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.     

干湿循环与垃圾渗滤液耦合作用下GCL防渗性能

开展膨胀指数和渗透系数测定试验,研究干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用下膨润土的膨胀性能和土工合成黏土衬垫（GCL）防渗性能变化规律.结果表明,干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用对膨润土的膨胀性能和GCL的防渗性能具有显著负面影响：在7次干湿循环后,垃圾渗滤液饱和的膨润土的膨胀指数从20mL/2g降低至7.5mL/2g,GCL的渗透系数从1.65×10^-11m/s增加到1.89×10^-7m/s.膨胀指数下降和渗透系数升高的根本原因是膨润土渗透膨胀性能的丧失.单纯的垃圾渗滤液渗透不会改变GCL的渗透系数.将有效应力从20kPa升高至150kPa,可以促使GCL的渗透系数降低4个数量级,满足填埋场防渗要求（< 5.0x10^-11m/s）.     

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.      

活性炭-土-膨润土复合材料阻隔性能研究

以粉质粘土(SC)作为母土,通过柔性壁渗透试验和静平衡吸附试验分别研究了不同配比的土-膨润土(SB)及活性炭-土-膨润土(ASB)在不同渗滤液工况下的渗透性能及吸附性能。结果表明,将Pb(NO₃)₂溶液作为渗液,单元体渗透性能随Pb²⁺浓度增大而逐渐增强,且渗液浓度相同时SB渗透系数随膨润土掺量增加呈大幅降低后趋于平稳趋势。膨润土和活性炭的掺入可有效增强材料的吸附性能,随渗液浓度的增加,SC、SB及ASB对Pb²⁺的吸附容量变大,且ASB较SC及SB吸附容量差值逐渐变大。综合防渗及地下水质量标准提出了满足修复重金属污染场地阻隔材料的基准配比,研究结果可为重金属污染场地的修复与治理提供参考。     

压实膨润土非饱和渗透系数的一种预测分析方法

用新疆柯尔碱膨润土制备不同干密度土样进行土水特征曲线实验和渗透实验,得到不同干密度土样的土水特征曲线,通过van Genuchten模型预测出相应的非饱和渗透系数,进而得到不同干密度土样非饱和渗透系数与含水率的关系。结果显示:非饱和渗透系数随着含水率的减小非线性的减小,随干密度的增大而减小。当含水率较高时,非饱和渗透系数随含水率的变化比较小;当含水率较小时,渗透系数随含水率的变化比较大。而干密度对渗透系数的影响伴随整个实验过程,当干密度较小时,随着干密度的增大,渗透系数受干密度影响较大。当干密度较大时,此时干密度的进一步增大对渗透系数的影响不大。     

新型人工合成膨润土防渗卷材的研制及其渗透性能

将膨润土和胶粘剂加以混合 ,结合国外先进的粘结工艺 ,制成防渗卷材 .对膨润土类型、外封装用材料及胶粘剂的确定 ,卷材的成型工艺及卷材的渗透性能研究结果表明 ,钠基膨润土的渗透性能优于钙基膨润土 .在人工钠土中无论是加入聚丙烯酸酯类乳液还是 PM植物胶 ,在掺加的比例一定时 ,随着密度的增大 ,渗透系数下降 ;在相同密度下 ,随着掺加的比例增大 ,渗透系数下降 .人工钠土的渗透系数与水力坡度呈线性关系 .膨润土及其胶粘剂卷材与模拟浸出液间的化学配伍性较好 .膨润土卷材具有良好的自封闭性 ,在材料受损的情况下也能够通过自封闭作用达到较好的“焊接”效果 .     

污水土地处理系统重塑土渗透性及混合比的确定方法

污水土地处理系统的渗透性是能否实现污水处理设计要求的关键。本文采用地下水数值模拟方法刻画了污水土地处理系统复杂的结构和边界条件,准确地得到了能够满足污水处理设计要求的污水土地处理系统的渗透系数,并通过不同砂-土混合比例的重塑土渗透试验,研究了能够满足污水处理设计要求的重塑土的砂-土混合比,以为充分利用原场地黏土资源提供依据,也为类似研究和设计提供新的思路和方法。     

“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。     

测定土壤饱和渗透系数的试验方法与结果优化

土的渗透系数是一个极其重要的水文地质参数,它反映了土壤和岩层的透水性能,是地下水计算中一个不可缺少的指标,但土的渗透试验受诸多因素的影响,如土的物理性质、试验环境、试验场所、人为操作等。为了较为客观、准确地获取包气带浅层土壤饱和渗透系数,本文概述了Guelph渗透仪法野外渗透试验和室内变水头渗透试验测定土壤饱和渗透系数的原理与方法,并通过统计学中的置信区间对试验数据进行了优化处理。结果表明:野外试验测得的土壤饱和渗透系数较室内试验大,但误差在一个数量级内;室内试验测得的土壤饱和渗透系数与《工程地质手册》(第三版)给出的土壤饱和渗透系数参考值接近;Guelph渗透仪用于野外测定土壤饱和渗透系数的可靠性较高。     

