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環境工程中土工合成材料的應用

時間:2016年05月30日 信息來源:本站原創

隨著經濟的快速發展,廢棄物的污染問題日益嚴重。環境問題在世界范圍內日益的得到重視。作為一種高性能的材料,土工合成材料在固體廢棄物的處理上發揮越來越大的作用。以下是土工合成材料在環保上的應用介紹。

   一、棄置場的襯砌系統

   美國環保局于1982年規定的采用土工膜作為棄置場的襯砌系統得到了普遍的響應。自此,開發了3種方式的襯砌:

   1、雙襯砌層,具有滲漏監測功能

   2、組合襯砌(土工膜及其下部的粘土層)

   3、土工合成材料及粘土襯砌(GCL)

這些封閉系統對保護地下環境非常有效。

   目前,在美國,100%的有害的和24%的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統;在世界上,58%的有害的和14%的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統。

   盡管這種襯砌系統提供了長期的封閉(高密度聚乙烯土工膜半生命期為數百年),但不是永久性的。滲漏循環的概念是在填土技術方面的新進展。滲漏出的物質被重新導入棄置物,以加速棄置物的降解,提高氣體的產生量。已開過這方面的會議一次。在美國至少有30個,在世界上有更多的棄置場,采用該技術。目的是在更短的時間內降解棄置物。另一種方法是需氧降解,這需要在循環過程中加入空氣。這樣,降解的速度會加快,但沒有氣體產生。

   將來的發展是滲漏物循環的同時,進行開采處理。滲漏物可以通過土工合成材料排水系統(比如預制豎直排水)注入。這種概念目的是創建永久性的棄置場。將整個棄置場劃分為幾個單元,逐個單元順序充填。通過滲漏體循環(需氧或厭氧)降解,原來的棄置物就可以在一定的時間內被開采,制作肥料、覆蓋物等有益用料。這種方法允許襯砌系統被監測、修理,甚至更換。從而,如果棄置物的來量不變,可以創建一個永久性的棄置場。這一概念常有吸引力的,在土地奇缺的地區正在得到研究。

   二、棄置場封蓋系統

   棄置場封蓋系統通常采用組合防滲體(即土工膜和GCL或壓實粘土襯砌),其上是排水系統,其下是氣體收集系統。

   最近的進展(在許多大型的棄置場已經采用)是收集氣體并轉化為能源。這種能源一部分被用做現場設施的動力,其余轉售給地方動力部。氣體的收集可以通過封蓋系統下的收集系統或深井收集系統實現。

   關于大型棄置場的最終封蓋系統的用途,有以下方面值得研究:

   *長跑和自行車訓練基地  *運動會場所
   *高爾夫球場    *倉庫區和輕工業區
   *藝術品觀賞區。

   三、棄置場的垂直防滲

   由于棄置場的范圍和性質的未知性,環保的策略往往是用垂直防滲體將棄置物包圍起來。盡管大多數垂直防滲體是由回填土組成,在其上游一側增設土工膜可以作為附加的環保措施。即在溝槽的上游一側鋪設土工膜后,再回填透水性較低的土料(土和膨潤土或土和粉煤灰)以形成組合防滲體。有許多方法鋪設土工膜,可以板材或卷材的方式進行鋪設。

   最新的進展是在土工膜上開設出口,收集滲漏體并予以處理。可以預先確定滲漏體的滯留時間,以便得到充分地處理。

   將來的進展是設置雙層垂直防滲墻系統,以便附有滲漏檢測的功能。可以將土工網或、砂用于滲漏監測系統。后一種方法類似于維也納的雙墻系統。

   四、棄置場的底部襯砌

   棄置場和頂部和側面系統建成后,另一個棘手的問題是棄置場的底部襯砌。這確實是一個需要解決但又很難解決的問題,因為可能產生側向和向下的污染。如果垂直墻不能達不透水層,污染的深度是非常大的。目前還沒有有效的方法來進行已建棄置場的底部襯砌。

   現在的進展是在棄置場下進行灌漿,但需鉆透未知的棄置場,因此會帶來負面效應。另一種方法是從側面斜向灌漿。這兩種方法產生的底部襯砌的連續性是令人懷疑的。

   將來的發展是在棄置場的側面開挖一長墻,再將棄置場底部水平挖空,以便水平地鋪設連續的土工膜層。這個建議已提交美國礦務局。該項技術是在棄置場的底部水平地鋪設組合土工膜或GCL襯砌,并允許上部棄置物塌落或用土工織物管支撐。這樣,底部襯砌、垂直墻和頂蓋系統將完全包裹棄置場,是最理想的結果,也說明土工膜和GCL在特殊的棄置場能起到安全的環境保護作用。

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