CN107829448A - 一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料 - Google Patents

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    • E02D31/002—Ground foundation measures for protecting the soil or subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
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Abstract

本发明涉及一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，按照重量分数计：包括改性膨润土25‑35份，秸秆纤维改性粘土30‑40份，疏浚土25‑35份。本发明提供的防渗垫层材料防渗效果好，抗开裂能力强，强度能够达到填埋场防渗垫层的要求，同时采用废弃秸秆和疏浚土，实现了废物利用，避免造成资源浪费，污染环境的现象。

Description

一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料
技术领域
本发明涉及填埋场防渗技术领域，尤其涉及一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料。
背景技术
垃圾填埋场中的垃圾随着时间不断降解，会产生大量高浓度、成份复杂的污染物，这些污染物可以通过对流和扩散的方式穿过衬垫，从而对地下环境造成污染，为了防止污染物对地下环境的污染，需要在垃圾填埋场底部施工形成防渗衬垫，使其渗透系数k≤10- 7cm/s。压实粘土在垃圾填埋场防渗衬垫中也一直扮演着十分重要的角色，而对于一些地区，填埋场衬垫施工过程中，压实粘土往往会由于失水产生裂隙，粘土衬垫裂隙的产生会导致其防渗性能变差，裂隙形成的优势通道会加快渗沥液的渗漏，污染地下水及周围环境。同时，中国部分填埋场渗滤液的水头往往非常高，甚至可以达到10m以上，在这种高渗沥液作用下，需要对防渗衬垫提出更高的要求。另外，天然粘土属于非再生资源，许多填埋场在运营过程中特别是在扩建项目中均面临粘土严重不足的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种抗开裂能力好、渗透系数满足要求、防渗效果好的防渗垫层材料。
本发明提供以下技术方案：
一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于，按照重量分数计：包括改性膨润土25-35份，秸秆纤维改性粘土30-40份，疏浚土25-35份；所述疏浚土取河道挖深时的底部泥土。
进一步的，所述改性膨润土以钙基膨润土为原料进行改性，具体步骤为：
S1：将钙基膨润土原土粉碎后过200目筛网，并加入蒸馏水制成质量分数为15％的悬浊液后在转速为1500r/min的条件下搅拌15min；
S2：通过离心机分离5min后去除上清液取下层固体物质，在80℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目；
S3：将步骤S2得到的精制钙基膨润土中加入蒸馏水后，在40℃，转速为1500r/min的条件下搅拌30min，加入NaCl继续搅拌30min后，静置25h；
S4：过滤去除上清液，在真空抽滤瓶中用蒸馏水清洗多次，将剩余固体物置于105℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目，即可得到钠基膨润土；
S5：将步骤S4得到的钠基膨润土中加入蒸馏水搅拌20min，加入一定量有机改性剂继续搅拌2h后通过离心机进行分离，反复清洗残渣后置于105℃条件下烘干后研磨过200目筛，即可得到改性膨润土。
进一步的，所述步骤S5中的有机改性剂为多季铵盐阳离子表面活性剂。
进一步的，所述秸秆纤维改性粘土由碱法蒸煮秸秆得到的秸秆纤维和传统粘土按照质量比为3:1进行混合后制成。
更进一步的，一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将所述改性膨润土、秸秆纤维改性粘土和疏浚土按比例进行混合；
S2：将步骤S1得到的混合土料使用压路机反复碾压进行压实。
本发明的有益效果在于：
(1)改性膨润土中使用钠基膨润土进行改性，钠基膨润土比钙基膨润土有具有更好的膨胀性、阳离子交换性和分散性；通过多季铵盐阳离子表面活性剂对钠基膨润土改性提高钠基膨润土对有机污染物的吸附效果；而采用改性膨润土主要是利用膨润土吸附的自膨胀作用，其能够有效提高复合防渗垫层里防止污染物渗透的能力。
(2)采用秸秆纤维改性粘土，达到对废弃秸秆的资源利用，避免造成资源浪费、污染环境的现象；同时通过秸秆纤维能够提高粘土的承载能力和抗开裂能力，提高防渗垫层的防渗效果。
(3)使用河道疏浚土实现了废物利用且疏浚土中的有机质对金属离子有强吸附能力；使用疏浚土作为防渗垫层材料，能够降低渗透系数，提高防渗性能，同时能够减少因冻融而产生裂缝导致防渗层损坏的概率。
本发明提供的防渗垫层材料防渗效果好，抗开裂能力强，强度能够达到填埋场防渗垫层的要求，同时采用废弃秸秆和疏浚土，实现了废物利用，避免造成资源浪费，污染环境的现象。
具体实施方式
实施例1
