填埋场渗漏条件下的漏洞电阻特征与影响因素

复杂填埋环境下,HDPE膜(高密度聚乙烯膜)漏洞处电阻率特征及其影响因素、影响机制不明,制约了电法精准量化渗漏量在填埋领域的应用.基于防渗层渗漏电法检测原理,采用模拟渗漏装置和填埋场等效电路模型探析激励电压(20～200 V)、漏洞半径(1.0～12.5 mm)和渗滤液电阻率(0.68～2.60Ω·m)等关键因素对测量总电阻和漏洞电阻的影响规律和机制.结果表明：漏洞半径对于测量总电阻的影响呈幂函数趋势,在漏洞半径小于4 mm、激励电压在20～40 V区间时,测量总电阻稳定性较差,而漏洞半径大于4 mm、激励电压大于40 V时,测量总电阻稳定性较好;漏洞电阻随渗滤液电阻率变化明显且与渗滤液电阻率呈线性关系,表明渗滤液电阻率是影响漏洞电阻的主要因素之一.研究显示,测量总电阻、渗滤液电阻率与漏洞半径之间存在显著相关关系,受实际场地条件差异的影响,不同填埋场地关系模型存在差异,可通过现场试验构建以测量总电阻和渗滤液电阻率为变量的漏洞半径表征关系模型,扩大基于电法的渗漏量化精准评估方法的适用范围.     

填埋场渗漏检测高压直流电法等效电路模型的建立

通过对400V、350V、300V高压直流工作电压下小型模拟填埋场实验数据的分析 ,提出了简化的模型等效电路 .由于高密度聚乙烯(HDPE)衬层的存在使得模型具有了整流特性 ,其电容大小将随着衬层面积和供电电压的增加而增加 ;供电电极的接触电阻与大地的电阻率成正比 ,与电极的粗细及入土深度有关 .同时 ,接触电阻主要由电极附近的土壤电阻决定 ,大于10倍电极半径以外的土壤对接触电阻的影响不超过全部电阻的10% ,故降低电极附近土壤的电阻率可有效地降低电极的接触电阻 .     

高压直流电法2种双人工合成衬层模拟填埋场渗漏检测的比较

利用高压直流电法对双人工合成衬层间加粘土层和土工导水网2种模拟填埋场渗漏定位进行试验研究.结果表明:对上层膜检测时,第2种模拟填埋场的总回路电阻比第1种的约大15%;对下层膜检测时,第2种模拟填埋场的总回路电阻比第1种的约大20%.利用高压直流电法,2种模拟填埋场都可以较好地进行漏洞定位,在电极间距为1m时,漏洞定位误差不超过10cm.     

人工合成衬层渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型

建立了填埋场渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型．将单衬层填埋场看作水平方向为无穷大的3层均匀介质，上层为垃圾层，中间层为人工合成衬层，下层为土壤层．漏洞电流对周围空间电势分布的影响被等效为位于电流流人端的负电流源和位于电流流出端的正电流源对周围空间电势分布的影响膜上漏洞检测通过偶极子法试验、膜下漏洞检测通过电极栅格法试验，结果表明用所建模型计算的理论值与实测值吻合较好．     

双衬层填埋场电法渗漏检测影响因素分析

双衬层填埋场采用电法进行渗漏检测时,漏洞电流大小、检测电极与防渗层之间的距离、介质的电阻率以及供电电极的位置皆可影响检测效果。分别对以上几个因素进行了仿真分析,结果显示:漏洞电流越大、检测电极距防渗层越近、供电电极与漏洞的水平距离越远,检测效果越好;而渗滤液污染导致的局部土壤电阻率变低,则使检测效果变差。     

垃圾填埋场土工膜渗漏电学检测法的研究

在垃圾填埋场中,利用土工膜的电绝缘性来实现其施工验收和填埋垃圾期间的渗漏检测以防止污染地下水.笔者研究了漏洞大小、偶极子的位置、偶极子的电极间距、供电回路电极的位置以及填埋场内物质的电阻等对检测信号强弱的影响,并指出在多洞的情况下,偶极子的电极间距必须小于两漏洞间的距离才可确定定位漏洞.      

