CN216880965U - 一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及垃圾填埋技术领域，特别是涉及一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层。本实用新型提供一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，包括三个功能层，自上而下依次为：集气的膜下保护层、臭气吸附层、集气的集气层。该中间覆盖层的以H₂S吸收处理为手段实现臭气治理。

Description

一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层

技术领域

本实用新型涉及垃圾填埋技术领域，特别是涉及一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的持续快速发展以及城镇化进程加速，城市垃圾急剧增加。2020年，中国城市生活垃圾清运量约为2.35亿t，除少量以焚烧、堆肥和回收利用方式处理外，60 %以上以卫生填埋方式进行处理。生活垃圾中包含大量有机物，在填埋过程中会放出大量恶臭物质。各种恶臭物质中，尤以硫化氢（H₂S）最为典型和普遍。H₂S具有刺激性和窒息性的臭鸡蛋气味，暴露在H₂S环境中会引起各类眼部、呼吸道及神经性疾病，甚至休克死亡，对工人和周边居民的身体健康危害非常大，造成严重的社会问题。所以，在填埋过程中，如何有效处理垃圾填埋场的H₂S恶臭污染，减少其对周边生态环境的破环，保护人民的身体健康，已经成了垃圾填埋场综合治理的重要内容。

垃圾填埋场H₂S恶臭控制最常用的方法是使用填埋覆盖层实现恶臭的原位控制，其中，在填埋作业过程中，主要通过铺设中间覆盖层予以实现。中间覆盖层是指在进行垃圾填埋作业过程中，由于摊铺、整平和压实以及作业面的迁移等工序而需要对裸露的垃圾进行的临时覆盖。中间覆盖层的作用主要包括：（1）避免因较长时间垃圾暴露进入大量雨水，产生大量渗沥液；（2）抑制臭气释放到大气中；（3）减少蚊蝇及改善不良视觉环境。

目前国内主要采用土工复合材料(如HDPE膜)和黏土等防渗材料进行中间覆盖。

土工复合材料的主要问题在于施工质量要求高、工程造价昂贵、易被坚硬且尖锐的垃圾成分刺穿而失效等。此外，HDPE膜并不能吸收或者处理H₂S，因此，膜下常常会聚集大量气体而导致鼓包现象，从而影响膜的服役期限。

土质中间覆盖层优点在于取材广泛、成本低廉、稳定性等，但是土质覆盖层也存在强度低会削弱垃圾体稳定性、占库容、消耗土壤资源、影响施工、经济性差等缺点。为解决上述问题，“CN201810659898-垃圾填埋场中间覆盖层及其制备方法和应用”提出使用回收骨料构筑中间覆盖层，以期通过回收骨料的加筋作用达到提高垃圾体力学特性的目的，并提供一定程度的防渗闭气功能。其闭气功能是通过低渗透性层降低臭气的通过量。

然而，土质覆盖层和回收骨料构筑的覆盖层都存在几个严重缺陷：（1）这些覆盖层不以吸收或者处理H₂S为目的，只是提供一种隔离和阻止外溢的屏障；（2）由于H₂S未被吸收或处理，H₂S会积聚在低渗透性层下，气压会随着时间而增大，并最终突破低渗透性层的进气压力值，形成贯通通道，进而丧失闭气功能。

因此，亟需寻求更合适的填埋覆土材料并设计一种具有臭气吸附功能的中间覆盖层。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，该中间覆盖层的以H₂S吸收处理为手段实现臭气治理。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，包括三个功能层，自上而下依次为：集气的膜下保护层、臭气吸附层、集气的集气层。

集气的膜下保护层上方还设有防渗闭气的土工膜。

其中，土工膜采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜或线性低密度聚乙烯（LLDPE）土工膜，厚度不应小于1mm，膜上应敷设非织造土工布，规格不宜小于300g/m²；膜下应敷设保护层。土工膜的性能指标应符合现行行业标准《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》CJ/T 234和《垃圾填埋场用线性低密度聚乙烯土工膜》CJ/T 276的规定要求。

其中，膜下保护层的原料为再生细骨料，再生细骨料可以为由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成，厚度0.1-0.2m，粒径为2-5mm，压实相对密度不低于0.9。膜下保护层设置于土工膜和臭气吸附层之间，设置的主要目的有两点：一为作为土工膜的下垫保护层，避免土工膜和臭气吸附层直接接触；二为排除膜下积水积气现象，避免土工膜出现局部聚集大量气体而鼓包现象，便于填埋场气体的收集。

