垃圾渗滤液对地下水水质影响的数值模拟预测——以冕宁县漫水湾生活垃圾填埋场为例

垃圾填埋场的渗滤液渗漏是周围地下水环境的主要威胁之一。以冕宁县漫水湾垃圾填埋场为例,预测垃圾渗滤液对浅层地下水环境的危害程度,通过Modflow和MT3D模拟分析了正常工况和事故工况条件下渗滤液中COD和NH_3-N在地下水中的运移过程。结果表明:在垃圾场运行中,地下水中污染物浓度增加并向下游扩展。正常工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为141 m,最大浓度为3.5 mg/L;事故工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为290 m,最大浓度为7.0 mg/L。随着污染物迁移距离的扩大,污染物浓度开始下降。垃圾场封场20年后,渗滤液中ρ(COD)和ρ(NH_3-N)分别为0.06,0.006 mg/L。     

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.      

基于指数分析和GIS方法的垃圾填埋场地下水环境影响分析

为合理评估垃圾填埋场的污染潜力及其对周边地下水环境的影响,以山东省某垃圾填埋场为例,采用LPI指数法和WQI指数法评估了垃圾填埋场渗滤液的污染情况和周围地下水的水质情况;利用GIS的空间分析等功能对污染影响分布进行评估;结合地下水数值模拟,以氨氮为典型特征污染物,计算分析了渗滤液污染物迁移扩散的规律。结果表明:研究区渗滤液的污染潜力较大,具有污染周围地下水的风险,目前周边地下水水质虽处于WHO和国家标准的限制内,水质状况良好,但随着渗滤液的渗漏,氨氮等污染物的污染区域会逐步扩散为羽毛状,水质将持续变差。预计到2025年,渗滤液将开始污染周边一处居民区的地下水并逐渐扩大范围,需采取相应的防渗措施对周边地下水进行防护。     

简易垃圾填埋场防渗治理技术

为解决简易垃圾填埋场渗滤液污染问题,提出了4种适合简易垃圾填埋场垂直防渗治理的技术措施:混凝土防渗墙、振动沉模防渗板、高压喷射灌浆防渗和帷幕灌浆;并根据4种技术措施的特点,提出了各自适用的工程地质条件和技术优势。并以西北某市简易生活垃圾填埋场治理工程为例,提出了垂直防渗治理方案。     

垃圾渗滤液层状砂箱参数拟合试验及模拟

基于相似模拟条件,研究了垃圾渗滤液污染物在层状含水层中运移规律,通过数值模拟方法拟合了层状含水层的渗透性及弥散度,利用拟合参数分析了阜新垃圾填埋场有机污染物在地下环境中的迁移和时空分布规律,该实验和数值模型较好地反映了层状土中污染物渗漏的基本特征,对预测、控制渗滤液污染地下水提供了一种有效的方法。     

干湿循环与垃圾渗滤液耦合作用下GCL防渗性能

开展膨胀指数和渗透系数测定试验,研究干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用下膨润土的膨胀性能和土工合成黏土衬垫（GCL）防渗性能变化规律.结果表明,干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用对膨润土的膨胀性能和GCL的防渗性能具有显著负面影响：在7次干湿循环后,垃圾渗滤液饱和的膨润土的膨胀指数从20mL/2g降低至7.5mL/2g,GCL的渗透系数从1.65×10^-11m/s增加到1.89×10^-7m/s.膨胀指数下降和渗透系数升高的根本原因是膨润土渗透膨胀性能的丧失.单纯的垃圾渗滤液渗透不会改变GCL的渗透系数.将有效应力从20kPa升高至150kPa,可以促使GCL的渗透系数降低4个数量级,满足填埋场防渗要求（< 5.0x10^-11m/s）.     

垃圾填埋场地下水环境影响评价三维数值模型

为准确模拟垃圾填埋场渗滤液污染物在地下水中的运移情况,正确评价垃圾填埋场的建设运行对地下水环境的影响程度,以江苏省吴江盛泽城区垃圾填埋场工程项目为例,在合理概化水文地质概念模型的基础之上,构建了与之相应的地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型.通过对渗滤液污染物在填埋场不同防渗条件下的运移情况进行模拟预测,确定出了渗滤液污染物的扩散范围.结果表明,在防渗完好和防渗破损的情况下,渗滤液污染物运移范围均较小,对地下水环境的影响程度较弱.     

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.      

城市生活垃圾渗滤液处理措施探讨

对城市生活垃圾填埋场渗滤液作了全面分析,对填埋场渗滤液的渗漏速率控制作了进一步阐述,并提出垃圾填埋场渗滤液的有效处理措施.     

