垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂

摘要

本发明涉及一种垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂，包括：以质量百分比计，改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％；改性粉煤灰的制备方法包括：将高炉炉渣烘干磨细并过2mm筛而获得0.5份炉渣，将1份粉煤灰与0.5份炉渣混合搅拌均匀后获得煤渣混合物。将煤渣混合物通过800～830℃高温煅烧2h；煅烧结束后，将0.01份碳酸氢钠与煤渣混合物混合均匀后制得改性粉煤灰。该粘土胶凝固结防渗剂增强了粘土固化层的抗拉性能和耐久性，提高防渗性能和使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，生活垃圾产量也在急剧增加，同时新建垃圾填埋场数量将会随之加速增长。防渗是垃圾填埋场的主要功能和填埋场设计的关键，防渗层功能的完整性也是保证填埋场污染物与周边环境隔离的保证。然而，通过对全国各地填埋场的检测发现，我国已经建设完成的填埋场均存在不同程度的防渗层破损现象，污染了周边土壤和地下水情况，严重影响了填埋场周边环境质量。

现有技术中的防渗系统多用水泥类材料作为底部粘土固化剂，水泥类材料固化处置粘土过程中耐久性性能欠佳，抗拉性能严重不足，粘土固化体破坏后的抗渗性急剧下降，加速了填埋场周边环境的恶化。

发明内容

本发明提供的垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂，解决了或部分解决了现有技术中粘土固化层的强度、抗渗性能低及耐久性差的技术问题，实现了增强粘土固化层的抗拉性能和耐久性，提高防渗性能和使用寿命的技术效果。

本发明提供的垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂，包括：以质量百分比计，改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％。

作为优选，所述粘土胶凝固结防渗剂包括：以质量百分比计，改性粉煤灰80％、胶凝材料15％及聚乙烯醇5％。

作为优选，所述改性粉煤灰包括：以质量份数计，1份粉煤灰及0.5份炉渣。

作为优选，所述炉渣为高炉炉渣烘干磨细并过2mm筛而获得的炉渣颗粒。

作为优选，所述改性粉煤灰包括：以质量份数计，1份粉煤灰、0.5份炉渣及0.01份碳酸氢钠。

作为优选，所述胶凝材料为粉末状的硅酸盐水泥或石灰。

作为优选，所述聚乙烯醇的含水率不大于1％。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种改性粉煤灰的制备方法，用于制备所述粘土胶凝固结防渗剂中的所述改性粉煤灰，包括以下步骤：

以质量份数计，将高炉炉渣烘干磨细并过2mm筛而获得0.5份所述炉渣；

将1份所述粉煤灰与0.5份所述炉渣混合搅拌均匀后获得煤渣混合物；

将所述煤渣混合物通过800～830℃高温煅烧2h；

煅烧结束后，将0.01份碳酸氢钠与所述煤渣混合物混合均匀后制得所述改性粉煤灰。

作为优选，所述煤渣混合物通过820℃高温煅烧2h。

作为优选，所述煅烧过程中的升温速率为25℃/min。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了由改性粉煤灰、胶凝材料及聚乙烯醇组成的粘土胶凝固结防渗剂，且控制各组分的质量百分比为：改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％，改性粉煤灰能固化稳定垃圾填埋场底部的粘土，胶凝材料能够在一定程度上调节粘土与改性粉煤灰的反应速率和材料级配；聚乙烯醇能提高粘土与改性粉煤灰固化稳定后的抗拉性能和耐久性，从而提高填埋场底部粘土防渗层的防渗性能和使用寿命。这样，有效解决了现有技术中粘土固化层的强度、抗渗性能低及耐久性差的技术问题，实现了增强粘土固化层的抗拉性能和耐久性，提高防渗性能和使用寿命的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的改性粉煤灰的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂及改性粉煤灰的制备方法，解决了或部分解决了现有技术中粘土固化层的强度、抗渗性能低及耐久性差的技术问题，通过采用由改性粉煤灰、胶凝材料及聚乙烯醇组成的粘土胶凝固结防渗剂，且控制各组分的质量百分比为：改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％，实现了增强粘土固化层的抗拉性能和耐久性，提高防渗性能和使用寿命的技术效果。