其中，臭气吸附层3采用再生细料，再生细料可以由建筑垃圾回收利用制备而成的，只要参数符合再生细料的要求，其参数如下：

（1）材料要求：再生细料包含再生细骨料和再生粉，优选废弃高强度混凝土制备，混凝土和砂浆的重量占比不低于95%。且再生骨料的水泥石（及水泥浆硬化体）和砂浆含量越高，越有利于提升其吸附能力。原混凝土的标号提高，相应的配比中水泥比例也随之增高，原混凝土中残存的生石灰（CaO）或者熟石灰（Ca(OH)₂）等碱性物质也会越多，越有利于提升其臭气吸附能力。

混凝土种类繁多，其中应用最广泛、最为常见的是水泥混凝土，本发明中制备臭气吸附层材料所述的混凝土特指水泥混凝土，即由各类水泥作为胶凝材料制备的混凝土。要含有水泥，水泥一般原料都含有硅酸盐水泥熟料，硅酸盐水泥熟料中含有氧化钙，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、砌筑水泥、油井水泥、石膏矿渣水泥。

（2）层厚：厚度为0.4-0.8m。

（3）粒径分布曲线呈现马鞍形，即细粒径和粗粒径所占比例较大，中间颗粒相对较少。具体的，按照土力学标准，再生细料的粒径级配曲线特征需满足以下几个条件：（a）最大粒径不超过2mm；（b）有效粒径d₁₀不超过0.005mm；（c）1.2mm≤d₉₀≤1.8mm；（d）不均匀系数CU≥5；（e）曲率系数C_C介于1和3之间，即3≥C_C≥1。

（4）臭气吸附层的再生细料压实度不低于95%。提高压实度可以提升其力学强度，压缩孔隙体积，提升持水能力；同时，相同厚度下，提升压实度可以使用更多重量的回收骨料，这一方面可以增加臭气吸附层中的碱性物质总量，进而提升吸附能力；再一方面也可以更多的消耗建筑垃圾，实现建筑垃圾的回收利用。

（5）臭气吸附层的回收细骨料的渗气性要求：最大干密度下臭气吸附层的压实回收骨料的渗气系数在10^-6m/s—10^-8m/s，进气值1kPa—10kPa，渗气性参数选取的目的依据在于控制臭气通过臭气吸附层的时间，进而达到控制臭气通过量并延长臭气在臭气吸附层中的臭气吸附反应时间，提升臭气吸附效果。

（6）吸水率要求：臭气吸附层材料的吸水率不得低于10%。再生骨料的吸水性取决于孔隙体积以及材料亲水特性。其中，孔隙包括压实的臭气吸附层的颗粒间的孔隙以及颗粒本身的孔隙和裂隙。颗粒间的孔隙取决于颗粒的形状、粒径以及压实度等。一般来说再生细料的水泥石（即水泥浆硬化体）和砂浆含量越高，吸水率越大；细骨料中的微裂隙越多，吸水率越大。本实用新型要求制备再生细料的建筑垃圾中混凝土和砂浆占比不低于95%，相应的，对制备的再生细料的吸水率要求不低于10%。

（7）含水率要求：饱和度60%—90%。本实用新型要求再生细料的孔隙水饱和度不低于60%，这是因为H₂S吸附反应在湿润环境下较为适宜，较高含水率可以提升的吸附反应发生效率。此外，臭气吸附层压实再生细料中含水率的保持需要包括再生细料铺设前掺水配置成最优含水率、铺设好之后洒水至预定含水率、铺设土工膜后保湿等工艺实现。

需要注意的是，臭气吸附层材料粒径级配设计的目的还在于通过增加细粒比例，进而增加臭气吸附层材料中吸附材料和提升臭气吸附能力；并增大臭气吸附层材料的总比表面积，进而增大与臭气的接触面积，提升臭气吸附效率和能力；通过增加细粒的比例，可以有效增强臭气吸附层的持水能力，降低渗气系数，进而控制单位时间通过臭气吸附层的臭气量并延长臭气通过时间，进而达到延长臭气在臭气吸附层中的臭气吸附反应时间，提升臭气吸附效果。