老龄渗滤液氨氮在地下咸水条件下变迁过程研究

垃圾进入填埋场后将持续近百年的降解,其产生的渗滤液对周边环境造成了长时间污染。海滨填埋场作为沿海地区生活垃圾的一种重要处理方式,在垃圾长时间稳定化过程中,老龄渗滤液泄漏引发的地下环境问题具有一定的独特性。文章以老龄渗滤液氨氮为指标,通过构建砂箱实验来研究老龄渗滤液在咸水条件下的迁移转化过程。结果表明:在地下咸水环境中,渗滤液氨氮较易沿水流水平方向扩散,扩散速度随空间推移不断降低,而垂直方向运移速度相对较慢;同时老龄渗滤液的碳物质的迁移速度低于氨氮的迁移速率,因此在离污染源较近的位置,碳物质浓度随运移时间浓度增加较大;而对于老龄渗滤液中的其他氮则比氨氮运移速度要慢。对于浓度较低的老龄渗滤液,其在地下环境中污染范围相对较小,如果污染源得到控制,其地下环境中具有良好的自我净化能力。     

川维厂一般工业固废填埋场渗滤液泄漏对长江水质的影响

以中国石化集团四川维尼纶厂一般固废填埋场为对象,计算了填埋场渗滤液泄漏对长江长寿段水质COD、NH3-N和Zn指标的影响。计算结果表明：平水期COD影响范围为纵向240m,横向3m,NH3-N影响范围为纵向120m,横向2m;枯水期COD影响范围为纵向300m,横向7m,NH3-N影响范围为纵向150m,横向5m。枯水期和平水期,贮存池中渗滤液泄漏不会导致其长江长寿段水质Zn超标。     

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。     

填埋场长期渗漏的环境风险评价方法与案例研究

填埋场的长期渗漏是由于防渗膜老化、导排层淤堵等原因,导致填埋场封场后渗滤液渗漏量增加的现象. 为分析渗滤液长期渗漏对填埋场环境风险的影响,采用Landsim-HELP耦合模型进行渗漏源强计算和污染组分迁移转化计算. 在此基础上,以致癌风险和非致癌风险为渗滤液渗漏的环境风险表征,采用剂量-效应模型对风险值进行计算. 最终构建了基于Landsim-HELP耦合的填埋场长期渗漏的环境风险评价模型,并将其用于山西省某工业固体废物填埋场渗漏风险研究. 结果表明:①短期(0~100 a)内,在CLTP(考虑长期性能衰减)和NCLTP(不考虑长期性能衰减)情景下,渗滤液渗漏的环境风险无明显差异, 并且二者的风险值均低于可接受风险水平;而长期(>100~1 000 a)状态下,2种情景的风险值差别较大,其中CLTP情景下的风险为NCLTP情景下的7倍左右,并且主要体现为Cr(Ⅵ)的致癌风险(10-4). 采用Monte Carlo方法分析风险结果的不确定性,其中Cr(Ⅵ)致癌风险值的不确定性为6.7,Cr(Ⅵ)和TCr的非致癌风险评价结果的不确定性分别为2.3、2.1.      

射水造墙技术在平原型垃圾填埋场防渗补救中的应用

通过北京市阿苏卫填埋场防渗补救工程实例,探讨了射水造墙技术在平原型垃圾场防渗补救中的设计、施工及注意问题.结果表明,采用射水造墙技术补救阿苏卫填埋场的防渗系统是经济、安全、可行的.      

生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征

抗生素抗性基因被认为是一种环境污染物,城市生活垃圾填埋场及其渗滤液中存在着多种类和高丰度的抗生素抗性基因.针对生活垃圾渗滤液处理工艺流程特点,本研究采用超高通量定量PCR技术,分析生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征.结果表明,渗滤液处理使得出水抗生素抗性基因丰度减至9. 2×1010copies·L-1,降低了5个数量级,能有效消减渗滤液中的抗生素抗性基因,是一种有效消减垃圾渗滤液抗生素抗性基因丰度的方法;渗滤液出水中的抗生素抗性基因140种,检出率高达46. 7%,相较于自然环境,出水中抗生素抗性基因种类和丰度仍然维持在较高水平,直接排入市政污水管网可能造成抗生素抗性基因的二次扩散,存在着较高的生态环境风险;渗滤液中抗生素抗性基因与Cr、Cd、Ni、As、MGEs、integron和transposon呈现极显著的正相关关系,表明抗生素抗性基因的赋存和迁移传播可能受重金属元素和可移动遗传元件的共同影响.     

垃圾填埋场抽气竖井周边气体运移规律研究

通过建立填埋场抽气竖井周边气体轴对称稳态运移模型,分析了单层和分层垃圾体中气压力分布,并提出“降压百分比”的概念用于判定抽气影响范围,研究了垃圾产气率、气体渗透率、覆盖层厚度、覆盖层气体渗透率、抽气井深度和抽气负压对抽气影响范围和抽气量的影响,获得了竖井深度和井间距的确定方法.分析结果表明,抽气井的降压作用明显,抽气井深度和抽气负压越大,则抽气影响范围和抽气量越大.覆盖层厚度增加或其渗透率降低有助于扩大抽气影响范围和提高抽气量.抽气影响范围随气体渗透率的增加而增大,但随垃圾产气率的增加而减少;抽气量则随气体渗透率和产气率的增大而增加.抽气井深度是控制抽气影响范围的关键参数,建议竖井深度取垃圾填埋厚度的65％～75％,井间距取1.5～2.5倍竖井深度.     

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.