專利名稱：采用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垃圾填埋場結(jié)構(gòu)和一種用于操作該結(jié)構(gòu)的方法，尤其涉及一種采用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)，一種用于使從該填埋場中產(chǎn)生的填埋場氣體得到有效利用的方法，一種用于早日穩(wěn)定填埋場的方法和一種用于減少由填埋場產(chǎn)生的環(huán)境污染的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，每天產(chǎn)生的垃圾廢棄物的數(shù)量已經(jīng)隨著工業(yè)的發(fā)展、生活水平的提高等而不斷地增長。人們已經(jīng)研究出了各種各樣的用于處理環(huán)境廢棄物的方法，例如焚燒、堆肥等等。但是大多數(shù)廢棄物最終要在填埋場中處理，預計填埋場的使用在將來仍會被繼續(xù)下去。
參見圖1，是一種傳統(tǒng)的填埋場例子的示意圖，一個基底11位于一填埋場100的底部。該基底11包括一個用于防止地下水流入填埋場和浸出液流出填埋場的地面防水層(地下水防護層)13；一個設(shè)置在基底11上，用于收集產(chǎn)生的浸出液的排水層12；和用于將排水層12中收集到的浸出液排出的浸出液排出管17。
然后，多個廢棄物層20被堆積在該填埋場中。中間覆蓋層30設(shè)置在廢棄物層20上，用于防止廢棄物的分散、雨水的流入和難聞的氣味的產(chǎn)生。水平的氣體收集管19被設(shè)置在相應(yīng)的廢棄物層20的上邊，用于收集和回收從廢棄物層20產(chǎn)生的填埋場氣體。一個最終覆蓋層15被設(shè)置在最頂層的廢棄物層20上面，并且依次包括一個植物生長層、一個防水層和一個氣體封閉層，這樣防止雨水流入和填埋場氣體流出到空氣中。在這里，該最終覆蓋層15通常包括氣體封閉層，然而該氣體封閉層18和置于該氣體封閉層18中的水平氣體收集管19如圖1所示被分別描述，以便于說明。
該填埋場100，形成了一個由上述地面防水層13和最終覆蓋層15的包圍的緊密的覆蓋空間。因此，如果填埋場浸出液和由此產(chǎn)生的氣體沒有被人為排出，這些累積的浸出液和氣體就會阻礙廢棄物的降解和填埋場的早日穩(wěn)定。因此，上述傳統(tǒng)的填埋場100通過該位于下部的浸出液排水管17和位于上部的水平的氣體收集管19直接地排出填埋場浸出液和氣體。
但是，在這種傳統(tǒng)的填埋場結(jié)構(gòu)中，中間覆蓋層30阻止填埋場浸出液和氣體流動到各廢棄物層20中，原因在于該中間覆蓋層是由土壤或者人工材料制成的，該材料不易于填埋場浸出液和氣體通過，并且當建造時，會按一個預定的厚度硬化，這就使得該廢棄物的繼續(xù)降解和填埋場的穩(wěn)定會很困難。就是說，上述傳統(tǒng)的填埋場100包含多個被其中各覆蓋層30分隔成的小尺度的緊密覆蓋空間，該傳統(tǒng)的填埋場由地面防水層13和最終覆蓋層15包圍，形成了一個大尺度的密閉覆蓋空間。
同時，雖然通過在各自的廢棄物層20上的每日覆蓋層25可以建立斜坡，但是因為每日覆蓋層25形成地很薄并且不被硬化，所以填埋場浸出液和氣體能夠自由流動。相應(yīng)地，對于填埋場浸出液和氣體，該填埋場100具有這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由多個小尺度的緊密覆蓋空間堆積而成。然而，上述傳統(tǒng)的填埋場100有許多缺點，原因在于該填埋場100沒有被作為多個小尺度空間的一個組合體而是被作為是一個大尺度空間來處理的。
例如該傳統(tǒng)的填埋場100隨著時間流逝只是通過物理地、化學地和生物地降解垃圾廢棄物來穩(wěn)定。在這里，廢物降解速度的變化基于不同的反應(yīng)條件，例如空氣、熱、濕度、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、營養(yǎng)等等。然而，在由多個緊密覆蓋空間組成的傳統(tǒng)填埋場100中，這些反應(yīng)條件不是被均勻并且連續(xù)地提供。相應(yīng)地，該降解速度低并且要化很長時間實現(xiàn)該填埋場100的穩(wěn)定。
除此之外，如圖2所示，顯示了Englert等人的美國專利第5,605,417號披露的一種傳統(tǒng)的填埋場的示意圖，用于使填埋場穩(wěn)定的這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置了多個水平注射管73和垂直注射管75，用于提供水分和反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。然而，當通過水平注射管73提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)到該填埋場的上部時，反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的流動被中間覆蓋層30阻斷，不能到達該填埋場100的下部。另外，當通過進入到多個廢棄物層20中的垂直注射管75提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)時，該反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)不會在水平方向均勻分布，原因是該廢棄物的成份不是固定的而是各種各樣的，這使得適當?shù)乜刂圃撎盥駡?00的降解階段(步驟)非常困難。
此外，因為該填埋場100中的每一個廢棄物層20都是通過很長時間一個接一個形成的，所以該廢棄物層20以不同的降解(步驟)階段分解。例如如圖3所示，在一個特定的廢棄物層20中的廢物，隨著時間流逝，會以不同的降解階段反應(yīng)。
在第一階段(步驟)里，通過在廢棄物中自然混合的空氣而形成的一種有氧(需氧)降解狀態(tài)占主導地位。就是說，隨著好氧微生物消耗氧氣，N2和O2迅速減少。
在第二階段(步驟)里，該有氧降解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧降解狀態(tài)，其中產(chǎn)酸菌活躍，通過水解使復雜的有機物發(fā)酵，以產(chǎn)生脂肪酸、乙醇、CO2、H2、NH3等等。在這個階段中，CO2被最大程度地產(chǎn)出，而CH4(甲烷)還沒有產(chǎn)生。
在第三階段里，O2被完全耗盡并且產(chǎn)甲烷菌對于最大程度地產(chǎn)生CH4起了積極地作用。在這里，H2在該階段初期被產(chǎn)甲烷菌耗盡。通常，上述第三階段發(fā)生在從廢棄物裝填至少六個月后。
在第四階段里，分解過程達到了一個正常狀態(tài)，其中H4和CO2均勻地產(chǎn)生。上述第四階段發(fā)生在從廢棄物裝填一至兩年后。
在第五階段里，空氣在該廢棄物中逐漸地被混合，這取決于廢棄物內(nèi)部的壓力的降低和大氣壓力的增加。因此，CO2和CH4的產(chǎn)出急劇下降，同時，N2和O2的產(chǎn)出相對增加。
