垃圾填埋场新型黏土基衬垫防渗性能研究

发布时间：2017-05-14 09:15

  本文关键词：垃圾填埋场新型黏土基衬垫防渗性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代卫生填埋场中,可挥发性有机污染物(VOCs)通过土工膜扩散,会污染填埋场下面的土壤和地下水。垃圾填埋场的设计中,衬垫系统是不可或缺的部分,压实黏土衬垫经常被用来作为阻截污染物流动的屏障。但传统的垃圾填埋场黏土衬垫在填埋体生化反应放热作用下易开裂,开裂后防渗功能失效。因此,研究改良垃圾填埋场黏土衬垫的性能,减少渗滤液和VOCs对周围环境的二次污染,具有重要的工程意义。本文以黏土基底部衬垫为研究对象,研究如何提高其对VOCs的防渗效果。第一种方案采用表面活性剂对膨润土-砂进行改性,使用压力板仪对处于非饱和状态下的改性膨润土-砂的渗透性和持水能力进行研究;第二种方案则尝试在衬垫中引入互不连通的夹气泡以阻挡VOCs的穿透。主要研究内容为:(1)对前人的有关成果进行回顾,探讨膨润土中加入砂、改性的不同方法及改性后不同的物理、力学性质。采用室内实验的方式研究发现,膨润土用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性后,持水能力降低、渗透性变大,导致其防渗性能变差。因此,尽管有机改性剂能提高膨润土-砂对有机污染物的吸附能力,但对其在垃圾填埋场底部衬垫中的使用仍需要慎重对待,应严格控制保证其渗透性符合设计规范要求。(2)在传统的溶质对流-扩散迁移机理的基础上,考虑衬垫材料在填埋体自重下的固结和孔隙水中溶解的VOCs挥发进入气泡中而固定所引发的“蒸汽阻滞”效应,建立了VOCs在含有不连通气泡的高饱和填埋场黏土基衬垫中的耦合运移模型。研究表明,夹气泡的存在形成非饱和效应、降低了渗透性,并与“蒸汽阻滞”效应联合,对于疏水性可挥发性有机物的迁移过程有明显的阻滞作用。但是,夹气泡的存在并不能显著延缓亲水性VOCs的穿透过程。(3)为提高夹气泡对亲水性VOCs的阻滞效果,可使土壤衬垫包含氧气气泡,引发微生物对VOCs的“固有降解”作用。首先,在夹气泡VOCs耦合迁移模型基础上,推导出考虑氧气促发的固有生物降解的污染物迁移-转化数学模型,随后研究了生活垃圾填埋场典型VOCs的传输与转化。结果表明,当封闭气体为氧气时,固有生物降解能有效阻断VOCs,且在垃圾填埋场现场常见污染物浓度水平下所需气泡墙厚度相对较薄,具有很好的应用前景。本文分别对改性和含夹气泡两类新型黏土基填埋场衬垫进行室内试验和数值模拟研究发现,填埋场衬垫选用有机改性膨润土-砂时应谨慎、避免渗透性过大而不符合设计标准,夹气泡尤其是氧气气泡的黏土衬垫则在保证低渗透性条件下能够有效阻断可挥发性有机污染物的迁移,具有良好的应用前景。研究成果将为未来的垃圾填埋场黏土基衬垫的设计提供参考。
【关键词】：可挥发性有机污染物 黏土衬垫 渗透性 夹气泡 固有生物降解
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU531.7;X705
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 黏土基衬垫材料13
• 1.2.2 膨润土-砂衬垫材料13-14
• 1.2.3 改性膨润土衬垫材料14-15
• 1.2.4 夹气泡土中的渗流和VOCs在土中的固有降解15-16
• 1.2.5 衬垫中污染物的传输16-17
• 1.3 存在的问题17-18
• 1.4 本文的研究内容18-19
• 第二章 垃圾填埋场理论和衬垫中污染物的迁移模型19-25
• 2.1 垃圾填埋技术及底部衬垫的设置方法19-22
• 2.2 污染物在衬垫中迁移模型分析22-24
• 2.2.1 土壤溶质迁移机理22
• 2.2.2 污染物传输的基本模型22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 改性后的膨润土-砂土水特征曲线和浸水试验25-47
• 3.1 膨润土的性质、结构及改性25-26
• 3.1.1 膨润土的结构、性质特征25
• 3.1.2 膨润土的改性25-26
• 3.2 试样的制备26-31
• 3.2.1 试验材料26-28
• 3.2.2 试验仪器28
• 3.2.3 制样步骤28-31
• 3.3 土水特征曲线试验31-36
• 3.3.1 仪器介绍及工作原理31-32
• 3.3.2 测量过程32-33
• 3.3.3 土水特征曲线33-36
• 3.4 浸水试验36-46
• 3.4.1 测量装置36
• 3.4.2 测量过程36-38
• 3.4.3 水分分布曲线38-43
• 3.4.4 水分扩散系数和渗透系数43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 含有气泡的填埋场衬垫对VOCs的迁移的影响47-58
• 4.1 含有封闭气泡黏土衬垫的研究背景47-48
• 4.2 概念模型和假设48-49
• 4.3 模型建立过程49-52
• 4.4 工程实例的数值模拟52-56
• 4.4.1 问题描述52-55
• 4.4.2 数值模拟结果与讨论55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 氧气气泡墙降解作用对衬垫中典型VOCs迁移影响58-64
• 5.1 含有氧气泡的黏土衬垫研究背景58
• 5.2 固有生物降解模型公式58-59
• 5.3 五种典型VOCs在填埋场底部衬层中穿透的示例59-60
• 5.4 数值模拟结果与讨论60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-73
• 致谢73-74
• 读研期间发表的论文74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林加冲;杭州生活垃圾何处去[J];中国资源综合利用;2000年11期

