50(53和55)注入的反应调节物质能够均匀地分布，或者从废弃物层20产生的反应产物能够平稳地排出。为此，该多孔层40在废弃物层20的整个表面延伸，或者在预定的区域延伸，使反应调节物质能够均匀地分布，或者使反应产物能够平稳地排出。除此之外，多孔层40的厚度要使注入的反应调节物质能够在水平方向充分地移动(流动)，或者其高度要使该多孔管50被完全地铺设(掩埋)。相应地，要求以10cm-50cm的厚度铺设该多孔层40，优选为20cm。
在考虑填埋场10的尺寸和特性的情况下，该多孔管50可以由不同的材料和以不同的形式制成，因此，为了便于工作，需要使用一种直径小于10cm的塑料管。除此之外，该多孔管50有许多孔隙，通过这些孔隙反应调节物质和反应产物能够循环流动。此外，该多孔管50可以按照填埋场10的尺寸和特性，以不同的形式安装。因此，希望把管50以总体上整齐的间距设置在多孔层40的整个表面上，或者局部地沿着该多孔层40的边缘设置。
同时，通过多孔层40和多孔管50注入的反应调节物质包括：浸出液、填埋场气体、雨水、地下水、营养、pH值调节物质、反应抑制剂、微生物、空气、热、等等；反应产物为填埋场气体、浸出液等等。特别的，浸出液、雨水和地下水对于保持湿度、控制废弃物层20的温度、和作为介质提供其他反应调节物质是很重要的。热是适当地维持该废弃物层20的反应温度所必需的。用于抑制微生物的生长的反应抑制剂，例如：铜(Cu)和氧化铜(CuO)，被用作调整产生的甲烷气体的量。填埋场气体被用于强制地排出存在于废弃物层20中的氧气，以便转换成无氧降解状态。对于其他反应调节物质，由于本领域技术人员能够采用，所以省略详细说明。
参见图6a-6c，每一个多孔管50都和一个集流管(总管)61连接，该集流管具有一个用于排出反应产物和提供反应调节物质的排出/提供装置。这里，该排出/提供装置包括：一个用于传输液体物质的泵63，一个用于循环气态物质的鼓风机65和一个用于控制物质流动的控制阀67。除此之外，该排出/提供装置可以倾斜地安装多孔管50和集流管61，以便通过重力排出浸出液。
多孔管50和集流管61的其它配管和排出/提供装置的安装，可以根据填埋场10的尺寸和结构按不同形式进行。因为本专业技术人员能够实施，所以在这里省略详细说明。
本发明的多孔层40进一步包括：具有高比表面积(SS)，高土壤容量(FC)和高阳离子交换能力(CEC)的物质，例如：灰泥、泥渣、硅藻土、和包括粉碎的稻谷壳、碳化的稻谷壳、膨化的稻谷壳等经过处理的稻谷壳。就是说，当这些具有高SS、FC和CEC的物质被加到多孔层40，循环水，例如：浸出液和地下水，在穿过该多孔层40时，通过物理地、化学地、生物地处理得到改善。除此之外，当灰泥、泥渣、硅藻土和经处理的稻壳被混合到多孔层40中，SS和FC增加，为不同微生物的培养提供了一个良好的环境，并且CEC提高以去除重金属离子，这样分别降低了浸出液和重金属的污染水平。
此外，本发明的多孔层40用稻谷壳、锯末、木屑和橡胶片形成，该多孔层具有低的导热性，使微生物的培养活化，因为这些物质使不同的温度变化减缓。
如上所述，根据本发明，有可能通过其中的多孔层40和多孔管50，有选择地平稳地排出反应产物或者均匀地提供反应调节物质来控制废弃物层20的降解条件。因此，根据本发明，有可能早日稳定填埋场10，以便通过适当地控制各个废弃物层20的降解条件来提高填埋场气体回收的效率，和减少污染。
在下文中，根据本发明的采用多层反应器概念的填埋场结构及其操作方法将详细说明。
首先，参见图6a，说明了一个根据本发明的填埋场结构。该填埋场10包括：一个设置在底部的用于阻止浸出液流出和地下水流入的地面防水层13，一个用于收集浸出液的下部多孔管55和一个用于通过管55将收集的浸出液排出的下部多孔层45。
在这里，多孔层45的厚度为30cm-50cm，采用具有高渗透性和高孔隙率的物质，例如：沙子、石子等等形成，便于排出浸出液。该多孔管55的一端与集流管61相连。集流管的端部分别地连接用于传输浸出液的泵63，用于使气态物质循环的鼓风机65和用于控制物质流动的控制阀67。同时，下部多孔管55和下部多孔层45的结构类似于那些传统的浸出液排出管17和排水层12。
如图6b所示，一个新的废弃物层20在下部多孔层45的上部利用新运来的废物形成。然后，一个每日覆盖层25和/或一个中间覆盖层30可以铺在该废弃物层20的上部。就是说，通常对一个大型填埋场提供每日覆盖层25和中间覆盖层30，然而，对于一个小型填埋场，可以只建立每日覆盖层25而没有中间覆盖层30。
