垃圾渗沥液腐蚀下污泥灰改性黏土压缩特性及孔隙结构

采用市政污泥为原材料烧制污泥灰,并将污泥灰作为改良添加剂对传统填埋场压实黏土衬垫系统进行改性,以达到实现污泥资源化利用以及减少黏土作为衬垫防渗材料的用量.为评价污泥灰改性黏土作为填埋场衬垫材料的工程特性以及微观结构,通过固结压缩试验、低温氮气吸附试验、颗粒分析试验分别检测改性黏土的压缩特性、微观孔隙结构、颗粒组成.压缩试验结果表明,受垃圾渗沥液腐蚀后的改性黏土,随污泥灰含量的增加,孔隙比增大、压缩量减小;经垃圾渗沥液腐蚀后,改性黏土的压缩系数(α1-2)为0.310~0.391MPa-1,固结系数(Cv)为2.446~2.768cm2/s.低温氮气吸附试验结果表明,改性黏土的吸附-脱附等温线属于Ⅴ型等温线;对于垃圾渗沥液腐蚀的改性黏土,孔径分布呈双肩峰形式,孔径为3~7nm的孔隙占比较大,累计孔容为0.509~0.530cm3/g.颗粒分析试验结果显示,受渗沥液腐蚀后改性黏土颗粒组成差异性明显,粒径>11.5 μm的颗粒为35.09%~49.42%;粒径为2.3~1.5 μm的颗粒为2.35%~7.28%;粒径<2.3 μm的颗粒为46.57%~57.63%.污泥灰改性黏土具有较好的抗垃圾渗滤液腐蚀效果,可将其作为填埋场衬垫材料使用.     

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）.     

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。     

垃圾渗滤液对压实黏土工程特性的影响规律及微观机理

为研究垃圾填埋场渗滤液对压实黏土的影响,开展了垃圾渗滤液侵蚀作用下黏土的含水率、比重、剪切和渗透试验,研究渗滤液浓度及侵蚀时间对黏土工程性质的影响规律,分析渗滤液污染黏土的工程特性。通过SEM试验研究渗滤液对底部压实黏土衬垫的侵蚀机理。研究结果表明:渗滤液侵蚀对黏土的各项工程性质有较大的影响,随着渗滤液浓度及浸泡时间的增加,浸泡后的黏土渗透性、比重和剪切强度均减小,而含水率增大。渗滤液对黏土的侵蚀主要来自其化学成分的吸附、粘结及水化学作用。压实黏土强度的变化会给填埋场的稳定性带来安全隐患。该成果可为垃圾填埋场的安全设计提供理论和数据支持。     

赣南凝灰岩残积土物理力学与应力-应变特性研究

凝灰岩残积土广泛分布于赣南一带,研究其工程特性对当地工程建设以及地质灾害的防治具有重要意义。在赣南地区采取典型的凝灰岩残积土原状样和重塑样,进行了基本的物理力学性质试验以及三轴固结不排水剪切试验,对其基本物理力学性质、抗剪强度特性以及结构等方面的工程特性进行了研究。试验结果表明:凝灰岩残积土依据其塑性指数和颗分曲线,可定名为粉质黏土,其孔隙比为0.91,土体渗透系数为2.25×10-7 m/s,渗透能力较差;凝灰岩残积土原状样的抗剪强度参数为c=14kPa、φ=15.63°,c′=7.83、φ′=28°,重塑样的抗剪强度参数为c=11.99kPa、φ=22.6°,c′=5.08、φ′=30.58°;凝灰岩残积土原状样的总内聚力、有效内聚力均略大于重塑样,而原状样的总内摩擦角、有效内摩擦角均略小于重塑样。     

