三种无机改性粘性土防渗衬里性能研究

利用三种无机材料沸石、粉煤灰、石灰对目前常用的粉质粘土+膨润土进行改性,以新鲜垃圾渗滤液作为渗透液,从防渗衬里的渗透系数以及对污染物的衰减能力方面进行了对比实验,对三种无机改性防渗衬里的性能进行了研究。实验结果表明:(1)石灰改性的防渗衬里防渗效果最好,其渗透系数能保持在10-8～10-9cm/s;沸石和粉煤灰改性的防渗衬里渗透系数也能达到10-8cm/s,并且随着实验的进行,渗透系数有所下降;(2)改性后的粘性土防渗衬里对污染质的衰减能力强于改性前:其COD的平均衰减百分比由改性前的68.25%分别升高到72.47%、86.94%和89.64%;对三氮的衰减百分比均有提高;对总铁平均衰减百分比为90%以上,对镉、锌也都表现出良好的去除效果。     

赤泥渗滤液对钠基膨润土黏土衬垫的渗透机理分析

赤泥渗滤液的高离子强度可以抑制蒙脱石的膨胀,从而导致钠基膨润土黏土衬垫（GCL）的渗透性过强,并无法用作赤泥处理设施中的防渗衬层。通过2种钠基膨润土黏土衬垫与2种赤泥渗滤液的渗透过程,研究强碱性赤泥渗滤液与钠基膨润土黏土衬垫的渗透机理。结果表明:天然钠基膨润土（Na-GCL）和人工钠化钠基膨润土（Ar-GCL）的渗透系数与赤泥渗滤液的离子强度密切相关,随着离子强度的增加,渗透系数呈递进式系统性增大,对高离子强度的山东赤泥渗滤液的渗透系数最大,分别为7.8×10-7,3.2×10-7 m/s。且两者的渗透系数与膨胀指数呈正相关,SEM扫描的微观结构分析发现,膨润土的膨胀机理控制着其渗透作用。高离子强度会使膨润土中的蒙脱石矿物层间发生渗透性膨胀,并吸收大量的水分,减小孔隙度的同时改变流体的流动路径,从而导致渗透系数提高。该结果可为赤泥堆场底部防渗设计提供更为可靠的理论参考,有效降低我国赤泥堆场渗滤液污染风险。     

改性膨润土作为防渗层材料的性能研究及影响因素分析

以十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)为改性剂,对天然膨润土进行了有机改性.研究了改性后的有机膨润土防渗层去除污染物和控制渗滤液渗透的有效性及可行性,以及有机膨润土的吸附规律和影响因素.结果表明:改性后有机膨润土的吸附能力和容量均得到了提高,渗透系数在一定时间后可达到1×10-7cm/s以下,对苯酚有极强的衰减能力,对Fe3+的去除率也达到了98%.有机膨润土可显著延缓苯酚穿透防渗材料的速度,与未改性的天然膨润土相比,苯酚穿透防渗材料的时间推迟了近25倍,因此,改性后的有机膨润土可作为防渗材料.pH,改性剂的浓度和吸附时间等对防渗层污染物的去除有重要影响.      

沸石改性天然粘土防渗层性能研究

用不同比例的沸石对天然粘土进行改性,对改性粘土防渗层的渗透性、去除主要污染物的有效性和控制渗滤液渗透的可行性进行研究。实验结果表明改性粘土防渗层的渗透系数随沸石比例的增加而增大,如果沸石的配比适当,其渗透系数可达到低于1×10-7cm/s的现行标准,而且提高了防渗层的污染物去除能力。因此,沸石改性粘土作为垃圾填埋场防渗材料是可行的。     

“固化赤泥-人工膜”复合防渗材料研究

赤泥本身具有良好的防渗性能,加入石灰作为激发剂,更可提高其防渗性。根据《土工合成材料测试手册》和GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》进行渗透试验,结果表明:室内试验在赤泥中加入8%石灰,并夹一层人工防渗膜形成的复合防渗材料,在固化28 d后,其渗透系数可达(7.3～7.4)×10-9 cm/s。在工业试验中,夹入不同厚度和质地的人工防渗膜的石灰(8%)固化赤泥,渗透系数可达到6.32×10-9～1.89×10-7 cm/s。研究成果在中原某铝厂赤泥堆场防渗工程中得到了应用。     