根据本发明，上部多孔层43和多个上部多孔管53要在这些覆盖层25和30形成之前提供。上部多孔管53的一端与另一个集流管61连接。集流管分别地连接另一个用于传输浸出液的泵63，另一个用于使气态物质循环的鼓风机65和另一个用于控制物流传输和循环的控制阀67。然后，同传统方式一样，中间覆盖层30铺在上部多孔层43上，这样完成一个废弃物层20。
按照上述方式建造的废弃物层20，可以用通过多孔管50提供的空气采取有氧降解以减少环境有毒物质。就是说，传统填埋场因为没有设置用于阻止在回收状态下的填埋场10的最高废弃物层20的填埋场气体释放的最终覆盖层15，填埋场中产生的许多环境污染物，例如：温室气体、具有难闻气味的物质、VOCs等等，释放到空气中。所以，本发明提供了一种填埋场结构，该结构将空气注入到最高废弃物层20的下部多孔管55，将该层变成有氧降解状态，在该结构中，适当地维持用于微生物培养的适当的温度，并且使土壤微生物与填埋场气体接触，并且提供培养土壤微生物所需的营养、pH值调节物质等等，这样减少排放到空气中的环境有毒物质。
下面，参见图6c，说明了一个大型的填埋场100，其中，每日覆盖层25一天接一天的堆积，有可能通过控制废弃物层20变成有氧降解状态来减少从每日覆盖层25产生的环境污染物，例如：温室气体、难闻气味物质、VOCs等等。尤其是，如果这些每日覆盖层25通过与具有良好的比表面积的物质，例如：稻谷壳、锯末、木屑、橡胶片、沙子、石子等等混合堆放，并且，如果好氧微生物，例如：甲烷氧化细菌、硝化细菌和硫化细菌，被提供到每日覆盖层25中，所产生的环境污染物就能够大幅度地减少。
如图6d所示，下部多孔管55和下部多孔层45设置在中间覆盖层30的上部，并且一个新的废弃物层20在上面形成。然后，上部多孔管53和上部多孔层43又设置在废弃物层20的上部，并且一个新的中间覆盖层30在上面形成。然后，每一个上部和下部多孔管50(53和55)的一端连接一个集流管，并且每个集流管的端部分别地连接用于传输浸出液的泵63，用于使气态物质循环的鼓风机65和用于控制传输和循环的物质流动的控制阀67，这样，独立地控制每一个废弃物层20的降解条件。
当按照上述方式形成最高废弃物层20时，如果需要，就要提供空气到下部多孔管55，提供适当的水分给上部多孔管45，以便保持废弃物层20处于有氧降解状态。然而，下面的处于有氧降解状态下的废弃物层20通过停止提供空气和提供填埋场气体被转化成无氧降解状态。
同时，如果从最高中间覆盖层30释放的填埋场气体的数量增加，就需要通过上部多孔层43和上部多孔管53排出填埋场气体，以便减少环境污染物，例如：温室气体、难闻气味物质、VOCs等等。另外，如果排出的填埋场中甲烷的浓度高，就可以输送到填埋场气体回收装置。
在多孔管40和多孔层50同时设置在废弃物层20的上部和下部的情况下，按照废弃物层20的降解条件，如果需要，就有可能通过下部多孔管55排出填埋场浸出液，并通过上部多孔管45提供反应调节物质，例如：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体等，这样控制废弃物层20进行优化的有氧或无氧降解。在这里，为了使废弃物降解，提供的微生物要进行好氧或厌氧的细菌培养。
根据本发明，当使用多层反应器概念的填埋场10重复上述过程时，多个废弃物层20被堆放并且最高废弃物层20处于有氧降解状态。提供比通过传统填埋场废物中包含的气体自然地上升控制得更好的有氧降解的目的在于，加速填埋场气体的回收和垃圾填埋场的早日稳定。然后，当一个最终覆盖层15铺在最高废弃物层20的上面时，填埋过程就结束了。这里，希望维持最高废弃物层20处于有氧降解状态，以便减少填埋场10产生的环境污染。这里，由于设置在最高废弃物层20中的上部多孔层43和上部多孔管53的结构，类似于传统气体封闭层18和水平气体收集管19，所以它们可以通用。
同时，考虑到该填埋场10的早日稳定，希望维持整个填埋场10处于有氧降解状态。然而，考虑到填埋场10产生的填埋场气体的回收，希望维持填埋场10处于无氧降解状态，以便产生有用的气体，例如：甲烷气体。特别地，由于根据本发明的填埋场结构能够控制各个废弃物层20的降解条件，所以容易调节填埋场气体的数量来满足回收装置的需求。例如，在第二到第四无氧降解步骤中，当产生的甲烷气体数量不够时，提供反应调节物质以促进酸和甲烷的产生。反之，当产生的甲烷气体的数量过量时，提供反应抑制剂或者阻断反应产物的排出，以暂时延缓降解反应，这样避免甲烷气体被释放到空气中。
同时，如图7所示，如果根据本发明，填埋场10产生的填埋场气体没有经济效益，就可能通过维持整个填埋场10处于有氧降解状态达到填埋场10的早日稳定。这里，通过鼓风机65压缩的空气通过集流管61被输送到各个废弃物层20的底部，如果需要，将水分提供到废弃物层20的上部多孔管45。
