純堿蒸氨廢液自然蒸發(fā)池的防滲

趙吉祥　張守斌

摘要：每生產(chǎn)1噸純堿就產(chǎn)生10噸的蒸氨廢液，利用柴達木盆地蒸發(fā)量大的氣候特點，用自然蒸發(fā)池蒸發(fā)析出蒸氨廢液中的氯化鈉和氯化鈣，這樣既利于環(huán)保又有利于經(jīng)濟。自然蒸發(fā)池防滲效果是蒸發(fā)過程的關(guān)鍵，越來越多的防滲實踐證明，卷材防滲是蒸氨廢液蒸發(fā)池工程理想的防滲方式。確保卷材防滲效果的關(guān)鍵之一是根據(jù)工程特性優(yōu)選防滲卷材以及正確的施工方法。

關(guān)鍵詞：蒸氨廢液；自然蒸發(fā)池；防滲卷材料；優(yōu)選；施工

1 引言

我國是純堿生產(chǎn)大國，年產(chǎn)量居世界第三，其中近60%為氨堿法所生產(chǎn)。而氨堿法每生產(chǎn)1噸純堿約排放廢液量達10米3 。其主要成分為氯化鈣和氯化鈉，pH值為l0～12.5。若不加利用，不僅將造成資源浪費，更嚴重的是污染環(huán)境。尤其是內(nèi)地堿廠，償試強制蒸發(fā)析出氯化鈣和氯化鈉，但耗能高都失敗了，隨著我國環(huán)保力度的加大，我國提出了“東堿西移”的政策。柴達木盆地有豐富的氯化鈉、石灰石和煤炭資源，地域遼闊，發(fā)展純堿得天獨厚，特別是蒸發(fā)量大的氣候條件，可以解決蒸氨廢液綜合利用工程瓶頸問題。青海省在制定柴達木循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展中，純堿生產(chǎn)是主要內(nèi)容之一，到2015年柴達木盆地年產(chǎn)純堿量達到600萬噸，產(chǎn)量位居全國第一，與此同時，每年有6000萬米3蒸氨廢液產(chǎn)生，其中得到氯化鈣約600萬噸，氯化鈉約300萬t，將蒸氨廢液中氯化鈣、氯化鈉回收利用，不但可以減少對環(huán)境的污染，還可以獲得一定的經(jīng)濟效益。利用柴達木盆地蒸發(fā)量特別大的氣候條件（柴達木盆地年平均蒸發(fā)量為3529.32mm/a，年平均降水量為23.17mm/a），采用自然蒸發(fā)池蒸發(fā)析出氯化鈉和氯化鈣。自然蒸發(fā)池防滲效果是蒸發(fā)過程的關(guān)鍵，越來越多的防滲實踐證明，卷材防滲是蒸氨廢液蒸發(fā)池工程理想的防滲方式，它們的有效防滲不僅是為了減少滲漏危害，提高經(jīng)濟效益和資源利用率，而且涉及工程的穩(wěn)定性和環(huán)境保護等問題。因此，自然蒸發(fā)池的防滲十分重要。甚至成為整個項目能否實施、有無經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。越來越多的工程防滲實踐證明卷材防滲具有防滲效果好、施工簡便、造價較低、使用壽命長等優(yōu)點，是自然蒸發(fā)池防滲的有效途徑。確保卷材防滲效果和降低防滲投資關(guān)鍵之一就是如何根據(jù)自然蒸發(fā)池的特殊性優(yōu)選防滲卷材。卷材防滲在自然蒸發(fā)池工程中的應用尚處于起步階段，如何優(yōu)選防滲卷材和正確的施工方法值得研究和探討。

2 防滲卷材的選擇

2.1 防滲卷材現(xiàn)狀及分類

國外防滲卷材的應用已有70年的歷史，而國內(nèi)只有30年，但發(fā)展速度迅猛。目前國內(nèi)有幾百個廠家生產(chǎn)幾十個品種的防滲卷材。各品種防滲卷材之間存在較大的性能差異和價格差異。常用的僅按卷材主要組份分類已不能完全體現(xiàn)它們之間的差異。為了便于選擇，我們可對防滲卷材進行下列分類：(1)按卷材主要組份可分為塑料類、合成橡膠類、塑料橡膠混合類、瀝青類和樹脂類等。(2)按卷材結(jié)構(gòu)可分為復合(加筋)型與單(不加筋)型。筋材多為土工織物．包括機織有紡型和無紡型。加筋位置有在卷材內(nèi)部、單表面和雙表面三種。加筋在卷材內(nèi)部可提高卷材強度。加筋在卷材表面除提高卷材強度，還可起保護、排水、增大摩擦系數(shù)等綜合作用。(3)按卷材幅寬可分為窄幅(1m左右)和寬幅(2m 及以上)。按卷材厚度可分為0.2～2.5mm多級(4)按卷材表面狀況可分為光面、花紋和加砂型(5)按加工工藝過程可分為擠出型、壓延型和加涂型。