改性膨润土作为反应型材料的双层防渗层性能研究

通过静态实验对粘性土、450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土吸附垃圾渗滤液中污染物的能力进行对比,并以新鲜垃圾渗滤液为对象,对粘性土/450℃高温焙烧膨润土双层防渗层和黏性土/双阳离子有机膨润土双层防渗层的防渗性能和截污能力进行研究.结果显示,黏性土、450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土对垃圾渗滤液中污染物的吸附平衡时间均为24 h; 450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土对垃圾渗滤液中COD和NH+4的吸附作用均大于黏性土.同时, 2种双层防渗层的渗透系数分别能达到1.31×10^-8 cm·s^-1和2.80×10^-8 cm·s^-1;黏性土/450℃高温焙烧膨润土双层防渗层对于NH+4有较强的吸附能力,而黏性土/双阳离子有机膨润土双层防渗层对有机污染物质有很强的吸附能力,对COD的衰减率比前者高出33.82%.故针对垃圾填埋场不同污染物类型的差异可以选择不同改性膨润土作为反应型材料构建双层防渗层模式.     

城市垃圾填埋场防渗浆材的实验研究

针对垃圾填埋场防渗的特殊要求,通过大量正交实验研究,研制了一种低渗透系数并对污染物有良好阻滞作用的浆材,即膨润土-水泥-粉煤灰(BCF)浆材,包括S型、N型和Z型3种类型。该浆材可泵期可调,结实率>99.6%,结石体28d渗透系数<0.65×10-7cm/s,N型的无侧限抗压强度<1.2MPa,弹性模量在200MPa左右。浆材结石体对COD、氨氮和磷的阻滞率均达到了82%以上,对酞酸酯和常见重金属离子的阻滞率均在99.6%以上。对浆材结石体的防渗性与对污染物阻滞性能的机理进行了研究,并提出渗滤沉积作用和吸附滞留作用阻滞机理。     

粉煤灰对垃圾填埋场黄土垫层的改性试验

通过击实、渗透试验得到粉煤灰改性-黄土的最佳配比为10%。对压实黄土和压实粉煤灰改性-黄土,分别用清水和渗滤液进行室内渗透试验,结果表明:渗滤液在压实粉煤灰改性黄土中的渗透系数≤1.0×10-7cm/s,在压实黄土中的渗透系数≤1.0×10-5cm/s,前者可作为填埋场防渗垫层,后者可作为填埋场防渗保护垫层。对COD、NH3-N的去除效果前者优于后者。     

用改性膨润土作垃圾填埋场底部衬里的试验

结合JeanFrank提出的双层矿物基底衬里(DMBL)的新概念设计了新型垃圾填埋场的底部防护系统,通过土柱对比实验,对DMBL中的高度反应层和“惰性”层位置不同时,衬里对渗滤液的渗透和衰减能力进行了研究.结果表明,无论高度反应层在“惰性”层的上方还是下方,DMBL的渗透系数可达到1×10^-7cm/s以下,但有机膨润土层放置在“惰性”层下方时,不但防渗性能较好,而且对渗滤液中有机物、铁离子的去除率分别达到58%、98%,对NH₄⁺、锌离子等也表现出较好的去除效果.     

Fenton氧化-活性炭-沸石吸附去除垃圾渗滤液中的有机物

研究了Fenton试剂氧化处理垃圾渗滤液的最佳反应条件,在此条件下进行活性炭、沸石组合吸附法试验,并对处理效果进行比较,结果显示:在pH值为4,n(H2O2)/n(Fe2+)=10,反应时间60 min,沉淀时间90min时,Fenton试剂对渗滤液的氧化效果最好;三种组合吸附方式对渗滤液中COD的吸附效果依次为活性炭-沸石>沸石-活性炭>活性炭+沸石;对垃圾渗滤液氨氮的去除能力为:活性炭+沸石>活性炭-沸石>沸石-活性炭。经过Fenton试剂氧化-活性炭+沸石吸附处理后,COD、氨氮、色度和pH值分别为82.05 mg/L、22.65 mg/L、5倍和6.25。分析有机物的去除机理分析得出,经过Fenton试剂氧化-活性炭+沸石吸附处理,垃圾渗滤液中的有机物能够得到充分降解,其种类与各物质的含量都有所降低,特别是氨氮的含量和色度明显降低。经氧化吸附处理后,垃圾渗滤液各项指标均符合排放标准。     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