2 冯亚斌,陈全;对我国垃圾填埋场存在若干问题的调查研究[J];环境卫生工程;2001年01期

3 朱先峰;1.29亿元建垃圾填埋场[J];特种结构;2001年02期

4 吴建娟;垃圾不见了[J];环境导报;2003年14期

5 谭灵芝;鲁明中;王国友;;美国城市生活垃圾处理的借鉴[J];世界环境;2005年06期

6 杜梅;;美国的垃圾加工业一览[J];生态经济;2006年12期

7 庞建峰;;我国城市生活垃圾的处理与管理对策探讨[J];环境研究与监测;2007年04期

8 徐轶;孙秀丽;;对垃圾填埋场生物气体控制的研究[J];辽宁化工;2008年03期

9 胡德良;;谈谈垃圾[J];世界科学;2009年07期

10 Arthur E.Liddicoat;李一玲;纪益成;;被应用于评估垃圾填埋场的土地剩余法技术[J];经济资料译丛;2009年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李铮;刘春兰;陈操操;王海华;;北京市垃圾填埋场甲烷排放及利用对策[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2010年

2 叶腾飞;龚育龄;贾同福;贾嵩;;土壤氡测量在垃圾填埋场污染调查中的应用研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

3 桑建国;梁彬;朱凤荣;李长龄;孟宪忠;钮珍南;张伯寅;闫玉梅;金增林;于海涛;;六里屯垃圾填埋场对永丰基地影响评估[A];第九届（2001）全国大气环境与污染学术会议论文集[C];2001年

4 刘荣琼;葛晓光;;我国生活垃圾的处理现状及展望[A];中国环境保护优秀论文集（2005）（下册）[C];2005年

5 尚文涛;孙树林;柏仇勇;阮晓波;黄勇博;洪正义;;垃圾填埋场的多点地震动响应分析方法研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

6 杜雪莲;高胜超;;郑州市城市生活垃圾的现状与管理问题研究[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2013年

