海积平原区某非正规垃圾填埋场地下水氨氮污染模拟研究

本研究结合天津市海积平原区水文地质条件,构建了某非正规垃圾填埋场地下水溶质运移模型,并将该模型用于预测分析垃圾填埋场地下水氨氮污染迁移规律.采用敏感性分析研究了渗透系数、孔隙度和弥散度等参数的变化对模拟结果的影响.模拟评价了地下水氨氮污染抽出处理效果.研究结果表明,氨氮污染羽在10年内最大迁移距离为648 m,污染面积达到368667 m~2,高浓度氨氮污染羽主要分布于南部浅层潜水含水层.抽出处理方案效果不佳,易导致氨氮污染羽的拖尾和反弹效应.本研究可为海积平原区地下水氨氮污染治理、修复提供理论参考和依据.     

危险废物填埋场地下水污染风险评价中指标权重计算方法优化比选

为了探究适用于危险废物填埋场地下水污染风险评价的指标权重计算方法,选用层次分析法、熵权法、层次分析-熵权法进行计算,并通过我国37家危险废物填埋场地下水污染风险评价结果与地下水中苯浓度的拟合验证对权重计算方法进行分析比选.结果表明:①3组权重计算结果中,含水层渗透系数和包气带渗透系数均为最重要的指标,危险废物填埋场所处地层介质类型是影响地下水污染风险最显著的因素.在建设危险废物填埋场时,选址需优先关注含水层及包气带介质类型,必要时应采取更高性能的防渗技术手段;②3组场地风险指数（R）和污染指数（C）线性拟合R2值排序为层次分析-熵权法（R2=0.84）>层次分析法（R2=0.75）>熵权法（R2=0.51）,因此采用层次分析-熵权法得出的危险废物填埋场地下水污染风险评价结果与实际污染状况匹配度更高,构建的风险评价方法更能准确预测地下水污染风险;③当各指标权重由大到小依次加和至总权重为0.96时,层次分析-熵权法可包含12项指标,且权重分配更为均衡,不易受到单个指标缺失的影响,由此建立的综合指数计算方法更加可靠.研究显示,层次分析-熵权法是更适用于危险废物填埋场地下水污染风险评价的指标权重计算方法,构建的污染风险评价方法结果准确、易操作,在一定程度上可为危险废物填埋场地下水污染的风险评价及运行管理提供支持.      

基于MCDA模型的危险废物填埋场地下水污染风险分级

基于对风险全过程控制的思想,利用层次分析法,构建了综合考虑危险废物填埋场自身属性、污染场地水文地质条件以及污染受体等因素的危险废物填埋场地下水污染风险分级指标体系,该体系共包括14项指标;并采用MCDA(multi-criteria decision analysis,多准则决策分析)模型,对我国37个危险废物填埋场(不包括港澳台数据,下同)地下水污染风险进行了分级研究. 结果表明:14项风险分级指标之间具有很好的独立性,指标体系能够较为完整、准确地反映危险废物填埋场对地下水的污染风险程度;37个危险废物填埋场地下水污染风险可分为高、中、低3个级别,其中81%处于中、低级风险级别;地下水中特征污染物ρ(Cr)监测值与风险分级分值的距平指数为0.802 9,验证了风险分级结果的可靠性;同时采用MDCA模型对风险分级指标权重的敏感性进行分析,验证了风险分级过程中指标权重赋值的准确性,并降低了指标权重赋值过程中的不确定性,进一步提高了分级结果的可靠性.风险分级结果在一定程度上可为危险废物填埋场地下水污染风险管理提供依据.      

简易垃圾填埋场地下水污染风险评价

对简易垃圾填埋场污染地下水的风险进行评价是开展地下水保护的重要手段. 基于对简易垃圾填埋场污染地下水的系统结构分析,构建了包括填埋场危险性、评价对象暴露性、包气带抗污性、含水层脆弱性以及地下水危害性等影响因素的地下水污染风险评价指标体系,确定了各评价指标的取值依据和取值范围(为1~10),采用层次分析(AHP)法确定了各评价指标的权重,并建立了综合指数风险评价模型. 以北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染的风险评价为例,对该风险评价模型进行了验证. 结果表明,北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染风险指数为7.455 6,污染风险等级较高,与有关研究结果相符,证实所建立的地下水污染的综合指数风险评价模型与指标体系合理.      

