垃圾填埋场黏土衬垫大变形条件下有机污染物运移规律

Clay liner is a core part of the landfill leachate seepage system, and is a key factor of successful improvement of landfill engineering. Organic pollutants have an important impact on the clay liner. The project intends to conduct a series of physical,chemical tests and soil mechanics tests to investigate the basic behaviour of the clay , microstructure analysis and soil column test to investigate organic contaminants migration laws.At first, to explore changes in the basic characteristics of the clay organic pollutants (porosity, hydrodynamic nature), derive pollution variation and quantitative description of the nature of clay; Secondly, using BATCH test method, clay adsorption on organic pollutants is oabtained for different pore ratio through the a homemade soil column system, considering the migration of the water head and deformation model than the parameters of the kinetic properties of the clay water conditions.Finally, the finite difference method is applied to solve the migration model, which is compared with the classic solution. The project has important theoretical and engineering.value.

黏土衬垫是垃圾填埋场防渗系统的核心部分，在工作中受到有机污染物的作用：高压下会发生较大的压缩变形，高温下会发生非等温吸附，同时会发生较强的降解，这些都会影响衬垫的工作性能。本项目拟通过一系列的物化测试、土力学试验、微观结构分析和土柱试验，对有机污染物作用下黏土的基本特性、污染物迁移规律开展研究。首先探讨有机污染物作用下黏土的基本特性的变化(水动力学性质等)，得出污染后黏土性质的变化规律，并获得定量化描述方法；其次通过BATCH试验法，获得黏土对有机污染物的非线性吸附特性参数，通过自制土柱系统，获得不同孔隙比条件下黏土水动力学性质参数，推导出水动力弥散系数和土体变形之间的联系；最后考虑衬垫大变形固结，假设衰变系数为时间的指数函数，建立考虑非线性吸附和变形作用的迁移模型，利用差分法并仿真分析实验数据，与经典解答和数值软件结果进行对比分析。本项目的研究具有重要的理论内涵，也有重要的工程价值。

我国生活垃圾中有机成分较高，因此填埋场渗滤液中有机物造成的环境污染已成为当前和今后最突出的工程问题之一。本项目针对有机物对粘土衬垫工程性质的影响，系统开展了室内试验、数值模拟和理论计算，对有机物对粘土基本特性的影响、改性膨润土对典型有机物吸附特性、污染物二维扩散模型的边界元解答以及非线性吸附条件下大变形土体中污染物迁移和转化规律研究等多方面开展了具体工作，圆满完成了项目既定任务，超额完成预计目标，发表学术论文9篇，其中SCI收录5篇、EI收录2篇、中文核心期刊2篇，另有在审论文2篇；申请国家发明专利5项；培养硕士研究生2位。.通过基本力学实验微观测试发现，腐殖酸、富里酸等有机物对土体基本特性性质影响较大，在含水量超过30%的情况下，应该更为明显；电阻率测试结果也反映出有机质含量对土体性质有较大的影响。通过膨胀指数测试，分析了膨润土和改性膨润土的膨胀特性，结果发现经过Na2CO3和丙烯酸改性过的膨润土膨胀指数较高，苯酚的吸附试验测试结果表明改性后吸附性特性大大提高。根据污染物二维扩散方程的基本解答，建立相应的边界积分方程，用线性单元对边界进行离散，编制污染物扩散的边界元程序。边界元计算结果与两个经典理论解答进行对比分析，证明了边界方法的正确性和所编计算程序的可靠性，为今后进一步用边界元法求解更复杂情况下的污染物迁移问题奠定了理论基础。采用等温非线性Langmuir吸附模型来描述土体的吸附性能，基于Gibson一维大应变固结理论与饱和多孔介质中污染物的对流-扩散方程，建立了污染物在大变形土体中的一维迁移和转化模型。运用有限差分法，通过数值计算与分析，系统地探讨了非线性吸附条件下污染物在大变形土体中的迁移和转化过程及其机理。