改性粘土防渗层性能研究及影响因素分析

以十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA)、聚铝阳离子为改性剂 ,对天然粘土分别进行有机、无机和有机 无机混合改性 ,对改性土防渗层去除污染物和控制渗滤液渗透的有效性和可行性进行研究 ,分析影响改性防渗层性能的各种因素。实验结果表明 ,各种改性土的吸附能力和容量均得到了提高 ,渗透系数在经过一定时间后可达到 1× 10 - 7cm s以下。因此 ,改性土作为防渗材料是可行的。pH、改性剂的浓度、Al 土比等对防渗层污染物的去除有重要影响。     

电化学氧化法处理垃圾浓缩液影响因素研究

垃圾渗滤液膜过滤浓缩液含盐量高,色度和有机污染物浓度高,处理难度大。采用批式试验,以Ti/RuO2-IrO2为阳极、不锈钢为阴极对垃圾渗滤液膜过滤浓缩液进行电化学氧化处理,研究电解时间、电流密度和极板间距对浓缩液色度、COD、氨氮去除率和电导率的影响。结果表明:电流密度为6 A/dm2,电解3 h时,色度去除率达94%,出水色度为15倍;电解5 h,氨氮去除率为99.67%,出水氨氮为1.4 mg/L;电解6 h,COD去除率为60.43%,出水COD浓度为1156 mg/L。以Ti/RuO2-IrO2为阳极电化学氧化技术对垃圾浓缩液色度和氨氮的去除效果较好,适宜的电流密度和极板间距分别为6 A/dm2和4 cm。     

基于敏感性分析的危险废物填埋场工程和地质屏障参数优化

为优化危险废物填埋场地下水污染风险控制的工程/地质屏障参数,基于过程模型模拟-参数敏感性分析-参数优选的系统框架和方法,分析关键参数对于地下水中渗滤液所携带污染物浓度的影响和敏感性,基于分析结果推荐技术参数的取值区间和最低的技术参数要求.结果表明:①各参数对地下水污染风险的敏感性排序依次为导排支管间距>含水层厚度>导排层坡度>天然衬层渗透系数>导排层渗透系数>地下水流速.②当导排支管间距>25 m、导排层坡度 < 2%、导排层渗透系数 < 0.000 1 cm/s、天然衬层渗透系数>1×10-6 cm/s时,地下水污染风险急剧增大;反之,当导排支管间距 < 10 m、导排层坡度>3%、导排层渗透系数>0.01 cm/s、天然衬层渗透系数 < 5×10-7 cm/s时,对地下水污染风险的管控并无明显影响.③导排支管间距最低为25 m,但不宜 < 10 m,导排层坡度最低为2%,但不宜>3%,导排层渗透系数最低为0.01 cm/s,天然衬层渗透系数最低为1.0×10-6 cm/s.研究显示,现有标准中给出的参数取值具有合理性,但范围较广,应结合水文地质参数与填埋场参数确定.      

天然沸石吸附低浓度氨氮废水的研究

采用浙江某地天然沸石吸附废水中低浓度氨氮,研究了pH、天然沸石投加量对吸附的影响,分析了吸附等温线和吸附动力学,并进行了动态吸附和脱附研究。结果表明,pH对天然沸石吸附有较大影响,吸附的最佳pH为8.0;随着天然沸石投加量的增加,氨氮的去除率逐渐增大,但吸附量随之减小。Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述氨氮在天然沸石上的吸附行为,且此吸附是优惠吸附。假二级方程很好地拟合吸附动力学实验数据,吸附速率常数k2随着天然沸石投加量的增大而增大。装填105g天然沸石吸附柱处理含氨氮20mg/L废水的水量为15L,出水氨氮浓度小于5mg/L。用含氯化钠和氢氧化钠的溶液作为脱附剂,脱附率为95.5%。     