下面，如图8所示，如果具有高比表面积的物质，例如：稻谷壳、锯末、木屑、堆肥等，与中间覆盖层30混合，并且如果需要，把适当的微生物接种在中间覆盖层30中，并且在废弃物层20中提供空气，就会使好氧微生物在中间覆盖层中滋长，以减少释放到空气中的环境污染物，例如：温室气体、具有难闻气味的物质、VOCs等。
工业应用性
相应地，本发明的填埋场结构通过使回收状态下的最高废弃物层或者使完工的整个填埋场处在有氧降解条件下，能够大幅度地减少从填埋场产生的环境污染物，例如：温室气体、具有难闻气味的物质、VOCs等。
除此之外，根据本发明，有可能通过维持废弃物层处于无氧降解状态和适当地控制各个废弃物层的反应调节物质，最大程度地利用产生的填埋场气体，以便调节填埋场气体的数量来满足回收装置的需求。
此外，根据本发明，如果从开始就控制填埋场中的有氧降解条件，就有可能提高随后增长的无氧降解速率，来适当地控制各个废弃物层的无氧降解条件，并且如果产生的填埋场气体没有经济效益，就把整个填埋场转换成有氧降解状态，因而早日稳定该填埋场。
而且，根据本发明，有可能通过设置在各个废弃物层上部和/或下部的多孔层，使浸出液循环，提高排出的浸出液的品质。
另外，根据本发明，有可能通过设置在各个废弃物层上部和/或下部的多孔层排出气体，减少正在回收垃圾的填埋场的最高废弃物层和每日覆盖层产生的填埋场气体数量。
Claims (19)
1.一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，
其中，由具有一种高渗透率和高孔隙率的物质构成的每日覆盖层，被设置在中间覆盖层的斜坡上，
其中，由具有高渗透率和高孔隙率的物质制成的多孔层，被设置在所述废弃物层的下部，
其中，至少一个用于提供空气的多孔管，被设置在所述多孔层中。
2.根据权利要求1所述的填埋场结构，其中，高孔隙率的物质为稻谷壳、锯末、木屑、灰泥。
3.一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，其特征在于还包括：
一个设置在废弃物层总体上部的上部多孔层；
至少一个铺设在所述上部多孔层中的上部多孔管；和
一个与上部多孔管相连的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，
其中，所述多孔层由具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，并且具有大于30m2/g的比表面积的物质制成。
4.根据权利要求3所述的填埋场结构，其中，所述多孔层的物质与选自两种物质中的至少一种混合，两种物质中一种具有高孔隙率和高渗透性，另一种具有高比表面积。
5.根据权利要求3所述的填埋场结构，其中，所述多孔层由选自稻谷壳、锯末、木屑、橡胶片、沙子、石子，灰泥、泥渣、硅藻土、粉碎的稻谷壳、碳化的稻谷壳、膨化的稻谷壳的至少一种物质形成。
6.根据权利要求3所述的填埋场结构，其中，所述排出/提供装置包括：一个排出装置，所述排出装置具有多个设置在多孔层中的气体收集管，用于收集产生的填埋场气体，和一个用于传输通过所述气体收集管收集的填埋场气体的鼓风机；一个提供装置，所述提供装置具有多个设置在所述多孔层中用于注入空气的空气注入管，和一个用于通过所述空气注入管传输空气的鼓风机。
7.根据权利要求6所述的填埋场结构，其中，所述排出装置进一步包括一个用于测量反应气体温度和从多孔层提取的甲烷、二氧化碳和氧气的浓度的测量装置，并且
其中，所述提供装置进一步包括一个用于控制反应调节物质数量的控制装置，所述反应调节物质为空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体，根据测量装置的测量值被注入所述多孔层。
8.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层总体上部的多孔层，至少一个铺设在所述多孔层中的多孔管，和一个与所述上部多孔管相连的用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，
所述方法包括以下步骤：
提供空气到所述多孔管中以维持设置在正在回收的最高废弃物层上的多孔层处于有氧降解状态，和
有选择性地把反应调节物质，将反应调节物质注入到所述废弃物层，所述反应调节物质为空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体。
9.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场由一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，一设置在废弃物层上部的中间覆盖层，一设置在废弃物层与中间覆盖层之间的上部多孔层，至少一个铺设在所述上部多孔层中的多孔的上部多孔管和一个与所述上部多孔管连接用于排出反应产物的排出装置构成，