改良黏土对重金属离子的吸附特性及防渗性能

为了评价污泥活性炭(SAC)改良黏土作为垃圾卫生填埋场衬垫防渗材料的可行性,该文通过吸附动力学试验、等温吸附平衡试验、柔性壁渗透试验,分别研究了掺量为0%、1%、3%、5%的SAC改良黏土对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附特性以及渗透性能。试验结果表明,改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附以30 min内的颗粒表面吸附为主,吸附平衡时间分别为120 min或90 min。改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模式。随SAC掺量由0%增加至5%,在S/L=120 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了25%、47%;当固液比增加到200 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了32%、48%。水、垃圾渗滤液2种渗透媒介下SAC改良黏土的渗透系数为1.8×10-9～1.2×10-8cm/s,均<1×10-7cm/s的防渗要求。因此,SAC改良黏土可以作为垃圾填埋场的衬垫防渗材料使用,可以有效阻滞渗滤液中重金属离子的迁移。     

主压缩沉降阶段垃圾填埋体渗透特性研究

针对垃圾填埋体的研究主要集中在降解及垃圾渗滤液处理,而其渗透特性研究不足的现状,选取处于4种压力状况下的垃圾填埋体,对其主压缩沉降阶段渗透特性进行室内物理试验,结合试验数据对垃圾填埋体渗透性能变化规律进行分析研究.结果表明,4种压力状况下垃圾填埋体试验测定分析符合达西定律,其COD变化处于产酸阶段,对渗透性能的影响可以不予考虑;在此基础上,对垃圾渗透系数计算表明,处于主压缩沉降阶段内,除没有施加压力状况下垃圾填埋体渗透性能变化规律与其他试验表现不尽相同外,其他垃圾填埋体渗透系数变化大致符合自然指数规律,而4种压力状态下的垃圾填埋体渗透系数数值均在10~(-4.5)～10~(-5.3) m·s~(-1)的范围内,与典型垃圾渗透系数的代表值相一致.     

水泥固化锌污染红黏土固化率与微观孔隙特征

为探究水泥污染土固化率与孔隙特征之间的关系,利用水泥作为固化剂对锌污染红黏土进行固化稳定处理,对不同养护期人工污染土的毒物浸出毒性、微观孔隙及生成物成分进行研究。结果表明:重金属浸出量随锌离子浓度增加总体呈上升趋势,固化率则相反。固化土中固化率与总孔隙率相关性最高且呈负相关,0. 840～8. 400μm的孔隙体积分数与总孔隙率相关性最高且呈正相关;随着离子浓度增加,0. 840～8. 400μm的孔隙体积分数与总孔隙率占比增加而固化率下降;水泥掺量10%时,固化土内部水化反应生成络合物CaZn_2(OH)_6·2H_2O进而填充孔隙,使内部结构更密实。     

含油乳化液废水两级破乳沉淀应急处理工艺

采用介质阻挡放电(DBD)低温等离子体(LTP)技术处理生活垃圾渗滤液,实验研究了低温等离子体发生器操作参数放电功率、电介质间距、理论雾滴直径及入流速度对垃圾渗滤液的处理效果。实验结果表明:当进行烧杯实验(溶液量为30 mL)时,放电功率为90 kW,介质间距为5 mm,放电时间为10 min时,垃圾渗滤液中COD处理率达到最大值85.9%,可生化性提升至0.37;当进行动态小试时,理论雾滴直径为100μm,入流速度为15 mL/min时,其他操作参数不变,垃圾渗滤液中COD处理率可达67.8%,可生化性提升至0.32。此系统可与化学-生化系统组合用于生活垃圾渗滤液的达标处理。     

生活垃圾渗滤液低温等离子体预处理实验研究

采用介质阻挡放电(DBD)低温等离子体(LTP)技术处理生活垃圾渗滤液,实验研究了低温等离子体发生器操作参数放电功率、电介质间距、理论雾滴直径及入流速度对垃圾渗滤液的处理效果。实验结果表明:当进行烧杯实验(溶液量为30 mL)时,放电功率为90 kW,介质间距为5 mm,放电时间为10 min时,垃圾渗滤液中COD处理率达到最大值85.9%,可生化性提升至0.37;当进行动态小试时,理论雾滴直径为100μm,入流速度为15 mL/min时,其他操作参数不变,垃圾渗滤液中COD处理率可达67.8%,可生化性提升至0.32。此系统可与化学-生化系统组合用于生活垃圾渗滤液的达标处理。