需要注意的是，通常，国内外再生骨料生产工艺中通过破碎分级可以制备再生粗骨料和再生细骨料，同时通过吸尘设备可以收集微粉（粒径可小于0.15mm）制备再生粉。由于本实用新型中臭气吸附层再生细料对其微粉比例有较高要求，粒径级配介于传统的再生细骨料、再生粉之间，因此，本实用新型中对这一粒径级配的废弃混凝土再生材料命名为再生细料。需要注意的是，这一命名和粒径要求仅限于本实用新型专利。由于再生细料的粒径与传统再生粗骨料、再生细骨料和再生粉不同，因此，在实际工业生产过程中，本实用新型所需的再生细料可以通过对废弃混凝土充分破碎过筛达到预定要求的粒径，或通过掺入一定配比的再生粉混合均匀制备符合粒径要求的再生细骨料。在本实用新型中，对于再生细料、再生粗骨料、再生细骨料和再生粉的制备工艺不做要求，仅对材料特性和粒径等参数予以要求。

本专利中的臭气吸附层所用材料为建筑垃圾再生细料，其优势包括以下几方面：

（1）比表面积大。再生细料的颗粒较细，可以显著增加表面积，进而增加臭气吸附层与H2S的接触面积并进一步提升臭气吸附能力。

（2）细粒较多，吸附能力较强。臭气吸附层中的回收骨料具有吸附能力的物质主要为水泥，原混凝土中的砂石料并无吸附能力。回收骨料中细颗粒中的水泥砂浆含量较高，因此增加细粒比例可以有效增加回收骨料的臭气吸附能力。

（3）吸水率高，持水能力好。研究证明：在较高含水率的环境中，建筑垃圾再生细料与H₂S的吸附反应会加速，可以更好的吸附臭气。一般来说，回收骨料的含水率是天然骨料的15倍，吸水率是天然骨料的10.2倍，这主要是因为回收骨料自身孔隙率大。回收骨料中孔隙包括颗粒之间的孔隙以及骨料颗粒内部的孔隙两部分。因此，在压实回收骨料层中，水分可以赋存在骨料颗粒之间的孔隙中，以及进入颗粒内部的孔隙中。

（4）强度高。中间覆盖层需要具备较好的力学特性，以便夹在不同层的垃圾之内构成加筋效应提升整个垃圾体的力学稳定性。

（5）低成本易获得。臭气吸附的技术和材料很多，但是普遍成本偏高并需要大规模远距离运输，这造成了经济性偏低。因此，臭气吸附层宜选取低成本宜获取的材料。

其中，集气层的厚度为0.1-0.2m，集气层的原料为再生粗骨料，粒径为20-40mm，压实相对密度≥0.9。集气层设置于臭气吸附层和垃圾体之间，便于填埋场气体的收集。

集气层和膜下保护层分别设有抽气排气装置。

所述的各相邻功能层之间均设有透水透气的隔绝材料层。透水透气的隔绝材料层为土工布。

本实用新型中，制备集气层、膜下保护层和臭气吸附层所分别使用的再生粗骨料、再生细骨料和再生细料的建筑垃圾材料特性要求如下：优选废弃高强度混凝土制备的再生骨料，要求原混凝土的强度不低于C20；且在建筑垃圾制备再生骨料之前对杂质（包括渣土、钢筋、钢筋、木材、玻璃、塑料、砖、纸张、织物等）进行剔除，只保留混凝土和砂浆块，混凝土和砂浆的重量占比不低于95%。

本实用新型所涉及的中间覆盖层的作用机理为：

所涉及的中间覆盖层的核心作用包括中间覆盖层的临时覆盖层功能，即防渗闭气功能，以及H₂S臭气吸附功能。

其中，临时覆盖层的防渗闭气功能由土工膜实现，土工膜渗透性极低，可以有效防止雨水大量入渗进入垃圾体形成渗滤液；土工膜具有闭气功能，可以有效避免臭气外溢，减少垃圾填埋场对外界环境的影响以及扰民程度。

臭气吸附主要通过土工膜闭气、土工膜膜下集气、集气层集气和臭气吸附层吸附反应实现。土工膜的闭气功能有助于维持膜下较高气压和较高浓度的H₂S气体，这样可以加速臭气吸附层中的回收骨料与H₂S气体的化学反应，进而加速H₂S的吸附；集气层的颗粒粒径较大，孔隙体积较高，渗气系数较大，可以富集大量气体。