7 郭颖;;“生活垃圾柱”给我们的启示[A];博物馆社会教育[C];2006年

8 司徒锐文;;台湾环境地工——垃圾掩埋场问题[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年

9 邵靖邦;唐嵘;阚霏;蔡中异;王盟;;好氧降解加速垃圾填埋场稳定化技术[A];矿化垃圾资源化利用与填埋场绿化技术研讨会论文集[C];2011年

10 赵秀阁;张金良;刘玲;潘丽波;王红梅;于云江;段晓丽;聂静;;某卫生垃圾填埋场周边土壤和植被的重金属污染现状分析[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 朱金城;垃圾猪问题不容小视[N];中国环境报;2003年

2 本报记者 朱卫卫;让城市不再为垃圾困扰[N];科技日报;2000年

3 黄力颖;英国新招：少扔垃圾少交税[N];东方早报;2007年

4 本报记者　;乐山垃圾处理系统工程竣工[N];乐山日报;2006年

5 本报记者　;垃圾填埋场试运行 日“吞”垃圾200吨[N];乐山日报;2006年

6 本报记者 孙小杰;单店134万立方米陈腐垃圾全部治理[N];北京日报;2008年

7 余凯邋顾明亮;乡镇也有了垃圾填埋场[N];抚州日报;2008年

8 记者 万强　通讯员 黄莉芳 陈建红;我市首座远城区街镇垃圾填埋场在新洲建成[N];长江日报;2008年

9 记者 马雪荣;垃圾收费难危及昆明环境[N];昆明日报;2008年

10 本报记者 张海瑞;清运的垃圾为啥越来越多？[N];太原日报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 唐嵘;封场非正规垃圾填埋场好氧降解快速稳定技术及应用研究[D];中国地质大学(北京);2012年

2 刘兆平;地球物理方法在垃圾填埋场的应用研究[D];中国地质大学（北京）;2010年

3 史昕龙;生活垃圾高效转运与污染控制技术研究[D];华东理工大学;2013年

4 吴军;生活垃圾填埋场腐殖垃圾腐殖质表征及重金属生物有效性初步研究[D];同济大学;2005年

5 亨利（Henry Kibet Rothich）;北京市垃圾填埋场污染风险评价[D];吉林大学;2006年

6 郑佳;北京西郊垃圾填埋场对地下水污染的预测与控制研究[D];中国地质大学（北京）;2009年

7 罗云菊;西部山城垃圾填埋场气液运移规律及其污染控制研究[D];重庆大学;2008年

8 贺茂云;纳米镍基催化剂的制备及其对城市生活垃圾裂解气化制氢的催化性能研究[D];华中科技大学;2009年

9 周相国;天津地区垃圾污染物在岩土中的运移及净化作用研究[D];天津大学;2009年

10 周效志;垃圾填埋场流体产生与地球化学迁移转化过程模拟研究[D];中国矿业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李刚;垃圾填埋场的景观再造设计研究[D];长安大学;2015年

2 王玲玲;北京市城市生活垃圾治理政策研究[D];首都经济贸易大学;2015年

3 李春芸;北京市城区生活垃圾理化特性调查研究[D];北京工业大学;2015年

4 闫啸;垃圾填埋场的环境安全性评价与老陈垃圾资源化利用可行性探讨[D];扬州大学;2014年

5 王隆辉;重庆市垃圾填埋场地下水污染调查与评价[D];重庆大学;2015年

6 耿丽伟;中国城市生活垃圾碳排放及其影响因素研究[D];北京理工大学;2015年

7 黄萌;垃圾填埋场对周边地下水环境影响研究[D];山东建筑大学;2016年

8 吴冰清;垃圾填埋场新型黏土基衬垫防渗性能研究[D];江苏大学;2016年

9 焉莉;基于3S技术的北京市生活垃圾影响分析[D];首都师范大学;2005年

10 刘辉;垃圾填埋体渗透特性研究[D];西南交通大学;2005年

  本文关键词：垃圾填埋场新型黏土基衬垫防渗性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：364772