CN110258440A - 一种生态防渗层及生态防渗系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种生态防渗层，所述生态防渗层由核壳结构的复合颗粒水化后形成，复合颗粒的壳层包括吸水膨胀层以及包裹在吸水膨胀层外的保护层，所述吸水膨胀层包含膨润土、黄原胶、生态基质和水生植物种子，所述保护层由丙烯酸酯乳液聚合形成。所述生态防渗层的渗透系数≤6.12*10‑8cm/s。本申请提供的生态防渗层及生态防渗系统，能够实现污染底泥的原位处理，处理完成后具备清水绿岸的生态效应。

Description

一种生态防渗层及生态防渗系统

技术领域

本申请涉及水利防渗技术领域，特别是涉及一种生态防渗层及生态防渗系统。

背景技术

在污染河道以及水塘、湖泊、水库等的治理过程中，通常采用疏浚，清除污染底泥的传统方式，这种处理方式需要解决污染物的开挖、转运、堆放以及后续处置的一系列问题，处置流程复杂并且耗费大量资源，在处置不当的情况下容易对环境产生二次污染。

在喀斯特地貌区域，水塘、湖泊、水库、河道治理疏浚、清淤后易出现底部渗漏，造成水资源的极大浪费，为了解决渗漏的问题，通常会采取类似土工膜覆盖、压实粘土层、灌浆等封漏措施，这些措施施工难度大，效果差，有些还完全阻断了水环境的生态功能，不利于水环境的生态正向循环。

发明内容

基于此，有必要针对污染底泥的治理问题，提供一种经济可行的原位处理措施，处理完成后具备清水绿岸的生态效应。

一种生态防渗层，所述生态防渗层由核壳结构的复合颗粒水化后形成，复合颗粒的壳层包括吸水膨胀层以及包裹在吸水膨胀层外的保护层，所述吸水膨胀层包含膨润土、黄原胶、生态基质和水生植物种子，所述保护层由丙烯酸酯乳液聚合形成。

本申请提供的生态防渗层原位覆盖湖泊、水库、河道等污染底泥，具有密性和极高的防渗系数，生态防渗层中的生态基质为水生植物生长创造先期条件，植被根系可穿透柔性的生态防渗层吸收底泥的营养生长，利用植被对污染底泥进行生物净化。

生态防渗层中具有自愈性，可以在使用过程中进行自我修复，能有效处置清淤、疏浚工程后塘、湖、库、河道等底部渗漏问题，同时营造水生植物的栽植环境，营造出清水绿岸的水生态系统。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选地，所述生态防渗层的渗透系数≤6.12*10-8cm/s。

可选地，所述复合颗粒的粒径范围为7～15mm。

可选地，述吸水膨胀层的厚度为1～7mm。

可选地，所述黄原胶的纯度≥95％，粘度为1000～1600mPa.s。

可选地，所述丙烯酸酯乳液的固含量≥50％，粘度为100～500mPa.s，pH值为9～10。

可选地，所述复合颗粒的核采用颗粒状硬质材料，核质量与吸水膨胀层质量比为1:1～1:3.2。

一种生态防渗系统，包括：基底层以及位于基底层上的所述的生态防渗层，所述基底层采用隔离垫或者土工格室。

可选地，所述隔离垫采用聚丙烯织物。

本申请提供的生态防渗层及生态防渗系统，能够实现污染底泥的原位处理，处理完成后具备清水绿岸的生态效应。

附图说明

图1为本申请生态防渗层其中一个实施例的示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为本申请生态防渗层其中一个实施例的示意图；

图4为图3中的B部放大图；

图5为本申请中复合颗粒的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1～图4所示，一种生态防渗层，所述生态防渗层8由核壳结构的复合颗粒水化后形成，复合颗粒的壳层包括吸水膨胀层以及包裹在吸水膨胀层外的保护层，所述吸水膨胀层包含膨润土、黄原胶、生态基质和水生植物种子，所述保护层由丙烯酸酯乳液聚合形成。

本申请提供的生态防渗层8能够对污染底泥进行原位隔离处置，并能够有效恢复植被，减少处置成本，而且对于污染底泥的清淤过程中产生的渗漏，能够进行及时的封闭，防止危害结果的发生。

生态防渗层8中的生态基质用于给植物提供必要的养分，促进植物的修复，通过植物自净化作用长效修复湖库河道的生态系统。

所述生态防渗层8能够对污染河道的污染底泥进行原位隔离处置，有效阻断水与污染底泥之间的物质交换，保证污染底泥5中的污染物不参与上部清水9间的物质交换，植被层根系能够自由穿透生态防渗层8生长至河道底泥，(如图1所示，底泥5中存在的水生植物6能够穿透生态防渗层8向上生长，复合颗粒中的水生植物7也能够穿透生态防渗层8向下生长，生态防渗层8包裹植物根茎)，吸收河底污染物，净化河道。

所述复合颗粒在pH4～10的环境下保持稳定，能够适应不同酸碱性环境下的应用。

如图5所示，所述复合颗粒采用核壳结构，其中，核2采用颗粒状硬质材料，核2外依次为吸水膨胀层3和保护层4。图5中对复合颗粒1仅作示意性表达，实际获得的复合颗粒形状并不规整。复合颗粒的粒径为7～15mm。

所述复合颗粒的核采用颗粒状硬质材料，核质量与吸水膨胀层质量比为1:1～1:3.2。核材料可以采用碎石，碎石粒径为3～8mm，碎石由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得。

所述吸水膨胀层的厚度为1～7mm。所述吸水膨胀层包含膨润土、黄原胶、生态基质和水生植物种子，水生植物种子是复合颗粒的一部分，在复合颗粒制备的过程中就添加进去。

膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的吸蓝量≥25g/100g，膨胀指数≥10mL/2g，吸水率≥200％。