2.2 自然蒸發(fā)池的防滲特性

自然蒸發(fā)池的防滲工程，與水利、建筑等其它防滲工程相比，具有下列特殊性：(I)防滲對象為蒸氨廢液。蒸氨廢液的滲透會引起周圍環(huán)境的污染和破壞。因此防滲要求高(滲透率≤1．0×109m/s)；另一方面蒸氨廢液具有嚴重的腐蝕性，要求防滲材質(zhì)具有強抗腐能力；(2)柴達木盆地地一般氣候環(huán)境特殊，如高溫時高、低溫時低、溫差大、紫外線幅射強度大等，要求防滲材質(zhì)具有良好的溫度性能(耐高溫、抗凍和抗凍融)和抗老化性能。(3)在堆浸場、蒸發(fā)池等工程中，工程機械設(shè)備要在防滲層上進行鏟裝運作業(yè)，防滲卷材及其保護層必須具有足夠的強度和適應變形能力。(4)蒸發(fā)池的堤壩邊坡坡度較大，且防滲卷村采用空鋪，并加蓋土、鹽等保護層，因此要求防滲材料具有較大的摩擦系數(shù)或抗剪強度，以確邊坡的穩(wěn)定。(5)蒸發(fā)池的防滲面積大，防滲投資在工程總投資中所占比例高，因此，要求防滲工程造價低和施工簡便速度快，以降低工程投資、縮短建設(shè)周期和提高工程經(jīng)濟效益。

2.3 鹽湖開采工程防滲卷材的選擇

2.3.1 基本要求

根據(jù)蒸氨廢液的特殊性，選擇防滲卷材的基本要求為：(1)具有優(yōu)良的防滲性能。卷材及其接縫的滲透率均應≤滲透率1．0×109m/s；(2)滿足柴達木盆地的特殊氣候環(huán)境要求，具有良好的抗凍、抗腐及抗老化性能；(3)應有足夠的強度和穩(wěn)定性，不易破損與失穩(wěn)；(4)價格較低，以降低工程投資；(5)施工簡單、快捷．以縮短建設(shè)周期；(6)應耐久性好，使用壽命長(服務年限≥0～30a)。根據(jù)上述基本要求，主要從材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、規(guī)格等方面來選擇卷材。

2.3.2 材質(zhì)的選擇

瀝青及改性瀝青類最低溫抗凍性能達到-10℃ ～-20℃ 、抗老化性較差，一般不適宜蒸發(fā)池的防滲；橡膠類卷材具有良好的性能，但其價格偏高，規(guī)格較單一(目前沒有寬幅和復合型)，大面積的應用也受到限制；樹脂類要(在現(xiàn)場)進行涂刷施工，要求有較堅實的基礎(chǔ)，且施工速度慢，施工質(zhì)量也難以保證，不宜用于蒸發(fā)池的大面積防滲；塑料類卷材具有性能良好，價格低廉，規(guī)格齊全等優(yōu)勢，是蒸發(fā)池防滲主要選用的材料。塑料類卷材目前主要生產(chǎn)品種有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)。聚氯乙烯(P型)與聚乙烯許多性能相近。它們之間主要的差別體現(xiàn)在：聚乙烯比聚氯乙烯比重輕、單價低、耐老化和耐低溫；但聚乙烯沒有聚氯乙烯柔軟，與土、砂等摩擦系數(shù)小，不利于斜坡穩(wěn)定，聚氯乙烯按其主要組份不同叉分為P型和S型。S型雖然價格較低，但力學性能和溫度性能較差，尤其是抗低溫只能達一10℃～一15℃，且幅寬多為lm，因此不宜在蒸發(fā)池防滲工程中使用；卷材中的無紡布層主要起增強及增加尺寸穩(wěn)定性的作用，目前國產(chǎn)無紡布主要有聚丙烯、聚酯、玻璃纖維無紡布等，其中聚酯無紡布具有強度高、耐老化性能好、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點， 所以選用聚酯無紡布。