垃圾填埋场防渗系统主要包括衬垫系统和底部压实黏土层，规范中要求仅对填埋场底部区域进行回填并压实即可。近年来，现有技术中的填埋场防渗系统破坏事件频发，其中一重要原因即由于填埋场底部的粘土通过水泥类材料固化，导致填埋场的基础强度不足引起的不均匀沉降，使底部防渗膜不同位置处于张拉状态，长期疲劳状态致使填埋场底部防渗层渗漏。填埋场渗漏后，渗滤液的侵蚀加速了粘土层的侵蚀，加速破坏了底部防渗层粘土的力学和渗透性能，加剧了填埋场防渗系统破坏对周边环境的污染。

本发明提供的垃圾填埋场底部防渗系统粘土胶凝固结防渗剂，包括：以质量百分比计，改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％。

其中，改性粉煤灰能固化稳定垃圾填埋场底部的粘土，胶凝材料能够在一定程度上调节粘土与改性粉煤灰的反应速率和材料级配；聚乙烯醇能提高粘土与改性粉煤灰固化稳定后的抗拉性能和耐久性，从而提高填埋场底部粘土防渗层的防渗性能和使用寿命。

作为一种优选的实施例，粘土固化剂包括：以质量百分比计，改性粉煤灰80％、胶凝材料15％及聚乙烯醇5％。其中，改性粉煤灰包括：以质量份数计，1份粉煤灰及0.5份炉渣，作为另一种优选的实施例，改性粉煤灰包括：以质量份数计，1份粉煤灰、0.5份炉渣及0.01份碳酸氢钠，上述的炉渣为高炉炉渣烘干磨细并过2mm筛而获得的炉渣颗粒。

进一步的，胶凝材料为粉末状的硅酸盐水泥或石灰，硅酸盐水泥或者石灰能够在一定程度上调节粘土与改性粉煤灰的反应速率和材料级配，利于现场施工的进行同时提高填埋场底部粘土固化层的抗渗等级。

进一步的，聚乙烯醇的含水率不大于1％，聚乙烯醇能使粘土固化层具有良好的抗拉性能和耐久性，从而提高填埋场底部粘土防渗层的防渗性能和使用寿命。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种改性粉煤灰的制备方法，用于制备粘土胶凝固结防渗剂中的改性粉煤灰，参见附图1，包括以下步骤：

S1：以质量份数计，将高炉炉渣烘干磨细并过2mm筛而获得0.5份炉渣。

S2：将1份粉煤灰与0.5份炉渣混合搅拌均匀后获得煤渣混合物。

S3：将煤渣混合物通过800～830℃高温煅烧2h；优选的，煤渣混合物通过820℃高温煅烧2h，且煅烧过程中的升温速率为25℃/min。

S4：煅烧结束后，将0.01份碳酸氢钠与煤渣混合物混合均匀后制得改性粉煤灰。

其中，在高炉炉渣煅烧前进行磨细、过筛，保证了改性粉煤灰煅烧材料的均匀性，能增强填埋场底部的粘土固化处置效果，煅烧温度820℃是经过试验验证的最佳煅烧温度，升温速率2525℃/min也是煅烧过程工艺优化的最佳升温速率；煅烧过程的缓慢升温是为了确保粉煤灰不发生过烧和欠烧，优化改性粉煤灰中活性成分的含量，从而确保改性粉煤灰在填埋场防渗系统底部粘土胶凝固结防渗剂处置粘土过程中的高效性；煅烧结束后加入碳酸氢钠，能保证改性粉煤灰能够适应酸性和碱性环境，具备酸碱缓冲作用，降低酸性或碱性渗滤液对底部粘土防渗层的侵蚀，从而提高底部粘土层的使用寿命。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了由改性粉煤灰、胶凝材料及聚乙烯醇组成的粘土胶凝固结防渗剂，且控制各组分的质量百分比为：改性粉煤灰78～82％、胶凝材料14～16％及聚乙烯醇4～6％，改性粉煤灰能固化稳定垃圾填埋场底部的粘土，胶凝材料能够在一定程度上调节粘土与改性粉煤灰的反应速率和材料级配；聚乙烯醇能提高粘土与改性粉煤灰固化稳定后的抗拉性能和耐久性，从而提高填埋场底部粘土防渗层的防渗性能和使用寿命。这样，有效解决了现有技术中粘土固化层的强度、抗渗性能低及耐久性差的技术问题，实现了增强抗拉性能和耐久性，提高防渗性能和使用寿命的技术效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。