專利名稱：刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的方法
刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的方法本發(fā)明涉及通過在廢物處理場中安裝脫氣管來刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的方法。本發(fā)明還涉及一種特殊的廢物處理場。廢物處理場是公知的。這些廢物處理場經(jīng)常位于荒地，可先在上面安置密封層，然后再在密封層上填埋廢物。這種密封層用于防止污染土壤和地下水。已知的事實(shí)是，在這些廢物處理場 中，有機(jī)廢物會(huì)由于發(fā)生的天然堆肥過程而分解為各種氣體，所述氣體主要由甲烷和二氧化碳組成。這樣形成的氣體慢慢地進(jìn)入環(huán)境，其中甲烷氣體對(duì)環(huán)境有害。在實(shí)踐中，所述氣體可被管系統(tǒng)捕獲，例如，所捕獲的氣體在可能的精煉后用于能量回收。在這些捕獲系統(tǒng)的工作階段，有機(jī)材料的良好和快速降解對(duì)于防止氣體在后續(xù)階段釋放到大氣中或者防止有機(jī)材料泄漏并污染土壤和地下水是重要的。滯留的滲濾物(percolate)也可在處理場的工作階段后釋放并污染土壤和地下水。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種廢物處理場內(nèi)存在“活躍”和“不活躍”區(qū)域，在這一點(diǎn)上， 術(shù)語“活躍”必須從堆肥或發(fā)酵表現(xiàn)方面考慮。在所謂的“活躍”區(qū)域中，發(fā)生有機(jī)組分的自發(fā)發(fā)酵反應(yīng)，導(dǎo)致形成甲烷氣體等氣體發(fā)酵產(chǎn)物。在所述“不活躍”區(qū)域內(nèi)，有機(jī)組分發(fā)生的降解，如果有的話，是非常少的。盡管廢物處理場本身包含非有機(jī)廢物和有機(jī)廢物的結(jié)合物，但是在廢物處理場的某些區(qū)域不存在發(fā)酵反應(yīng)也是不理想的。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提高廢物處理場的生物降解程度以及脫氣程度。如在第一段中所述的本發(fā)明的特征在于所述方法包括以下步驟i)將預(yù)制的排放管以縱向方向直接安裝在廢物處理場中，ii)經(jīng)由位于存在于廢物處理場表面的廢物之上或剛好位于所述廢物的表面之下的管系統(tǒng)將所述排放管相互連接。上述目的可通過使用這一方法實(shí)現(xiàn)。尤其已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可通過以小間隔(closely spaced)關(guān)系直接在廢物處理場中安裝排放管，而非使用如從美國專利No. 4，670，148中所知的更常用方法(根據(jù)該方法先挖間隔大得多的通風(fēng)井，然后在通風(fēng)井中安裝一根或多根脫氣管)，可以使整個(gè)廢物處理場活躍地參與降解和氣體產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明，可在廢物處理場中安裝較短間隔(優(yōu)選1-7米)的排放管，從而廢物處理場中的孤立區(qū)域可通過使廢物處理場內(nèi)的這些區(qū)域相互連通而開放。因此，過量(滲濾)水可更容易地傳至廢物處理場中較干的區(qū)域從而在局部增加所述區(qū)域中的生物活性，并且已形成的氣體可更容易地轉(zhuǎn)移。滯留的水也可由于廢物處理場在其自身重量下的壓實(shí)作用而在張力的作用下通過所述排放管轉(zhuǎn)移至表面。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用本方法可使廢物處理場快速并有效地沉降或壓實(shí)。除此以外，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用本方法還可以使?jié)B濾物流入已經(jīng)存在于所述廢物處理場地下的排放系統(tǒng)中。 廢物處理場經(jīng)常包含不太透水的橫向?qū)?，所述層阻止?jié)B濾物向下排放，導(dǎo)致滲濾物滯留或者從廢物處理場的邊緣(sides)排出，這是不理想的。