[发明专利]一种基于建筑垃圾再利用的垃圾填埋场覆盖层系统及应用

说明书

本发明公开了一种基于建筑垃圾再利用的垃圾填埋场覆盖层系统及应用，涉及环境岩土工程技术领域。其铺设于所要填埋的垃圾体之上，或者在垃圾体上覆盖有集气层的情况下铺设在集气层之上，自下而上包括经过破碎筛分的建筑垃圾粗颗粒土层、压实粉土层、压实生物炭及矿化垃圾改性粉土层。本发明的垃圾填埋场覆盖层，利用毛细阻滞原理，防渗性能强，减少了雨水及外部水渗入垃圾堆体内；节约砂石资源，有效地处理建筑垃圾；经济有效地降低甲烷排放量；利用矿化垃圾，实现了固体废弃物循环利用；基于防渗性能与甲烷氧化能力相矛盾的问题，将氧化层设置在覆盖层系统顶部且添加了疏水性生物炭作为改性材料，可极大地提高甲烷氧化菌的氧化效率。

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，更具体的说是涉及一种基于建筑垃圾再利用的垃圾填埋场覆盖层系统及应用。

背景技术

城镇化进程的不断加快和老城区的拆迁改造工程产生了大量的建筑垃圾，但建筑废弃物的回收利用率较低，而建筑垃圾又蕴含大量的砂石资源，因而建筑垃圾中的废弃混凝土的资源化利用正在成为建筑行业重点关注的领域。

而垃圾填埋场的甲烷排放是全世界的第二大人为排放源，为全球甲烷排放量的12％～20％。即使在新建的垃圾填埋场中，利用气体收集系统也不可能减排所有的甲烷。填埋后的垃圾在3个月后就开始产生甲烷，1年左右即可达到产气高峰。生活垃圾卫生填埋场完备甲烷收集系统的建立一般在终场封场后，而填埋单元的封场约2年左右。因此，封场前期处于填埋场垃圾降解的活跃阶段，气体收集手段和具有甲烷氧化能力的土质覆盖层联合收集系统，或者在老旧填埋场和废弃填埋场单独使用具有甲烷氧化能力的土质覆盖层可以最大化的减少CH₄排放。

传统的垃圾填埋场覆盖层结构类型主要有：压实黏土覆盖层、复合型覆盖层、腾发式覆盖层和土工合成材料膨润土衬垫(GCL)覆盖层。上述覆盖层结构类型均存在一定程度的缺陷，如压实黏土覆盖层结构易开裂，复合型覆盖层结构存在失稳和造价过高问题等。因此，毛细阻滞型覆盖层系统得到了较快发展与应用。毛细阻滞型覆盖层系统由一层细粒土下覆一层粗粒土组成，这种覆盖层粗细土层界面存在毛细阻滞作用，增大了细粒土水分存储量并延缓水分进入粗粒土体时间。矿化垃圾中含有丰富的微生物，具有强降解能力，同时还具有优良的物理化学性质。研究已表明，矿化垃圾本身就富含甲烷氧化菌，且矿化垃圾为甲烷氧化覆盖层的最大优点是成本低、氧化效果明显。

因此，如何克服现有的垃圾填埋场覆盖层设计的缺陷，利用建筑垃圾设计一种新型环境友好型的垃圾填埋场封场覆盖层，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于建筑垃圾再利用的垃圾填埋场覆盖层系统及应用，以解决背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于建筑垃圾再利用的垃圾填埋场覆盖层系统，其铺设于所要填埋的垃圾体之上，或者在所述垃圾体上覆盖有集气层的情况下铺设在所述集气层之上，自下而上包括经过破碎筛分的建筑垃圾粗颗粒土层、压实粉土层、压实生物炭及矿化垃圾改性粉土层。

通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：(1)生物炭及矿化垃圾增强CH4吸附能力；(2)矿化垃圾内含有甲烷氧化菌，可增强覆盖层的甲烷氧化能力；(3)生物炭与基体土壤相比，具有更大的孔隙率和比表面积，可以改善覆盖层的通气性，更好地为甲烷氧化菌提供必要的氧气；(4)生物炭因其多孔、比表面积大的特性，可以做为甲烷氧化菌提供生长和繁殖的良好载体。(5)生物炭的来源一般为农牧业的废弃物，造价低，是减少填埋气的可持续的和廉价的选择；(6)利用破碎筛分后的建筑垃圾作为覆盖层材料，为建筑垃圾的处理提供新的途径。

可选的，垃圾填埋场覆盖层系统倾斜设置。

可选的，所述经过破碎筛分的建筑垃圾粗颗粒土层和所述压实粉土层，用于毛细阻滞；所述压实生物炭及矿化垃圾改性粉土层，用于收集填埋气。

可选的，所述压实粉土层的压实厚度在0.3～0.5m之间。