一種基於剛性結構的重金屬汙染粘性土壤地下填埋堆體的製作方法
2024-04-04 12:49:05
本實用新型屬於環境治理領域，具體來說，涉及一種基於剛性結構的重金屬汙染粘性土壤地下填埋堆體。
背景技術：
人類工農業生產、生活是造成土壤重金屬汙染的主要原因，土壤中的重金屬主要來源於工礦業生產活動、汙水灌溉、農藥和化肥的不合理施用、生活垃圾等。在國家相關政策推動下，重金屬汙染土壤修復已經初步開展，修復技術主要包括土壤淋洗、固化/穩定化、熱解吸、植物修復、微生物修復、電動修復等，固化/穩定化技術是當前應用較廣的修復技術之一。
固化/穩定化是指向重金屬汙染土壤中加入某一類或幾類固化/穩定化藥劑，通過物理/化學過程防止或降低土壤中有毒重金屬釋放的技術方法。但由於固化/穩定化技術並未將重金屬從土壤中根本清除，因此需要進行長期的監測以防止重金屬再次活化並向周圍環境，尤其是向地下水中遷移擴散；並且由於固化/穩定化技術需要向土壤中加入藥劑進行攪拌混勻才能使藥劑與重金屬發生反應，混勻的效果直接影響汙染修復效果。因此，不適合重金屬汙染土為粘土的情況。此外，對處理規模較大的重金屬汙染土壤，固化/穩定化處理需耗費大量的化學藥劑，經濟成本較高。
技術實現要素：
針對現有固化/穩定化技術和粘性汙染土壤修復技術的不足，本實用新型提供一種基於剛性結構的異位處置重金屬汙染粘性土壤的地下填埋堆體建造結構。當汙染土壤填埋場場址地質條件不能滿足填埋場基礎層的要求時，通過設置抗滲鋼筋混凝土底板，加強水平防滲系統建設；結合底部和側面採用的重金屬吸附劑層，最大程度避免或減少土壤重金屬向堆體外遷移，從而以較低的處理成本達到在異位修復處置重金屬汙染粘性土壤，以及對汙染土壤風險管控的目的。
為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：
一種基於剛性結構的重金屬汙染粘性土壤地下填埋堆體，包括：堆體的底部、側壁和頂部部分；
底部部分由下到上依次為：抗滲鋼筋混凝土底板、滲濾液集排水層、膜下的複合膨潤土保護層、第一高密度聚乙烯膜、第一土工布、卵石層、第二土工布、第一重金屬吸附劑層和重金屬汙染土壤；
側壁部分由外到內依次為：抗滲鋼筋混凝土側壁、第三土工布、第二高密度聚乙烯膜、第四土工布、第二重金屬吸附劑層和重金屬汙染土壤；
頂部部分由上到下依次為：透氣防水膜、第五土工布、第三重金屬吸附劑層和重金屬汙染土壤。
優選的，所述堆體底部、側壁和頂部部分設置的第一至第三重金屬吸附劑層由吸附土壤滲漏溶出或者揮發出的重金屬的活性粘土礦物材料構成。
優選的，所述堆體頂部的透氣防水膜為防止或減少外界水分進入汙染土壤堆體但同時具備透氣性的材料製成。
優選的，所述抗滲鋼筋混凝土底板採用發泡混凝土製成，性能滿足滲透係數≤1.0×10-6cm/s。
優選的，所述抗滲鋼筋混凝土側壁採用發泡混凝土製成，性能滿足滲透係數≤1.0×10-6cm/s。
優選的，所述堆體斷面是梯形或長方形。
優選的，所述填埋堆體底部周邊設置有溝槽，用於收集和導排堆體中滲漏的少量水。
採用了上述技術方案後，本實用新型的效果為：所述的重金屬汙染土壤的地下填埋堆體的頂部、側壁、底部均設置有重金屬吸附劑層，能夠充分吸收/固定汙染土壤中可能滲漏、揮發出的重金屬，避免重金屬向周圍環境中遷移；其優勢在於避免重金屬汙染土壤為粘土時，通過攪拌混勻的方式使重金屬與穩定化藥劑混勻過程耗費的高昂施工成本，同時能夠有效控制重金屬汙染土壤的環境風險。堆體頂部的透氣防水材料可顯著減少外部水分進入堆體，同時允許堆體產生的氣體及時導出，保障堆體運行壽命。側壁採用新型發泡混凝土能夠以更少的混凝土用量達到與普通混凝土同等的結構強度，且具有憎水性強、施工速度快、質輕等優勢，在保證工程質量的前提下可最大程度降低工程造價。滲濾液集排水系統能確保堆體水分的及時導出，保障堆體性能、結構穩定。