通過使用本方法(根據(jù)該方法，排放管以縱向方向直接安裝在廢物處理場中)，借助使用所述縱向排放管，形成了縱向轉(zhuǎn)運(yùn)氣體以及(滲濾)水的大體自由的通道。術(shù)語“以縱向方向”應(yīng)被理解為是指相對(duì)水平面達(dá)到至少45°的夾角。這意味著所述縱向排放管可以以傾斜方式安裝。由于管之間的間隔更短，因此所述縱向排放管也經(jīng)由透水和/或透氣的橫向廢物層在數(shù)個(gè)位置相互連通。本方法中使用的排放管優(yōu)選由預(yù)制的、柔性的節(jié)管構(gòu)成，所述節(jié)管在其外圓周上環(huán)繞有濾料。所述濾料的設(shè)計(jì)使得可防止土壤顆粒將其堵塞，而所述濾料對(duì)液體和氣體有充分的透過性，從而使得液體和氣體經(jīng)由所述排放管的縱向轉(zhuǎn)運(yùn)成為可能。所述排放管在兩端都是開放的。聚丙烯和聚乙烯是在此方面合適的材料。如果將所述排放管以縱向方向安裝在廢物處理場中，那么存在于廢物處理場表面的所述排放管可與管系統(tǒng)相連，所述管系統(tǒng)用于經(jīng)由所述排放管排放在廢物處理場中形成的氣體。在此情況下，前述排放系統(tǒng)的排放管和/或排出管必須在廢物處理場的廢物表面之下的一定距離處匯合(blend)成封閉管系統(tǒng)，所述封閉系統(tǒng)將在廢物處理場形成的氣體排放出去。這對(duì)于防止氣體逃逸至表面以及空氣從表面進(jìn)入是必須的。除此以外，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可使用所述管和排放管將水或滲濾物轉(zhuǎn)運(yùn)至廢物處理場自身，其中對(duì)于水的轉(zhuǎn)運(yùn)可使用一定的過壓。以此方式可活化過于干燥的廢物處理場的非活躍區(qū)域。這種水流還可含有微小細(xì)菌，其可在廢物處理場中產(chǎn)生生物活性。在本方法的一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述方法優(yōu)選結(jié)合在廢物處理場上使用頂封 (top seal)，從而使不希望的氣體逃逸至大氣以及氧氣從表面進(jìn)入所述氣體排出系統(tǒng)最小化。適用于頂封的材料包括礦物密封材料例如粘土、粘土 /沙混合物和膨潤土 /聚合物混合物(例如歐洲專利 No. 0 682 684 ； 1 012 214 ；1 250 494 ； 1 265 973 和 1 985 586 記載的混合物，所述專利的內(nèi)容可被認(rèn)為納入本文)，或者塑性材料例如箔材料。前述歐洲專利是以本申請(qǐng)人的名字注冊(cè)的。在此實(shí)施方案中，使用的管系統(tǒng)優(yōu)選全部地或部分地安裝在頂封之下，從而使通過所述密封層自身的通道數(shù)量可被限制于連接/接合的管。此外，所述密封層下的管系統(tǒng)不需被封閉，除了能夠排出來自所述縱向排放管的氣體之外，所述管系統(tǒng)還能夠排放堆積于所述密封層之下的層中的氣體。當(dāng)使用該實(shí)施方案時(shí)，可以不使用所述密封層之下的管系統(tǒng)(全部縱向排放管分別與所述管系統(tǒng)連接)，而用例如選自多孔材料層或多孔材料通路的排放系統(tǒng)或者排放墊來部分地或全部地代替所述管系統(tǒng)。在所述系統(tǒng)中，來自所述縱向排放管和來自廢物表面的氣體都可收集在所述排放層的多孔腔或通路中。此系統(tǒng)可與經(jīng)由通過所述密封層或頂封的封閉管排放所述排放層中氣體的管系統(tǒng)結(jié)合使用。用封閉管取代上述排放系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是冷凝作用可導(dǎo)致形成水封(water seal)，而所述管不(再)下降(fall)，從而所述氣體不再能通過所述管流動(dòng)。同樣，滲濾水可在處理場重量的壓力影響下通過所述縱向排放管向上遷移，阻斷所述氣體通過所述封閉管。在所述多孔排放層中，從廢物處理場排出的氣體被收集并集中排放而不是經(jīng)由各個(gè)排放管排放。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，使用礦物密封層作為廢物處理場的頂封，該層會(huì)在被水飽和后變得充分氣密。