一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，按照重量分数计：包括改性膨润土30份，秸秆纤维改性粘土35份，疏浚土35份；所述疏浚土取河道挖深时的底部泥土。
实施例2
一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于，按照重量分数计：包括改性膨润土25份，秸秆纤维改性粘土40份，疏浚土35份；所述疏浚土取河道挖深时的底部泥土。
实施例3
一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于，按照重量分数计：包括改性膨润土35份，秸秆纤维改性粘土35份，疏浚土30份；所述疏浚土取河道挖深时的底部泥土。
上述实施例中，所述改性膨润土以钙基膨润土为原料进行改性，具体步骤为：
S1：将钙基膨润土原土粉碎后过200目筛网，并加入蒸馏水制成质量分数为15％的悬浊液后在转速为1500r/min的条件下搅拌15min；
S2：通过离心机分离5min后去除上清液取下层固体物质，在80℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目；
S3：将步骤S2得到的精制钙基膨润土中加入蒸馏水后，在40℃，转速为1500r/min的条件下搅拌30min，加入NaCl继续搅拌30min后，静置25h；
S4：过滤去除上清液，在真空抽滤瓶中用蒸馏水清洗多次，将剩余固体物置于105℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目，即可得到钠基膨润土；
S5：将步骤S4得到的钠基膨润土中加入蒸馏水搅拌20min，加入一定量有机改性剂继续搅拌2h后通过离心机进行分离，反复清洗残渣后置于105℃条件下烘干后研磨过200目筛，即可得到改性膨润土。
其中，所述步骤S5中的有机改性剂为多季铵盐阳离子表面活性剂
上述实施例中，所述秸秆纤维改性粘土由碱法蒸煮秸秆得到的秸秆纤维和传统粘土按照质量比为3:1进行混合后制成。
其使用方法，包括以下步骤：
S1：将所述改性膨润土、秸秆纤维改性粘土和疏浚土按比例进行混合；
S2：将步骤S1得到的混合土料使用压路机反复碾压进行压实。
取500g传统粘土及实施例1-3所制得的复合防渗垫层材料，分别进行无侧限抗压强度、抗剪强度和渗透系数，实验结果如下表所示：
无侧限抗压强度(kPa) 抗剪强度(kPa) 渗透系数(cm/s)
传统粘土 137 64 6.83×10-8
实施例1 373 178 4.31×10-8
实施例2 368 169 7.94×10-8
实施例3 407 175 6.12×10-8
分析商标的数据可知，实施例1-3所提供的防渗垫层材料的无侧限抗压强度和抗剪强度都高于传统粘土，从而证明，防渗垫层材料的强度及抗开裂能力要高于传统粘土；实施例1-3所制得的防渗垫层材料的渗透系数均≤10-7cm/s，符合填埋场防渗垫层的防渗要求。实施例1-3所制得的材料具有良好的抗开裂性能、强度和防渗能力。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于，按照重量分数计：包括改性膨润土25-35份，秸秆纤维改性粘土30-40份，疏浚土25-35份；所述疏浚土取河道挖深时的底部泥土。
2.根据权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于：所述改性膨润土以钙基膨润土为原料进行改性，具体步骤为：
S1：将钙基膨润土原土粉碎后过200目筛网，并加入蒸馏水制成质量分数为15％的悬浊液后在转速为1500r/min的条件下搅拌15min；
S2：通过离心机分离5min后去除上清液取下层固体物质，在80℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目；
S3：将步骤S2得到的精制钙基膨润土中加入蒸馏水后，在40℃，转速为1500r/min的条件下搅拌30min，加入NaCl继续搅拌30min后，静置25h；
S4：过滤去除上清液，在真空抽滤瓶中用蒸馏水清洗多次，将剩余固体物置于105℃条件下烘干后研磨至粒径小于200目，即可得到钠基膨润土；
S5：将步骤S4得到的钠基膨润土中加入蒸馏水搅拌20min，加入一定量有机改性剂继续搅拌2h后通过离心机进行分离，反复清洗残渣后置于105℃条件下烘干后研磨过200目筛，即可得到改性膨润土。
3.根据权利要求2所述的一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于：所述步骤S5中的有机改性剂为多季铵盐阳离子表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料，其特征在于：所述秸秆纤维改性粘土由碱法蒸煮秸秆得到的秸秆纤维和传统粘土按照质量比为3:1进行混合后制成。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于垃圾填埋场底部的防渗垫层材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将所述改性膨润土、秸秆纤维改性粘土和疏浚土按比例进行混合；
S2：将步骤S1得到的混合土料使用压路机反复碾压进行压实。
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