此外，膜下保护层和集气层分别配置抽气排气装置，用于控制膜下保护层和集气层的气压，尤其是H₂S气体的分气压，进而控制臭气吸附层中的H₂S气体的分气压随着深度的分布，以便达到最佳的臭气吸附效果。

本发明所涉及的中间覆盖层的臭气吸附作用机理在于：使用建筑垃圾再生骨料作为臭气吸附层的构筑材料，建筑垃圾中残余有未反应的生石灰（CaO）或者熟石灰（Ca(OH)₂）等碱性物质，与臭气中的酸性物质（主要为H₂S）发生酸碱中和反应，化学反应方程式如下：

此外，臭气吸附层再生细料由高强混凝土破碎制备，具有大厚度、高压实度、较高细颗粒比例、混凝土和砂浆块的高占比等特点，加上土工膜的保湿功能，可以有效增加臭气吸附层的理论吸附量，并营造一个吸附反应的适宜环境，从而更好的改善实际吸附效果。

与现有技术相比，本实用新型所提供的有益效果在于：

（1）提出“以垃圾吸附垃圾臭气”的概念，实现建筑垃圾回收利用，节能减排。本实用新型首次提出使用垃圾填埋场所存储的建筑垃圾制备的回收骨料作为中间覆盖层并主要承担臭气吸附的概念。

（2）提供一种以H₂S吸收处理为手段实现臭气治理的中间覆盖层。本实用新型提供了一种以吸附的方式实现臭气吸附的中间覆盖层，这种中间覆盖层在作为临时覆盖的时候作为临时臭气吸附，在封场之后作为垃圾体的中间夹层可以继续进行臭气吸附。

（3）可以有效抑制H₂S的产生。本实用新型提供的中间覆盖层的臭气吸附层和集气层采用建筑垃圾回收骨料。压实回收骨料的pH值一般高于10，超出垃圾降解的好氧/厌氧微生物的适宜酸碱度环境，可以有效抑制H₂S的产生。

（4）提高垃圾体通透性，改善集气抽排能力，加速垃圾体降解，改善臭气吸附效果。本实用新型提供的中间覆盖层中有排气层，排气层由高透气性的再生粗骨料组成，可以极大地改善垃圾体通透性，提升后期维护过程中的集气抽排能力，配合着通气排气等工程措施，可以加速垃圾体降解，加速垃圾体降解产生的甲烷（CH₄）的抽排能力。此外，垃圾体通透性改善，也有利于H₂S进入集气层以及臭气吸附层，配合着工程手段可以控制集气层的气压，使之维持在最佳臭气吸附反应所需压强，促进H₂S气体的吸附效果。

（5）取材方便，造价低廉，耐久性好，后期维护简单、成本低。本实用新型所涉及的臭气吸附型中间覆盖层取材主要为填埋场中的建筑垃圾，这避免了传统土质覆盖层需要大量从外运输土壤资源以及高昂的材料成本和运输成本。此外，本实用新型所使用的材料稳定性和耐久性较好，中间覆盖层结构稳定，维护简单，维护成本低。

此外，与中国专利201810659898.1“垃圾填埋场中间覆盖层及其制备方法和应用”对比，二者具有一定相似性，二者均为中间覆盖层，也包含了由建筑垃圾回收利用所制备的粗细骨料层。但是，二者存在本质性差别，具体包括：

（1）目的不同。专利201810659898.1的目的在于提供一种防渗闭气的中间覆盖层。而本实用新型旨在提出一种以臭气吸附为主要目的并兼具防渗闭气功能的中间覆盖层。

（2）工作机理不同。专利201810659898.1的防渗闭气功能主要由再生粗细骨料之间的毛细阻滞效应以及再生粉层共同实现。而本实用新型中的防渗闭气主要由土工膜实现，此外土工膜还有保湿功能；而臭气吸附主要由臭气吸附层实现，集气功能主要由集气层实现。

（3）工艺参数不同。因为目的和机理均不相同，本实用新型与专利201810659898.1的工艺参数设计理念、理论依据及参数数值均不同，并不具备任何参考意义。如本实用新型的中间覆盖层的厚度设计基于单次填埋作业的垃圾所能产生的H₂S气体总量以及吸附层材料的H₂S吸附能力，这种设计理念与传统的中间覆盖层的设计理念大为不同。