山谷型磷石膏渣场酸性工艺水渗漏分析

我国大多数磷石膏渣场建于山谷之中,并以黏土底垫层作为防渗层。通过建立针对典型山谷型磷石膏渣场的渗流模型,使用二维有限元渗流分析方法对山谷型磷石膏渣场酸性工艺水的渗漏模式和渗漏量进行了分析。分析表明:山谷型磷石膏渣场酸性工艺水渗漏量不仅和黏土防渗层的垂直渗透系数有关,而且与黏土防渗层下部风化岩层的水平渗透性相关。如水平渗透性较大,黏土防渗层对阻止酸性工艺水流失的作用有限。分析还表明,由于谷口垂直防渗帷幕不大可能封堵住所有风化岩层中的裂隙,很难阻止渗过黏土防渗层的酸性工艺水向渣场外渗漏。     

膨润土、沸石和赤泥用作垃圾填埋场底部矿物衬里的研究

根据GB/T50123-1999《土工试验方法标准》分别测定了膨润土、沸石和赤泥的风干含水率、干密度和渗透系数等参数。用膨润土、沸石和赤泥作防渗材料设计5种不同结构的防渗衬里,进行土柱试验。柱1、2和3依次为膨润土、沸石和赤泥单层矿物衬里,厚度均为4 cm;柱4为赤泥+膨润土+沸石,柱5为赤泥+沸石+膨润土的多层矿物衬里。分别测定各衬里的渗透系数和出水COD、氨氮、电导率和pH值的变化。结果表明:3种材料单独用作衬里时各项指标不能满足垃圾填埋场对衬里的要求(10-7cm/s),而多层矿物衬里渗透系数可达10-8cm/s量级,对COD、电导率、氨氮的衰减率能够达到或优于3种材料单独用作防渗衬里时的最好水平,且出水pH值不呈强碱性。     

安全填埋场粘土衬层渗透性的试验研究

工业危险废物填埋场为防渗透,要求两层粘土的渗透系数k<1×10-7cm/s。为满足设计要求,沈阳工业危险废物填理场通过实验确定与其相关的施工参数。如铺土厚度,碾压遍数,碾压机具,粘土的最优含水量,干密度。同时按设计要求测试碾压过的场地渗透系数。     

柴油在活性炭改良土中迁移的试验模拟研究

近年由于石油泄漏引起的地下水污染事故频发,为了探寻阻碍柴油下渗,降低地下水遭受污染的概率,通过土柱试验研究柴油在活性炭改良土中的迁移下渗规律。结果表明,同密度、同含水率的改良土中柴油的下渗速率比纯土的更慢,下渗深度更浅;吸附作用更强,多74%;活性炭对减慢柴油下渗速率有明显作用,慢50%;较大的孔隙比有利于截留柴油;对于同一含水率、表面积相同的改良土,密度越大,柴油下渗速率越慢,渗流量越小。本结论对石油管道的铺设,保护地下水有积极的工程意义。     

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。     

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。     

压实膨润土的土水特性试验研究

回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的回填材料,研究膨润土的非饱和渗透特性,对于回填材料选材和处置库安全性评价具有重要意义。文章通过室内试验开展柯尔碱膨润土的土水特性研究,用压力膜仪实测不同干密度柯尔碱膨润土的土水特征曲线,根据柔性壁渗透仪测得的饱和导水率数据,采用Van Genuchten(1980)预测模型分别计算得到每种干密度膨润土在不同含水量及基质吸力条件下的非饱和导水率,建立了非饱和导水率与含水量、基质吸力的相关关系,对比分析干密度对曲线的影响。结果表明,干密度对柯尔碱膨润土的土水特征曲线有着明显的影响,在初始含水量相同的情况下,干密度较大的膨润土脱水速率比干密度较小的膨润土脱水速率慢,表现出较高的持水性能。柯尔碱膨润土的非饱和导水率随含水量减小和基质吸力增大皆呈非线性降低,干密度越小,非饱和导水率越大。     

垃圾防渗粘性土对多环芳烃菲(PHEs)的吸附作用研究

研究了持久性有机污染物多环芳烃菲(PHEs)在垃圾防渗粘性土中的吸附机理规律及其吸附模型,探讨了pH值及土样颗粒等影响因素对吸附效果的作用机制,提出了垃圾填埋场防渗粘性土的优化设计。结果表明:菲在粘性土中的吸附过程包括4个阶段,达到吸附平衡的时间为9h;吸附等温线符合Freundlich模型,相关系数为0.98,属于非线性等温吸附;菲的水-土分配系数Kd为0.01,有机碳和水之间的分配系数为14.29;当pH值7.42时,土样对菲的吸附量随pH值的增大而迅速增大;pH值7.42的酸性环境中,对菲的吸附量也变大,但是随着酸性的加强,当pH值6.74之后,吸附能力不再有明显变化;菲的最大吸附量与土体的粘粒含量、比表面积呈正比,由大到小顺序为粘性土粉质粘土细砂。     

填埋垃圾体气体渗透特性的实验研究

通过对模拟填埋垃圾体压实方向和与其垂直方向上气体渗透系数的测定,研究了在不同压实密度、不同含水率条件下垃圾体渗透特性的变化情况．实验表明：(1)在垂直压实的填埋垃圾体中,水平方向渗透系数平均值Ka^-为垂直方向渗透系数Ka^-的7．5-20．0倍,填埋垃圾体各向异性特征明显;(2)垃圾体渗透系数与压实密度、含水率的关系分别满足指数和线性递减规律．表明压实密度对渗透系数的影响较含水率大得多。