基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材及其制备方法，属于生活垃圾处置及污染防治的地下工程领域。本发明专利技术的防渗浆材由普通硅酸盐水泥、膨润土、粉煤灰、聚乙烯醇、氯化铝、聚羧酸高性能减水剂、纯碱等组成，其中，聚乙烯醇与氯化铝是用来对膨润土进行共同改性。制得的防渗浆材，其结石率大于99.9％，固结体28d渗透系数为0.86×10

The method of waste water proof slurry and preparation method based on polyvinyl alcohol and aluminum chloride

The invention discloses a landfill site anti-seepage slurry material modified by polyvinyl alcohol and aluminum chloride and a preparation method thereof, which belongs to the underground engineering field of domestic garbage disposal and pollution prevention and control. The impervious material of the invention is composed of ordinary portland cement, bentonite, fly ash, polyvinyl alcohol, aluminum chloride, polycarboxylate high performance water reducing agent and soda ash. Polyvinyl alcohol and aluminum chloride are used for modifying the bentonite. The calculi rate is more than 99.9%, and the permeability coefficient of 28d is 0.86 x 10.

【技术实现步骤摘要】
基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材及其制备方法
本专利技术涉及生活垃圾处置及污染防治的地下工程领域，更具体地说，涉及一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材及其制备方法。
技术介绍
城市生活垃圾是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的各种固体废物以及垃圾渗滤液。我国每年产生2亿吨左右的生活垃圾，并以每年8％～10％的速度增加，据对中国近700座城市的生活垃圾状况进行调查，有230多座城市陷于垃圾包围之中。城市生活垃圾在填埋过程中，由于垃圾微生物的厌氧分解作用、降水的淋溶作用、地表径流和地下水渗入等形成了渗滤液(或称之为沥出液)。由于渗滤液的成分复杂(CODCr、BOD5与重金属离子浓度较高)、污染性强，一旦发生渗漏将造成对垃圾场周围水体、土壤等严重污染，因此城市垃圾的处置及污染防治已成为环境保护的突出问题之一。对垃圾场渗滤液渗漏污染最直接的控制方法是建立有效的防渗系统，将渗滤液，特别是其中的有害污染物严格控制在一定的水文地质单元体内，同时建立渗滤液处理设施进行处理，使其达到污水排放标准之后再排放，以避免污染周围地下水、地表水和土壤。工程实践证明，利用帷幕注浆等工艺技术在垃圾场的四周建立防渗系统(即防渗墙)是有效阻止渗滤液中污染物向外迁移的最有效办法之一。垃圾场防渗系统的有效性一方面取决于防渗系统是否能有效阻止渗滤液渗漏，另一方面取决于防渗系统能否有效阻止渗滤液中污染物向外迁移，同时还能有效阻止地下径流进入垃圾填埋场，避免在填埋库区产生更多渗滤液。因此选择渗透系数低，对垃圾场的渗滤液吸附阻滞作用好，成本低，便于现场使用的防渗浆材，是建立垃圾填埋场防渗墙的关键因素。现有的垃圾场防渗浆材多采用普通的膨润土和减水剂改善浆材性能，但是对磷、铵态氮、CODCr、BOD5、Hg、As、Pb、Cd等的阻滞作用相对有限，对CODCr、BOD5的阻滞率很难达到90％以上，28d渗透系数多在10-7cm/s左右。为了对垃圾场渗滤液建立有效的防渗系统，申请人曾于2014年4月17日提出了中国专利号ZL201410156248.7，授权公告日为2016年1月6日，专利技术创造名称为：一种垃圾填埋场防渗浆材及配制方法的专利申请案，该申请案涉及一种垃圾填埋场防渗浆材及配制方法，其防渗浆材的配方由聚乙烯醇有机化的膨润土、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、聚羧酸减水剂、纯碱等组成，制备出的防渗浆材的结石率大于99.8％，固结体28d渗透系数为(0.15～3.5)×10-8cm/s，无侧限抗压强度为0.5～2.0MPa，竖向极限应变为3.68％～6.42％，弹性模量为100MPa左右；浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS等阻滞率达到95％以上，对Hg、Pb等重金属离子阻滞率在99.9％以上。该垃圾填埋场防渗浆材对于垃圾场渗滤液起到了良好的作用，各项性能较传统的防渗浆材均取得了大幅提升。但是，该防渗浆材需要使用大量成本较高的纯碱，导致防渗浆材成本较高；并且，该防渗浆材存在流动度较差、可泵期较短等问题，导致其现场施工较为不便；而且，防渗浆材的防渗性能和对污染物的阻滞吸附率还有待进一步提升。同时，由于垃圾渗滤液成分复杂，现有技术中尚无一种浆材能够同时实现高阻滞率和低渗透系数。