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.      

垃圾填埋场渗滤液控制技术研究

以如何截流、收集、导排填埋场外来水分为主线,从雨污分流系统、防渗系统、"三维"空间渗滤液导排系统和地下水导排系统几方面进行了分析研究.提出了填埋阶段雨水和渗滤液分别收集的方法,封场阶段如何将进入覆盖系统的降水引至堆体坡脚后排放,衬层的铺设方式和渗滤液收集沟的做法,防渗系统中上下人工合成衬层在填埋区边界处的3种不同的连接形式,以及"三维"空间渗滤波导排系统中水平导流层的设置方法.     

多层次地质结构场地地下水防污性能实例介绍

基于钻探资料,场地地质结构自上而下依次为土层、白云岩、泥岩、白云岩、泥岩、泥质白云岩,渗透系数测定结果显示:第四系黏土层、白云岩、泥岩、泥质白云岩渗透系数数量级分别为10-6、10-2~10-3、10-6~10-7、10-4~10-5cm/s。其中第四系黏土层和泥岩隔水性能良好,钻探资料显示:第四系黏土层和下伏第一层泥岩局部缺失,不具有隔水效果;第二层泥岩连续分布,且最小厚度大于1 m,渗透系数数量级在5.73×10-7~1.98×10-6cm/s,构成天然防渗层。利用解析法对这种"孤岛式"多层次地质结构场地污染物垂向渗入地下水水位以下的时间和渗透比例进行了计算分析,作为一种定量的计算结果,在场地地下水防污性能评价中具有指示意义。评价结果显示:污染物垂向渗透时间最小为3 086 d,渗透比例为0.37%,显示地下水防污性能极强。考虑到西南岩溶地区地下水入渗的特点,这种"孤岛式"多层次地质结构可作为一种保护地下水资源的模式,在以后工程建设选址中推广。     

白泥复合衬层防渗稳定性的研究

为考察白泥复合防渗衬层的防渗稳定性和对污染物的阻滞去除能力,利用自制击实渗透仪对白泥和亚粘土防渗衬层进行了对比研究. 结果表明:白泥/亚粘土“夹层结构"复合衬层能保持低于国家防渗规范(10－7 cm/s)的防渗性,并对渗滤液中的重金属,COD_Cr和NH₄＋-N具有较强的阻滞去除能力,可以与常用的亚粘土防渗衬层相媲美,不过其淋滤出水ρ(Cl－)高,因此其长期防渗稳定性需进一步研究;60%白泥+40%亚粘土“混合式"复合衬层和白泥防渗衬层在渗滤液渗透作用下,其防渗性能不好,渗透系数超过国家防渗规范要求,因此不宜用于填埋场防渗.      

华南地区典型花岗岩海岛地下水资源综合评价

海岛水资源供需矛盾日益显著。综合运用地球物理勘探、水文地质钻探及同位素示踪分析对广东省珠海市万山岛的推船湾库区开展地下水资源可调蓄性和可再生性评价工作。通过高密度电阻率法和水文地质钻探法揭示库区地层结构,发现松散沉积物含水层在空间上分布不连续,与裂隙含水层共同构成该区地下水主要含水层,基岩层构成隔水底板;松散沉积含水层的渗透系数为8.30×10-3 cm/s,给水度为0.32;裂隙含水层的渗透系数为2.52×10-5 cm/s,给水度为0.10;推船湾库区含水层的地下水储存量约为14873 m3,储水空间较大。利用同位素示踪确定降水是地下水的主要来源,通过径流分割确定地下水补给量为145065 m3/a,地下水更新周期约为37 d,表明库区地下水补给条件较好,具有可再生性。研究结果为解决花岗岩海岛地下水资源勘探和管理提供了技术参考。     