2.3.3結(jié)構(gòu)的選擇

聚乙烯和聚氯乙烯卷材均有帶土工織物與不帶土工織物兩類。土工織物有許多品種 從抗老化出發(fā)，以選用聚脂型和聚丙烯脯型為宜。如工程無特殊要求，其規(guī)格可選用100～200g/nl 。有土工織物復合時雖然卷材價格一般要增加3～7元／m2，但具有許多優(yōu)越性：(1)對防滲卷材(膜)起加筋作用．機械強度高；(2)對防滲膜起保護作用，防止施工及生產(chǎn)時礫石等尖銳物對其刺破和人、機構(gòu)對其損壞；(3)可起排水排氣作用，加速卷材下面的軟土排水固結(jié)，防止卷材被水和氣抬起失穩(wěn)，增大摩擦系數(shù)，有利于邊坡穩(wěn)定；(4)當防滲膜發(fā)生破損時，由于土工織物的水力阻力，能夠限制大量漏水。因此，蒸發(fā)池防滲以選用土工織物復合型為宜，一般選用單面復合型(即一布一膜)。綜上所述，根據(jù)我們對全國幾十個卷材生產(chǎn)廠家的資料對比分析和在許多工程的實踐證明。蒸發(fā)池防滲以選用寬幅聚乙烯或聚氯乙烯土工織物復合防滲卷材為宜。

3施工方法

3.1堤坡整治原則

根據(jù)整治原則，首先將堤坡整形，然后按擬定的防滲結(jié)構(gòu)鋪設(shè)復合土工膜。選定適合的復合土工膜及膜厚。然后進行穩(wěn)定復核。由于復合土工膜與土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)及土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)將影響防滲體的穩(wěn)定，必須復核復合土工膜與堤坡、復合土工膜與保護層的抗滑穩(wěn)定性。

3.2復合土工膜的焊接

先用長100cm，寬20cm的復合土工膜料進行試焊，目測縫合格后方可正式施焊，并把目測合格的試焊樣品進行拉伸強度檢測。采用符合復合土工膜形式的相應焊法，搭接縫采用專用焊縫機焊接合格，焊縫搭接寬約lOcm。

3.3復合土工膜的施工要點

復合土工膜鋪設(shè)應力求平順，松緊適度，不得繃拉過緊；復合土工膜應與土面密貼，不留空隙。相鄰復合土工膜塊拼接可用搭接或縫接。搭接寬度可取30cm?；靥顣r，不得破壞復合土工膜，不得使用重型機械或振動壓實。

3.4施工現(xiàn)場的整治

堤坡及池底的清理、平整場地，清除一切尖角雜物，欠方回填夯實、富坡削坡挖平后，方能為復合土工膜鋪設(shè)提供工作面，在施工面上噴適當?shù)乃?，消除未除去的尖角雜物。

3.5土工膜場內(nèi)拼接

為了施工方便，保證拼接質(zhì)量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少現(xiàn)場拼接量，聚氯乙烯卷材幅寬有l(wèi)m、2m 和4m。聚乙烯卷材幅寬較大，可達8～10m，但有土工織物復合的目前最大幅寬為4米。隨著幅寬增大卷材搭接次數(shù)減少，相應施工材料消耗和施工費用降低，施工進度加快；卷材搭接處是卷材整體防滲的薄弱環(huán)節(jié)，減少搭接次數(shù)相應提高了卷材的整體防滲效果。因此卷材幅面越寬對防滲越有利。防滲卷材(膜)的厚度一般為0.2～2.5mm。由于蒸發(fā)池防滲承受水壓較小，從降低工程造價考慮，卷材厚度不必太厚。一般防滲卷材厚度(膜厚)可選0．4～1．Omm。施工前應根據(jù)復合土工膜幅寬、現(xiàn)場長度需要，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設(shè)。

3.6注意事項

復合土工膜的鋪設(shè)技術(shù)要求鋪設(shè)應在干燥和暖天氣進行，為了便于拼接，防止應力集中，復合土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平，拉開，要求復合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應及時修補。復合土工膜的膜面朝上，并加蓋土、鹽等保護層，保護層的厚度為30cm。

3.7焊接

3.7.1焊接采用熱熔焊法施工，拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，為了確保焊接質(zhì)量，焊接應盡量在廠內(nèi)進行，但為了施工方便，復合土工膜幅寬又不應太寬，必須在施工現(xiàn)場拼接。

3.7.2焊接工藝：第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊(約60cm寬)，第二幅反向鋪在第一幅膜上，調(diào)整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。

3.7.3焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量，正式焊接前，根據(jù)施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5-2.5m/s，施焊溫度為220～240℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫問留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。

3.8土工膜防滲檢測

可以通過肉眼檢查熔焊效果，同時，由于蒸發(fā)池中承水壓比較小,也可以直接在土工膜上噴水觀察膜下滲漏水狀況。

參考文獻

[1]王惠忠等，化學建材，中國建材工業(yè)出版社，1995．

[2] 土工合成材料工程應用手冊，中國建筑工業(yè)出版社，1994．

[3] 童陽春等，化工礦山技術(shù)，1998．