所述方法包括以下步骤：
通过所述上部多孔管注入填埋场气体，以便将所述填埋场用作一个填埋场气体储存站。
10.一种填埋场结构，包括一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，
所述填埋场的特征在于还包括：
多个设置在所有废弃物层上部和下部的多孔层；
至少一个铺设在所述多孔层中的多孔管；和
一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置。
11.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，
所述方法包括以下步骤：
通过所述上部或者下部多孔管选择性地排出反应产物，和
通过所述上部或者下部多孔管提供反应调节物质。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，反应调节物质为空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体。
13.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层和多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，
所述方法包括以下步骤：
提供空气到所述上部或下部多孔管以维持正在回收垃圾的最高废弃物层处于有氧降解状态，
通过所述下部多孔管排出浸出液以维持最高废弃物层以外的其他废弃物层处于无氧降解状态，和
如果需要，选择性地把反应调节物质注入到所述上部多孔管，所述反应调节物质为：空气、水分、热、营养、微生物、pH值调节物质、反应抑制剂、填埋场气体。
14.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场由一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，设置在废弃物层上部的包括具有高比表面积的物质的中间覆盖层，至少一个设置在所述废弃物层总体下部的多孔层，至少一个铺设在所述多孔层中的下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置所构成，
所述方法包括以下步骤：
提供空气到所述下部多孔管中以维持正在回收垃圾的最高废弃物层处于有氧降解状态，
接种好氧微生物进入最高中间覆盖层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述好氧微生物为甲烷氧化细菌、硝化细菌和硫化细菌。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，高比表面积的物质为稻谷壳、锯末、木屑、灰泥。
17.一种用于操作填埋场的方法，所述填埋场包括：一个在底部形成的地面防水层，一个在顶部的最终覆盖层，多个从所述地面防水层堆积起来的废弃物层，多个设置在两个废弃物层之间的中间覆盖层，至少一个设置在废弃物层总体上部和下部的多孔层，铺设在所述废弃物层总体上部和下部的多孔层中的至少一个上部多孔管和至少一个下部多孔管，和一个与所述多孔管连接用于排出反应产物和/或提供反应调节物质的排出/提供装置，
所述方法包括以下步骤：
通过在一个预定期间使所述各个废弃物层处于无氧降解条件，回收填埋场气体，
如果所述填埋场气体没有经济效益，就提供空气到所述各个废弃物层的下部多孔管，以便使整个填埋场转化为有氧降解条件。
18.一种填埋场结构，所述填埋场结构由多个废弃物层和一个设置在最高废弃物层上的最终覆盖层构成，用于利用由所述最终覆盖层产生的微生物氧化填埋场气体，
所述最终覆盖层包括：
由至少一种物质形成的多孔层和，
反应调节物质提供装置，设置在所述多孔层中用于向其中提供空气，
其中所述多孔层具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的渗透率，并且所述多孔层具有大于30m2/g的比表面积。
19.根据权利要求18所述的填埋场结构，其中，所述多孔层由选自稻谷壳、锯末、木屑、橡胶片、沙子、石子，灰泥、泥渣、硅藻土、粉碎的稻谷壳、碳化的稻谷壳、膨化的稻谷壳的至少一种物质形成。
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|---|---|---|---|---|