根據(jù)上述描述，每一個廢棄物層20在相互不同的降解階段被降解。然而，根據(jù)用于使填埋場100穩(wěn)定的上述的傳統(tǒng)方法和結(jié)構(gòu)，相同的反應(yīng)條件被提供在整個填埋場100中，原因是它被看作為一個單個的緊密覆蓋空間，這就使廢棄物的降解速度降低并且該填埋場氣體不能被平穩(wěn)有效地利用。就是說，為了利用大部分填埋場氣體，需要通過填埋場氣體回收(循環(huán))裝置適當?shù)乜刂铺盥駡鰵怏w的量以便達到需要的量?？墒?，采用上述傳統(tǒng)的方法的填埋場100有一個缺點，它不能通過填埋場氣體循環(huán)裝置控制降解速度以滿足需要量。
除此之外，通過使用需氧生活細菌使該填埋場100穩(wěn)定的傳統(tǒng)方法有另外一個缺點，由于不能適應(yīng)不同的反應(yīng)階段，穩(wěn)定化期限被延長了。例如，該填埋場100的有氧降解過程類似于有機廢棄物堆肥的過程，兩者按照各自的反應(yīng)階段(步驟)都需要維持適當?shù)臐穸?、空氣和熱。通常，該有機廢棄物堆肥的過程包括一個第一反應(yīng)階段(步驟)，在該階段高溫微生物需要大量的氧氣，使溫度維持在55℃至65℃，和一個第二反應(yīng)步驟，該步驟不需要太多氧氣并且反應(yīng)溫度降低。
相應(yīng)地，需要維持含水量低于60％，這樣在該填埋場100中有氧降解條件就不會變成無氧降解條件。除此之外，還需要在第一階段里提供足夠量的氧氣和在第二階段里在低溫狀態(tài)下提供少量的氧氣?？墒?，該傳統(tǒng)填埋場100有另外一個缺點，由于該中間覆蓋層30和廢棄物成份復雜，使控制反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的提供很困難，要花費很長時間來穩(wěn)定該填埋場100。
此外，該傳統(tǒng)填埋場結(jié)構(gòu)通常以這樣一種方式建立，每日覆蓋層25或者中間覆蓋層30覆蓋在預定厚度的廢棄物層20上，然后，堆放另一個新的廢棄物層20。因此，在正在回收垃圾的狀態(tài)下，因為沒有在最上面的廢棄物層20上建立一個最終覆蓋層15，所以通過該水平氣體收集管19收集的氣體量不超過在廢棄物層20中產(chǎn)生的總量的一半。相應(yīng)地，正在回收垃圾的填埋場100中產(chǎn)生的相當數(shù)量的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、具有難聞氣味的物質(zhì)、揮發(fā)性的有機化合物(VOCs)等等，被直接釋放到空氣中，導致周圍環(huán)境惡化。
如上面詳細描述的，按照用于使填埋場100穩(wěn)定的傳統(tǒng)的方法和/或結(jié)構(gòu)，反應(yīng)條件在該整個填埋場100中被同樣地提供，原因是它被視為一個單一的緊密的覆蓋空間，而不考慮廢棄物的復雜成份和中間覆蓋層30的阻斷作用。就是說，根據(jù)用于使填埋場100穩(wěn)定的傳統(tǒng)的方法和結(jié)構(gòu)，該填埋場采用的是“單一反應(yīng)器”的概念，由于廢棄物的成份復雜和中間覆蓋層30的阻斷作用，所以難以將反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)均勻地提供到整個填埋場100中，這就延遲了填埋場100的降解速度。除此之外，因為該傳統(tǒng)方法和結(jié)構(gòu)不能控制其中產(chǎn)生的填埋場氣體的數(shù)量，所以許多環(huán)境污染物被直接釋放到空氣中。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的發(fā)明者通過把整個填埋場看作由多個小尺度的反應(yīng)器堆積而成的一個多層反應(yīng)器，提供了一種采用“多層反應(yīng)器”概念的全新的填埋場結(jié)構(gòu)及其操作方法。就是，按照本發(fā)明，每一個廢棄物層被建造為具有一個用途的單一反應(yīng)器，并且分別進行廢棄物層的各個反應(yīng)步驟，這樣，就容易控制整個填埋場的有氧或者無氧降解步驟。
除此之外，本發(fā)明的發(fā)明者提供了一種采用多層反應(yīng)器概念的全新的填埋場結(jié)構(gòu)及其操作方法，該裝置和方法能夠在廢物回收狀態(tài)下，通過對從填埋場產(chǎn)生的填埋場氣體的收集使氣體得到有效使用，或者通過利用土壤微生物使從最終覆蓋層產(chǎn)生的填埋場氣體氧化，來減少環(huán)境污染。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個目的是提供一種采用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括至少一個用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置，以便獨立地控制各廢棄物層的不同的降解步驟。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)均勻地將反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)提供到各廢棄物層并且平穩(wěn)地將各廢棄物層產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物排出，以便提供適合于各廢棄物層各自的反應(yīng)步驟的物理的、化學的和生物的條件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括在各廢棄物層的上部或者下部建立的一可滲透層，通過上述結(jié)構(gòu)，反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)可以均勻地被提供到各廢棄物層并且從廢棄物層產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物可以被平穩(wěn)地排出，這樣，防止填埋場浸出液在特定區(qū)域過渡聚集，并且便于填埋場浸出液和氣體的流動。
本發(fā)明另外的目的是提供一種有效利用產(chǎn)生的填埋場氣體的方法，和一種用于使填埋場早日穩(wěn)定的方法，該方法通過有選擇地提供反應(yīng)條件，例如空氣、水分、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等等，以控制各自廢棄物層中的有氧或者無氧降解。
本發(fā)明另外的一個目的在于，通過保持正在回收垃圾的填埋場中最上面覆蓋層在有氧降解狀態(tài)，和同時保持下面的其它層在無氧降解狀態(tài)，提供一種用于減少從填埋場產(chǎn)生的環(huán)境污染物(例如溫室氣體、難聞的氣味、VOCs、等等)的方法。
