刺激废物处理场的生物降解和脱气的方法
【专利说明】刺激废物处理场的生物降解和脱气的方法
[0001 ]本申请是2009年11月30日提交的发明名称为“刺激废物处理场的生物降解和脱气的方法”的第200980156134.X号发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及通过在废物处理场中安装脱气管来刺激废物处理场的生物降解和脱气的方法。本发明还涉及一种特殊的废物处理场。
【背景技术】
[0003]废物处理场是公知的。这些废物处理场经常位于荒地，可先在上面安置密封层，然后再在密封层上填埋废物。这种密封层用于防止污染土壤和地下水。已知的事实是，在这些废物处理场中，有机废物会由于发生的天然堆肥过程而分解为各种气体，所述气体主要由甲烷和二氧化碳组成。这样形成的气体慢慢地进入环境，其中甲烷气体对环境有害。在实践中，所述气体可被管系统捕获，例如，所捕获的气体在可能的精炼后用于能量回收。在这些捕获系统的工作阶段，有机材料的良好和快速降解对于防止气体在后续阶段释放到大气中或者防止有机材料泄漏并污染土壤和地下水是重要的。滞留的渗滤物(percolate)也可在处理场的工作阶段后释放并污染土壤和地下水。
【发明内容】
[0004]本发明人已经发现这种废物处理场内存在“活跃”和“不活跃”区域，在这一点上，术语“活跃”必须从堆肥或发酵表现方面考虑。在所谓的“活跃”区域中，发生有机组分的自发发酵反应，导致形成甲烷气体等气体发酵产物。在所述“不活跃”区域内，有机组分发生的降解，如果有的话，是非常少的。尽管废物处理场本身包含非有机废物和有机废物的结合物，但是在废物处理场的某些区域不存在发酵反应也是不理想的。因此，本发明的一个目的是提高废物处理场的生物降解程度以及脱气程度。
[0005]如在第一段中所述的本发明的特征在于所述方法包括以下步骤:
[0006]i)将预制的排放管以纵向方向直接安装在废物处理场中，
[0007]ii)经由位于存在于废物处理场表面的废物之上或刚好位于所述废物的表面之下的管系统将所述排放管相互连接。
[0008]上述目的可通过使用这一方法实现。尤其已经发现可通过以小间隔(closelyspaced)关系直接在废物处理场中安装排放管，而非使用如从美国专利N0.4,670，148中所知的更常用方法(根据该方法先挖间隔大得多的通风井，然后在通风井中安装一根或多根脱气管)，可以使整个废物处理场活跃地参与降解和气体产生。因此，根据本发明，可在废物处理场中安装较短间隔(优选1-7米)的排放管，从而废物处理场中的孤立区域可通过使废物处理场内的这些区域相互连通而开放。因此，过量(渗滤)水可更容易地传至废物处理场中较干的区域从而在局部增加所述区域中的生物活性，并且已形成的气体可更容易地转移。滞留的水也可由于废物处理场在其自身重量下的压实作用而在张力的作用下通过所述排放管转移至表面。
[0009]还已经发现使用本方法可使废物处理场快速并有效地沉降或压实。除此以外，还已经发现使用本方法还可以使渗滤物流入已经存在于所述废物处理场地下的排放系统中。废物处理场经常包含不太透水的横向层，所述层阻止渗滤物向下排放，导致渗滤物滞留或者从废物处理场的边缘(sides)排出，这是不理想的。通过使用本方法(根据该方法，排放管以纵向方向直接安装在废物处理场中)，借助使用所述纵向排放管，形成了纵向转运气体以及(渗滤)水的大体自由的通道。术语“以纵向方向”应被理解为是指相对水平面达到至少45°的夹角。这意味着所述纵向排放管可以以倾斜方式安装。由于管之间的间隔更短，因此所述纵向排放管也经由透水和/或透气的横向废物层在数个位置相互连通。
【具体实施方式】
[0010]本方法中使用的排放管优选由预制的、柔性的节管构成，所述节管在其外圆周上环绕有滤料。所述滤料的设计使得可防止土壤颗粒将其堵塞，而所述滤料对液体和气体有充分的透过性，从而使得液体和气体经由所述排放管的纵向转运成为可能。所述排放管在两端都是开放的。聚丙烯和聚乙烯是在此方面合适的材料。
[0011]如果将所述排放管以纵向方向安装在废物处理场中，那么存在于废物处理场表面的所述排放管可与管系统相连，所述管系统用于经由所述排放管排放在废物处理场中形成的气体。在此情况下，前述排放系统的排放管和/或排出管必须在废物处理场的废物表面之下的一定距离处汇合(blend)成封闭管系统，所述封闭系统将在废物处理场形成的气体排放出去。这对于防止气体逃逸至表面以及空气从表面进入是必须的。除此以外，还已经发现可使用所述管和排放管将水或渗滤物转运至废物处理场自身，其中对于水的转运可使用一定的过压。以此方式可活化过于干燥的废物处理场的非活跃区域。这种水流还可含有微小细菌，其可在废物处理场中产生生物活性。
[0012]在本方法的一个具体实施方案中，所述方法优选结合在废物处理场上使用顶封(top seal)，从而使不希望的气体逃逸至大气以及氧气从表面进入所述气体排出系统最小化。适用于顶封的材料包括矿物密封材料例如粘土、粘土 /沙混合物和膨润土 /聚合物混合物(例如欧洲专利N0.0 682 684; 1 012 214; 1 250 494; 1 265 973和 1 985 586记载的混合物，所述专利的内容可被认为纳入本文)，或者塑性材料例如箔材料。前述欧洲专利是以本申请人的名字注册的。在此实施方案中，使用的管系统优选全部地或部分地安装在顶封之下，从而使通过所述密封层自身的通道数量可被限制于连接/接合的管。此外，所述密封层下的管系统不需被封闭，除了能够排出来自所述纵向排放管的气体之外，所述管系统还能够排放堆积于所述密封层之下的层中的气体。当使用该实施方案时，可以不使用所述密封层之下的管系统(全部纵向排放管分别与所述管系统连接)，而用例如选自多孔材料层或多孔材料通路的排放系统或者排放垫来部分地或全部地代替所述管系统。在所述系统中，来自所述纵向排放管和来自废物表面的气体都可收集在所述排放层的多孔腔或通路中。此系统可与经由通过所述密封层或顶封的封闭管排放所述排放层中气体的管系统结合使用。用封闭管取代上述排放系统的优点是冷凝作用可导致形成水封(water seal)，而所述管不(再)下降(fall)，从而所述气体不再能通过所述管流动。同样，渗滤水可在处理场重量的压力影响下通过所述纵向排放管向上迀移，阻断所述气体通过所述封闭管。在所述多孔排放层中，从废物处理场排出的气体被收集并集中排放而不是经由各个排放管排放。
[0013]在本发明的一个具体实施方案中，使用矿物密封层作为废物处理场的顶封，该层会在被水饱和后变得充分气密。优选地，在该层上面提供一个压载层(ballast layer)，所述压载层必须足够厚以防止密封层脱水和被破坏。这一矿物密封层允许任何过度的气体压力通过，但会因其自身复原能力及其重量在所述通过之后复原。由于提供了大量排放管，大量的气体可自发地到达数