發(fā)布時間：2017-05-14 09:15

  本文關鍵詞：垃圾填埋場新型黏土基襯墊防滲性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場中,可揮發(fā)性有機污染物(VOCs)通過土工膜擴散,會污染填埋場下面的土壤和地下水。垃圾填埋場的設計中,襯墊系統(tǒng)是不可或缺的部分,壓實黏土襯墊經常被用來作為阻截污染物流動的屏障。但傳統(tǒng)的垃圾填埋場黏土襯墊在填埋體生化反應放熱作用下易開裂,開裂后防滲功能失效。因此,研究改良垃圾填埋場黏土襯墊的性能,減少滲濾液和VOCs對周圍環(huán)境的二次污染,具有重要的工程意義。本文以黏土基底部襯墊為研究對象,研究如何提高其對VOCs的防滲效果。第一種方案采用表面活性劑對膨潤土-砂進行改性,使用壓力板儀對處于非飽和狀態(tài)下的改性膨潤土-砂的滲透性和持水能力進行研究;第二種方案則嘗試在襯墊中引入互不連通的夾氣泡以阻擋VOCs的穿透。主要研究內容為:(1)對前人的有關成果進行回顧,探討膨潤土中加入砂、改性的不同方法及改性后不同的物理、力學性質。采用室內實驗的方式研究發(fā)現(xiàn),膨潤土用十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)改性后,持水能力降低、滲透性變大,導致其防滲性能變差。因此,盡管有機改性劑能提高膨潤土-砂對有機污染物的吸附能力,但對其在垃圾填埋場底部襯墊中的使用仍需要慎重對待,應嚴格控制保證其滲透性符合設計規(guī)范要求。(2)在傳統(tǒng)的溶質對流-擴散遷移機理的基礎上,考慮襯墊材料在填埋體自重下的固結和孔隙水中溶解的VOCs揮發(fā)進入氣泡中而固定所引發(fā)的“蒸汽阻滯”效應,建立了VOCs在含有不連通氣泡的高飽和填埋場黏土基襯墊中的耦合運移模型。研究表明,夾氣泡的存在形成非飽和效應、降低了滲透性,并與“蒸汽阻滯”效應聯(lián)合,對于疏水性可揮發(fā)性有機物的遷移過程有明顯的阻滯作用。但是,夾氣泡的存在并不能顯著延緩親水性VOCs的穿透過程。(3)為提高夾氣泡對親水性VOCs的阻滯效果,可使土壤襯墊包含氧氣氣泡,引發(fā)微生物對VOCs的“固有降解”作用。首先,在夾氣泡VOCs耦合遷移模型基礎上,推導出考慮氧氣促發(fā)的固有生物降解的污染物遷移-轉化數(shù)學模型,隨后研究了生活垃圾填埋場典型VOCs的傳輸與轉化。結果表明,當封閉氣體為氧氣時,固有生物降解能有效阻斷VOCs,且在垃圾填埋場現(xiàn)場常見污染物濃度水平下所需氣泡墻厚度相對較薄,具有很好的應用前景。本文分別對改性和含夾氣泡兩類新型黏土基填埋場襯墊進行室內試驗和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn),填埋場襯墊選用有機改性膨潤土-砂時應謹慎、避免滲透性過大而不符合設計標準,夾氣泡尤其是氧氣氣泡的黏土襯墊則在保證低滲透性條件下能夠有效阻斷可揮發(fā)性有機污染物的遷移,具有良好的應用前景。研究成果將為未來的垃圾填埋場黏土基襯墊的設計提供參考。
【關鍵詞】：可揮發(fā)性有機污染物 黏土襯墊 滲透性 夾氣泡 固有生物降解
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU531.7;X705
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 黏土基襯墊材料13
• 1.2.2 膨潤土-砂襯墊材料13-14
• 1.2.3 改性膨潤土襯墊材料14-15
• 1.2.4 夾氣泡土中的滲流和VOCs在土中的固有降解15-16
• 1.2.5 襯墊中污染物的傳輸16-17
• 1.3 存在的問題17-18
• 1.4 本文的研究內容18-19
• 第二章 垃圾填埋場理論和襯墊中污染物的遷移模型19-25
• 2.1 垃圾填埋技術及底部襯墊的設置方法19-22
• 2.2 污染物在襯墊中遷移模型分析22-24
• 2.2.1 土壤溶質遷移機理22
• 2.2.2 污染物傳輸?shù)幕灸Ｐ?/span>22-24
• 2.3 本章小結24-25
• 第三章 改性后的膨潤土-砂土水特征曲線和浸水試驗25-47
• 3.1 膨潤土的性質、結構及改性25-26
• 3.1.1 膨潤土的結構、性質特征25
• 3.1.2 膨潤土的改性25-26
• 3.2 試樣的制備26-31
• 3.2.1 試驗材料26-28
• 3.2.2 試驗儀器28
• 3.2.3 制樣步驟28-31
• 3.3 土水特征曲線試驗31-36
• 3.3.1 儀器介紹及工作原理31-32
• 3.3.2 測量過程32-33
• 3.3.3 土水特征曲線33-36
• 3.4 浸水試驗36-46
• 3.4.1 測量裝置36
• 3.4.2 測量過程36-38
• 3.4.3 水分分布曲線38-43
• 3.4.4 水分擴散系數(shù)和滲透系數(shù)43-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第四章 含有氣泡的填埋場襯墊對VOCs的遷移的影響47-58
• 4.1 含有封閉氣泡黏土襯墊的研究背景47-48
• 4.2 概念模型和假設48-49
• 4.3 模型建立過程49-52
• 4.4 工程實例的數(shù)值模擬52-56
• 4.4.1 問題描述52-55
• 4.4.2 數(shù)值模擬結果與討論55-56
• 4.5 本章小結56-58
• 第五章 氧氣氣泡墻降解作用對襯墊中典型VOCs遷移影響58-64
• 5.1 含有氧氣泡的黏土襯墊研究背景58
• 5.2 固有生物降解模型公式58-59
• 5.3 五種典型VOCs在填埋場底部襯層中穿透的示例59-60
• 5.4 數(shù)值模擬結果與討論60-63
• 5.5 本章小結63-64
• 第六章 結論與展望64-66
• 6.1 結論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻66-73
• 致謝73-74
• 讀研期間發(fā)表的論文74

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