Page 294 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1650 · 环境工程技术学报 第 12 卷

度 为 10 kg/L，蓄水深度 为 15 c m 时，膨润土堆积物的
体积随阴极板与漏洞直径的增大而增大。
电动修补技术可以实现对运行及封场后填埋场
HDP 膜漏洞的靶向修补，具有较好的应用前景。然
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而目前电动修补的研究主要集中在清水中进行
HDP 膜漏洞的修补，鲜有修补材料在填埋场实际渗
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图 2 灌浆修补技术理论示意 滤液场景下电动修补的研究。
Fig.2 Theoretical diagram of grouting repair technology 3.2.2.4 自封自修技术

洞处定向迁移，从而在漏洞处聚集形成堆积物；同时 自封自修技术（self-sealing/self-healing，SS/SH）
由于电渗作用，堆积物中的孔隙水以电渗流的形式 通过改进防渗层的设计概念，采用火山灰反应产生
加速排出土体，使土体在短时间内迅速固结，从而提 防渗性能良好的密封层，实现填埋场运行及封场后
高土体强度，达到靶向修补漏洞的目的（ 图 3） [11,32-35] 。 填埋场防渗系统产生漏洞后的自我修补 [12] 。同时该

技术还具备一定的截污能力，能与渗滤液中各类离
子或化合物发生沉淀、吸附等物理、化学作用，阻止
污染物向周边环境扩散。
该技术最早 由 Cot 等 [12 ] 提出，其基本原理为将
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2 种 或 2 种以上能发生火山灰反应的母体材料（如石
灰-火山灰水泥、火山灰-粉煤灰、石灰-粉煤灰等）掺
入黏土层后水平铺设，母体材料接触后生成渗透系
数极低的密封层，该密封层作 为 HDP 膜的替代物，
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图 3 电动修补技术理论示意 渗透系数 达 10 cm/s，能有效阻截渗滤液及污染物
Fig.3 Theoretical diagram of electrokinetic repair technology 的迁移。密封层产生后将母体材料隔绝开使其不继

Darile 等 [11 ] 通过实验室小尺寸试验和室外模 续发生反应，若该密封层发生破损，母体材料再次接
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拟试验，证明了电动修补防渗 层 HDP 膜漏洞的有 触发生火山灰反应生成低渗透性的密封层（ 图 4）。
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效性。实验室小尺寸试验显示，电动修补 后 HDPE 火山灰反应即火山灰中的活性氧化物（SiO 、Al O ）
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膜的渗漏量比原来降低 了 1 66 倍。室外模拟试验 能与石灰 中 Ca(OH) 在常温下起化学反应，生成较
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（蓄水 区 HDP 膜的漏洞直径 为 10 mm，蓄水深度为 稳定的硅酸钙水合物（xCaO·ySiO ·zH O）和铝酸钙
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60 cm，膨润土泥浆浓度 为 16 kg/L）显示， 在 50 直 水合物（xCaO·yAl O ·zH O）的一种化学反应过程，
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流电压下对蓄水 池 HDP 膜进行电动处理后，其渗 生成物质能凝结、硬化并具有一定的强度与防渗
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性能 。
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漏量减少 了 50 多倍。Yaun 等 [36 ] 通过室内试验，
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研究了黏土类型、悬浮液中黏土颗粒浓度、漏洞大
小、电场强度等因素对电动修补防渗层的影响。结
果显示，各浓度的高岭土形成的堆积物均不满足防
渗要求，而膨润土形成的堆积物能满足防渗要求，其
渗透系数达 到 9.27×10 cm/s，且膨润土堆积物的高
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度随电场强度、泥浆浓度、漏洞大小的增加而增
加。Kambha m 等 [37 ] 采用半解析的方法证明了电动修
补防渗 层 HDP 膜漏洞的有效性。Corapciogl 等 [38]
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对一维电泳滤饼的形成和压缩过程进行数值模拟，
结果显示：随电压的增大，向漏洞处移动的膨润土变
多，但最终堆积体厚度几乎不变，膨润土堆积物随阴
极板的增大而增大。Ha 等 [39 ] 通过实验室试验验证 图 4 自封自修技术理论示意
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了阴极板与漏洞大小对修补效果的影响。当漏洞直 Fig.4 Theoretical diagram of self-sealing/self-healing
径 为 10～30 mm，电压梯度 为 1 V/cm，膨润土泥浆浓 technology