一种固体废物填埋场的衬里

本发明涉及废弃物填埋领域，尤其涉及固体废物填埋场的衬里。

背景技术：

固体废弃物卫生填埋是旨在最大限度消除废弃物二次环境污染的最终处置方法。卫生填埋工程中底部衬里是减少渗滤液渗出的关键防渗层（如图1）。我国于1988年首次颁布《生活垃圾卫生填埋技术规范》，此后对此规范进了4次修改。

2004版规范之前，衬里使用的土料要求是“黏土”和“改性黏土”，2007版规范将其扩展到黏土及其他类型土。2013年，该规范从行标上升至国标，明确说明亚黏土和亚砂土等天然材料中加入添加剂进行人工改性，达到天然黏土衬里的等效防渗性能即可。即规范允许使用其它的土质作为主料，应达到厚度不小于2m，渗透系数不大于10−7cm/s的防渗效果。这给我国黄土地区因地制宜地设计压实天然土衬里提供了政策和规范依据。

张虎元研究了兰州黄土和榆林黄土掺入膨润土后渗透系数的变化，研究发现，分别添加14%和10%的膨润土后渗透系数低于1.0×10-7cm/s，并从微观结构对其原因进行解释。liu测试了北京黄土-膨润土混合物的力学参数和渗透系数。结果表明，膨润土含量为6%～7%时，抗压强度最大。选择大于最优含水率2%的实际含水率压实，渗透系数为9×10-8cm/s。但是河南地区黄土与上述三地的黄土存在区别，尤其是三门峡黄土颗粒相对较细，性质接近黄土状粉质黏土。

但是由于降雨的存在，水会通过垃圾或者固体废物到达衬里，如果衬里的渗透系数发生改变，不符合要求，会造成污染物到达地下水，从而造成地下水污染。现有技术中使用膨润土如山东潍坊驸马营的膨润土作为衬里无法，经过多次干湿循环，会产生明显肉眼可见的裂缝，作为垃圾填埋衬里或者固体废物填埋场的衬里显然存在问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种固体废物填埋场的衬里，不产生或者不易产生裂隙，渗透系数满足要求，可以提高对有机物的吸附效果。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，50%≦黄土含量≦86.2%，50%≥膨润土≥12.1%，0.5%≦hdtma≦1.7%；另外粒径<0.005mm的黄土≥20%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为≥2m。

按照质量计，黄土/膨润土/hdtma＝100/14/2。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/14/2/1.70，100/14/2为质量比，1.70为干密度，单位为g/cm³。

相对于现有技术，本发明提供的一种固体废物填埋场的衬里，不产生或者不易产生裂隙，渗透系数满足要求，可以提高对有机物的吸附效果。

附图说明

图1是固体废弃物卫生填埋场的结构示意图。

图2是干湿循环试验中防渗材料风干后的图片。

图3是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝0/100/0/1.70的渗透系数随时间变化图。

图4是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/6/2/1.70的渗透系数随时间变化图。

图5是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/0/0/1.70的渗透系数随时间变化图。

图6是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/0/1.70的渗透系数随时间变化图。

图7是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/14/2/1.70的渗透系数随时间变化图。

图8是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.40的渗透系数随时间变化图。

图9是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.55的渗透系数随时间变化图。

图10是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.70的渗透系数随时间变化图。

图11是黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/4/1.70的渗透系数随时间变化图。

具体实施方式

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，50%≦黄土含量≦86.2%，50%≥膨润土≥12.1%，0.5%≦hdtma≦1.7%；另外粒径<0.005mm的黄土≥20%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为≥2m。

按照质量计，黄土/膨润土/hdtma＝100/14/2。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/14/2/1.70，100/14/2为质量比，1.70为干密度，单位为g/cm³。

膨润土为商用膨润土，其他没有特殊要求。黄土来源于河南黄土颗粒。

使用本申请的固体废物填埋场的衬里的固体废物填埋场的结构示意图如图1所示，1为盖层，2为固体废弃物，3为衬里，4为地下污染物，5为降雨。固体废物填埋场包括上层的盖层1，中间的固体废弃物2和下层的衬里3。

以下将结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，不能理解为对发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据下述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在发明中，除非另有明确的规定和限定，本申请使用的技术术语应当为本发明所述技术人员所理解的通常意义。除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

试验

这里试验用的膨润土为山东潍坊驸马营膨润土，黄土取自三门峡灵宝市大王镇。

1、干湿循环试验

黄土、膨润土和hdtma分别按质量比为100：0：0、0：100：0、100：14：0、100：14：2混合后的土样作为防渗材料，然后进行干湿试验，使用去离子水进行干湿试验。

