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环境工程中土工合成材料的应用

随着经济的快速发展,废弃物的污染问题日益严重。环境问题在世界范围内日益的得到重视。作为一种高性能的材料,土工合成材料在固体废弃物的处理上发挥越来越大的作用。以下是土工合成材料在环保上的应用介绍。

 一、弃置场的衬砌系统

 美国环保局于1982年规定的采用土工膜作为弃置场的衬砌系统得到了普遍的响应。自此,开发了3种方式的衬砌:

 1、双衬砌层,具有渗漏监测功能

 2、组合衬砌(土工膜及其下部的粘土层)

 3、土工合成材料及粘土衬砌(GCL)

这些封闭系统对保护地下环境非常有效。

 目前,在美国,100%的有害的和24%的城市垃圾弃置场要求双层衬砌系统;在世界上,58%的有害的和14%的城市垃圾弃置场要求双层衬砌系统。

 尽管这种衬砌系统提供了长期的封闭(高密度聚乙烯土工膜半生命期为数百年),但不是永久性的。渗漏循环的概念是在填土技术方面的新进展。渗漏出的物质被重新导入弃置物,以加速弃置物的降解,提高气体的产生量。已开过这方面的会议一次。在美国至少有30个,在世界上有更多的弃置场,采用该技术。目的是在更短的时间内降解弃置物。另一种方法是需氧降解,这需要在循环过程中加入空气。这样,降解的速度会加快,但没有气体产生。

 将来的发展是渗漏物循环的同时,进行开采处理。渗漏物可以通过土工合成材料排水系统(比如预制竖直排水)注入。这种概念目的是创建永久性的弃置场。将整个弃置场划分为几个单元,逐个单元顺序充填。通过渗漏体循环(需氧或厌氧)降解,原来的弃置物就可以在一定的时间内被开采,制作肥料、覆盖物等有益用料。这种方法允许衬砌系统被监测、修理,甚至更换。从而,如果弃置物的来量不变,可以创建一个永久性的弃置场。这一概念常有吸引力的,在土地奇缺的地区正在得到研究。

 二、弃置场封盖系统

 弃置场封盖系统通常采用组合防渗体(即土工膜和GCL或压实粘土衬砌),其上是排水系统,其下是气体收集系统。

 最近的进展(在许多大型的弃置场已经采用)是收集气体并转化为能源。这种能源一部分被用做现场设施的动力,其余转售给地方动力部门。气体的收集可以通过封盖系统下的收集系统或深井收集系统实现。

 关于大型弃置场的最终封盖系统的用途,有以下方面值得研究:

 *长跑和自行车训练基地*运动会场所
 *高尔夫球场*仓库区和轻工业区
 *艺术品观赏区。

 三、弃置场的垂直防渗

 由于弃置场的范围和性质的未知性,环保的策略往往是用垂直防渗体将弃置物包围起来。尽管大多数垂直防渗体是由回填土组成,在其上游一侧增设土工膜可以作为附加的环保措施。即在沟槽的上游一侧铺设土工膜后,再回填透水性较低的土料(土和膨润土或土和粉煤灰)以形成组合防渗体。有许多方法铺设土工膜,可以板材或卷材的方式进行铺设。

 最新的进展是在土工膜上开设出口,收集渗漏体并予以处理。可以预先确定渗漏体的滞留时间,以便得到充分地处理。

 将来的进展是设置双层垂直防渗墙系统,以便附有渗漏检测的功能。可以将土工网或、砂用于渗漏监测系统。后一种方法类似于维也纳的双墙系统。

 四、弃置场的底部衬砌

 弃置场和顶部和侧面系统建成后,另一个棘手的问题是弃置场的底部衬砌。这确实是一个需要解决但又很难解决的问题,因为可能产生侧向和向下的污染。如果垂直墙不能达不透水层,污染的深度是非常大的。目前还没有有效的方法来进行已建弃置场的底部衬砌。

 现在的进展是在弃置场下进行灌浆,但需钻透未知的弃置场,因此会带来负面效应。另一种方法是从侧面斜向灌浆。这两种方法产生的底部衬砌的连续性是令人怀疑的。

 将来的发展是在弃置场的侧面开挖一长墙,再将弃置场底部水平挖空,以便水平地铺设连续的土工膜层。这个建议已提交美国矿务局。该项技术是在弃置场的底部水平地铺设组合土工膜或GCL衬砌,并允许上部弃置物塌落或用土工织物管支撑。这样,底部衬砌、垂直墙和顶盖系统将完全包裹弃置场,是最理想的结果,也说明土工膜和GCL在特殊的弃置场能起到安全的环境保护作用。

 
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