附圖說明
圖1是實施例中基於剛性結構的重金屬汙染粘性土壤地下填埋堆體的結構示意圖。
附圖標記：
1-抗滲鋼筋混凝土底板、2-滲濾液集排水層、3-膜下的複合膨潤土保護層、4-第一高密度聚乙烯膜、5-第一土工布、6-卵石層、7-第二土工布、8-第一重金屬吸附劑層、9-重金屬汙染土壤、10-抗滲鋼筋混凝土側壁、11-第三土工布、12-第二高密度聚乙烯膜、13-第四土工布、14-第二重金屬吸附劑層、15-第三重金屬吸附劑層、16-第五土工布、17-透氣防水膜。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本用新型做進一步的詳細描述，並不用於限制本實用新型的保護範圍。
如附圖1所示，本實用新型所提供的基於剛性結構的重金屬汙染粘性土壤地下填埋堆體包括堆體的頂部、側壁和底部。
堆體形狀可根據土地利用的實際情況進行選擇，堆體斷面可以是梯形、長方形等。堆體底部、側壁均具有一定的防滲功能，基於優選方案，分別在常規防滲結構基礎上增加了重金屬吸附劑層。側壁採用具備一定滲透係數的抗滲鋼筋混凝土防滲層。堆體頂部選用防水透氣膜材料，堆體底部四周設有溝槽。
所述堆體底部的防滲層包括鋪設於抗滲鋼筋混凝土底板之上的滲濾液集排水層，滲濾液集排水層之上鋪設膜下的複合膨潤土保護層，膜下的複合膨潤土保護層鋪設第一高密度聚乙烯膜，第一高密度聚乙烯膜之上鋪設第一土工布，第一土工布之上為卵石層，卵石層之上鋪設第二土工布，第二土工布之上鋪設第一重金屬吸附劑層，第一重金屬吸附劑層之上直接堆放重金屬汙染土壤。所述第一重金屬吸附劑層厚度根據汙染土壤重金屬濃度及吸附劑性能進行綜合分析後確定。
所述堆體側壁的防滲層包括抗滲鋼筋混凝土側壁，抗滲鋼筋混凝土側壁內側鋪設第三土工布，第三土工布內側為第二高密度聚乙烯膜，第二高密度聚乙烯膜內側鋪設第四土工布，第四土工布內側鋪設第二重金屬吸附劑層、第二重金屬吸附劑層內側直接堆放重金屬汙染土壤。作為優選方案，抗滲鋼筋混凝土側壁為一種採用新式發泡混凝土建成的防滲層，該新式發泡混凝土具有節約物料、質輕的優點，且能滿足滲透係數≤1.0×10-6cm/s的要求；所述第二重金屬吸附劑層厚度同樣是根據汙染土壤重金屬濃度及吸附劑性能進行綜合分析後確定。
所述堆體頂部防滲層最上為透氣防水膜，透氣防水膜之下鋪設有第五土工布，第五土工布之下鋪設第三重金屬吸附劑層，第三重金屬吸附劑層之下直接堆存重金屬汙染土壤。所述透氣防水膜為一種能防止或顯著減少降雨等外界水分進入汙染土壤堆體但同時具備透氣性的的材料；第三重金屬吸附劑層厚度同樣是根據汙染土壤重金屬濃度及吸附劑性能進行綜合分析後確定。
該堆體結構能夠以低成本方式異位處置重金屬汙染土壤，且能夠有效控制汙染土壤中重金屬向周圍環境中遷移的風險；且通過選擇適宜的場址進行填埋可以減少汙染土壤堆存對土地的佔用，適用於原地異位處理、異位處理等汙染土壤處置方式。以上所述實例僅是對本實用新型優選實施方式的描述，不作為對本實用新型範圍的限定；除適用於重金屬汙染土壤的安全填埋，本實用新型範圍同時涵蓋含重金屬的非粘性土壤，以及含重金屬的其他危險固體廢物的填埋，如礦渣、工業廢渣等。
以上所述僅為本實用新型的具體實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。