填埋场环境下HDPE膜老化特性及其对周边地下水污染风险的影响

为研究危险废物填埋场环境下防渗系统HDPE膜（高密度聚乙烯膜）材料老化规律及其对渗滤液产生、渗漏和区域地下水环境的影响,通过HDPE膜缺陷现场检测及室内老化性能测试,获取了HDPE膜初始缺陷特征参数（漏洞密度）和缺陷演化特征参数（老化起始时间和半衰期）,并以上述参数作为输入,综合运用HELP模型（填埋场水文过程评估模型）与Landsim模型（填埋场地下水污染风险模拟模型）对HDPE膜老化条件下的渗滤液产生、渗漏和地下水污染过程进行模拟预测.结果表明:①现场条件下HDPE膜在第2年开始老化,第8年达到半衰期.②HDPE膜老化导致漏洞数量和渗透系数增加,进而导致渗滤液渗漏量增加,地下水污染风险逐渐增加.短期（0~5 a）内,地下水超标概率为0,污染风险较小;中期（5~10 a）内,距离填埋场200 m内污染超标概率污染≥ 80%,污染风险较大,但400 m外的污染概率为0,污染风险较小;就长期（>10 a）而言,距离填埋场1 000 m处,污染超标概率达100%,地下水污染风险极大.填埋场现场条件下,防渗材料劣化及老化过程较实验室条件更为迅速,导致渗滤液长期渗漏、地下水污染风险加剧,因此建议加强填埋场设计和运行中HDPE膜抗老化研究,保障危险废物填埋场长期安全运行.      

城市垃圾填埋场地下渗滤液迁移模拟及电性响应

城市垃圾填埋后,降水或地下水往往对垃圾产生淋滤作用,使得垃圾中的污染物溶解或悬浮于渗滤液中,易造成二次污染,因此,检测渗滤液污染范围成为了亟需解决的问题.以武汉市长山口垃圾填埋场渗滤液为研究对象,基于地下介质的物理和化学性质变化特征,采用高密度电阻率测深法监测受污染区域范围及扩散规律,利用化学元素分析方法探究产生电性差异的原因,开展不同时空的渗滤液迁移监测物理模拟研究.结果表明:①同体积的不同液体（填埋场渗滤液、自来水）在迁移过程中,在同一时刻相同位置渗滤液污染的土壤视电阻率明显比自来水浸入的小得多,其量值为自来水的1/5左右.②通过对渗滤液样品的导电粒子分析发现,污染土壤出现的较低电阻率主要是渗滤液中存在的多种导电粒子所引起.③渗滤液扩散过程可以分为2个阶段.渗漏初期,污染液主要是作横向迁移,此时采用电阻率测深法可有利于快速检测出渗漏点位置并加以防治,从而减少损失;渗漏中后期,渗漏点周围土壤含水饱和,渗滤液加速向下迁移并扩散至深部原始地层.研究显示,电阻率测深法可有效地监测渗滤液迁移、划分和评价土壤污染程度.      

填埋场渗漏磁法检测的噪声来源与剔噪方法综述

填埋是固体废物集中处置的主要手段,填埋场则是固体废物对地下水环境影响集中发生的场所。通过防渗层HDPE膜漏洞的渗漏是导致地下水污染的主要途径和方式,开展防渗层渗漏快速检测和精准定位具有重要意义。传统电学渗漏检测难以检测双层衬垫或多层衬垫系统的下层衬垫破损,基于传统电法改进的电磁方法展现出下层衬垫检测的潜力,但迫切需要解决填埋场复杂服役人文环境和地球磁场环境下的电磁噪声干扰问题。为此,通过对磁法检测原理和信号特征的深入分析,以及对背景磁噪声类型、来源、特征和电磁噪声去噪方法的综述,得出如下结论：在特定条件下,漏洞越近,其磁场信号越强;填埋场噪声主要来源于地磁和人文磁场,且不同噪声有不同特征,需不同处理;去噪过程先预处理排除干扰,其次在检测中选择适宜的滤波或测量法去除噪声。     

磁法应用于填埋场渗漏检测的可行性论证

针对填埋场防渗膜(高密度聚乙烯,缩写为HDPE)膜上介质含水率不同的特点,提出利用磁法检测填埋场渗漏(简称磁法测漏).通过修正高压直流电法渗漏检测模型,定性分析了填埋场防渗膜漏洞附近磁场的分布情况.结果表明:当检测区域背景磁感应强度波动小于0.5 nT时,利用磁法检测填埋场渗漏有效可行;但当检测区域背景磁感应强度波动大于0.5 nT时,磁法测漏须通过比较固定点处供电电源在通、断电情况下的磁感应强度差异来判断,这在大面积范围内的工程上较难实现,仅可用于局部防渗膜的漏洞检测;由于影响磁场分布的因素较多,提高磁法测漏的抗干扰能力仍需进一步研究.      