附图说明

图1是本实用新型的垃圾填埋场中间覆盖层的结构示意图。

图2是各功能层的典型颗粒级配曲线。

图3是中间覆盖层臭气的吸附原理的示意图。

图示：1 .土工膜；2.膜下保护层；3.臭气吸附层；4.集气层；5. 透水透气的隔绝材料层；6.土工布；7. 膜下保护层抽气装置；8. 集气层抽气装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本实用新型的内容做出一些非本质的改进和调整。

如图1-3所示，一种具有臭气吸附功能的垃圾填埋场中间覆盖层，包括四个功能层，自上而下依次为：土工膜1、膜下保护层2、臭气吸附层3、集气层4。

土工膜1采用高密度聚乙烯土工膜或线性低密度聚乙烯土工膜，厚度≥1mm。

膜下保护层2采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料构筑而成。膜下保护层采用再生细骨料构筑，厚度0.1-0.2m，粒径为2-5mm，压实相对密度不低于0.9。

臭气吸附层厚度为0.4-0.8m，由再生细料构筑而成，制备的再生细料的建筑垃圾中混凝土和砂浆占比≥95%，臭气吸附层的粒径分布曲线呈现马鞍形，具体的，按照土力学标准，再生细料的粒径级配曲线特征需满足以下几个条件：（a）最大粒径≤2mm；（b）有效粒径d₁₀≤0.005mm；（c）1.2mm≤d₉₀≤1.8mm；（d）不均匀系数CU≥5；（e）曲率系数C_C介于1和3之间，即3≥C_C≥1，压实度≥95%，最大干密度下臭气吸附层的渗气系数在10^-6m/s—10^-8m/s，进气值1kPa—10kPa，吸水率≥10%，孔隙水饱和度60%—90%。

集气层4采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生粗骨料。集气层4采用再生粗骨料构筑，厚度0.1-0.2m，粒径为20-40mm，压实相对密度不低于0.9。排气层设置于臭气吸附层和垃圾体之间，便于填埋场气体的收集。

对于膜下保护层2、臭气吸附层3和集气层4，所述功能层之间均设有透水透气的隔绝材料层6，所述隔绝材料层优选土工布。因膜下保护层2、臭气吸附层3和集气层4的颗粒粒径相差较大，为避免颗粒较小的材料掉入颗粒较大的材料中，预先铺设土工布可以防止相互混掺情况产生。此外，集气层4和垃圾体5之间也铺设土工布以防止相互混掺。其中，所述土工布要求透水透气，且强度满足要求。本实用新型要求所用的土工布符合垃圾填埋场常规使用土工布的基本性能要求，符合相关规范要求（如GB/T 50290-2014 土工合成材料应用技术规范），本实用新型不做特殊要求。

土工膜1、膜下保护层2、臭气吸附层3和集气层4四个功能层的作用如下：

其中，土工膜1的作用主要包括防渗、闭气、集气和保湿四大方面。首先，作为临时覆盖层的防渗功能由土工膜实现，土工膜1可以有效防止雨水大量入渗进入垃圾体形成渗滤液。其次，土工膜1具有闭气功能，可以有效避免臭气外溢，减少垃圾填埋场对外界环境的影响以及扰民程度。此外，土工膜1有助于H₂S的膜下集气，进而影响中间覆盖层中H₂S的分气压的垂直分布。在不进行抽气的情况下，土工膜的闭气功能有助于维持膜下较高气压和较高浓度的H₂S气体，这样可以加速臭气吸附层中的回收骨料与H₂S气体的化学反应，进而加速H₂S的吸附；在进行抽气的情况下，也会有助于膜下H₂S气体的富集，对于臭气吸附产生有利影响。最后，土工膜有助于臭气吸附层的保湿。土工膜的存在，可以防止吸附层的蒸发和风干，有利于保持吸附层长期维持在较高含水量。而臭气吸附层在较高含水率的环境中与H₂S的吸附反应会加速，可以更好的吸附臭气。

其中，膜下保护层2的主要功能在于支撑和保护土工膜1，在土工膜1下形成高通透性的集气层，便于收集突破臭气吸附层3的气体，维持膜下较低的相对气压，避免土工膜1出现局部聚集大量气体而鼓包甚至撕裂现象。此外，膜下保护层2也需要充当土工膜1的保护层，作用包括：（1）支撑作用，土工膜是柔性材料，必须铺设在可靠的支持层上，以便让土工膜受力均匀；（2）铺设在土工膜的下面，排除膜下的积水、积气，确保土工膜的稳定；（3）保护土工膜，使其不受下层的破环。再一方面，在进行下一轮填埋作业时，中间覆盖层的土工膜会被拆除，新填埋的垃圾将直接铺在膜下保护层，避免与臭气吸附层直接接触；此时，膜下保护层也可以充当臭气吸附层和新填埋的垃圾体之间的集气层，提供一定的集气和排气功能。

