CN207794062U

CN207794062U - 复合型地下防渗膨润土墙

Info

Publication number: CN207794062U
Application number: CN201721780778.4U
Authority: CN
Inventors: 张畅; 唐强; 许可; 陆聪; 高琰; 傅丽; 高静祎
Original assignee: Shandong Rui Rui Analytical Instrument Technology Co Ltd; Suzhou University; Shandong Polytechnic College
Current assignee: Shandong Rui Rui Analytical Instrument Technology Co Ltd; Suzhou University; Shandong Polytechnic College
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2027-12-19

Abstract

本实用新型复合型地下防渗膨润土墙，属于污染场地隔离修复技术领域，包括基体和隔离功能层，隔离功能层置于基体内侧，基体由膨润土干料喷入护壁泥浆中硬结而成，隔离功能层由若干柔性功能层平铺而成，最底层的柔性功能层下部悬挂负重块。本实用新型可根据所需隔离场地的具体污染情况，选择有效的隔离吸附膜与合适层数，使设计更有针对性，墙体本身就具有一定的抗渗性，隔离功能层对于污染物有着很大的隔离吸附能力，多重不同隔离吸附膜联合使用可以有效阻隔混合污染物的浸出。

Description

复合型地下防渗膨润土墙

技术领域

本实用新型属于污染场地隔离修复技术领域，具体涉及一种复合型地下防渗膨润土墙。

背景技术

城市是工业生产和生活密集区，自上世纪80年代初以来，我国城市化进程非常迅速，工业与市政环保基础设施建设及运营管理水平相对滞后，导致我国城市地下水土污染日益严重。土壤污染的定义为：由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身自净能为，导致土壤性状和质量变化，构成对人体和生态环境的影响和危害。根据《全国土壤污染状况调查公报》(2014)，我国土壤总的点位超标率达16.1％，由于雨淋和冲刷等作用必然产生含有有害成份的渗滤液，如不采取有效的防渗措施，渗滤液会随着地下水的渗流迁移，造成污染场地周围生态的污染。

我国城市地下水土污染有三个主要来源：(1)城市工业企业撤迁遗留场地污染严重。城市土地紧缺，大量搬迁或废弃的有毒有害工业场地被再开发利用，原工业污染场地如未开展有效评估和治理措施，极易对周边水土造成严重影响。(2)数以万计的化工品储库和储油库等存储设施渗漏直接污染地下水土。这些存储设施常因设计不当、运营管理不善或设备老化，成为城市地下水土环境的直接污染源。2015年我国成品油库库容达7800万立方米，每年约 60万吨石油经跑、冒、滴、漏等途径造成严重的污染。(3)城市集中式废弃物处理场所污染防控水平较低，造成周边地下水土严重污染。我国现有城市固废填埋场1000余座，另有上万座城市固废简易堆场。我国生活垃圾填埋场渗滤液产量高，渗滤液产量与填埋量比值能够达到30％左右(美国仅为5％左右)。杭州、南京、苏州、上海、西安、深圳六个城市的典型垃圾填埋场渗滤液污染物种类和浓度见表1。

表1.6个填埋场渗沥液中污染物成分及浓度(mg/L)

渗滤液污染物主要包括3种类型:(1)水溶性有机物，可表示为化学需氧量(COD)或总有机碳(TOC)，包括挥发性脂肪酸以及富里酸类和腐殖酸类化合物等。(2)异型生物质的有机物 (XOCs)，主要来源于家庭和工业化学制品，包括一系列的芳香族碳氢化合物、苯类物质和氯代脂肪烃等。(3)重金属污染，包括Cd²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺及Zn²⁺等。

城市地下水土污染具有如下特点：(1)空间离散性大，造成污染场地勘查评价困难；(2) 土体和地下水污染共存，取样过程中土样化学原样性保持难度大；(3)以复合污染为主，常出现重金属和有机污染物共存，要求治理修复方法适用性广；(4)污染物运移深度较大，地质条件复杂，修复难度高。城市地下水土污染上述特点为其勘查、治理和修复带来了巨大的科学和技术挑战。

由于治理修复技术水平发展不足，目前我国城市地下水土的污染治理修复多采用简单的异位治理方式。例如，原为以金属为原材料或加工对象的重工业集中的上海世博会园区场地，受到严重的重金属及持久性有机物污染，大部分污染地块治理采用置换法(挖掘－外运－清洁土回填)；具有近五十年化工生产历史的北京市原化工三厂，部分厂区土壤受四丁基锡、邻苯二甲酸二辛酯等有机物污染严重，治理时采用挖掘处置，将高浓度有机物污染土壤焚烧处理，轻度污染土壤进行填埋。城市污染场地的异位修复处理成本较高，且难以治理土壤及地下水污染较深的场地，无法修复构筑物下的污染水土或紧靠重要建筑物的污染场地。