本發(fā)明還有另一目的，就是提供一種用于使難聞氣味物質(zhì)氧化的方法，這些物質(zhì)是從正在回收的填埋場中的最終覆蓋層或者中間覆蓋層中產(chǎn)生的，例如甲烷、氨、H2S、硫醇氣體等等、和揮發(fā)性有機化合物，上述使難聞氣味物質(zhì)氧化是通過把不同反應(yīng)要素，例如空氣、熱、水分、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、營養(yǎng)、等等，提供到至少一個可滲透層中，該可滲透層具有高滲透性和高孔隙率，它建立在回收狀態(tài)下的填埋場中的最終覆蓋層上或者中間覆蓋層的底部，以便激活好氧土壤微生物，例如甲烷氧化細菌、硝化細菌、和硫化細菌。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的一個目的，提供了一種填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個在底部形成的地面防水層、一個在頂部的最終覆蓋層、多個從該地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個建于兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，該結(jié)構(gòu)還包括一個建于廢棄物層的總體下部的下部可滲透層(多孔層)；至少一個位于該下部可滲透層中的下部多孔管；和一個與下部多孔管連接的用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，提供了一種填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個在底部形成的地面防水層、一個在頂部的最終覆蓋層、多個從該地面防水層堆積起來的廢棄物層、和多個建于兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，該結(jié)構(gòu)進一步包括一個建于所有的廢棄物層上部的上部可滲透層；至少一個位于該上部可滲透層中的上部多孔管；和一個與上部多孔管連接的用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
該上部和下部可滲透層由具有高滲透率和高孔隙率的材料制成，例如稻谷殼、鋸末、木屑、橡膠片、沙土、石子、等等，以便于反應(yīng)材料的均勻分布和反應(yīng)產(chǎn)物平穩(wěn)排出。
除此之外，該上部和下部可滲透層進一步由具有高比表面積(SS)、高土壤容量(FC)和高陽離子交換能力(CEC)的材料制成，例如灰泥(堆肥)、泥渣、硅藻土、和包括粉碎的稻谷殼、碳化的稻谷殼、膨化的稻谷殼等經(jīng)過處理的稻谷殼，以便使浸出液通過該可滲透層物理地、化學地和生物地凈化，提高浸出液的質(zhì)量。
此外，該上部和下部可滲透層具有大于30％的孔隙率，大于1.0×10-3cm/sec的滲透率，和一種大于30m2/g的比表面積，通過該下部和上部可滲透層，從多孔管53提供的空氣被循環(huán)，以激活好氧土壤微生物，因而利用微生物氧化環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等等。
另外，該多孔管由塑料制成，在外圓周有許多小孔，以便反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)通過小孔自由地流動。
此外，與該多孔管一端連接的排出/提供裝置包括一個用于傳輸液體物質(zhì)的泵、一個用于使氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)的鼓風機和一個用于控制物質(zhì)流動的控制閥。除此之外，該排出/提供裝置進一步包括用于測量反應(yīng)氣體溫度和從多孔層提取的甲烷、二氧化碳和氧氣的濃度的測量裝置；和一個用于控制反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)數(shù)量的控制裝置，反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等等，根據(jù)測量裝置的測量值被注入多孔層。
另外，在廢物層的斜坡上形成的每日覆蓋層包括具有高滲透率和高孔隙率的材料，例如稻谷殼、鋸末、木屑、堆肥等等，并且空氣通過下部多孔管循環(huán)，激活好氧土壤微生物，這樣利用細菌氧化環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等等。
同時，根據(jù)本發(fā)明，如果有選擇地通過上部或下部多孔管排出反應(yīng)產(chǎn)物，例如浸出液、填埋場氣體等，并且如果通過上部或下部多孔管提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，就有可能容易地控制整個廢棄物層的有氧或無氧降解步驟。
除此之外，根據(jù)本發(fā)明，如果提供空氣進入上部或下部多孔管，以維持正在回收垃圾的最高廢棄物層處于有氧(需氧)降解狀態(tài)，同時，如果通過下部多孔管排出浸出液，以維持除最高廢棄物層外的其他廢棄物層處于無氧(厭氧)降解狀態(tài)，并且如果需要，選擇性地把反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，注入上部多孔管，就有可能減少從正在回收垃圾的填埋場釋放到空氣中的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等等。
此外，根據(jù)本發(fā)明，如果把空氣注入最終覆蓋層中形成的多孔層，以維持該多孔層處于有氧降解狀態(tài)，就有可能激活好氧微生物從而把從該多孔層釋放的填埋場氣體氧化成無害的物質(zhì)。
并且，根據(jù)本發(fā)明，假如通過在預定期間維持各個廢棄物層處于無氧降解條件來回收填埋場氣體，并且當該填埋場氣體沒有經(jīng)濟效益時，假如把空氣提供到各個廢棄物層的下部多孔管中，從而把該整個填埋場轉(zhuǎn)換成有氧降解條件，有可能早日穩(wěn)定該填埋場。
此外，根據(jù)本發(fā)明，如果通過上部多孔管注入填埋場氣體，就有可能將該填埋場用作一個填埋場氣體儲存站。
可以理解的是，上述發(fā)明內(nèi)容和后面的詳細描述是示范性的和解釋性的，目的是對本發(fā)明提供進一步的解釋。


圖1是顯示一個傳統(tǒng)填埋場結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2是說明采用單一反應(yīng)器概念的一個傳統(tǒng)填埋場的剖面示意圖；圖3是顯示一個普通的填埋場廢棄物的降解步驟的曲線圖；圖4a-4c說明根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的不同填埋場結(jié)構(gòu)；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明使用多層反應(yīng)器概念的另一種填埋場結(jié)構(gòu)；圖6a-6d說明根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念建立填埋場結(jié)構(gòu)的過程；
圖7是一種用于根據(jù)本發(fā)明使用多層反應(yīng)器概念的填埋場的早日穩(wěn)定方法的示意圖；圖8是一種用于從根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的填埋場中收集填埋場氣體的方法的示意圖。
具體實施例方式
詳細參考本發(fā)明的具體實施例，并結(jié)合附圖加以詳細說明。
參見圖4a，一個根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的填埋場10，包括一個地面防水層13，一個最終覆蓋層15和多個堆積在防水層13和覆蓋層15之間的廢棄物層20。除此之外，多個多孔管55設(shè)置在各自廢棄物層20的底部以便提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體、等等，或者排出反應(yīng)產(chǎn)物，例如浸出液、填埋場氣體、等等，并且多個具有預定厚度的多孔層45被提供到該多孔管55上，以便使這些反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)均勻地分布到整個廢棄物層上，或者將反應(yīng)產(chǎn)物平穩(wěn)地排出。就是說，每一個廢棄物層20作為一個單一的反應(yīng)器處理的本發(fā)明，能夠相應(yīng)地控制這些廢棄物層的不同降解條件，這樣，用彼此相同或者不同的降解條件管理整個填埋場10。
