渗滤液性质对含水层中污染物衰减的影响研究

通过土柱模拟实验研究了渗滤液性质对含水层中污染物衰减和微生物活动的影响.结果表明,新垃圾渗滤液、老垃圾渗滤液和雨水通过模拟柱后,其微生物活性分别在第12、17和3d达到最大值0.154、0.121和0.044;BOD5/COD分别在第12、8和6d达到最大值0.683、0.396和0.319;pH的平均升高速度分别为0.074/d、0.15/d和0.055/d;新、老垃圾渗滤液通过模拟柱后COD的平均去除率分别约为50%和10%;含水层介质对NH4+-N的吸附容量约为0.85 g/kg;另外,含水层介质有机质含量与微生物活性之间具有一定的相关性.由此可见,渗滤液的性质对含水层介质中污染物的衰减有重要影响.     

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.     

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。     

垃圾渗滤液变组分浓度污染物运移耦合模型

基于非饱和溶质运移理论,建立了水分运移和溶质对流-扩散的动力学耦合模型,通过室内土柱试验拟合了垃圾有机污染物衰减曲线,在充分考虑垃圾污染物浓度衰减,土壤水环境吸附解吸、生物降解作用基础上,进行了污染物运移的数值模拟,模拟结果较真实地反映了污染物的运移规律,该模型可为定量预测垃圾场土壤中有机污染物的时空分布提供一定的理论依据。     

层状非均质各向异性含水层中抽水井对污染物迁移影响数值模拟研究

为研究层状非均质含水层中渗流与污染物迁移问题,本文以大理冲洪积扇盆地典型层状非均质各向异性含水层为例,建立垂向剖面二维层状非均质各向异性含水层水文地质数值模型,利用MT3DMS溶质迁移模拟程序模拟分析抽水井抽水率、深度、位置不同条件下污染物迁移特征。结果表明,抽水率大小对污染物运移速率影响较大,深层抽水井对污染物运移影响较明显,透镜体的存在使污染物出现拖尾现象,弱透水层厚度使污染物运移时间延迟,且降低污染物浓度。     

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。     

滨海平原区某生活垃圾填埋场地下水污染修复模拟

渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,COD_Mn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明：由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5～10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。     

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。     

垃圾填埋场渗滤液有关问题的探讨

文章分析了垃圾填埋场渗滤液中污染物的特点,渗滤液量的平衡,渗滤液的处理工艺,工程实例以及存在的问题。围绕垃圾渗滤液的处理提出了一些建议和方案。     

包气带砂层中垃圾渗滤液自然衰减作用研究

通过实验定量分析了包气带砂层中影响垃圾渗滤液污染物自然衰减的吸附作用和生物降解作用。通过静态吸附实验计算得到砂层对COD和NH4+的理论最大吸附量为52.36和35.34 mg/kg。在生物降解作用研究中,确定HgCl2为生物作用抑制剂,最佳抑制浓度为10 mg/L。通过模拟柱对比得出包气带砂层中,生物降解是垃圾渗滤液污染物自然衰减的主要机制。生物作用和自然衰减条件下,垃圾渗滤液中COD在包气带砂层中的一级衰减动力学方程分别为:ρ(COD)=642221e-0.0017t和ρ(COD)=642221e-0.0021t。     

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.     

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.     

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.      

垃圾填埋场地下水污染风险分级评价

为了更有针对性地解决垃圾填埋场造成的地下水污染问题,有利于分级管理及合理安排资源,构建包括垃圾填埋场特征、含水层脆弱性和受体暴露情况的风险评价指标体系,使用AHP（层次分析法）确定各指标的权重,采用加权求和的方法计算垃圾填埋场地下水污染风险指数,并将垃圾填埋场的地下水风险分为“低”“中”“高”三级,针对不同风险等级提出相应的管理建议.以北天堂垃圾填埋场的4个填埋地块为例,运用所构建的风险评价模型对其进行风险评价.结果表明:4个填埋地块的风险指数分别为5.307、5.845、7.001和7.413.位于东北部和北部的填埋地块1和2风险等级为“中”,位于西北部和南部的地块3和4风险等级为“高”.研究显示,通过垃圾填埋场地下水污染风险评价体系,可以识别出填埋场污染的关键环节,对风险等级为高、已经造成污染的填埋场污染提出有针对性的治理和修复措施,对风险等级为低和中的填埋场,制订相应的监测和管理方案,防止污染发生.      

