[发明专利]一种适用于生活垃圾填埋场的纳米粘土改性黄土衬垫

说明书

本发明公开了一种适用于生活垃圾填埋场的纳米粘土改性压实黄土衬垫，原料包括纳米粘土和黄土，制备和养护的方法为，利用干质量掺配法将3％～14％的纳米粘土掺入黄土中，混合均匀，并使其含水量保持在15‑17％，盖上塑料薄膜后置于干燥阴凉处，两日后依次翻动土样，保证改性材料与黄土及其水分充分接触，养护5日后将改性黄土压实到最大干密度。本发明防渗透效果显著，能够满足垃圾填埋场的稳定性和防渗性能的要求，实现因地制宜，大大节省人工防渗材料的费用，对黄土因地制宜的综合利用、填埋场防渗衬垫的合理设计及土壤、地表水和地下水的污染防治具有非常重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及材料与填埋场设计技术领域，特别是涉及一种适用于生活垃圾填埋场的纳米粘土改性黄土衬垫。

背景技术

目前世界范围内应用最广泛的垃圾处理及资源化的方式有填埋法、焚烧法和堆肥法。填埋法因其具有处理技术简单、处理量大、管理运行方便及成本较低等优点，在过去几十年间成为世界各国广泛使用的垃圾处理方法。不规范的垃圾填埋会产生大量渗滤液(污染水源)、恶臭(主要由H₂S、SO₂等气体组成)、沼气和CO₂等温室气体，对周边的空气、土壤及地下水造成较严重的危害。卫生填埋指采用底层水平防渗，垃圾分层填埋，压实后顶层覆盖土层，使垃圾在厌氧条件下发酵，以达到无害化处理。与不规范的垃圾填埋相比卫生填埋更为环境友好和可持续发展。水平防渗是目前国内外垃圾填埋场使用最广泛的防渗技术，是指在填埋场的基础底部铺设水平屏障以封堵场区内渗滤液垂向迁移。

目前国内外填埋场的水平防渗衬垫系统有以下4种：①压实粘土防渗衬垫系统：CCL。压实粘土衬垫是将一定含水率的粘土机械压实，使其达到最大干密度和较低的渗透率，要求天然压实粘土厚度不小于2m，渗透系数不得大于10-7cm/s。当地土质条件不太理想的情况下，采用适当的粘土添加一定比例的膨润土，均匀搅拌后按一定工艺进行施工形成防渗层。②HDPE单层防渗衬垫系统：高密度聚乙烯(HDPE)膜+CCL。当填埋场地基不能满足渗透系数标准时，需建人工不透水层以保证渗滤液不渗透到地基中，厚度不得小于1.5mm；膜下采用CCL作为保护层，膜上采用无纺土工布作为保护层。③单层复合防渗衬垫系统：HDPE膜+土工聚合衬垫(GCL)+CCL。GCL是在两层土工膜之间夹一层膨润土后针刺缝合或粘合而成，一般GCL的渗透系数＜10^-8cm/s。采用HDPE膜作为主防渗层，厚度需大于1.5mm；膜下次防渗层采用GCL厚度不小于6.0mm；GCL下部采用CCL作为保护层。④双层复合防渗衬垫系统：HDPE膜+GCL+GCL+HDPE膜+CCL。当填埋场渗滤液水头过高或者危险废物填埋场时，单层防渗沉淀系统不能满足设计要求的时候，通常就会考虑使用双层土工膜防渗系统。

以上4种防渗屏障系统的衬垫设计采用的材料包括CCL、GCL和HDPE膜。经过长期的室内试验、现场试验对压实粘土防渗衬垫的性能进行测试，可以证明CCL衬垫具有防渗效果良好、吸附能力强和后期不易损坏等优点，但同时也有粘土需求量大、成本较高和施工缓慢的缺点；GCL的优点是对无机污染物的防渗性能较好、成本较低且施工快捷，缺点是有机污染物能快速地以扩散的方式通过其中、土工膜较易产生漏洞和褶皱、搭接处会发生大规模渗漏而使得后期维护较困难；HDPE膜成本最低，防渗性能最好，可将液体和气体对周围环境的泄漏量降到最低，但极易破损、容易造成二次污染。