參見圖4b，根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的填埋場10，包括多個多孔管53，該多孔管建立在各個廢棄物層20的上部，以便提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)或者排出反應(yīng)產(chǎn)物，并且多個具有預定厚度的多孔層43被提供到多孔管53上，以便這些反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)均勻地分布到整個廢棄物層上，或者使反應(yīng)產(chǎn)物平穩(wěn)地排出。這樣，就有可能分別地控制這些廢棄物層的不同的降解條件，以便用彼此相同或者不同的降解條件管理整個填埋場10。
這就是，因為本發(fā)明的填埋場10包括設(shè)置在各個廢棄物層20的上部或下部的，用于收集填埋場浸出液和氣體等反應(yīng)產(chǎn)物的多孔層40和多孔管50，這使得分別控制廢棄物層的不同的降解條件成為可能。相應(yīng)地，如果各個廢棄物層20的降解條件能夠只靠收集的浸出液控制，就可以只設(shè)置下面的多孔層45和多孔管55。然而，如果各個廢棄物層20的降解條件能夠只靠收集的填埋場氣體控制，或者來自正在回收垃圾的填埋場的中間覆蓋層30的排出氣太多，就可以只設(shè)置上面的多孔層43和多孔管53。例如，在產(chǎn)生的浸出液很少的填埋場10中，下面的多孔層45和多孔管55可以省略，而設(shè)置上面的多孔層43和多孔管53來收集填埋場氣體。通過這種方法，各廢棄物層的各種降解條件就可以分別控制。相應(yīng)的，就可能用彼此相同或者不同的降解條件管理整個填埋場10。
同時，如果在該填埋場中垃圾回收的進度被延遲，從中間覆蓋層放出的填埋場氣體數(shù)量就會增加，直到該最終覆蓋層形成。在這里，希望通過收集穿過該上部多孔層43和多孔管53的填埋場氣體來控制最上層廢棄物層的降解條件，該上部多孔層43和多孔管53建立在各個廢棄物層20的上部。例如，這些多孔層43具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的滲透率，通過這些多孔層，使從多孔管53提供的空氣循環(huán)以便使好氧土壤微生物活化。相應(yīng)地，土壤微生物使該填埋場氣體變得無毒以便排放到空氣中。
就是說，傳統(tǒng)的中間覆蓋層不具有提供不同的反應(yīng)條件的功能，例如空氣、熱、濕度、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、營養(yǎng)、等等，以便激活好氧土壤微生物，例如甲烷氧化細菌、硝化細菌和硫化細菌，使它們氧化具有難聞氣味的物質(zhì)，例如甲烷、氨、H2S、硫醇氣體、等等，和揮發(fā)性有機化合物(VOC)。相應(yīng)地，本發(fā)明通過在正在回收的填埋場的最終覆蓋層和中間覆蓋層中設(shè)置人工裝置，增加填埋場氣體的氧化速率，以便使其中的好氧土壤微生物活化。
同時，為了更精確地控制各個廢棄物層20。希望在這些廢棄物層20的上部和下部相應(yīng)地建立上部和下部多孔層40和多孔管50，以便提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、濕度、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體、等等。如圖4c所示，多個用于提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)到廢棄物層或者用于排出反應(yīng)產(chǎn)物的多孔管50(53和55)，被設(shè)置在各個廢棄物層20的上面和下面，并且多個具有預定厚度用于均勻地分布反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)或平穩(wěn)地排出反應(yīng)產(chǎn)物的多孔層40(43和45)，被建在多孔管50上。這樣，就有可能分別地控制這些不同的廢棄物層的降解條件，以便用彼此相同或者不同的降解條件來管理整個填埋場10。
因此，這種采用多層反應(yīng)器概念的填埋場具有這樣一種結(jié)構(gòu)多個被上面和下面的中間覆蓋層30包圍的小尺寸的反應(yīng)器堆積起來。在這里，“反應(yīng)器”是指用于物理、化學、生物反應(yīng)的緊密覆蓋的貯糟或容器。就是說，根據(jù)本發(fā)明的填埋場10的每一個廢棄物層20，通過上面和下面的中間覆蓋層30，能夠形成一個具有緊密覆蓋空間的單一的反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過多孔層40和多孔管50提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)或者排出反應(yīng)產(chǎn)物。
參見圖5，顯示了一個根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的混凝土填埋場結(jié)構(gòu)，該填埋場10形成了由底部的地面防水層13和上面的最終覆蓋層15包圍的一個大尺寸的緊密覆蓋空間，其中，多個由上面和下面的中間覆蓋層30圍繞的廢棄物層20堆積在一起，多個下部多孔層45設(shè)置在各個廢棄物層20的底部，并且多個下部多孔管55設(shè)置在下部多孔層45中。除此之外，多個多孔層43被設(shè)置在各個廢棄物層20的上部，與下部多孔層45和多孔管55分離，并且多個上部多孔管53被設(shè)置在上部多孔層43中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明采用多層反應(yīng)器概念的填埋場10，包括至少一個在廢棄物層20中的多孔層40和多孔管50，這樣每一個廢棄物層20都能夠作為一個單一反應(yīng)器。相應(yīng)地，有可能獨立地控制各個廢棄物層20的降解條件。
本發(fā)明的多孔層40(43和45)由具有高滲透率和孔隙率的物質(zhì)制成，例如稻谷殼、鋸末、木屑、橡膠片、沙子、石子、等等，通過該多孔層，通過多孔管50(53和55)注入的反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)能夠均勻地分布，或者從廢棄物層20產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物能夠平穩(wěn)地排出。為此，該多孔層40在廢棄物層20的整個表面延伸，或者在預定的區(qū)域延伸，使反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)能夠均勻地分布，或者使反應(yīng)產(chǎn)物能夠平穩(wěn)地排出。除此之外，多孔層40的厚度要使注入的反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)能夠在水平方向充分地移動(流動)，或者其高度要使該多孔管50被完全地鋪設(shè)(掩埋)。相應(yīng)地，要求以10cm-50cm的厚度鋪設(shè)該多孔層40，優(yōu)選為20cm。