与异位治理修复相比，原位治理修复方法不需挖掘土体，修复成本低，适合我国国情。据美国保护署统计，已完成或正进行的污染场地修复工程中约半数采用原位治理修复，其中竖向防污隔离墙是最基本而有效的技术。竖向防污隔离墙技术是污染场地防控、修复及遗留简易填埋场污染治理的有效方法。

隔离墙早期主要应用于大型或者水库的防渗工程。随着技术的发展，如图1所示隔离墙在污染控制工程中得到越来越多的运用。常用竖向隔离墙工程可以下几类：土－膨润土隔离墙、塑性混凝土隔离墙、普通混凝土隔离墙(刚性混凝土隔离墙)、水泥土搅拌桩墙与土工膜－膨润土复合隔离墙等。

(1)土－膨润土隔离墙

土－膨润土隔离墙的墙体材料由开挖原位上和干膨润土粉以及开挖沟槽中的膨润土泥浆混合而成，膨润土掺量为4％～8％，墙体材料中固相含量约为70％。土－膨润土隔离墙渗透性较低，通常在1×10^-8m/s～5×10^-11m/s之间。

(2)水泥－膨润土隔离墙

水泥－膨润土隔离墙的墙体材料由普通水泥、膨润土泥浆、水以及一些添加剂配制而成，水泥掺量为10％～15％，墙体材料中固相含量约为20％。水泥－膨润土隔离墙强度比土－膨润土隔离墙强度高，渗透系数比土－膨润土隔离墙大一个数量级左右，约为1×10^-8m/s～5× 10^-8m/s。

(3)普通混凝土隔离墙(刚性混凝土隔离墙)

混凝土隔离墙(刚性混凝土隔离墙)主要是指预制或者现场浇筑的钢筋混凝土隔离墙，此类隔离墙强度大。

(4)塑性混凝土隔离墙

塑性混凝土隔离墙主要由水泥、粘土(或膨润土)、石子和砂组成，水泥掺量3％～10％。塑性混凝土隔离墙具有变形模量小、极限应变大等特点，可以通过改变材料配合比人为的控制变形摸量。

(5)水泥土搅拌桩隔离墙

水泥土搅拌桩隔离墙是利用深层搅拌机将固化剂(水泥、石灰等材料)喷入软弱土层深部，在施工机械搅拌下使固化剂与土体充分混合，固化剂与土体发生一系列物理化学反应，形成低渗透性的隔离墙，渗透系数1×10^-9m/s～5×10^-10m/s。

(6)土工膜－膨润土复合隔离墙

土工膜－膨润土复合隔离墙由土工膜和墙体材料组成。采用开槽机挖掘成槽，在沟槽内铺设土工膜及回填墙体材料(例如水泥膨润土固化浆液、土－膨润土混合料等)，形成复合隔离墙。

不同国家对竖向隔离墙类型的侧重也有所差别，英国等欧洲国家主要采用水泥－膨润土竖向隔离墙，而美国主要采用土－膨润土系竖向隔离墙，我国目前多采用水泥(塑性混凝土或水泥土)注浆帷幕作为主要隔离墙形式，以阻隔填埋场内渗滤液。

如表2所示，一方面，现行常用的隔离墙由于干湿循环与冻融循环的影响，在长期服役后防渗效果会削弱，另一方面，面对日益复杂的水土污染情况，单一结构的竖向防渗隔离墙已经难以满足复杂的污染现状。已有研究表明某些重金属的存在会阻碍水泥水化，并在长时间内对水泥固化体产生不良的影响，降低了防渗墙的强度，并在固化体内产生贯通裂缝，使墙体失去防渗隔离效果，所以在使用水泥系防渗墙时需要考虑水泥与污染物的相容性。膨润土虽然对于污染物的相容性好于水泥，但形成的防渗墙强度较低，应用范围受到限制，且在高浓度的复合污染物的侵蚀下墙体的防渗阻隔性能一般难以达到规范要求的防渗标准。

表2.常用竖向隔离墙缺点

表3.土工膜对于污染物的阻隔能力

P-poor(差),G-generallygoodresistance(良好),IIR-Butylrubber(丁基橡胶)，CPE-Chlorinatedpolyethylene(氯化聚乙烯),CSM-Chlorosulfonatedpolyethylene(氯磺化聚乙烯橡胶),ECO-epichlorohydrincopolymer(共聚型氯醚橡胶),EPDM-Ethylenepropylenedienemonomer(三元乙丙橡胶),CR-Polychloroprene(氯丁橡胶),PE-Polyethylene(聚乙烯),PVC-Polyvinylchloride(聚氯乙烯)