某危险废物填埋场地下水污染预测及控制模拟

以某危险废物填埋场为研究对象,在收集其水文地质资料基础上,运用Visual Modflow建立填埋场地下水水流和溶质运移耦合模型,对填埋场防渗层发生渗漏后,渗滤液中Cr6+在地下水中的运移过程以及地面硬化、防渗墙和排水沟3种污染控制措施对污染羽阻隔效果进行模拟预测.结果表明,Cr6+随地下水流方向运移形成污染羽,10 a后污染羽到达水塘边界,运移距离约为1 450 m,但随后10～20 a之间污染羽扩散范围没有明显扩大;地表硬化后,20 a内污染羽未扩散至水塘边界;防渗墙设置到上层含水层底部时,监测井Cr6+浓度高于未设置防渗墙时浓度,设置到下层含水层底部时,Cr6+浓度与设置于上层含水层时监测结果相反;排水沟日排水量达到2 642 m3时能有效控制污染羽扩散,20 a后污染羽尚未污染监测井;地表硬化与排水沟组合控制污染物扩散,效果最佳,同时排水沟日排水量可减少为1 878 m3.因此,当填埋场发生渗漏时,建议采用设置排水沟与周边地表硬化组合的地下水污染控制措施.     

Analysis of di usion-adsorption equivalency of landfill liner systems for organic contaminants

The equivalence between multilayered barriers regarding di usion and adsorption was studied. The bottom boundary of the liner system is defined by assuming concentration continuous and flux continuous conditions of the contaminant between the bottom liner layer and the underlying soil. Five di erent liner systems were compared in terms of solute breakthrough time. The results of the analysis showed that breakthrough time of the hydrophobic organic compounds for a 2-meter-thick compacted clay liner (CCL) could be 3–4 orders of magnitude is greater than the breakthrough time for a geosynthetic clay liner (GCL) composite liner. The GM/GCL and GM/CCL composite liner systems provide a better di usion barrier for the hydrophilic organic compounds than that for the hydrophobic compounds due to their di erent Henry’s coe cient. The calculated breakthrough times of the organic contaminants for the Chinese standard liner systems were found to be generally greater than those for the GCL alternatives, for the specific conditions examined. If the distribution coe cient increases to 2.8 for the hydrophobic compounds or 1.0 for the hydrophilic compounds, the thickness of the attenuation layer needed to achieve the same breakthrough time as the standard liner systems can be reduced by a factor of about 1.9–2.4. As far as di usive and adsorption contaminant transport are concerned, GM or GCL is less e ective than CCL.     

三种无机改性粘性土防渗衬里性能研究

利用三种无机材料沸石、粉煤灰、石灰对目前常用的粉质粘土+膨润土进行改性,以新鲜垃圾渗滤液作为渗透液,从防渗衬里的渗透系数以及对污染物的衰减能力方面进行了对比实验,对三种无机改性防渗衬里的性能进行了研究。实验结果表明:(1)石灰改性的防渗衬里防渗效果最好,其渗透系数能保持在10-8～10-9cm/s;沸石和粉煤灰改性的防渗衬里渗透系数也能达到10-8cm/s,并且随着实验的进行,渗透系数有所下降;(2)改性后的粘性土防渗衬里对污染质的衰减能力强于改性前:其COD的平均衰减百分比由改性前的68.25%分别升高到72.47%、86.94%和89.64%;对三氮的衰减百分比均有提高;对总铁平均衰减百分比为90%以上,对镉、锌也都表现出良好的去除效果。     

粉煤灰对垃圾填埋场黄土垫层的改性试验

通过击实、渗透试验得到粉煤灰改性-黄土的最佳配比为10%。对压实黄土和压实粉煤灰改性-黄土,分别用清水和渗滤液进行室内渗透试验,结果表明:渗滤液在压实粉煤灰改性黄土中的渗透系数≤1.0×10-7cm/s,在压实黄土中的渗透系数≤1.0×10-5cm/s,前者可作为填埋场防渗垫层,后者可作为填埋场防渗保护垫层。对COD、NH3-N的去除效果前者优于后者。     

Analysis of diffusion-adsorption equivalency of landfill liner systems for organic contaminants

