環境工程中土工合成材料的應用
隨(sui)著(zhu)經(jing)濟(ji)的(de)快速發(fa)展，廢棄物的(de)污染(ran)問題日益嚴重(zhong)。環(huan)境問題在(zai)(zai)(zai)世(shi)界范圍內日益的(de)得(de)到重(zhong)視(shi)。作為一種(zhong)高性能(neng)的(de)材料，土(tu)工合成材料在(zai)(zai)(zai)固體廢棄物的(de)處理上發(fa)揮(hui)越(yue)來(lai)越(yue)大的(de)作用(yong)。以下是(shi)土(tu)工合成材料在(zai)(zai)(zai)環(huan)保上的(de)應用(yong)介紹。
一、棄置場(chang)的(de)襯砌系統
美國環保局于(yu)1982年(nian)規定(ding)的(de)采用土工膜作為(wei)棄置場的(de)襯砌(qi)系(xi)統得到了(le)(le)普遍的(de)響應。自(zi)此，開發了(le)(le)3種方式的(de)襯砌(qi)：
1、雙襯砌層，具有滲漏監測功能
2、組合襯砌(土(tu)工膜及(ji)其下部的粘(zhan)土(tu)層)
3、土(tu)工合成材(cai)料及粘土(tu)襯(chen)砌(GCL)
這些(xie)封閉系(xi)統(tong)對保護地下環(huan)境非常有(you)效。
目前，在(zai)美國(guo)，100％的(de)(de)有害(hai)的(de)(de)和(he)24％的(de)(de)城市(shi)垃(la)(la)圾棄(qi)置場要求雙層(ceng)襯砌(qi)(qi)系(xi)統(tong)(tong)；在(zai)世界上，58％的(de)(de)有害(hai)的(de)(de)和(he)14％的(de)(de)城市(shi)垃(la)(la)圾棄(qi)置場要求雙層(ceng)襯砌(qi)(qi)系(xi)統(tong)(tong)。
盡(jin)管這(zhe)(zhe)(zhe)種襯砌系統提供了長期的(de)(de)(de)(de)封閉(bi)(高密度聚(ju)乙烯土工膜半生命(ming)期為(wei)數百(bai)年)，但不是永(yong)久(jiu)性的(de)(de)(de)(de)。滲漏循(xun)環(huan)的(de)(de)(de)(de)概念是在填土技(ji)術方面的(de)(de)(de)(de)新進展。滲漏出的(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)被重新導入棄(qi)(qi)置物(wu)，以加速棄(qi)(qi)置物(wu)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)，提高氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)產(chan)生量。已開過(guo)這(zhe)(zhe)(zhe)方面的(de)(de)(de)(de)會議(yi)一次(ci)。在美國(guo)至少有30個，在世(shi)界上有更多的(de)(de)(de)(de)棄(qi)(qi)置場，采用(yong)該技(ji)術。目(mu)的(de)(de)(de)(de)是在更短(duan)的(de)(de)(de)(de)時間內(nei)降(jiang)(jiang)解(jie)棄(qi)(qi)置物(wu)。另一種方法是需氧降(jiang)(jiang)解(jie)，這(zhe)(zhe)(zhe)需要在循(xun)環(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)加入空氣。這(zhe)(zhe)(zhe)樣，降(jiang)(jiang)解(jie)的(de)(de)(de)(de)速度會加快，但沒有氣體(ti)產(chan)生。
將(jiang)來的(de)發展是滲漏物循(xun)環的(de)同時(shi)，進(jin)行開采(cai)處理(li)。滲漏物可以(yi)通過土工合(he)成材料(liao)排水(shui)系(xi)(xi)統(比如(ru)預制(zhi)豎直排水(shui))注入。這種(zhong)概念目(mu)的(de)是創建(jian)(jian)永(yong)(yong)久性(xing)的(de)棄(qi)置(zhi)場。將(jiang)整個棄(qi)置(zhi)場劃分為幾(ji)個單元，逐(zhu)個單元順序充填(tian)。通過滲漏體循(xun)環(需氧或(huo)厭(yan)氧)降解，原來的(de)棄(qi)置(zhi)物就可以(yi)在(zai)一(yi)(yi)定的(de)時(shi)間內被(bei)開采(cai)，制(zhi)作肥料(liao)、覆蓋(gai)物等有益用料(liao)。這種(zhong)方法(fa)允許襯砌系(xi)(xi)統被(bei)監(jian)測、修理(li)，甚(shen)至更(geng)換。從而，如(ru)果棄(qi)置(zhi)物的(de)來量不變，可以(yi)創建(jian)(jian)一(yi)(yi)個永(yong)(yong)久性(xing)的(de)棄(qi)置(zhi)場。這一(yi)(yi)概念常(chang)有吸引(yin)力的(de)，在(zai)土地(di)奇缺的(de)地(di)區正(zheng)在(zai)得到研究。
二、棄置場封蓋系統