土工膜－膨润土复合隔离墙虽然渗透系数值低，约为1×10^-10m/s，隔离效果好，然而工程中污染场地往往以复合污染为主，常出现多种重金属和有机等污染物共存的情况，污染情况极其复杂，一方面，常规单一种类的土工材料有一定的局限性，且复杂的污染情况下，渗滤液及其携带的大量污染物更容易击穿屏障，大大缩短使用寿命，所以这种单一结构的隔离墙难以满足复杂的隔污防渗要求；另一方面，膨润土材料的墙体强度低，适用范围受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种复合型地下防渗膨润土墙，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型复合型地下防渗膨润土墙，包括基体和隔离功能层，隔离功能层置于基体内侧，基体由膨润土干料喷入护壁泥浆中硬结而成，隔离功能层由若干柔性功能层平铺而成，最底层的柔性功能层下部悬挂负重块。

柔性功能层包括2层土工布，土工布中间设有至少一层隔离吸附膜。

隔离吸附膜为聚乙烯类树脂膜、聚丙烯腈碳基纤维膜、氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、电纺纳米纤维膜、介孔炭/氧化硅复合膜或丙烯酰胺复合型高吸水树脂中的一种。

所述聚乙烯类树脂膜为高密度聚乙烯(HDPE)树脂膜。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型复合型地下防渗膨润土墙，可根据所需隔离场地的具体污染情况，选择有效的隔离吸附膜与合适层数，使设计更有针对性，在复合型地下防渗膨润土墙结构中，一方面，墙体本身就具有一定的抗渗性，另一方面，隔离功能层对于污染物有着很大的隔离吸附能力，多重不同隔离吸附膜联合使用可以有效阻隔混合污染物的浸出。这两方面的协同作用，大大降低了场地中污染物质浸出的可能性，为工程提供了“多重保险”；隔离功能层设置于隔离墙的内测，也可以有效的阻止污染物对于膨润土墙体的侵蚀。

附图说明

图1为本实用新型复合型地下防渗膨润土墙的结构示意图；

图2为柔性功能层的结构示意图；

图中：1、基体，2、隔离功能层，3、负重块，4、柔性功能层，5、土工布，6、隔离吸附膜。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1和2所示，本实用新型复合型地下防渗膨润土墙，包括基体1和隔离功能层2，隔离功能层2置于基体1内侧，基体1由膨润土干料喷入护壁泥浆中硬结而成，隔离功能层 2由若干柔性功能层4平铺而成，最底层的柔性功能层下部悬挂负重块3。

柔性功能层4包括2层土工布5，土工布5中间设有至少一层隔离吸附膜6。

隔离吸附膜6为聚乙烯类树脂膜、聚丙烯腈碳基纤维膜、氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、电纺纳米纤维膜、介孔炭/氧化硅复合膜或丙烯酰胺复合型高吸水树脂中的一种。

聚乙烯类树脂膜为高密度聚乙烯(HDPE)树脂膜。

实施例1

某化工有限公司厂区由于城市规划的变更需要进行厂址搬迁，原厂址遗留了大片的污染场地，场地内污染物主要为油类污染与重金属污染。此污染区地基中分布有三层近13m厚的粘土，不透水层位于地下约17m处。

针对上述情况，采用本实用新型所述的复合型地下防渗膨润土墙，对污染物进行隔离，本实施例中采用的复合型地下防渗膨润土墙的隔离功能层采用氟橡胶卷材与高密度聚乙烯 (HDPE)树脂膜，复合型地下防渗膨润土墙的厚度为500mm，墙底伸入不透水层500mm。

项目竣工后测得墙体饱和渗透系数在1×10^-11m/s左右，墙外的地下水中未检测出污染物，经过近5年的使用，渗透系数并没明显变化，对于污染物的阻隔作用依然良好，使用期间所监测地下水水质正常，验证了方案的有效性和可靠性。

Claims

1.一种复合型地下防渗膨润土墙，其特征在于，包括基体(1)和隔离功能层(2)，隔离功能层(2)置于基体(1)内侧，基体(1)由膨润土干料喷入护壁泥浆中硬结而成，隔离功能层(2)由若干柔性功能层(4)平铺而成，最底层的柔性功能层下部悬挂负重块(3)。

2.根据权利要求1所述的复合型地下防渗膨润土墙，其特征在于，柔性功能层(4)包括2层土工布(5)，土工布(5)中间设有至少一层隔离吸附膜(6)。

3.根据权利要求2所述的复合型地下防渗膨润土墙，其特征在于，隔离吸附膜(6)为聚乙烯类树脂膜、聚丙烯腈碳基纤维膜、氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、电纺纳米纤维膜、介孔炭/氧化硅复合膜或丙烯酰胺复合型高吸水树脂中的一种。

4.根据权利要求3所述的复合型地下防渗膨润土墙，其特征在于，所述聚乙烯类树脂膜为高密度聚乙烯(HDPE)树脂膜。