The equivalence between multilayered barriers regarding diffusion and adsorption is analyzed by means of an analytical method. The bottom boundary of the liner system is defined by assuming concentration continuous and flux continuous conditions of the contaminant between the bottom liner layer and the underlying soil. Five different liner systems were compared in terms of solute breakthrough time. The results of the analysis show that breakthrough time of the hydrophobic organic compounds for a 2-meter-thick compacted clay liner (CCL) can be 3-4 orders of magnitude greater than the breakthrough time for a geosynthetic clay liner (GCL) composite liner. The GM/GCL and GM/CCL composite liner systems provide a better diffusion barrier for the hydrophilic organic compounds than that for the hydrophobic compounds due to their different Henry's coefficient. The calculated breakthrough times of the organic contaminants for the Chinese standard liner systems were found to be generally greater than those for the GCL alternatives, for the specific conditions examined. If the distribution coefficient increases to 2.8 for the hydrophobic compounds or 1.0 for the hydrophilic compounds, the thickness of the attenuation layer needed to achieve the same breakthrough time as the standard liner systems can be reduced by a factor of about 1.9-2.4. As far as diffusive and adsorption contaminant transport are concerned, GM or GCL is less effective than CCL.     

沸石改性天然粘土防渗层性能研究

用不同比例的沸石对天然粘土进行改性,对改性粘土防渗层的渗透性、去除主要污染物的有效性和控制渗滤液渗透的可行性进行研究。实验结果表明改性粘土防渗层的渗透系数随沸石比例的增加而增大,如果沸石的配比适当,其渗透系数可达到低于1×10-7cm/s的现行标准,而且提高了防渗层的污染物去除能力。因此,沸石改性粘土作为垃圾填埋场防渗材料是可行的。     

城市垃圾填埋场防渗浆材的实验研究

针对垃圾填埋场防渗的特殊要求,通过大量正交实验研究,研制了一种低渗透系数并对污染物有良好阻滞作用的浆材,即膨润土-水泥-粉煤灰(BCF)浆材,包括S型、N型和Z型3种类型。该浆材可泵期可调,结实率>99.6%,结石体28d渗透系数<0.65×10-7cm/s,N型的无侧限抗压强度<1.2MPa,弹性模量在200MPa左右。浆材结石体对COD、氨氮和磷的阻滞率均达到了82%以上,对酞酸酯和常见重金属离子的阻滞率均在99.6%以上。对浆材结石体的防渗性与对污染物阻滞性能的机理进行了研究,并提出渗滤沉积作用和吸附滞留作用阻滞机理。     

填埋场渗漏检测偶极子法的影响因素分析

偶极子法属于高压直流电法的一种,具有操作简便、费用低廉,可操作性强,并能对防渗层进行百分之百的无损检测,已成为防渗层施工验收采用的主要方式.分析了影响偶极子法灵敏度的主要因素.在回路电压一定的情况下,膜上介质电阻率、膜上介质厚度、偶极子与HDPE膜的距离、偶极子间距等因素皆可对偶极子法的灵敏度产生影响.结果表明:①膜上介质电阻率越大,偶极子检测灵敏度越高.②膜上介质厚度越大,偶极子检测灵敏度越低.③偶极子与HDPE膜的距离越小,偶极子检测灵敏度越高.④偶极子间距越大,检测灵敏度越高.但偶极子间距过大,会有漏检情况发生.⑤对于多漏洞情况,当漏洞之间的距离大于偶极子的间距时,偶极子法可准确分辨出多个漏洞.      

基于Landsim的填埋场长期渗漏的污染风险评价

介绍了Landsim模型的基本理论及其填埋场防渗系统、导排系统长期性能变化的表征方式,在此基础上提出了填埋场长期渗漏风险的表征方式..通过Landsim和HELP模型的耦合,弥补了Landsim模型中堆体入渗计算过于简单的缺陷.运用耦合的Landsim-HELP模型评价了西南地区某危险废物填埋场的长期渗漏的地下水污染风险.结果表明,该耦合模型可以准确的评价填埋场性能变化条件下的渗漏量及其对应概率;该填埋场在短期内(1~3a)地下水被污染的概率风险较小(￡0.33),而在长期内(34a)被污染的风险较大(30.68).建议在制定填埋场的设计和运行标准时需考虑防渗膜、导排管等重要单元长期性能的变化,从而减小其长期渗漏造成的地下水污染风险.