| US7198433B2 (en) * | 2004-07-22 | 2007-04-03 | Institute For Environmental Management, Inc | Landfill design and method for improved landfill gas capture |
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| NZ544578A (en) * | 2006-04-13 | 2009-04-30 | Angus Peter Robson | A compactor |
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| CN100467727C (zh) * | 2006-12-20 | 2009-03-11 | 中国矿业大学 | 垃圾填埋气液收集疏排装置及其施工工艺 |
| US7972082B2 (en) * | 2007-10-16 | 2011-07-05 | Augenstein Don C | Collection of landfill gas at variable rates to match temporal needs for energy generation |
| CN102272415B (zh) * | 2008-09-26 | 2015-07-01 | 西里斯能源公司 | 评估、设计和优化原位生物转化过程的方法 |
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| CN101560039B (zh) * | 2009-05-22 | 2011-04-27 | 上海同济建设科技有限公司 | 一种垃圾渗滤液废水处理系统及其工艺 |
| KR101324359B1 (ko) * | 2011-02-25 | 2013-11-01 | 숭실대학교산학협력단 | 가축 매몰지의 가스 처리 시스템 |
| KR101097742B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2011-12-23 | 아름다운 환경건설(주) | 원위치 지중 산화(연소)에 의한 가축 매립지의 안정화 처리시스템 및 처리방법 |
| US8329455B2 (en) | 2011-07-08 | 2012-12-11 | Aikan North America, Inc. | Systems and methods for digestion of solid waste |
| CN102359100B (zh) * | 2011-07-28 | 2013-07-17 | 中铁二局股份有限公司 | 具有复杂地质的大型垃圾填埋场地的沼气处理工艺 |
| KR101201219B1 (ko) | 2012-01-17 | 2012-11-15 | 안양대학교 산학협력단 | 매립지 사전 안정화를 위한 중앙제어식 수분공급장치 |
| EP2705909B1 (de) * | 2012-09-05 | 2018-08-08 | Joachim Lehner | Verfahren zum abbau des organischen reaktionspotenzials durch kontrollierte absaugung von deponiegas |
| KR101515945B1 (ko) * | 2013-01-17 | 2015-05-04 | 이엔브이이십일(주) | 악취 및 온실가스를 저감하기 위한 차단-흡착층이 구비된 폐기물매립장과 매립가스 수직포집정 등 수직시설관 주변에 차단-흡착층을 설치하는 방법 |
| JP6161408B2 (ja) * | 2013-05-29 | 2017-07-12 | 株式会社熊谷組 | 汚染土混合方法 |
| US9909598B1 (en) | 2014-02-24 | 2018-03-06 | Landtec North America, Inc. | Well monitoring and pressure controlled landfill pump |
| CN107008723B (zh) * | 2017-03-22 | 2019-12-06 | 黑龙江省城市规划勘测设计研究院 | 一种开放式垃圾填埋场治理封场方法 |
| KR102000586B1 (ko) * | 2017-09-29 | 2019-07-16 | 안양대학교 산학협력단 | 폐기물 매립지에서의 하이브리드 메탄 산화 시스템 |