其中，臭气吸附层3的作用主要为臭气吸附，并提供一定力学强度以便提升中间覆盖层的力学特性；此外，臭气吸附层并不需要考虑防渗闭气功能。

其中，集气层4的作用在于位于臭气吸附层和垃圾体之间便于臭气的收集，并通过抽气排气装置控制集气层中H₂S气体分气压的强度，进而控制H₂S气体在中间覆盖层中的分气压分布。当垃圾体降解产生的臭气产生后进入中间覆盖层后，受到土工膜的阻隔都富集在中间覆盖层中。而集气层的粒径较大，孔隙体积较高，可以富集大量气体；而且集气层的渗气系数较大，在进行抽气的时候可以快速将臭气抽离排走。

图3是本实用新型所涉及的中间覆盖层的臭气吸附作用机理。如图所示，本实用新型中间覆盖层的臭气吸附原理在于：

臭气吸附主要通过土工膜1闭气、膜下集气层2集气、集气层4集气和臭气吸附层3吸附反应实现。土工膜1的闭气功能有助于维持膜下较高气压和较高浓度的H₂S气体，这样可以加速臭气吸附层中的回收骨料与H₂S气体的化学反应，进而加速H₂S的吸附；集气层4的颗粒粒径较大，孔隙体积较高，渗气系数较大，可以富集大量气体。

此外，膜下保护层2和集气层4侧部分别配置抽气排气装置—膜下保护层抽气装置7和集气层抽气装置8，用于控制膜下保护层2和集气层4的气压，尤其是H₂S气体的分气压，进而控制臭气吸附层3中的H₂S气体的分气压随着深度的分布，以便达到最佳的臭气吸附效果。如图3所示，膜下保护层2和集气层4的H₂S气体的分气压分别为P₁和P₂，臭气吸附层3中的H₂S气体的分气压随着深度的呈现从P₁到P₂的线性分布。通常，对于膜下保护层2的H₂S气体分气压P₁的控制值为-1kPa—1kPa之间，最佳控制值为0kPa。集气层4的H₂S气体的分气压P₁的控制值为0kPa—10kPa之间，在保证膜下保护层2的H₂S气体分气压P₁不超标的情况下，适当增大集气层4中H₂S气体的分气压P₁值可以有效提高臭气吸附反应的发生效率和吸附效果。通过集气层抽气装置8控制集气层4中的H₂S气体的分气压P₁值。膜下保护层2的H₂S气体的分气压P₂是由集气层抽气装置8和膜下集气层抽气装置7联合作用实现的，以集气层抽气装置8为主，以膜下集气层抽气装置7为辅助，优选使用集气层抽气装置8。

本实用新型所涉及的中间覆盖层的臭气吸附作用机理在于：使用废弃高强度水泥混凝土建筑垃圾制备的再生细料作为臭气吸附层的构筑材料，建筑垃圾中残余有未反应的生石灰（CaO）或者熟石灰（Ca(OH)₂）等碱性物质，与臭气中的酸性物质（主要为H₂S）发生酸碱中和反应。

此外，臭气吸附层3的高强混凝土破碎制备、大厚度、高压实度、较高细颗粒比例、混凝土和砂浆块的高占比、高含水率以及土工膜的保湿功能，可以有效增加臭气吸附层的理论吸附量，并营造一个吸附反应的适宜环境，从而更好的改善实际吸附效果。

通过以上过程，上述由建筑垃圾构筑而成的新型垃圾填埋场中间覆盖层可以有效实现臭气吸附功能。

本实用新型所涉及的中间覆盖层制作方法如下：

（1）备料：土工膜1需从外购置并运输至填埋场，土工膜的材料性能要求需满足相关规范要求，包括GB/T 50290-2014 土工合成材料应用技术规范、GB/T17642-2008 复合土工膜技术标准等；此外，土工膜的性能还需满足垃圾填埋场相关规范的要求，如GB50869-2013 生活垃圾卫生填埋处理技术规范、CJJ176-2012 生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范等。

