作為一種高性能的材料，土工合成材料在環(huán)境工程中發(fā)揮著越來越大的作用。以下是土工合成材料在環(huán)保上的應(yīng)用介紹。
一、棄置場(chǎng)的垂直防滲
由于棄置場(chǎng)的范圍和性質(zhì)的未知性，環(huán)保的策略往往是用垂直防滲體將棄置物包圍起來。盡管大多數(shù)垂直防滲體是由回填土組成，在其上游一側(cè)增設(shè)土工膜可以作為附加的環(huán)保措施。即在溝槽的上游一側(cè)鋪設(shè)土工膜后，再回填透水性較低的土料(土和膨潤(rùn)土或土和粉煤灰)以形成組合防滲體。有許多方法鋪設(shè)土工膜，可以板材或卷材的方式進(jìn)行鋪設(shè)。
最新的進(jìn)展是在土工膜上開設(shè)出口，收集滲漏體并予以處理?？梢灶A(yù)先確定滲漏體的滯留時(shí)間，以便得到充分地處理。
將來的進(jìn)展是設(shè)置雙層垂直防滲墻系統(tǒng)，以便附有滲漏檢測(cè)的功能?？梢詫⑼凉ぞW(wǎng)或、砂用于滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。后一種方法類似于維也納的雙墻系統(tǒng)。
二、棄置場(chǎng)的底部襯砌
棄置場(chǎng)和頂部和側(cè)面系統(tǒng)建成后，另一個(gè)棘手的問題是棄置場(chǎng)的底部襯砌。這確實(shí)是一個(gè)需要解決但又很難解決的問題，因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生側(cè)向和向下的污染。如果垂直墻不能達(dá)不透水層，污染的深度是非常大的。目前還沒有有效的方法來進(jìn)行已建棄置場(chǎng)的底部襯砌。
現(xiàn)在的進(jìn)展是在棄置場(chǎng)下進(jìn)行灌漿，但需鉆透未知的棄置場(chǎng)，因此會(huì)帶來負(fù)面效應(yīng)。另一種方法是從側(cè)面斜向灌漿。這兩種方法產(chǎn)生的底部襯砌的連續(xù)性是令人懷疑的。
將來的發(fā)展是在棄置場(chǎng)的側(cè)面開挖一長(zhǎng)墻，再將棄置場(chǎng)底部水平挖空，以便水平地鋪設(shè)連續(xù)的土工膜層。這個(gè)建議已提交美國礦務(wù)局。該項(xiàng)技術(shù)是在棄置場(chǎng)的底部水平地鋪設(shè)組合土工膜或GCL襯砌，并允許上部棄置物塌落或用土工織物管支撐。這樣，底部襯砌、垂直墻和頂蓋系統(tǒng)將完全包裹棄置場(chǎng)，是最理想的結(jié)果，也說明土工膜和GCL在特殊的棄置場(chǎng)能起到安全的環(huán)境保護(hù)作用。
三、棄置場(chǎng)的襯砌系統(tǒng)
美國環(huán)保局于1982年規(guī)定的采用土工膜作為棄置場(chǎng)的襯砌系統(tǒng)得到了普遍的響應(yīng)。自此，開發(fā)了3種方式的襯砌：
1、雙襯砌層，具有滲漏監(jiān)測(cè)功能
2、組合襯砌(土工膜及其下部的粘土層)
3、土工合成材料及粘土襯砌(GCL)
這些封閉系統(tǒng)對(duì)保護(hù)地下環(huán)境非常有效。
目前，在美國，100%的有害的和24%的城市垃圾棄置場(chǎng)要求雙層襯砌系統(tǒng);在世界上，58%的有害的和14%的城市垃圾棄置場(chǎng)要求雙層襯砌系統(tǒng)。
盡管這種襯砌系統(tǒng)提供了長(zhǎng)期的封閉(高密度聚乙烯土工膜半生命期為數(shù)百年)，但不是永久性的。滲漏循環(huán)的概念是在填土技術(shù)方面的新進(jìn)展。滲漏出的物質(zhì)被重新導(dǎo)入棄置物，以加速棄置物的降解，提高氣體的產(chǎn)生量。已開過這方面的會(huì)議一次。在美國至少有30個(gè)，在世界上有更多的棄置場(chǎng)，采用該技術(shù)。目的是在更短的時(shí)間內(nèi)降解棄置物。另一種方法是需氧降解，這需要在循環(huán)過程中加入空氣。這樣，降解的速度會(huì)加快，但沒有氣體產(chǎn)生。
將來的發(fā)展是滲漏物循環(huán)的同時(shí)，進(jìn)行開采處理。滲漏物可以通過土工合成材料排水系統(tǒng)(比如預(yù)制豎直排水)注入。這種概念目的是創(chuàng)建永久性的棄置場(chǎng)。將整個(gè)棄置場(chǎng)劃分為幾個(gè)單元，逐個(gè)單元順序充填。通過滲漏體循環(huán)(需氧或厭氧)降解，原來的棄置物就可以在一定的時(shí)間內(nèi)被開采，制作肥料、覆蓋物等有益用料。這種方法允許襯砌系統(tǒng)被監(jiān)測(cè)、修理，甚至更換。從而，如果棄置物的來量不變，可以創(chuàng)建一個(gè)永久性的棄置場(chǎng)。這一概念常有吸引力的，在土地奇缺的地區(qū)正在得到研究。
四、棄置場(chǎng)封蓋系統(tǒng)
棄置場(chǎng)封蓋系統(tǒng)通常采用組合防滲體(即土工膜和GCL或壓實(shí)粘土襯砌)，其上是排水系統(tǒng)，其下是氣體收集系統(tǒng)。
最近的進(jìn)展(在許多大型的棄置場(chǎng)已經(jīng)采用)是收集氣體并轉(zhuǎn)化為能源。這種能源一部分被用做現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的動(dòng)力，其余轉(zhuǎn)售給地方動(dòng)力部門。氣體的收集可以通過封蓋系統(tǒng)下的收集系統(tǒng)或深井收集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
重慶高碩科技有限公司工程部
2014.01.03