在考慮填埋場10的尺寸和特性的情況下，該多孔管50可以由不同的材料和以不同的形式制成，因此，為了便于工作，需要使用一種直徑小于10cm的塑料管。除此之外，該多孔管50有許多孔隙，通過這些孔隙反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物能夠循環(huán)流動。此外，該多孔管50可以按照填埋場10的尺寸和特性，以不同的形式安裝。因此，希望把管50以總體上整齊的間距設(shè)置在多孔層40的整個表面上，或者局部地沿著該多孔層40的邊緣設(shè)置。
同時，通過多孔層40和多孔管50注入的反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)包括浸出液、填埋場氣體、雨水、地下水、營養(yǎng)、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、微生物、空氣、熱、等等；反應(yīng)產(chǎn)物為填埋場氣體、浸出液等等。特別的，浸出液、雨水和地下水對于保持濕度、控制廢棄物層20的溫度、和作為介質(zhì)提供其他反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)是很重要的。熱是適當?shù)鼐S持該廢棄物層20的反應(yīng)溫度所必需的。用于抑制微生物的生長的反應(yīng)抑制劑，例如銅(Cu)和氧化銅(CuO)，被用作調(diào)整產(chǎn)生的甲烷氣體的量。填埋場氣體被用于強制地排出存在于廢棄物層20中的氧氣，以便轉(zhuǎn)換成無氧降解狀態(tài)。對于其他反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠采用，所以省略詳細說明。
參見圖6a-6c，每一個多孔管50都和一個集流管(總管)61連接，該集流管具有一個用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。這里，該排出/提供裝置包括一個用于傳輸液體物質(zhì)的泵63，一個用于循環(huán)氣態(tài)物質(zhì)的鼓風機65和一個用于控制物質(zhì)流動的控制閥67。除此之外，該排出/提供裝置可以傾斜地安裝多孔管50和集流管61，以便通過重力排出浸出液。
多孔管50和集流管61的其它配管和排出/提供裝置的安裝，可以根據(jù)填埋場10的尺寸和結(jié)構(gòu)按不同形式進行。因為本專業(yè)技術(shù)人員能夠?qū)嵤栽谶@里省略詳細說明。
本發(fā)明的多孔層40進一步包括具有高比表面積(SS)，高土壤容量(FC)和高陽離子交換能力(CEC)的物質(zhì)，例如灰泥、泥渣、硅藻土、和包括粉碎的稻谷殼、碳化的稻谷殼、膨化的稻谷殼等經(jīng)過處理的稻谷殼。就是說，當這些具有高SS、FC和CEC的物質(zhì)被加到多孔層40，循環(huán)水，例如浸出液和地下水，在穿過該多孔層40時，通過物理地、化學地、生物地處理得到改善。除此之外，當灰泥、泥渣、硅藻土和經(jīng)處理的稻殼被混合到多孔層40中，SS和FC增加，為不同微生物的培養(yǎng)提供了一個良好的環(huán)境，并且CEC提高以去除重金屬離子，這樣分別降低了浸出液和重金屬的污染水平。
此外，本發(fā)明的多孔層40用稻谷殼、鋸末、木屑和橡膠片形成，該多孔層具有低的導熱性，使微生物的培養(yǎng)活化，因為這些物質(zhì)使不同的溫度變化減緩。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過其中的多孔層40和多孔管50，有選擇地平穩(wěn)地排出反應(yīng)產(chǎn)物或者均勻地提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)來控制廢棄物層20的降解條件。因此，根據(jù)本發(fā)明，有可能早日穩(wěn)定填埋場10，以便通過適當?shù)乜刂聘鱾€廢棄物層20的降解條件來提高填埋場氣體回收的效率，和減少污染。
在下文中，根據(jù)本發(fā)明的采用多層反應(yīng)器概念的填埋場結(jié)構(gòu)及其操作方法將詳細說明。
首先，參見圖6a，說明了一個根據(jù)本發(fā)明的填埋場結(jié)構(gòu)。該填埋場10包括一個設(shè)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層13，一個用于收集浸出液的下部多孔管55和一個用于通過管55將收集的浸出液排出的下部多孔層45。
在這里，多孔層45的厚度為30cm-50cm，采用具有高滲透性和高孔隙率的物質(zhì)，例如沙子、石子等等形成，便于排出浸出液。該多孔管55的一端與集流管61相連。集流管的端部分別地連接用于傳輸浸出液的泵63，用于使氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)的鼓風機65和用于控制物質(zhì)流動的控制閥67。同時，下部多孔管55和下部多孔層45的結(jié)構(gòu)類似于那些傳統(tǒng)的浸出液排出管17和排水層12。
如圖6b所示，一個新的廢棄物層20在下部多孔層45的上部利用新運來的廢物形成。然后，一個每日覆蓋層25和/或一個中間覆蓋層30可以鋪在該廢棄物層20的上部。就是說，通常對一個大型填埋場提供每日覆蓋層25和中間覆蓋層30，然而，對于一個小型填埋場，可以只建立每日覆蓋層25而沒有中間覆蓋層30。
根據(jù)本發(fā)明，上部多孔層43和多個上部多孔管53要在這些覆蓋層25和30形成之前提供。上部多孔管53的一端與另一個集流管61連接。集流管分別地連接另一個用于傳輸浸出液的泵63，另一個用于使氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)的鼓風機65和另一個用于控制物流傳輸和循環(huán)的控制閥67。然后，同傳統(tǒng)方式一樣，中間覆蓋層30鋪在上部多孔層43上，這樣完成一個廢棄物層20。
按照上述方式建造的廢棄物層20，可以用通過多孔管50提供的空氣采取有氧降解以減少環(huán)境有毒物質(zhì)。就是說，傳統(tǒng)填埋場因為沒有設(shè)置用于阻止在回收狀態(tài)下的填埋場10的最高廢棄物層20的填埋場氣體釋放的最終覆蓋層15，填埋場中產(chǎn)生的許多環(huán)境污染物，例如溫室氣體、具有難聞氣味的物質(zhì)、VOCs等等，釋放到空氣中。所以，本發(fā)明提供了一種填埋場結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將空氣注入到最高廢棄物層20的下部多孔管55，將該層變成有氧降解狀態(tài)，在該結(jié)構(gòu)中，適當?shù)鼐S持用于微生物培養(yǎng)的適當?shù)臏囟?，并且使土壤微生物與填埋場氣體接觸，并且提供培養(yǎng)土壤微生物所需的營養(yǎng)、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)等等，這樣減少排放到空氣中的環(huán)境有毒物質(zhì)。
