污染场地水平覆盖阻隔风险管控技术

成果编号：33544

价格：面议

完成单位：东南大学

单位类别：985系统院所

完成时间：2022年

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：能源环保、新材料、其他

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发布人：受理处在线

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针对我国有机污染场地存在辐射面广、涉及人群数量巨大、潜在风险高的特点，需采用风险管控方法对土壤污染进行防治，达到降低治理成本、污染场地综合治理与再利用的目的。水平覆盖阻隔技术是一种土壤污染风险管控的常用方法，是阻滞污染羽向下迁移进入地下水，以及防止挥发性有机物进入受体的重要措施。目前现有的典型覆盖阻隔系统结构按功能通常分为阻隔关键功能层和保护层两类，保护层主要由覆土层和植被层构成，用于避免阻隔关键功能层长期暴露导致阻隔性能降低等问题。阻隔系统关键功能层主要承担减少雨水入渗、阻隔场地挥发性气体向地面迁移（降渗阻气）功能。然而，目前针对挥发性有机污染场地覆盖阻隔的技术研发较少，现有的原地粉土/粉质黏土、膨润土防水毯的改性材料较为匮乏，且国内尚无专门针对覆盖阻隔屏障系统中压实粉土/粉质黏土覆盖层的标准。基于此，项目组在研的国家重点研发计划“农药污染场地易迁移污染源阻控技术遴选与研发”、“填埋场地多层长效抗侵蚀阻隔技术”和“长三角挥发性有机污染场地多元协同低碳覆盖阻隔关键技术研究”中对污染场地水平覆盖阻隔技术进行了系统的研究，开发了系列覆盖阻隔的修复方法并申请了若干发明专利，同时将覆盖阻隔技术成功运用于现场的示范工程。项目组在阻隔性能测试方面开发的膨润土防水毯气液一体化测量装置，可实现湿度场和应力场下膨润土防水毯及其搭接处的液体和气体运移机制研究。自主研发的第二代3D打印气体扩散腔室，一键式打印成型，极大提升试验仪器的气密性。自主设计的适用于气体扩散腔室的高精度温湿吸力控制箱，可实现温度场、湿度场作用下的气体运移机制研究，并探究添加改性材料后，温度场、湿度场对改性粉土/粉质黏土、膨润土防水毯气体扩散系数的影响。此外，项目组也参与了若干覆盖阻隔系统现场调查和示范工程。在常州某毒地现场调查及覆土评价中，项目组成功揭示了工程覆土开裂程度与植被覆盖情况和覆土压实度的关联性。在徐州某化工搬迁遗留场地现场试验中，开展了水平覆盖阻隔的示范工程，对比了自主研发的四种阻隔材料的保水性及阻隔效果。综上所述，项目组的低碳水平覆盖阻隔技术是实现挥发性有机污染场地强力风险管控的关键技术问题，符合《中华人民共和国土壤污染防治法》和《中华人民共和国长江保护法》等法律法规要求，切合“碳中和”、“碳达峰”重要战略决策，具有重要的学术价值和深远的社会效益。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家重点研发计划省部级：江苏省重点研发计划

成果形式：新技术、新工艺、新产品、新材料

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 6 项
已授权专利,其中:发明专利 5 项
专利号:
国际专利：2020103784
ZL 201911022550.2
ZL 201911399422.X
ZL201610544314.7

成果简介

综合介绍

创新要点

1.目前国内研究团队对于覆盖阻隔系统的研究主要针对于垃圾填埋场。所研究的填埋场覆盖阻隔系统结构通常由排气层、防渗层、排水层、保护层和植被层构成。浙江大学陈云敏院士教授课题组致力于生活垃圾填埋场封场覆盖系统污染物运移规律和垃圾填埋场的工程特性研究；香港科技大学的吴宏伟课题组评估了覆盖阻隔系统中植被层对阻隔效果的影响基础，并提出了一种适用于干旱和半干旱地区，由细粒土-粗粒土-细粒土三层构成的新型覆盖阻隔系统。综上所述，有别于国内外的研究，本项目组从低碳改性当地粉土、粉质黏土和膨润土防水毯方面出发，研发适应于长三角地区挥发性有机污染场地多元协同低碳覆盖阻隔系统。 2.目前我国覆盖阻隔系统中通常选择压实黏土、土工膜和硅酸盐混凝土作为关键功能层。然而，长三角地区优质黏土资源匮乏，异地开采黏土不符合《中华人民共和国土地管理法》中合理使用土地的要求；土工膜阻隔技术存在微塑料潜在风险；土工膜和硅酸盐水泥的生产碳排放量高。因此，本低碳改性技术的推广使用有利于实现《2030前碳达峰行动方案》中提出的“推动建材行业碳达峰”目标，其中，通过使用绿色低碳的生物质材料代替水泥等传统高耗能建材，有利于实施“严禁新增水泥熟料产能…推动水泥错峰生产常态化，合理缩短水泥熟料装置运转时间”。 3.目前我国污染场地覆盖阻隔系统通常采用填埋场的覆盖阻隔系统设计，均未设置具有阻断包气带内水和液相污染物迁移、气体吸附功能的毛细水阻断层。基于江苏省工业固废年生产量大的特点，例如钢渣年生产量1800万吨，采用工业固废作为毛细水阻断层的多元协同覆盖阻隔系统，有利于实现国家发展改革委、生态环境部等十部门联合印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中提出的“加强大宗固废综合利用”目标。其中，基于工业废料材料的推广使用，可“鼓励…使用粉煤灰、工业废渣、尾矿渣等作为原料…加强新型胶凝材料…等低碳…产品研发应用。”。此外，我省重大交通基础设施建设中时常产生数十万乃至百万吨工程弃土，此类工程弃土经低碳材料改性后，可成为覆盖阻隔关键功能层材料的广泛来源，带动我省工程弃土资源利用行业的技术创新。综上所述研究成果有望在长江流域工业污染场地的风险管控工程中得以广泛应用，并对黄河流域等类似的污染场地覆盖阻隔工程具有重要的学术和工程参考意义。

技术指标

1.改性原地土气体扩散系数小于10-7 m2/s；液体渗透系数小于10-9 m/s； 2.改性GCL气体扩散系数小于10-7 m2/s；液体渗透系数小于510-11 m/s；水平覆盖阻隔系统碳排放量小于10kg/m2。

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