环境物探技术在环境污染调查中的应用

为使地球物理探测技术手段更具适用性和针对性,介绍了环境污染调查中常用的物探技术方法,包括高密度电阻率法和探地雷达法.分析了物探方法在环境污染调查中的应用,包括在垃圾填埋场填埋边界及渗滤液渗漏污染调查、有机污染物调查、地下填埋固体废物调查、污染场地修复及效果评估过程监测中的应用,对环境物探技术的发展方向进行了展望,以期推...     

危险废物暂存库渗漏风险规避措施与实践

为了减少危险废物暂存库的环境风险,在项目实施中增设渗漏检测系统,通过对暂存库防渗膜进行长期的实时检测,规避了因暂存库渗漏造成的环境风险,使单层混凝土结构的暂存库实现了双层混凝土结构的遮断型填埋场才具有的渗漏检测和修补功能.渗漏检测的信息通过GSM网络进入Intemet进行数据交换,将检测信息传递到环境管理部门,提高了监督管理的水平.渗漏检测以2个检测电极间充满渗出液时电阻发生突变的特点作为HDPE膜渗漏的判据,结合渗出液的化学成分来判断渗漏的种类,利用TC35I无线模块通过GSM网进入Internet进行数据交换,实现了危险废物暂存库渗漏的网络化监测.利用HDPE膜的绝缘性提出了用偶极子检测HDPE膜漏洞的定位方法,为修补漏洞创造条件.并指出检测电压随漏洞大小、偶极子间距、贮存库液体的电阻率、供电电压的增加而增高,随偶极子距HDPE膜的距离、偶极子移动方向到漏洞的距离、暂存库液体的深度的增加而减小.     

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

基于改进电法装置和深度神经网络的填埋场渗滤液水位探测

渗滤液水位检测和管控是填埋场环境风险管控的关键之一,高密度电法装置具有无损、快速和分辨率高等优点,但填埋场铺设的HDPE防渗膜的高阻特性掩盖了渗滤液的低阻特性,反演结果存在探测精度差、探测范围有限等问题,无法有效识别渗滤液水位. 为此,本文设计了改进的川字型采集装置并配套提出了基于深度神经网络的非线性反演算法——EConvNet-C,通过构建高仿真模拟模型获得了代表性场景下的学习样本,并进行学习训练得到了渗滤液水位与观测数据的非线性映射关系. 对上述改进的电法装置和配套的反演算法的有效性进行了验证,并开展了实际填埋场地的案例研究. 结果表明:①基于川字型装置的EConvNet-C反演的电阻率存在明显的分层特征,在场景A中EConvNet-C反演算法的均方误差(MSE)均在0.00230以下,渗滤液水位探测精度均在90.0%以上. ②以“浅层滞水”形式非正常积存情况下,EConvNet-C探测精度略有下降,但MSE仍在0.00420以下,水位探测精度仍在80.0%以上. ③基于传统探测装置的深度神经网络耦合方法得到的渗滤液水位探测精度略低于基于川字型装置的EConvNet-C,而基于传统探测装置的线性反演耦合方法在HDPE膜高阻特性的影响下无法有效识别渗滤液水位. 因此,基于川字型装置的EConvNet-C在填埋场渗滤液水位探测领域具有较大潜力,可为后期开展垃圾填埋场的性能和风险评估提供指导.      

填埋场直流电阻电路模型及分析

为研究垃圾填埋场的导电特性,建立了一种填埋场直流电阻电路模型,并对回路中的各部分电阻进行了分析.结果表明:随着供电电极直径和入土深度的增加,回路电阻减小,而随着供电电极与漏洞之间距离的增大,回路电阻缓慢增加;漏洞电阻由接触电阻和内阻组成,前者远大于后者,对一个半径为1cm的圆形漏洞来说,接触电阻可达1500Ω,而内阻只占到接触电阻的1/10;在供电电极周围浇水可明显降低回路电阻,在场内电极直径为20mm,入土深度为0.4m,电极与漏洞之间距离为20m时,浇水后的回路电阻可减小26.6%.     