下面，參見圖6c，說明了一個大型的填埋場100，其中，每日覆蓋層25一天接一天的堆積，有可能通過控制廢棄物層20變成有氧降解狀態(tài)來減少從每日覆蓋層25產(chǎn)生的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味物質(zhì)、VOCs等等。尤其是，如果這些每日覆蓋層25通過與具有良好的比表面積的物質(zhì)，例如稻谷殼、鋸末、木屑、橡膠片、沙子、石子等等混合堆放，并且，如果好氧微生物，例如甲烷氧化細菌、硝化細菌和硫化細菌，被提供到每日覆蓋層25中，所產(chǎn)生的環(huán)境污染物就能夠大幅度地減少。
如圖6d所示，下部多孔管55和下部多孔層45設(shè)置在中間覆蓋層30的上部，并且一個新的廢棄物層20在上面形成。然后，上部多孔管53和上部多孔層43又設(shè)置在廢棄物層20的上部，并且一個新的中間覆蓋層30在上面形成。然后，每一個上部和下部多孔管50(53和55)的一端連接一個集流管，并且每個集流管的端部分別地連接用于傳輸浸出液的泵63，用于使氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)的鼓風機65和用于控制傳輸和循環(huán)的物質(zhì)流動的控制閥67，這樣，獨立地控制每一個廢棄物層20的降解條件。
當按照上述方式形成最高廢棄物層20時，如果需要，就要提供空氣到下部多孔管55，提供適當?shù)乃纸o上部多孔管45，以便保持廢棄物層20處于有氧降解狀態(tài)。然而，下面的處于有氧降解狀態(tài)下的廢棄物層20通過停止提供空氣和提供填埋場氣體被轉(zhuǎn)化成無氧降解狀態(tài)。
同時，如果從最高中間覆蓋層30釋放的填埋場氣體的數(shù)量增加，就需要通過上部多孔層43和上部多孔管53排出填埋場氣體，以便減少環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味物質(zhì)、VOCs等等。另外，如果排出的填埋場中甲烷的濃度高，就可以輸送到填埋場氣體回收裝置。
在多孔管40和多孔層50同時設(shè)置在廢棄物層20的上部和下部的情況下，按照廢棄物層20的降解條件，如果需要，就有可能通過下部多孔管55排出填埋場浸出液，并通過上部多孔管45提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，這樣控制廢棄物層20進行優(yōu)化的有氧或無氧降解。在這里，為了使廢棄物降解，提供的微生物要進行好氧或厭氧的細菌培養(yǎng)。
根據(jù)本發(fā)明，當使用多層反應(yīng)器概念的填埋場10重復上述過程時，多個廢棄物層20被堆放并且最高廢棄物層20處于有氧降解狀態(tài)。提供比通過傳統(tǒng)填埋場廢物中包含的氣體自然地上升控制得更好的有氧降解的目的在于，加速填埋場氣體的回收和垃圾填埋場的早日穩(wěn)定。然后，當一個最終覆蓋層15鋪在最高廢棄物層20的上面時，填埋過程就結(jié)束了。這里，希望維持最高廢棄物層20處于有氧降解狀態(tài)，以便減少填埋場10產(chǎn)生的環(huán)境污染。這里，由于設(shè)置在最高廢棄物層20中的上部多孔層43和上部多孔管53的結(jié)構(gòu)，類似于傳統(tǒng)氣體封閉層18和水平氣體收集管19，所以它們可以通用。
同時，考慮到該填埋場10的早日穩(wěn)定，希望維持整個填埋場10處于有氧降解狀態(tài)。然而，考慮到填埋場10產(chǎn)生的填埋場氣體的回收，希望維持填埋場10處于無氧降解狀態(tài)，以便產(chǎn)生有用的氣體，例如甲烷氣體。特別地，由于根據(jù)本發(fā)明的填埋場結(jié)構(gòu)能夠控制各個廢棄物層20的降解條件，所以容易調(diào)節(jié)填埋場氣體的數(shù)量來滿足回收裝置的需求。例如，在第二到第四無氧降解步驟中，當產(chǎn)生的甲烷氣體數(shù)量不夠時，提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)以促進酸和甲烷的產(chǎn)生。反之，當產(chǎn)生的甲烷氣體的數(shù)量過量時，提供反應(yīng)抑制劑或者阻斷反應(yīng)產(chǎn)物的排出，以暫時延緩降解反應(yīng)，這樣避免甲烷氣體被釋放到空氣中。
同時，如圖7所示，如果根據(jù)本發(fā)明，填埋場10產(chǎn)生的填埋場氣體沒有經(jīng)濟效益，就可能通過維持整個填埋場10處于有氧降解狀態(tài)達到填埋場10的早日穩(wěn)定。這里，通過鼓風機65壓縮的空氣通過集流管61被輸送到各個廢棄物層20的底部，如果需要，將水分提供到廢棄物層20的上部多孔管45。
下面，如圖8所示，如果具有高比表面積的物質(zhì)，例如稻谷殼、鋸末、木屑、堆肥等，與中間覆蓋層30混合，并且如果需要，把適當?shù)奈⑸锝臃N在中間覆蓋層30中，并且在廢棄物層20中提供空氣，就會使好氧微生物在中間覆蓋層中滋長，以減少釋放到空氣中的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、具有難聞氣味的物質(zhì)、VOCs等。
工業(yè)應(yīng)用性相應(yīng)地，本發(fā)明的填埋場結(jié)構(gòu)通過使回收狀態(tài)下的最高廢棄物層或者使完工的整個填埋場處在有氧降解條件下，能夠大幅度地減少從填埋場產(chǎn)生的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、具有難聞氣味的物質(zhì)、VOCs等。
除此之外，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過維持廢棄物層處于無氧降解狀態(tài)和適當?shù)乜刂聘鱾€廢棄物層的反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，最大程度地利用產(chǎn)生的填埋場氣體，以便調(diào)節(jié)填埋場氣體的數(shù)量來滿足回收裝置的需求。
此外，根據(jù)本發(fā)明，如果從開始就控制填埋場中的有氧降解條件，就有可能提高隨后增長的無氧降解速率，來適當?shù)乜刂聘鱾€廢棄物層的無氧降解條件，并且如果產(chǎn)生的填埋場氣體沒有經(jīng)濟效益，就把整個填埋場轉(zhuǎn)換成有氧降解狀態(tài)，因而早日穩(wěn)定該填埋場。