再生粗骨料、再生细骨料、再生细料应取材自垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾。生产加工可参考建筑工程再生骨料生产规范(如GB/T25177-2010混凝土用再生粗骨料以及DB894.1-再生砂粉应用技术规程(上海)等)，以便大规模工业生产，降低工艺难度以及生产成本。再生材料制备前，应通过预处理将建筑垃圾中木材、钢筋、渣土等杂质去除，只保留废弃混凝土和砂浆石。而后进行破碎、研磨和筛分等工艺制备相应预定粒径要求的再生粗骨料和再生细骨料，通过吸尘设备可以制备微粉（也称为再生粉），将微粉与再生细骨料掺在一起混合制得臭气吸附层所需要的再生细料。膜下保护层2、臭气吸附层3和集气层4所需的材料需要符合上述要求。

（2）加水混合及养护。将膜下保护层2、臭气吸附层3和集气层4所需的材料分别加水混合，配至最优含水率，而后密闭养护以便水分均匀。各层材料的最优含水率需提前进行试验研究确定，确定方法应符合土工试验相关规范要求（如GBT 50123-2019 土工试验方法标准）。配置最优含水率的时候，应保证水分添加均匀以及充分搅拌，不出现大的结团现象。材料养护时应进行密闭遮光养护，通常养护3-10天。

（3）分层铺设：垃圾填埋场垃圾填埋作业完成后，进行清理、平整和碾压，即为垃圾体5。而后在碾压完成后的垃圾体5上铺设一层透水透气的隔绝材料层6—土工布。注意对尖石、树根等杂物进行清理，对所有杂物要清理干净，防止土工膜被杂物刺破。基面不允许有局部凹凸现象，清理好的基面要用夯锤或夯板夯紧，使之密实平整。

再而后在土工布上铺设集气层4的压实粗骨料，再生粗骨料分层铺设并充分压实，每层铺设厚度不宜过厚（一般不超过10cm），压实度需满足要求（不低于0.9的相对密度）。而后铺设土工布。再而后在土工布上铺设臭气吸附层3，铺设时需分层铺设并充分压实，每层铺设厚度不得超过10cm，压实度不低于95%，分层压实的时候注意对前面压实后的再生细料层进行表面刮毛，以便前后两层可以充分接触结合。

在臭气吸附层3铺设完成后，需对臭气吸附层进行人工洒水或晾晒，以便其含水率达到预定的吸附反应含水率。

而后先铺设土工布，然后在土工布上铺设膜下保护层2，即用一层薄的再生细骨料铺设在臭气吸附层和土工膜之间，避免土工膜出现局部聚集大量气体而鼓包现象。膜下保护层的铺设方法及要求与集气层相同。

而后先铺设土工布，然后在土工布上铺设土工膜1。土工膜的铺设和焊接，以及养护等需要按照相关规范执行（如GB/T 50290-2014 土工合成材料应用技术规范），本实用新型不做特殊要求。

中间覆盖层铺设完成后需要进行监测和养护。监测的内容除了传统中间覆盖层所必须的防渗导排水、渗滤液、垃圾降解、垃圾体沉降等方面的监测之外，还需要特别开展土工膜的完整性和完好性，以及填埋气体（尤其是H₂S）的产生和分布，以及中间覆盖层的臭气吸附功能运行情况。

在进行下一轮垃圾填埋作业的时候，只需要将土工膜揭开，而后填埋垃圾即可。填埋作业后继续铺设中间覆盖层，而后进行下一轮填埋作业直至到达预定填埋标高进行封场，并铺设封场覆盖层。

因此，本实用新型所涉及的垃圾体在填埋作业期间的结构为“底部防渗衬里-垃圾-中间覆盖层（集气层-臭气吸附层-膜下保护层）-垃圾-中间覆盖层-……-垃圾-中间覆盖层（集气层-臭气吸附层-膜下保护层-土工膜）”。这种由“垃圾-中间覆盖层”的复合结构交错叠加而形成的垃圾体，会因为中间覆盖层的力学强度较高而起到了力学加筋作用，从而提高了垃圾体的力学特性和力学稳定性；另一方面，填埋场垃圾体的高度也因为其力学特性增强而可以修筑成高度更高、坡度可以更大的形状，从而增加了填埋场的库容。

此外，相比同类垃圾填埋场作业特点，本实用新型所涉及的中间覆盖层所在垃圾填埋场作业特点在于“少量多次”，即单次填埋厚度降低，总的填埋作业次数增加；如此，可以增加“垃圾-中间覆盖层-垃圾”这一多层复合结构体的层数。其设计理念在于，尽可能增加垃圾体内的中间覆盖层层数，以便提升臭气吸附能力以及吸附效果。