所述黄原胶的纯度≥95％，粘度为1000～1600mPa.s。黄原胶在使用时加水稀释成质量分数为0.1％的水溶液，然后将核材料用黄原胶水溶液进行润湿，再和钠基膨润土、生态基质和水生植物种子混合搅拌均匀，得到初始颗粒。

保护层由聚丙烯酸酯包覆而成，初始颗粒在搅拌条件下，采用喷淋法使丙烯酸酯乳液包覆在初始颗粒周围，继续搅拌，直至颗粒表面干燥，即得到最终的复合颗粒。所述丙烯酸酯乳液的固含量≥50％，粘度为100～500mPa.s，pH值为9～10。

复合颗粒完全水化后，复合颗粒依靠黄原胶和聚丙烯酸酯的粘结强度粘结形成生态防渗层8，复合颗粒水化后自膨胀粘结形成生态防渗层8，复合颗粒的自膨胀使生态防渗层8具有良好的自密性。

生态防渗层8具有自愈性能，水生植物枯萎衰败后，植物根茎腐烂分解，生态防渗层8呈流塑状态，孔洞会自行闭合，伴随植物枯萎分解状态的过程，缓慢同步进行自愈。

复合颗粒中的生态基质含有营养物质，用于满足水生植物生长的需要，可以快速实现水生植物的萌芽和生长，迅速形成河底植被层，净化水质。

复合颗粒内的生态基质根据水生植物的不同种类来调整，水生植物包括且不限于黑藻属、狸藻属、金鱼藻属、眼子菜属、泽泻属、千屈菜科、鸢尾科、睡莲科、芦竹科、香蒲科，水生植物和生态基质的选择依据水体以及河道底泥的污染物种类，酸碱性等进行选择，在保证防渗隔离效果的同时，有效促进植株的生长。

所述生态防渗层8在有水环境和干地环境均能够方便快捷地实施，在有水环境下施工时，可以直接将复合颗粒投放入河底，摊铺成型，也可以采取不同的工程辅助措施投放复合颗粒，例如采用大口径导管导入，或采用承台一次性沉入水底。生态防渗层8的厚度以及面积，根据实际的施工情况确定。

在干地环境下施工时，在生态防渗层8的表面覆盖不小于10cm的土层，给复合颗粒足够的水化粘聚时间，防止复合颗粒还未充分水化粘聚即被水流冲蚀。

在进行复合颗粒的投放时，针对渗漏点位置需要特殊关注，保证生态防渗层覆盖渗漏点10(如图3、图4所示)，可以采用仪器或算法寻找确认渗漏点位置，在渗漏点位置适当增加复合颗粒的投放量，以有效阻止渗漏的进行。

所述生态防渗层8具有极低的渗透系数，所述生态防渗层8的渗透系数≤6.12*10-8cm/s，有效防止渗漏，隔离底泥污染物与水体间的物质交换。

本申请还提供了一种生态防渗系统，包括：基底层以及位于基底层上的所述的生态防渗层，所述基底层采用隔离垫或者土工格室。

针对河道护坡污染物淤泥层较厚的情况，可以配合使用基底层，增加生态防渗层的握持力和整体性能，提高实施效率。

在渗漏点位置比较明确的情况下，可以通过基底层使生态防渗层具有更好的稳固性，增强防渗隔离性能，提高施工效率，节约成本。

所述隔离垫需要具有足够的强度，能够提供较大的表面张力，同时具有较小的厚度，不会阻断物质交换，在其中一个实施例中，所述隔离垫采用聚丙烯织物。

在施工实施初期由于淤泥层过软，投放的复合颗粒在未完全水化前就已经完全浸入淤泥层，无法保证水化后形成的生态防渗层完全位于污染层上部，通过在淤泥层表面覆盖隔离垫，可以将生态防渗层与污泥层隔离，保证生态防渗层完全位于污泥层的上方，隔离垫不阻断生态防渗层与污泥层的物质交换。

所述土工格室用于约束复合颗粒，当需要处置的污染物区域较小，为了保证复合颗粒在污染物区域内铺设足够的厚度，通过土工格室对复合颗粒形成约束，阻止复合颗粒的边界过度扩散，提高施工效率，节约工程成本。

所述土工格室的材料以及尺寸根据具体的施工环境进行选择。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种生态防渗层，其特征在于，所述生态防渗层由核壳结构的复合颗粒水化后形成，复合颗粒的壳层包括吸水膨胀层以及包裹在吸水膨胀层外的保护层，所述吸水膨胀层包含膨润土、黄原胶、生态基质和水生植物种子，所述保护层由丙烯酸酯乳液聚合形成。

2.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述生态防渗层的渗透系数≤6.12*10-8cm/s。

3.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述复合颗粒的粒径范围为7～15mm。

4.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述吸水膨胀层的厚度为1～7mm。

5.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述黄原胶的纯度≥95％，粘度为1000～1600mPa.s。

6.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述丙烯酸酯乳液的固含量≥50％，粘度为100～500mPa.s，pH值为9～10。

7.如权利要求1所述的生态防渗层，其特征在于，所述复合颗粒的核采用颗粒状硬质材料，核质量与吸水膨胀层质量比为1:1～1:3.2。

8.一种生态防渗系统，其特征在于，包括：基底层以及位于基底层上的如权利要求1～7任一项所述的生态防渗层，所述基底层采用隔离垫或者土工格室。

9.如权利要求8所述的生态防渗系统，其特征在于，所述隔离垫采用聚丙烯织物。