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的旨在针对上述现有防渗浆材进行改进，提供一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材及其制备方法，采用本专利技术的技术方案，通过聚乙烯醇与氯化铝共同对膨润土进行有机和无机改性，改变膨润土层间结构，使膨润土的孔隙直径更小，从而进一步地提高了防渗浆材的防渗性能，提高了防渗浆材对垃圾场的渗滤液吸附阻滞效果；并且，使得纯碱的用量大幅减少，使得防渗浆材的制作成本得到明显控制，而且还提高了防渗浆材的流动性，延长了防渗浆材的可泵期，更加便于现场施工。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，包括下述重量份组分：水泥180～220、膨润土180～220、粉煤灰160～180、聚乙烯醇1.0～3.0、氯化铝1.0～2.0、聚羧酸高性能减水剂0.3～0.7、纯碱1.5～3.5、水865～892。优选地，所述的防渗浆材的水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土为蒙脱石矿物质量百分比为30％～80％的黏土；粉煤灰为火电厂生产的Ⅰ级粉煤灰；聚乙烯醇为1788型或2788型；氯化铝为无水三氯化铝；聚羧酸高性能减水剂为PCA-300P型；纯碱为碳酸钠；其中，聚乙烯醇与氯化铝用于对膨润土进行共同改性。本专利技术所述的防渗浆材的流动度为150mm～230mm，可泵期为30min～150min，固结体28d渗透系数为0.86×10-8～7.7×10-10cm/s，无侧限抗压强度为0.43～1.65MPa，浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS的阻滞率达到96％以上，对Hg、Pb重金属离子阻滞率在99.95％以上。本专利技术的一种上述的垃圾场防渗浆材的制备方法，按配制1m3防渗浆材计算，根据以下步骤实施：①取纯碱1.5kg～3.5kg，放入50kg水中常温下进行溶解；②取聚乙烯醇1.0kg～3.0kg放入上述的纯碱溶液中常温下进行预水化浸泡，并往纯碱溶液中边散入聚乙烯醇，边进行搅拌，搅拌15min～30min后，静置6h以上待用；③取氯化铝1.0kg～2.0kg，放入15kg水中常温下进行溶解，静置2h以上待用；④取膨润土180kg～220kg，放入上述的聚乙烯醇碱性溶液中，然后向其加入氯化铝溶液，常温下进行共同改性处理，即形成改性的膨润土，搅拌10min以后，静置10h以上待用；⑤取聚羧酸高性能减水剂0.3kg～0.7kg，放入15kg水中常温下进行溶解，静置2h以上待用；⑥取水泥180kg～220kg、粉煤灰160kg～180kg混合均匀后加余量水进行搅拌，并将改性的膨润土溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入聚羧酸高性能减水剂溶液，边加入边搅拌，搅拌至均匀状态即可。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，以水泥、膨润土、粉煤灰等作为防渗浆材的主料，选用聚乙烯醇与氯化铝作为对膨润土的共同改性剂，改变膨润土层间结构，使膨润土的孔隙直径更小；同时，选用纯碱作为浆材的分散剂，选用聚羧酸高性能减水剂作为浆材稀释剂，提高了防渗浆材的流动性，延长了防渗浆材的可泵期，更加便于现场施工，使浆材的各项性能指标更加优良：其浆材的结石率大于99.9％，固结体28d渗透系数为0.86×10-8～7.7×10-10cm/s，无侧限抗压强度为0.43～1.65MPa，浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS等阻滞率达到96％以上，对Hg、Pb等重金属离子阻滞率在99.95％以上；浆材结石体具有很好的耐久稳定性，抗压强度及弹性模量适宜，塑性和韧性好，与垃圾填埋场的地基变形相协调，确保防渗墙在设计使用年限内不出现开裂与失效。特别需要强调的是，与授权专利ZL201410156248.7相比，本专利技术的防渗浆材纯碱用量大幅减少(平均减少60％以上)，浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，其特征在于，包括下述重量份组分：水泥180～220、膨润土180～220、粉煤灰160～180、聚乙烯醇1.0～3.0、氯化铝1.0～2.0、聚羧酸高性能减水剂0.3～0.7、纯碱1.5～3.5、水865～892。

【技术特征摘要】
1.一种基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，其特征在于，包括下述重量份组分：水泥180～220、膨润土180～220、粉煤灰160～180、聚乙烯醇1.0～3.0、氯化铝1.0～2.0、聚羧酸高性能减水剂0.3～0.7、纯碱1.5～3.5、水865～892。2.根据权利要求1所述的基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，其特征在于：所述的防渗浆材的水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土为蒙脱石矿物质量百分比为30％～80％的黏土；粉煤灰为火电厂生产的Ⅰ级粉煤灰；聚乙烯醇为1788型或2788型；氯化铝为无水三氯化铝；聚羧酸高性能减水剂为PCA-300P型；纯碱为碳酸钠；其中，聚乙烯醇与氯化铝用于对膨润土进行共同改性。3.根据权利要求1所述的基于聚乙烯醇与氯化铝共同改性的垃圾场防渗浆材，其特征在于：所述的防渗浆材的流动度为150mm～230mm，可泵期为30min～150min，固结体28d渗透系数为0.86×10-8～7.7×10-10cm/s，无侧限抗压强度为0.43～1.65MPa，浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、...

【专利技术属性】
技术研发人员：代国忠，张亚兴，盛炎民，朱加，李书进，刘德顺，施维成，史贵才，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32