棄置場封蓋系統通常采(cai)用(yong)組合(he)防滲(shen)體(即土工膜(mo)和GCL或壓實粘土襯砌)，其(qi)(qi)上是(shi)(shi)排水系統，其(qi)(qi)下是(shi)(shi)氣體收(shou)集系統。
最近的(de)(de)進展(zhan)(在(zai)許(xu)多大型的(de)(de)棄置場已經(jing)采用)是收(shou)集氣(qi)體并轉化為(wei)能(neng)源。這種能(neng)源一部(bu)(bu)分被用做現(xian)場設施的(de)(de)動力，其余轉售給地方動力部(bu)(bu)門。氣(qi)體的(de)(de)收(shou)集可以通過封(feng)蓋系統(tong)(tong)下的(de)(de)收(shou)集系統(tong)(tong)或深(shen)井收(shou)集系統(tong)(tong)實(shi)現(xian)。
關(guan)于大型棄置場的(de)最(zui)終封蓋系統(tong)的(de)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(de)垂直防(fang)滲
由(you)于棄(qi)置(zhi)場的(de)范(fan)圍和性質的(de)未知(zhi)性，環保的(de)策略(lve)往往是用垂直(zhi)防(fang)滲體將(jiang)棄(qi)置(zhi)物包圍起來。盡管大(da)多數垂直(zhi)防(fang)滲體是由(you)回填土(tu)(tu)組成(cheng)，在其上游一(yi)側增(zeng)設(she)(she)土(tu)(tu)工(gong)膜可以作(zuo)為附加(jia)的(de)環保措施(shi)。即在溝(gou)槽的(de)上游一(yi)側鋪設(she)(she)土(tu)(tu)工(gong)膜后，再回填透水性較低(di)的(de)土(tu)(tu)料(土(tu)(tu)和膨(peng)潤土(tu)(tu)或(huo)土(tu)(tu)和粉煤灰(hui))以形成(cheng)組合防(fang)滲體。有許多方(fang)法鋪設(she)(she)土(tu)(tu)工(gong)膜，可以板材(cai)或(huo)卷材(cai)的(de)方(fang)式(shi)進行鋪設(she)(she)。
最新的進(jin)展是在土工膜上開設(she)出口，收集滲漏(lou)體并(bing)予以處理。可以預先(xian)確定滲漏(lou)體的滯留時間，以便得到充分地處理。
將(jiang)來的(de)進展是設置雙層垂直防滲墻系統(tong)(tong)，以便(bian)附有滲漏(lou)檢測(ce)的(de)功能。可以將(jiang)土工網或、砂用于滲漏(lou)監測(ce)系統(tong)(tong)。后一種方法類(lei)似于維也納(na)的(de)雙墻系統(tong)(tong)。
四(si)、棄置場的底部襯砌
棄(qi)置場(chang)和(he)(he)頂部和(he)(he)側面系(xi)統建(jian)成后，另(ling)一(yi)個棘手的(de)問題是(shi)棄(qi)置場(chang)的(de)底部襯砌。這確實是(shi)一(yi)個需要(yao)解決(jue)但又(you)很難(nan)解決(jue)的(de)問題，因為可能產生(sheng)側向和(he)(he)向下的(de)污染。如(ru)果垂直(zhi)墻不能達不透水(shui)層(ceng)，污染的(de)深度是(shi)非常大(da)的(de)。目前(qian)還(huan)沒(mei)有有效的(de)方法(fa)來(lai)進(jin)行已建(jian)棄(qi)置場(chang)的(de)底部襯砌。
現(xian)在的進(jin)(jin)展是(shi)在棄(qi)(qi)置場下進(jin)(jin)行灌漿，但需鉆(zhan)透未知的棄(qi)(qi)置場，因此會(hui)帶來負面效應。另一種方法是(shi)從側面斜(xie)向灌漿。這兩種方法產生的底部(bu)襯砌的連續(xu)性(xing)是(shi)令(ling)人懷(huai)疑的。
將來的(de)發展(zhan)是(shi)(shi)在棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)場的(de)側面(mian)開挖一長墻，再(zai)將棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)場底部水平挖空，以便水平地(di)鋪設(she)連(lian)續的(de)土工膜(mo)層。這個建(jian)議已提交(jiao)美國礦務局(ju)。該項技術是(shi)(shi)在棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)場的(de)底部水平地(di)鋪設(she)組合土工膜(mo)或(huo)GCL襯(chen)砌，并允(yun)許上部棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)物塌落或(huo)用土工織物管支撐。這樣，底部襯(chen)砌、垂直墻和頂蓋系(xi)統將完全包裹(guo)棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)場，是(shi)(shi)最理想的(de)結果，也說明土工膜(mo)和GCL在特殊的(de)棄(qi)(qi)(qi)置(zhi)場能起到安全的(de)環(huan)境保護作用。
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