基于病毒防护的填埋场隔离距离研究

为研究渗滤液中致病性病毒对填埋场隔离距离的影响,提出一种基于系统健康风险目标的建模方法,用于确定地下水梯度、水力传导系数和包气带厚度对隔离距离的影响,基于线性剂量-效应模型和可接受的感染风险[<10^-4/（人·a）]推导确定了饮用水肠道病毒浓度限值,通过耦合渗漏源强模型-以及水流和病毒在包气带中的纵向迁移转化和含水层中的水平迁移转化模型,构建了污染物泄露-迁移-降解的解析模型,并基于Monte-Carlo模拟表征解析模型中参数的不确定性.选择某典型生活垃圾填埋场开展案例研究,结果表明,在砂含水层中为44~564m,在砾石含水层中为91m~2.39km,在粗砾石含水层中为1.74~27.29km;地下水梯度从0.001变化到0.05,导致最高梯度处的隔离距离比最低梯度大10~20倍;当包气带厚度从1m增加到10m时,隔离距离可缩短到10m以内.隔离距离的确定需根据具体的安全防护要求和水文地质条件确定.     

填埋场排水层结构对其渗透性能的影响

垃圾填埋场存在着因渗滤液收集和排水系统渗透性能减弱而失效的问题,威胁着填埋场的安全稳定及其周边地质环境。因此,研究填埋场排水层结构及其渗透性演变规律对垃圾填埋场的正常运营及其对周边环境的影响评价具有重要现实意义。以相似理论为基础,采用现场垃圾渗滤液作为渗流流体,对比分析了2种结构排水层、3个渗流段的排水孔隙度和渗透性的演变规律。研究结果表明:渗滤液在单粒组结构排水层渗流时,第3渗流段渗透性的变化滞后于第2渗流段及第1渗流段;砂砾粒径较渗流深度对排水孔隙度的影响作用更大;砂砾粒径越大,排水层淤堵的发生时间越晚;在排水层中间段设置粒径较大的砂砾层,可以减缓排水层渗透性的降低速率。     

含水层介质对垃圾渗滤液污染缓冲性研究

通过土柱模拟实验研究含水层介质对垃圾渗滤液污染的pH缓冲和氧化还原缓冲性能.结果表明,碳酸钙对pH缓冲起重要作用,随着污染程度的加重,碳酸钙缓冲体系的缓冲容量逐渐增大,从背景值的1.62·pH^-1 mmol/kg增加到41.3·pH^-1 mmol/kg.随着污染程度的加重,含水层介质的氧化容量（OXC）减小,而还原容量（RDC）升高.在未受污染的介质中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5％;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7％.物质的存在形态也与污染程度有关,在污染源附近大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,而且还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;生成Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由未受污染的介质中的0.5％升高至3％.因此,Fe³⁺是含水层介质中主要的氧化还原缓冲剂.     

地下水溶质反常运移的分数阶对流扩散模型研究进展

地下水溶质在非均质多孔介质中的扩散过程并不总是遵循Fick定律,因此称为反常扩散或反常运移,其本质上是非马尔可夫非局域性过程.分数阶对流扩散模型可以对含水层中溶质的这种运移进行充分而准确的描述.本文在阐明多孔介质溶质反常运移基本问题及其动力学机理基础上,综述了三类分数阶对流扩散模型,即空间分数阶对流扩散模型、时间分数阶对流扩散模型和分布式分数阶对流扩散模型,并详细讨论了分数阶对流扩散模型在地下水溶质反常运移领域的应用前景和挑战.