| US10661319B2 (en) * | 2017-12-28 | 2020-05-26 | Republic Services, Inc. | Gas ventilation and leachate drain assemblage for landfill |
| CN110616721B (zh) * | 2019-08-23 | 2021-04-23 | 北京航天国环技术有限公司 | 一种不可溶性废盐处理方法 |
| CN113245336B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-10-25 | 池州市经盛产业投资运营有限公司 | 一种胶囊式垃圾填埋装置 |
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Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3586624A (en) * | 1970-03-02 | 1971-06-22 | Werner Co | Waste disposal method and system |
| US4323367A (en) * | 1980-06-23 | 1982-04-06 | Institute Of Gas Technology | Gas production by accelerated in situ bioleaching of landfills |
| US4442901A (en) * | 1982-03-08 | 1984-04-17 | Getty Synthetic Fuels, Inc. | Landfill gas recovery method |
| CA2024869C (en) * | 1990-09-07 | 1996-12-31 | John Davis | Landfill site with leachate collection |
| US5133991A (en) * | 1990-09-18 | 1992-07-28 | Chubb National Foam, Inc. | Method for applying a biodegradable protein foam to a substrate |
| US5288171A (en) * | 1992-04-20 | 1994-02-22 | Recovermat Technologies, Inc. | Method of recycling construction and demolition debris |
| US5605417A (en) * | 1994-07-18 | 1997-02-25 | The Dragun Corporation | Method and apparatus for improving degradation of an unsecured landfill |
| US5857807A (en) * | 1996-06-14 | 1999-01-12 | R. J. Longo Construction Co., Inc. | Municipal solid waste landfill system |
| US6024513A (en) * | 1996-11-14 | 2000-02-15 | American Technologies Inc | Aerobic landfill bioreactor |
| US5846024A (en) * | 1997-01-03 | 1998-12-08 | Mao; James | Landfill system and method for constructing a landfill system |
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| KR100218546B1 (ko) * | 1997-10-30 | 1999-10-01 | 최수현 | 침출수 재순환과 가스취출을 겸한 쓰레기 매립조성방법 |
| US6283676B1 (en) * | 1999-12-21 | 2001-09-04 | Waste Management, Inc. | Sequential aerobic/anaerobic solid waste landfill operation |
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