優(yōu)選地，在該層上面提供一個(gè)壓載層(ballast layer)，所述壓載層必須足夠厚以防止密封層脫水和被破壞。這一礦物密封層允許任何過度的氣體壓力通過，但會(huì)因其自身復(fù)原能力及其重量在所述通過之后復(fù)原。由于提供了大量排放管， 大量的氣體可自發(fā)地到達(dá)數(shù)個(gè)位置處的表面。在提供時(shí)較干燥的礦物層剛開始會(huì)使氣體通過，但當(dāng)其一旦被水飽和即形成密封。在提供時(shí)較干燥但頗能保水的礦物材料的實(shí)例是如前述本申請(qǐng)人名下的專利之一所公開的材料。使用箔的焊接物作為密封層——在實(shí)踐中經(jīng)常這樣做——在填埋氣的存在下是危險(xiǎn)的，所述氣體可聚集在所述箔之下并可爆炸。過度的氣體壓力可使整個(gè)箔結(jié)構(gòu)抬起并對(duì)其造成破壞。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，使用生物活性頂層作為廢物處理場的頂封，在該層中，微生物在有氧的情況下將所排放的有害甲烷氣體和具有臭味的組分轉(zhuǎn)化為(X)2和水。為實(shí)現(xiàn)甲烷排放的有效減少，必須確保甲烷能夠以平衡方式進(jìn)入頂層。如果密封層不是用來減少甲烷排放以及使其在表面上散開，就需要使用分配層。所述分配層將來自廢物處理場的包裝廢棄物的甲烷分配到頂層。為將本發(fā)明已經(jīng)預(yù)制的排放管以縱向方向直接安裝在廢物處理場中，需要使用中空導(dǎo)管進(jìn)行步驟i)，所述導(dǎo)管(其中有排放管)被縱向向下壓入廢物處理場中。當(dāng)所述導(dǎo)管被壓入廢物處理場時(shí)，在所述導(dǎo)管的底側(cè)提供有與所述排放管附著的板，所述板移走廢物處理場中的廢物材料，當(dāng)將所述導(dǎo)管從廢物處理場取出以隨后將新的排放管安裝在廢物處理場的另一位置時(shí)，所述板將保留在所述廢物處理場的安裝深度處。為實(shí)現(xiàn)來自廢物處理場的氣體的有效取出，需要配置(configure)所述管系統(tǒng)， 從而可在安裝于廢物處理場中的排放管中和/或存在于所述密封下的管系統(tǒng)中產(chǎn)生低壓。因此，本發(fā)明涉及以縱向方向安裝在廢物處理場的排放管用于使廢物處理場脫氣的用途。本發(fā)明還涉及以縱向方向安裝在廢物處理場中的排放管用于幫助廢物處理場沉降的用途。本發(fā)明具體地涉及整個(gè)廢物處理場的活化，目的是參與活性降解和氣體產(chǎn)生，其中之前不活躍的部分對(duì)水和氣體開放。根據(jù)本發(fā)明的方法，還可向所述排放管提供水，從而可在廢物處理場中將可溶的和/或可移動(dòng)的不可降解有害物質(zhì)排放到位于廢物處理場底部的滲濾物排放管中，從而留下危害較小的廢物處理場。這樣得到的滲濾物可被泵出并進(jìn)行凈化處理。使用本方法，已發(fā)現(xiàn)可增加廢物處理場的總氣體產(chǎn)量，從而不僅實(shí)現(xiàn)更快的氣體產(chǎn)生，并且實(shí)現(xiàn)更徹底的廢物處理場自身的生物降解。
權(quán)利要求
1.一種通過在廢物處理場中安裝脫氣管來刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的方法， 其特征在于所述方法包括以下步驟i)將預(yù)制的排放管以縱向方向直接安裝在廢物處理場中，ii)經(jīng)由位于存在于廢物處理場表面的廢物之上或剛好位于所述廢物的表面之下的管系統(tǒng)將所述排放管相互連接。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于使用預(yù)制的、柔性的塑性節(jié)管作為排放管，所述節(jié)管在其外圓周上環(huán)繞有濾料。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于濾料包含熱結(jié)合的聚丙烯纖維。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于在步驟i)中，將所述排放管安裝在距離廢物處理場的底封(bottom seal)和其中可能存在的排放系統(tǒng)不到4米的縱面(vertical level)處。