关于膨润土作为污水防渗材料的试验研究

沈阳污水渠道所接纳的工业废水有时偏酸性,酸性污水沿渠道长年下渗,严重的污染着地下水。特别是最后排入细河,严重的威协着李官堡水源地的水质。因此,寻求防治由于污水下渗而污染地下水的措施便迫在眉捷。为此提出用价格便宜、货源充足的黑山产膨润土作为塑性防渗材料。经研究表明,膨润土对酸性污水有良好防渗性能,通过不同密度和不同pH值的污水渗透试验,确定了在污水与2厘米厚膨润土层直接接触条件下的渗透系数。试验表明,土样经钠化处理后防渗能力可提高五倍。同时表明土层密度是影响防渗能力的主要因素,而当密度近于1,污水PH值在7～4情况下,膨润土的渗透系数为(0.7～1.7)×10~(-8)厘米/秒,比一般粘性土小40×10~(3)倍。远远超过一般粘性土的防渗能力。试验还表明,膨润土也有明显的净化作用,如对COD、油、氰、酚等去除率可达80％以上。因此可以得出利用膨润土作为污水防渗材料是适用的结论。为便于观察渗流现象和稳定性,设计了直径为287毫米的有机玻璃渗透仪。并按达两定律推导出相应的变水头计算公式(?)。为了研究成果的实际应用,尚需作带有保护层(亚粘土)的渗透和冲刷试验,以确定最小保护层厚度和临界水流速度,确定防渗层可能达到的最大密度和施工方法,为此尚需进行渠道渗流模型试验研究。     

混合填料生物滤池处理渗滤液混合液实验研究

应用沸石和粉煤灰加气砼颗粒分别作为滤池填料联合处理渗滤液和生活污水混合水,前处理池为天然沸石填料滤池,通过吸附去除混合污水中NH4+-N,调节出水中C/N,使其处于15~30范围内,为后处理池(曝气生物滤池)废水处理提供有利条件。得出沸石添加量为80%时,前处理池出水C/N达到15.59,适宜后处理池生物处理工艺条件。在渗滤液与生活污水配比为1/1时,进水COD、NH4+-N浓度分别为6 749.31、1 538.20 mg/L,不同水力负荷对前处理池出水C/N具有一定影响,在水力负荷为36.74 m3/(m3·d)时,C/N最大为19.27,此时后处理池COD、NH4+-N去除率最高,分别为80.63%、68.75%。整个系统COD、NH4+-N去除率在水力负荷为36.74 m3/(m3·d)时达到最大,分别为89.75%和96.50%,其出水中COD、NH4+-N浓度分别为687.67和57.58 mg/L。     

厌氧消化+接触氧化在养猪场废水治理中的应用

采用厌氧+接触氧化法处理养猪场废水。设计总处理水量1500m3/d,设计进水水质:COD为4500mg/L,pH6~7。设计出水水质:COD≤300mg/L,pH6~9,实际出水COD为106mg/L,pH6~9,COD去除率达到97.64%,处理后出水达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-92),满足排放要求。     

A303工艺在处理垃圾渗滤液高浓度氨氮废水工程中的应用

将A3O3工艺用于徐州某垃圾焚烧发电厂渗滤液好氧段处理工程,讨论了工艺流程、构筑物设计参数和运行状况。结果表明,在A3O3反应池有机负荷OLR为0.6 kg(COD)/(m~3·d)、进水COD为1 900~3 000 mg/L、氨氮为1 000 1 650 mg/L的情况下,出水COD800 mg/L和氨氮5 mg/L时,A3O3反应池对COD和氨氮的去除率分别在60%和98%以上。同时分析了pH、DO和温度对氨氮去除率的影响。     

纳米Fe_3O_4/膨润土的制备、表征及光催化降解焦化废水

以铝柱撑膨润土负载纳米Fe_3O_4制备出性能良好的复合型催化剂。结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对催化剂的晶相、比表面积和粒度进行表征。负载的纳米Fe_3O_4粒径约为20～30nm,均匀分散到膨润土表面,未发生明显的团聚。在紫外光作用下用该催化剂对焦化厂二沉池出水进行深度处理。结果表明,在催化剂投加量为0.7 g/L,pH为2.5,温度40℃,H_2O_2初始浓度为17.6mmol/L的反应条件下,二沉池出水(化学需氧量COD=140mg/L,色度=400度)经催化氧化降解后,COD和色度可分别降低到54.44 mg/L和10度,达到国家工业再生用水水质标准GB/T 19923-2005(COD≤60 mg/L,色度≤30度)。催化剂重复使用4次时,废水COD和色度去除率保持稳定。