一種垃圾填埋場防滲漿材及配制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場防滲漿材及配制方法，防滲漿材配方由聚乙烯醇有機(jī)化的膨潤土、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、聚羧酸減水劑、純堿等組成。本發(fā)明的防滲漿材的結(jié)石率大于99.8%，固結(jié)體28d滲透系數(shù)為（0.15～3.5）×10-8cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.5～2.0MPa，豎向極限應(yīng)變?yōu)?.68%～6.42%，彈性模量為100MPa左右；漿材固結(jié)體對CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS等阻滯率達(dá)到95%以上，對Hg、Pb等重金屬離子阻滯率在99.9%以上。漿材結(jié)石體具有很好的耐久穩(wěn)定性，抗壓強(qiáng)度及彈性模量適宜，塑性和韌性好，與垃圾填埋場的地基變形相協(xié)調(diào)，確保防滲隔離墻在設(shè)計使用年限內(nèi)不出現(xiàn)開裂與失效。
【專利說明】一種垃圾填埋場防滲漿材及配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于城市生活垃圾處置及污染防治的地下工程領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾填埋場防滲漿材及配制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市生活垃圾是指在城市日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物以及垃圾滲濾液。我國每年產(chǎn)生2億噸左右的生活垃圾，并以每年8%~10%的速度增加，據(jù)對中國近700座城市的生活垃圾狀況進(jìn)行調(diào)查，有230多座城市陷于垃圾包圍之中。城市生活垃圾在填埋過程中，由于垃圾微生物的厭氧分解作用、降水的淋溶作用、地表徑流和地下水滲入等形成了滲濾液(或稱之為浙出液)。由于滲濾液的成分復(fù)雜(CODcr, BOD5與重金屬離子濃度較高)、污染性強(qiáng)，一旦發(fā)生滲漏將造成對垃圾場周圍水體、土壤等嚴(yán)重污染，因此城市垃圾的處置及污染防治已成為環(huán)境保護(hù)的突出問題之一。
[0003]對垃圾填埋場滲濾液滲漏污染最直接的控制方法是建立有效的防滲系統(tǒng)，將滲濾液，特別是其中的有害污染物嚴(yán)格控制在一定的水文地質(zhì)單元體內(nèi)，同時建立滲濾液處理設(shè)施進(jìn)行處理，使其達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)之后再排放，以避免污染周圍地下水、地表水和土壤。工程實踐證明，利用帷幕注漿等工藝技術(shù)在填埋場的四周建立防滲系統(tǒng)(即防滲墻)是有效阻止?jié)B濾液中污染物向外遷移的最有效辦法之一。垃圾填埋場防滲系統(tǒng)的有效性一方面取決于防滲系統(tǒng)是否能有效阻止?jié)B濾液滲漏，另一方面取決于防滲系統(tǒng)能否有效阻止?jié)B濾液中污染物向外遷移，同時還能有效阻止地下徑流進(jìn)入垃圾填埋場，避免在填埋庫區(qū)產(chǎn)生更多滲濾液。因此選擇滲 透系數(shù)低，對垃圾場地滲濾液吸附阻滯作用好，成本低，便于現(xiàn)場使用的防滲漿材，是建立垃圾填埋場防滲墻的關(guān)鍵因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種對垃圾場地滲濾液吸附阻滯作用好，成本低，便于現(xiàn)場使用的垃圾填埋場防滲漿材及配制方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:
一種垃圾填埋場防滲漿材，其特征在于包括下述重量份組分:水泥160~240、有機(jī)化膨潤土 180.5~272、粉煤灰150~200、聚羧酸減水劑0.1~0.4、純堿5~10、水680~780，所述有機(jī)化膨潤土通過使用0.5~2.0重量份的聚乙烯醇對180~270重量份的膨潤土進(jìn)行改性得到。
[0005]所述垃圾填埋場防滲漿材的水泥優(yōu)選42.5級的普通硅酸鹽水泥；膨潤土優(yōu)選蒙脫石礦物含量為55%-95%的黏土 ；粉煤灰優(yōu)選火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰；聚乙烯醇優(yōu)選1788或2788型；聚羧酸減水劑優(yōu)選T0J800-10A型。
[0006]本發(fā)明所述的垃圾填埋場隔離墻防滲漿材，28d滲透系數(shù)為(0.15~
3.5) X l(T8cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.5~2.0MPa，漿材固結(jié)體對C0D&、B0D5、NH4_N、TP、SS等阻滯率達(dá)到95%以上，對Hg、Pb等重金屬離子阻滯率在99.9%以上。漿材結(jié)石體具有很好的耐久穩(wěn)定性，其塑性和韌性好，與垃圾填埋場的地基變形相協(xié)調(diào)。[0007]本發(fā)明還提供了一種垃圾填埋場防滲漿材的配制方法，按以下步驟實施:
按配制Im3楽;材計算，
①取純堿5kg~10kg，放入一定量水中常溫下進(jìn)行溶解；
②取聚乙烯醇0.5kg~2.0kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，溶解濃度不超過10%，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置5h~8h待用；
③取膨潤土180kg~270kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理(即形成有機(jī)化膨潤土)，攪拌IOmin以后，靜置待用；
④取聚羧酸減水劑0.1kg~0.4kg，溶解于常溫下的水中，溶解濃度不超過20%，待用；
⑤取水泥160kg~240kg、粉煤灰150kg~200kg混合均勻后加水(余量水)進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
上述垃圾填埋場防滲漿材的水泥優(yōu)選42.5級的普通硅酸鹽水泥；膨潤土優(yōu)選蒙脫石礦物含量為55%-95%的黏土 ；粉煤灰優(yōu)選火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰；聚乙烯醇優(yōu)選1788型或2788型；聚羧酸減水劑優(yōu)選T0J800-10A型。
現(xiàn)有技術(shù)下，垃圾填埋場防滲漿材多采用普通的膨潤土和減水劑改善漿材性能，但是對磷、銨態(tài)氮、CODcr, BOD5、Hg、As、Pb、Cd等的阻滯作用相對有限，CODcr, BOD5的阻滯率很難達(dá)到90%以上，28d滲透系數(shù)多在l(T7cm/s左右。申請?zhí)?01310005195.4，名稱為《一種垃圾填埋場隔離墻防滲漿材及制備方法》的中國專利申請公開了一種垃圾填埋場隔離墻防滲漿材及制備方法，防滲漿材配方由膨潤土、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、純堿、奈系高濃型高效減水劑(或木質(zhì)素磺酸鹽)、聚丙烯纖維(或玻璃纖維)等組成。該防滲漿材的固結(jié)體28d滲透系數(shù)小于IX 10_7cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于2.0MPa ;漿材固結(jié)體對C0DCr、B0D5、NH4-N、TP、SS等阻滯率達(dá)到85%以上，對Hg、Pb等重金屬離子阻滯率在99%以上。由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)下尚無一種漿材能夠同時實現(xiàn)高阻滯率和低滲透系數(shù)。
[0008]本發(fā)明具有積極的效果:
(I)本發(fā)明的防滲漿材將改性的有機(jī)膨潤土、粉煤灰和水泥等作為防滲漿材的主料，主要考慮了漿材結(jié)石體的低滲透性和對垃圾填埋場滲濾液中污染物的吸附阻滯作用的有效發(fā)揮；同時，選用純堿作為漿材分散劑，選用聚乙烯醇，優(yōu)選1788型或2788型作為膨潤土的有機(jī)化改性劑，選用聚羧酸減水劑優(yōu)選T0J800-10A型作為漿材稀釋劑(調(diào)整流動度與可泵期)，使?jié){材的各項性能指標(biāo)達(dá)到優(yōu)良:其漿材的結(jié)石率大于99.8%，固結(jié)體28d滲透系數(shù)為(0.15~3.5) X10_8cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.5~2.0MPa，豎向極限應(yīng)變?yōu)?.68%~6.42%，彈性模量為IOOMPa左右；漿材固結(jié)體對C0D&、B0D5、NH4_N、TP、SS等阻滯率達(dá)到95%以上，對Hg、Pb等重金屬離子阻滯率在99.9%以上。漿材結(jié)石體具有很好的耐久穩(wěn)定性，抗壓強(qiáng)度及彈性模量適宜，塑性和韌性好，與垃圾填埋場的地基變形相協(xié)調(diào)，確保防滲隔離墻在設(shè)計使用年限內(nèi)不出現(xiàn)開裂與失效，特別需要強(qiáng)調(diào)的是，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明漿材對CODcr^BOD5的阻滯率得到大幅提升，達(dá)到了 96%以上，本發(fā)明漿材的28d滲透系數(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)降低了近10倍，具有極其優(yōu)越的阻滯和防滲性能。
[0009](2)本發(fā)明的防滲漿材成本低，按目前漿材原材料市場價格計算，配制Im3漿材成本僅為85元~180元，而配制Im3塑性混凝土防滲漿材成本在230元以上。[0010](3)本發(fā)明的垃圾填埋場防滲漿材無毒環(huán)保，凝結(jié)時間可控性強(qiáng)，便于施工現(xiàn)場配制和使用，市場潛力巨大，工程應(yīng)用前景廣闊。