而且，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過設(shè)置在各個廢棄物層上部和/或下部的多孔層，使浸出液循環(huán)，提高排出的浸出液的品質(zhì)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過設(shè)置在各個廢棄物層上部和/或下部的多孔層排出氣體，減少正在回收垃圾的填埋場的最高廢棄物層和每日覆蓋層產(chǎn)生的填埋場氣體數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種填埋場結(jié)構(gòu)，包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，其特征在于還包括一個設(shè)置在廢棄物層總體下部的下部多孔層；至少一個鋪設(shè)在下部多孔層中的下部多孔管；和一個與下部多孔管相連的用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述下部多孔層由具有高滲透率和高孔隙率的物質(zhì)構(gòu)成，例如稻谷殼、鋸末、木屑、橡膠片、沙子、石子等，以便使所述反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)均勻地分布并且使反應(yīng)產(chǎn)物平穩(wěn)地排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述下部多孔層由具有高比表面積(SS)，一種高土壤容量(FC)和高陽離子交換能力(CEC)的物質(zhì)構(gòu)成，例如灰泥、泥渣、硅藻土、和包括粉碎的稻谷殼、碳化的稻谷殼、膨化的稻谷殼等經(jīng)過處理的稻谷殼，以便使浸出液通過所述下部多孔層物理地、化學地和生物地凈化，提高浸出液的質(zhì)量
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述下部多孔管由塑料制成，具有多個設(shè)置在外周面的孔隙，以便使所述反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)通過所述孔隙自由地循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，與所述多孔管的一端連接的排出/提供裝置包括一個用于傳輸液體物質(zhì)的泵，一個用于使氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)的鼓風機和一個用于控制材料流動的控制閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述排出/提供裝置進一步包括用于測量反應(yīng)氣體溫度和從多孔層提取的甲烷、二氧化碳和氧氣的濃度的測量裝置；和用于控制反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)數(shù)量的控制裝置，所述反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)為空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，根據(jù)測量裝置的測量值被注入所述多孔層。
7.一種填埋場結(jié)構(gòu)，包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，其特征在于還包括至少一個由具有高滲透率的物質(zhì)制成的在所述廢棄物層與所述中間覆蓋層之間的多孔層；至少一個鋪設(shè)在所述多孔層中的多孔管；一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
8.一種填埋場結(jié)構(gòu)，包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，其中，由具有一種高滲透率和高孔隙率的物質(zhì)例如稻谷殼、鋸末、木屑、灰泥等等構(gòu)成的每日覆蓋層，被設(shè)置在中間覆蓋層的斜坡上，其中，由具有高滲透率和高孔隙率的物質(zhì)制成的多孔層，被設(shè)置在所述廢棄物層的下部，其中，至少一個用于提供空氣的多孔管，被設(shè)置在所述多孔層中，這樣，減少從所述中間覆蓋層釋放出的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等等。
9.一種填埋場結(jié)構(gòu)，包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，其特征在于還包括一個設(shè)置在廢棄物層總體上部的上部多孔層；至少一個鋪設(shè)在所述上部多孔層中的上部多孔管；和一個與上部多孔管相連的用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述多孔層由具有大于30％的孔隙率和大于1.0×10-3cm/sec的滲透率的物質(zhì)制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述多孔層由具有大于302m/g的比表面積的物質(zhì)制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述多孔層與選自兩種物質(zhì)中的至少一種混合，兩種物質(zhì)中一種具有高孔隙率和高滲透性，例如稻谷殼、鋸末、木屑、橡膠片、沙子、石子等等，另一種具有高比表面積，例如灰泥、泥渣、硅藻土、粉碎的稻谷殼、碳化的稻谷殼、膨化的稻谷殼等。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述排出/提供裝置包括一個排出裝置，所述排出裝置具有多個設(shè)置在用于收集產(chǎn)生的填埋場氣體的多孔層中的氣體收集管，和一個用于傳輸通過所述氣體收集管收集的填埋場氣體的鼓風機；一個提供裝置，所述提供裝置具有多個設(shè)置在所述多孔層中用于注入空氣的空氣注入管，和一個用于通過所述空氣注入管傳輸空氣的鼓風機。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的填埋場結(jié)構(gòu)，其中，所述排出裝置進一步包括一個用于測量反應(yīng)氣體溫度和從多孔層提取的甲烷、二氧化碳和氧氣的濃度的測量裝置，并且其中，所述提供裝置進一步包括一個用于控制反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)數(shù)量的控制裝置，所述反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)為空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，根據(jù)測量裝置的測量值被注入所述多孔層。
15.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，至少一個設(shè)置在廢棄物層總體上部的多孔層，至少一個鋪設(shè)在所述多孔層中的多孔管，和一個與所述上部多孔管相連的用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置，所述方法包括以下步驟提供空氣到所述多孔管中以維持設(shè)置在正在回收的最高廢棄物層上的多孔層處于有氧降解狀態(tài)，和有選擇性地把反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，注入到所述廢棄物層，這樣減少從正在回收的填埋場釋放到空氣中的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等。
16.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場由一設(shè)置在廢棄物層上部的中間覆蓋層，一設(shè)置在廢棄物層與中間覆蓋層之間的上部多孔層，至少一個鋪設(shè)在所述上部多孔層中的多孔的上部多孔管和一個與所述上部多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物的排出裝置構(gòu)成，所述方法包括以下步驟回收或者焚燒通過所述上部多孔管提取的甲烷氣體。