而本实用新型所建议的单次填埋作业厚度以及相应的中间覆盖层厚度需经过计算论证，以便相互匹配。一般来说，单次填埋作业厚度增加、单次填埋垃圾中含硫有机物总量增高等，都必然导致单次填埋的垃圾中产生的臭气H₂S的理论量增加，也就必然导致所需的中间覆盖层中的臭气吸附层厚度增加。此外，臭气吸附层的厚度还与臭气吸附层材料的吸附能力有关，臭气吸附层材料的吸附能力提高时，所需的吸附层厚度也会相应降低。

下面，本实用新型提供一个实施方案：

一种具有臭气吸附功能的垃圾填埋场中间覆盖层，土工膜采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜，厚度5mm，膜上应敷设非织造土工布，规格为300g/m²。土工膜的性能指标符合现行行业标准《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》CJ/T 234 和《垃圾填埋场用线性低密度聚乙烯土工膜》CJ/T 276的规定要求。

膜下保护层采用由垃圾填埋场所填埋的建筑垃圾回收利用制备而成的再生细骨料。膜下保护层采用再生细骨料构筑，厚度0.2m，粒径为2-5mm，压实相对密度为0.9。

臭气吸附层采用由建筑垃圾回收利用制备而成的再生细料，厚度为0.4m，压实度为95%，最大粒径为2mm，有效粒径d₁₀=0.02mm，最大干密度下臭气吸附层的压实回收骨料的渗气系数在10^-7m/s—10^-8m/s，进气值5kPa，吸水率为12%，孔隙水饱和度为60%。

所述集气层采用再生粗骨料构筑，厚度0.2m，粒径为20-40mm，压实相对密度为0.9。

所述功能层之间均设有透水透气的隔绝材料层，所述隔绝材料层为土工布。

集气层和垃圾体之间也铺设土工布以防止相互混掺。

需要说明的是：上述颗粒级配曲线所示颗粒级配并非是唯一的，具体应用场景中可根据不同填埋场的特点和要求进行调整。以上对本实用新型实施方案所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：包括三个功能层，自上而下依次为：集气的膜下保护层、臭气吸附层、集气的集气层；臭气吸附层由再生细料构筑而成，厚度为0.4-0.8m，压实度≥95%，臭气吸附层的粒径分布曲线呈现马鞍形，具体的，按照土力学标准，再生细料的粒径级配曲线特征需满足以下几个条件：（a）最大粒径≤2mm；（b）有效粒径d₁₀≤0.005mm；（c）1.2mm≤d₉₀≤1.8mm；（d）不均匀系数CU≥5；（e）曲率系数C_C介于1和3之间，即3≥C_C≥1，压实度≥95%，最大干密度下臭气吸附层的渗气系数在10^-6m/s—10^-8m/s，进气值1kPa—10kPa，吸水率≥10%，孔隙水饱和度60%—90%。

2.根据权利要求1所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：集气的膜下保护层上方还设有防渗闭气的土工膜。

3.根据权利要求2所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：土工膜采用高密度聚乙烯土工膜或线性低密度聚乙烯土工膜，厚度≥1mm，膜上敷设非织造土工布，非织造土工布的规格≥300g/m²。

4.根据权利要求1所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：膜下保护层的原料为再生细骨料，厚度0.1-0.2m，粒径为2-5mm，压实相对密度≥0.9。

5.根据权利要求1所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：集气层位于臭气吸附层和下覆垃圾体之间，厚度为0.1-0.2m，集气层的原料为再生粗骨料，粒径为20-40mm，压实相对密度≥0.9。

6.根据权利要求5所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：再生粗骨料、再生细骨料和再生细料分别为废弃高强度混凝土制备而成的再生粗骨料、再生细骨料和再生细料，原混凝土强度不低于C20。

7.根据权利要求1所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：集气层和膜下保护层分别设有用于控制膜下保护层和集气层的气压的抽气排气装置。

8.根据权利要求1所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：各相邻功能层之间均设有避免不同功能层之间混掺的透水透气的隔绝材料层。

9.根据权利要求8所述的臭气吸附型的垃圾填埋场中间覆盖层，其特征在于：透水透气的隔绝材料层为土工布。

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