【具體實施方式】
[0011]以下通過實施例說明本發(fā)明的具體步驟，但不受實施例限制。
[0012]在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除非另有說明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義。
[0013]下面結(jié)合具體實施例并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0014]在以下實施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。
[0015]實施例1
本實施例的垃圾填埋場防滲漿材用各劑組分及含量為(單位kg/m3):水泥160、有機(jī)化膨潤土 270.5 (聚乙烯醇(1788型)0.5和膨潤土 270 )、粉煤灰150、、聚羧酸減水劑(T0J800-10A 型)0.1、純堿 10、水 680。
[0016]①取純堿IOkg倒入裝有150kg水的容器中常溫下進(jìn)行溶解。
[0017]②取聚乙烯醇(1788型)0.5kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置5h待用。
[0018]③取膨潤土 (蒙脫石礦物含量為55%的黏土)270kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理(即形成有機(jī)化膨潤土)，攪拌IOmin以后，靜置12h待用。
[0019]④取聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)0.1kg，加入IOkg水中，常溫下溶解后待用。
[0020]⑤取42.5級的普通硅酸鹽水泥160kg、火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰150kg混合均勻后倒入裝有520kg水(余量水)的容器中進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
[0021]實施例2
本實施例的垃圾填埋場防滲漿材用各劑組分及含量為(單位kg/m3):水泥240、有機(jī)化膨潤土 182(聚乙烯醇(2788型)2.0和膨潤土 180)、粉煤灰200、、聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)0.4、純堿5、水780。
[0022]①取純堿5kg倒入裝有150kg水的容器中常溫下進(jìn)行溶解。
[0023]②取聚乙烯醇(2788型)2.0kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置8h待用。
[0024]③取膨潤土 (蒙脫石礦物含量為70%的黏土)180kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理(即形成有機(jī)化膨潤土)，攪拌IOmin以后，靜置12h待用。
[0025]④取聚羧酸減水劑(T0J800 -10A型)0.4kg，加入30kg水中，常溫下溶解后待用。
[0026]⑤取42.5級的普通硅酸鹽水泥240kg、火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰200kg混合均勻后倒入裝有600kg水(余量水)的容器中進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
[0027]實施例3本實施例的垃圾填埋場防滲漿材用各劑組分及含量為(單位kg/m3):水泥200、有機(jī)化膨潤土 226.25 (聚乙烯醇(1788型)1.25和膨潤土 225)、粉煤灰175、聚羧酸減水劑(T0J800-10A 型)0.25、純堿 7.5、水 730。
[0028]取純堿7.5kg倒入裝有150kg水的容器中常溫下進(jìn)行溶解。
[0029]取聚乙烯醇(1788型)1.25kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置6h待用。
[0030]取膨潤土 (蒙脫石礦物含量為80%的黏土)225kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理(即形成有機(jī)化膨潤土)，攪拌IOmin以后，靜置12h待用。
[0031]取聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)0.25kg，加入IOkg水中，常溫下溶解后待用。
[0032]取42.5級的普通硅酸鹽水泥200kg、火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰175kg混合均勻后倒入裝有570kg水(余量水)的容器中進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
[0033]實施例4
本實施例的垃圾填埋場防滲漿材用各劑組分及含量為(單位kg/m3):水泥190、有機(jī)化膨潤土 241.5 (聚乙烯醇(2788型)1.5和膨潤土 240)、、粉煤灰160、聚羧酸減水劑(T0J800-10A 型)0.2、純堿 8.7、水 750。