干湿循环模拟现场工况：混合土样通过环刀固定，然后直接置于水中饱和48h，常温10-25℃，此状态下土样饱和度不超过80%，更符合实际条件；然后在封闭空间内晾干，无风无日照，此状态下饱和度大于烘干饱和度，亦更符合实际工况。试验人员通过测量土样+环刀质量，当土样+环刀质量连续三天保持不变，认为风干进程终止，进行下一轮饱和-风干循环试验。每次干湿循环，一般持续10-15天。干湿循环试验中防渗材料风干后的图片见图2，图2中紧贴混合土样的为环刀，是金属环，使用环刀也是室内试验常规做法。

2、测防渗系数

把黄土、膨润土和hdtma按不同比例密度混合的混合土样放进南-55型渗透仪测渗透系数，试验采用变水头测试进行变水头渗透试验，试验过程严格依照《土工试验方法标准》（gb/t50123-2019）执行，测试得到不同混合土样的渗透系数。南-55型渗透仪为基于《土工试验方法标准》（gb/t50123-2019）开发的成熟商用仪器，变水头渗透试验是测试渗透系数的方法之一，同样采用南-55型渗透仪，规范有明确规定的操作步骤。

采用南-55型渗透仪测试渗透系数，土体从非饱和过渡为饱和，渗透系数逐渐减小并趋于稳定，连续测定三次，渗透系数基本稳定，可认为渗透试验结束，取最后三次读数平均值为最终试验结果。

把黄土、膨润土和hdtma分别按下列要求混合后，通过前期确定的标准击实曲线，预配相应含水率，焖样24小时后，在标准击实仪中击实制样，获取与现场压实样一致的干密度。严格依照《土工试验方法标准》（gb/t50123-2019）中的击实试验，获取混合物击实曲线。标准击实曲线获取方法就是通过《土工试验方法标准》（gb/t50123-2019）中的击实试验获取，方法很常规。一般是通过5个不同含水率对应的干密度数据点拟合出击实曲线。进一步如果想获取任意干密度，通过击实曲线查找对应预配含水率即可。

黄土/膨润土/hdtma/干密度=0/100/0/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/6/2/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/0/0/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/0/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/14/2/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.40、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.55、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/2/1.70、黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/10/4/1.70，黄土、膨润土和hdtma分别按质量比，干密度的单位为g/cm3。渗透试验结果如图3-图11所示。

从以上两个试验可知：干湿循环试验中从第一次风干到第五次风干，各成分不同配比得到的防渗材料风干后的图片如图2所示，从图2中可知，只用膨润土和黄土材料混合作为防渗材料—衬里，在多次干湿循环、长时间渗滤液渗透时，衬里可产生肉眼可见的裂隙，干湿循环后，肉眼可见的裂缝，从逻辑而言，势必增大渗透系数，所以防渗性能退化，使用黄土、膨润土和hdtma的混合材料作为防渗材料后，可克服上述问题。而且干湿循环试验中从第一次风干到第五次风干中，使用黄土、膨润土和hdtma的混合材料作为防渗材料，渗透系数都满足小于等于10^-7cm/s的要求。而且本申请提供的使用黄土、膨润土和hdtma的混合材料作为防渗材料，当黄土/膨润土/hdtma/干密度＝100/14/2/1.70时，渗透系数仅2.42×10^-8cm/s，满足衬里要求的渗透系数10^-7cm/s。而且本申请提供的使用黄土、膨润土和hdtma的混合材料作为防渗材料，能够显著提高衬里对有机污染物的吸附性能。

所以本申请提供的使用黄土、膨润土和hdtma的混合材料作为防渗材料，能够调控防渗材料始终保持较好的防渗性能，所以本申请提供的黄土、膨润土和hdtma的混合材料较为适合固体废物填埋场的衬里。

本申请中固体废物填埋场的衬里的配比组成还可以为如下实施例，从而对本申请的技术方案进行举例说明。

实施例2

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，黄土含量为86.2%，膨润土为12.1%，hdtma为1.7%；另外粒径<0.005mm的黄土为20%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为2m。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝86.2/12.1/1.70。

实施例3

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，黄土含量为70%，膨润土为29.0%，hdtma为1.0%；另外粒径<0.005mm的黄土为25%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为2.5m。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝70/29/1/1.60。

实施例4

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，黄土含量为75%，膨润土为24.5%，hdtma为0.5%；另外粒径<0.005mm的黄土为40%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为3m。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝75/24.5/0.5/1.55。

实施例5

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，黄土含量为80%，膨润土为18.5%，hdtma为1.5%；另外粒径<0.005mm的黄土为60%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为2.2m。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝80/18.5/1.5/1.60。

实施例6

一种固体废物填埋场的衬里，由黄土，hdtma和膨润土组成，按照质量分数计，黄土含量为50%，膨润土为48.7%，hdtma≦1.3%；另外粒径<0.005mm的黄土为50%，黄土的塑限指数≦10，膨润土的塑性指数≥30。

衬里的厚度为2.5m。

黄土/膨润土/hdtma/干密度＝50/48.7/1.3/1.45。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，而不是全部的实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的技术方案都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当指出，对于本领域的及任何熟悉本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思和本发明的原理的精神的前提下，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，及作出的若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。