填埋场渗漏电学检测能力及影响因素分析Ⅱ

在前期研究基础上,原位模拟垃圾填埋场渗漏过程并开展场地电性非均匀、远电极布设位置变化、装置损坏、场地环境变化情形下的三维电学检测,基于检测结果重点分析三维电学检测能力及检测结果影响因素。分析研究结果表明:场地电阻率不均匀、场地被地下水或渗滤液淹没的探测环境中,漏洞位置难以直接得到有效探测;远极距离实验场地越远,检测电位值越大,但电位异常形态不变,当远电极距填埋长距离接近5倍排列长度时,可视为无穷远;装置内个别电极损坏对于整体漏点检测没有太大影响。     

简易垃圾填埋场渗滤液地下水溶质运移数值模拟

简易垃圾填埋场防渗措施薄弱,渗滤液易发生渗漏污染土壤,随着时间的累积通过包气带进入含水层对地下水水质安全构成威胁。以西南山区凉山州某简易垃圾填埋场为研究对象,利用Visual MODFLOW软件建立了该简易垃圾填埋场及其周围地下水渗流场和溶质运移数值模型,通过MT3DMS模块模拟垃圾渗滤液在不同渗漏工况下地下含水层中高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH~+_4-N)的运移规律,并预测垃圾填埋场封场5年和10年后地下水中COD_(Mn)和NH~+_4-N浓度的变化情况。结果表明:该简易垃圾填埋场在HDPE土工膜上漏洞率为0.5、GCL黏土出现轻微开裂现象时,填埋场区下方地下水中COD_(Mn)在5年后的超标范围为972 m~2,中心污染物浓度为4.0 mg/L,地下水中NH~+_4-N在10年后的超标范围为12 500 m~2,中心污染物浓度为1.0 mg/L;在HDPE土工膜上漏洞率为1.0、GCL黏土出现严重开裂现象时,填埋场区下方地下水中COD_(Mn)在5年后的超标范围为36 261 m~2,中心污染物浓度为20 mg/L,地下水中NH~+_4-N在10年后的超标范围为19 083 m~2,中心污染物浓度为3.5 mg/L。该研究可为渗滤液污染的有效防治以及地下水监测方案的制定提供理论依据。     

土工膜渗漏定位方法研究

对偶极子法电极形状和外形尺寸以及其他影响定位的因素进行了深入研究.结果表明:偶极子的检测电压与偶极子的外形尺寸关系不大.偶极子检测电压最大值出现在偶极子中心与漏洞的距离等于偶极子间距的1/2处,并且偶极子的间距越大,检测电压越高.偶极子下沿距离HDPE膜越近,检测电压变化越明显.在多漏洞的情况下,当偶极子的间距小于漏洞间距时,2个漏洞都能被检测出来;当2个漏洞间距小于偶极子间距时,将可能漏检1个漏洞.膜上供电电极的位置对漏洞定位有一定的影响,在测量时应尽可能将供电电极远离测量区.      

基于改进的水质标识指数法垃圾填埋场地下水评价

非正规生活垃圾填埋场产生的渗滤液易对地下水环境造成严重污染,为了精准评价劣Ⅴ类水质和同类水质间的差异,引入水质标识指数法对典型非正规垃圾填埋场地下水水质进行评价。结果表明：由于浅层地下水与生活垃圾渗滤液直接接触,导致各监测点地下水中氨氮、高锰酸盐指数、氯化物指标单因子水质评价结果分别为66.362～255.3251、13.89～40.036、15.111～21.417;各监测点地下水综合水质评价结果为9.645～25.9521,均为劣Ⅴ类;最小值出现在2005年以前垃圾填埋区。受隔水层对污染物的有效阻隔作用,微承压水水质较潜水层水质显著好转,各监测点地下水综合水质评价结果为3.100～3.700。从空间分布特征看,不同填埋区潜水或微承压水单因子水质评价结果均存在显著差异;不同填埋区潜水水质综合评价结果存在显著差异,而微承压水综合水质评价结果差异不显著。研究成果对于今后我国垃圾填埋场地下水水质评价和环境管理具有借鉴作用。     

铁离子循环电解法处理垃圾填埋场晚期渗滤液

使用箱式电化学反应器,采用铁离子循环电解工艺处理垃圾填埋场晚期渗滤液,确定了硫酸铁的剂量,考察了该工艺去除污染物的效率与主要因子对污染物去除的影响.实验结果表明,铁离子循环电解工艺对垃圾填埋场晚期渗滤液具有良好的处理效果,在电压3.80V、pH值为3.0、电解时间40min条件下,电解后的渗滤液满足二级排放标准的要求;硫酸铁的合理浓度为1000mg·L-1;电解电压不宜超过4.0V,电解时间不宜超过40min;渗滤液中氯离子的浓度对COD和NH 4-N的去除有显著影响,浓度越高COD和NH 4-N去除效果越好,且其对NH 4-N去除的影响大于对COD去除的影响.