[0034]取純堿8.7kg 倒入裝有150kg水的容器中常溫下進(jìn)行溶解。
[0035]取聚乙烯醇(1788型)1.5kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置8h待用。
[0036]取膨潤土 (蒙脫石礦物含量為95%的黏土)240kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理(即形成有機(jī)化膨潤土)，攪拌IOmin以后，靜置12h待用。
[0037]取聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)0.2kg，加入IOkg水中，常溫下溶解后待用。
[0038]取42.5級的普通硅酸鹽水泥190kg、火力發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰160kg混合均勻后倒入裝有590kg水(余量水)的容器中進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑(T0J800-10A型)溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
采用本領(lǐng)域常規(guī)方法考察本發(fā)明實施例1-4制得的漿材各項性能參數(shù)詳見下表1。
表1實施例的衆(zhòng)材配方及性能參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種垃圾填埋場防滲漿材，其特征在于包括下述重量份組分:水泥160~240、有機(jī)化膨潤土 180.5~272、粉煤灰150~200、聚羧酸減水劑0.1~0.4、純堿5~10、水680~780，所述有機(jī)化膨潤土通過使用0.5~2.0重量份的聚乙烯醇對180~270重量份的膨潤土進(jìn)行改性得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場防滲漿材，其特征在于:所述防滲漿材的水泥為42.5級的普通硅酸鹽水泥；膨潤土為蒙脫石礦物含量為55%~95%的黏土 ；粉煤灰為火電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰；聚乙烯醇為1788型或2788型；聚羧酸減水劑為T0J800-10A型；純堿為碳酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1項所述的垃圾填埋場防滲漿材，其特征在于所述漿材28d滲透系數(shù)為(0.15~3.5) X l(T8cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.5~2.0MPa,漿材固結(jié)體對CODcr、BOD5'NH4-N, TP、SS等阻滯率達(dá)到95%以上，對Hg、Pb等重金屬離子阻滯率在99.9%以上。
4.一種如權(quán)利要求1-3之一項所述的垃圾填埋場防滲漿材的配制方法，其特征在于包括如下步驟: 按配制Im3楽;材計算: ①取純堿5kg~10kg， 放入一定量水中常溫下進(jìn)行溶解； ②取聚乙烯醇0.5kg~2.0kg放入上述的純堿溶液中常溫下進(jìn)行預(yù)水化侵泡，溶解濃度不超過10%，一般應(yīng)往純堿溶液中邊散入聚乙烯醇，邊進(jìn)行攪拌，攪拌15min~30min后，靜置5h~8h待用； ③取膨潤土180kg~270kg，放入上述的聚乙烯醇堿性溶液中常溫下進(jìn)行有機(jī)化處理，即形成有機(jī)化膨潤土，攪拌IOmin以后，靜置待用； ④取聚羧酸減水劑0.1kg~0.4kg，溶解于常溫下的水中，溶解濃度不超過20%，待用； ⑤取水泥160kg~240kg、粉煤灰150kg~200kg混合均勻后加水(余量水)進(jìn)行攪拌，并將有機(jī)化的膨潤土溶液加入其中一起攪拌，攪拌均勻后再加入聚羧酸減水劑溶液，邊加入邊攪拌，攪拌至均勻狀態(tài)即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垃圾填埋場防滲漿材的配制方法，其特征在于:步驟③中的膨潤土采用聚乙烯醇的堿性溶液進(jìn)行有機(jī)化處理，充分?jǐn)嚢韬笮枰o置侵泡12h以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垃圾填埋場隔離墻防滲漿材的配制方法，其特征在于所述水泥為42.5級的普通硅酸鹽水泥；膨潤土為蒙脫石礦物含量55%~95%的黏土 ；粉煤灰為火電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰；聚乙烯醇為1788型或2788型；聚羧酸減水劑為T0J800-10A型。
【文檔編號】C04B28/04GK103951347SQ201410156248
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】代國忠, 李文虎, 王營彩, 蔣曉曙, 史貴才, 張亞興 申請人:常州工學(xué)院