17.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場由一設(shè)置在廢棄物層上部的中間覆蓋層，一設(shè)置在廢棄物層與中間覆蓋層之間的上部多孔層，至少一個鋪設(shè)在所述上部多孔層中的多孔的上部多孔管和一個與所述上部多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物的排出裝置構(gòu)成，所述方法包括以下步驟通過所述上部多孔管注入填埋場氣體，以便將所述填埋場用作一個填埋場氣體儲存站。
18.一種填埋場結(jié)構(gòu)，包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，所述填埋場的特征在于還包括多個設(shè)置在所有廢棄物層上部和下部的多孔層；至少一個鋪設(shè)在所述多孔層中的多孔管；和一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置。
19.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，至少一個設(shè)置在廢棄物層上部和下部的多孔層，鋪設(shè)在所述多孔層中的至少一個上部多孔管和至少一個下部多孔管，和一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置，所述方法包括以下步驟通過所述上部或者下部多孔管選擇性地排出反應(yīng)產(chǎn)物，例如浸出液、填埋場氣體等，和通過所述上部或者下部多孔管提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，從而容易地控制所有廢棄物層的有氧或者無氧降解步驟。
20.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層和多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，至少一個設(shè)置在廢棄物層上部和下部的多孔層，鋪設(shè)在在所述多孔層中的至少一個上部多孔管和至少一個下部多孔管，和一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置，所述方法包括以下步驟提供空氣到所述上部或下部多孔管以維持正在回收垃圾的最高廢棄物層處于有氧降解狀態(tài)，通過所述下部多孔管排出浸出液以維持最高廢棄物層以外的其他廢棄物層處于無氧降解狀態(tài)，和如果需要，選擇性地把反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)注入到所述上部多孔管，所述反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)有空氣、水分、熱、營養(yǎng)、微生物、pH值調(diào)節(jié)物質(zhì)、反應(yīng)抑制劑、填埋場氣體等，這樣減少從正在回收垃圾的填埋場釋放到空氣中的環(huán)境污染物，例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等。
21.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場由設(shè)置在廢棄物層上部的包括具有高比表面積的物質(zhì)，例如稻谷殼、鋸末、木屑、灰泥等的中間覆蓋層，至少一個設(shè)置在所述廢棄物層總體下部的多孔層，至少一個鋪設(shè)在所述多孔層中的下部多孔管，和一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置所構(gòu)成，所述方法包括以下步驟提供的空氣到所述下部多孔管中以維持正在回收垃圾的最高廢棄物層處于有氧降解狀態(tài)，接種好氧微生物進入最高中間覆蓋層，所述好氧微生物例如甲烷氧化細菌、硝化細菌和硫化細菌等，這樣利用所述微生物，使從所述最高中間覆蓋層產(chǎn)生的和從正在回收垃圾的填埋場中釋放到空氣中的環(huán)境污染物氧化，所述環(huán)境污染物例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等。
22.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場由一設(shè)置在廢棄物層上部的中間覆蓋層，一設(shè)置在廢棄物層與中間覆蓋層之間的上部多孔層，至少一個鋪設(shè)在所述上部多孔層中的多孔的上部多孔管和一個與所述上部多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物的排出裝置構(gòu)成，所述方法包括以下步驟回收或者焚燒通過所述上部多孔管提取的甲烷氣體。
23.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場包括一個在底部形成的地面防水層，一個在頂部的最終覆蓋層，多個從所述地面防水層堆積起來的廢棄物層，多個設(shè)置在兩個廢棄物層之間的中間覆蓋層，至少一個設(shè)置在廢棄物層總體上部和下部的多孔層，鋪設(shè)在所述多孔層中的至少一個上部多孔管和至少一個下部多孔管，和一個與所述多孔管連接用于排出反應(yīng)產(chǎn)物和/或提供反應(yīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的排出/提供裝置，所述方法包括以下步驟通過在一個預定期間使所述各個廢棄物層處于無氧降解條件，回收填埋場氣體，如果所述填埋場氣體沒有經(jīng)濟效益，就提供空氣到所述各個廢棄物層的下部多孔管，以便使整個填埋場轉(zhuǎn)化為有氧降解條件，這樣早日穩(wěn)定所述填埋場。
24.一種用于操作填埋場的方法，所述填埋場由多個廢棄物層，一個設(shè)置在最高廢棄物層上的最終覆蓋層，由至少一種選自稻谷殼、鋸末、木屑、灰泥、粉碎的稻谷殼、碳化的稻谷殼、膨化的稻谷殼的物質(zhì)形成的多孔層，和設(shè)置在所述多孔層中用于提供空氣的提供裝置所構(gòu)成，所述方法包括以下步驟提供空氣到所述多孔層以維持所述多孔層處于有氧降解狀態(tài)，培養(yǎng)好氧微生物進入所述多孔層，所述好氧微生物例如甲烷氧化細菌、硝化細菌和硫化細菌等，這樣利用所述微生物，使從所述多孔層產(chǎn)生的并且釋放到空氣中的環(huán)境污染物氧化，所述環(huán)境污染物例如溫室氣體、難聞氣味、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種填埋場和用于操作填埋場的方法，尤其涉及一種采用多層反應(yīng)器概念的填埋場，一種有效利用從該填埋場中產(chǎn)生的填埋場氣體的方法，一種用于早日穩(wěn)定填埋場的方法和一種用于減少從該填埋場中產(chǎn)生的環(huán)境污染物的方法。
文檔編號B09B3/00GK1582204SQ01821684
公開日2005年2月16日 申請日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者李金鎔, 趙榮來, 楊昌隆, 李東動, 元英美, 李永焌, 樸鍊宰 申請人:Env21株式會社