5.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于將所述排放管以一個(gè)深度安裝在廢物處理場中，從而使得所述排放管與已經(jīng)存在于廢物處理場中的排放系統(tǒng)形成連接。
6.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于將氣體和水的頂封安裝在存在于廢物處理場表面處的廢物上。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述頂封包含礦物密封材料層。
8.權(quán)利要求6的方法，其特征在于在步驟ii)中使用的管系統(tǒng)部分地或全部地位于廢物處理場的頂封之下。
9.權(quán)利要求6-8—項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于用在步驟ii)中使用的管系統(tǒng)部分地或全部地代替頂封之下的排放層。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述排放層選自多孔材料層、排放墊或多孔材料排放通路。
11.權(quán)利要求6的方法，其特征在于步驟i)包括在中空導(dǎo)管中將所述預(yù)制排放管以縱向向下方向壓入廢物處理場中，在所述導(dǎo)管的底側(cè)提供有與所述排放管附著的板，所述板移走廢物處理場中的廢物材料，并且在將所述導(dǎo)管從廢物處理場取出時(shí)，所述板保留在廢物處理場底部安裝所述排放管的深度處。
12.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于將所述縱向排放管以相互間隔1-7 米的距離安裝在廢物處理場中。
13.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于配置在步驟ii)中提到的管系統(tǒng)，從而在安裝于廢物處理場中的排放管中產(chǎn)生低壓。
14.權(quán)利要求1-13—項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于配置在步驟ii)中提到的管系統(tǒng)，從而可向所述排放管供水。
15.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于在廢物處理場的表面提供生物活性頂層，其中存在的微生物在有氧的情況下將廢物處理場排放的甲烷氣體和具有臭味的組分轉(zhuǎn)化為CO2和水。
16.前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于在步驟i)中，將所述排放管以相對(duì)表面水平(surface level)至少45°的夾角安裝在廢物處理場中。
17.具有規(guī)則間隔的、以縱向方向安裝的排放管的廢物處理場。
18.權(quán)利要求17的廢物處理場，其特征在于廢物處理場的表面存在包含礦物密封材料層的頂封。
19.權(quán)利要求17-18的廢物處理場，其特征在于排放層被置于所述頂封之下，所述排放層選自多孔材料層、排放墊和多孔材料排放通路，以縱向方向安裝的排放管終止于所述排放層中。
20.權(quán)利要求17-19—項(xiàng)或多項(xiàng)的廢物處理場，其特征在于廢物處理場中的所述縱向排放管間隔1-7米。
21.以縱向方向安裝在廢物處理場中的排放管用于刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的用途。
22.以縱向方向安裝在廢物處理場中的排放管用于壓實(shí)廢物處理場的用途。
23.以縱向方向安裝在廢物處理場中的排放管用于分配廢物處理場中的水的用途，目的是增加廢物處理場中的生物活性并且形成氣體排出通路。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過在廢物處理場中安裝脫氣管來刺激廢物處理場的生物降解和脫氣的方法。本發(fā)明還涉及一種特殊的廢物處理場。因此本發(fā)明的一個(gè)目的是增加廢物處理場的生物降解程度以及脫氣程度。
文檔編號(hào)B09B1/00GK102307680SQ200980156134
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者J·C·威姆斯, J·K·范伊克 申請(qǐng)人:特里索普拉斯特國際有限公司, 考弗拉有限公司