成层土壤中氨氮入渗迁移试验研究

垃圾填埋场渗滤液是造成土壤和地下水污染的重要来源,其中氨氮含量非常高,是垃圾渗滤液的主要污染物之一.为了寻求垃圾填埋场防渗与污染控制设计的理论依据,把握氨氮在地基中的迁移机理,将垃圾填埋场渗滤液的运移概化为渗滤液在垂直方向上的不同性质成层土壤中入渗迁移.通过大型土柱室内试验,研究了设有黏土防渗层的饱和-非饱和成层土壤中氨氮入渗迁移规律.提出了氨氮在黏土防渗层及非饱和黏土层中的吸附特性及在迁移过程中发生的三氮转化反应规律.氨氮质量浓度随土柱深度的增加而逐渐减少.在还原环境中,氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的比例很小,硝化细菌活动性不强.总结了影响氨氮迁移和转换的影响因素,土壤的性质(成分)对氨氮的吸附作用影响最显著.     

双组分重金属在分层土壤中的迁移研究

尾矿库用来堆积矿产资源开采过程中产生的矿物废料,其重金属种类多,含量高,储存量大,影响范围广。尾矿长期堆放严重污染库区水生态环境,是目前重金属污染的主要来源之一。以德兴铜矿5号尾矿库为背景,建立了简化的分层土柱模型,研究双组分重金属离子在成层土壤中的运移规律。选择常见的铜、铁离子为污染物,通过测定不同深度处渗滤液中金属离子质量浓度,观测其在分层土柱中的迁移情况。结果表明:土柱中同一深度铜、铁离子质量浓度随时间延长而升高,初始阶段增速较大后逐渐降低;在垂向上,距离污染源越远离子质量浓度越低,且这种关系能用对数函数描述。黏土层对金属离子的迁移能起到有效的阻滞作用,试验结束时对铜、铁离子的阻滞净化效率分别可达88.98%、93.04%,但长期的渗透作用终会使污染物穿透黏土层,并更快地向下发展。双组分重金属离子共存时,迁移过程中金属离子之间会相互影响,与单个铜离子的运移对比,铁离子的加入使渗滤液中铜离子的质量浓度升高,且随着试验进行铜离子质量浓度升高幅度越来越大。铁离子的加入使30 cm深处渗滤液在第7 d时铜离子质量浓度增加了1.13%,第70 d时增大幅度达到8.62%。尝试性提出了防渗层阻滞净化效率的估算方法,反映防渗层工作状态及估计其有效使用时间,为尾矿库重金属污染预防和治理提供参考。     

粘土衬层压实度对农村垃圾填埋场防渗性能影响研究

为了解垃圾渗滤液在不同压实度粘土衬层中的迁移扩散规律,选取了铁门岗乡土样模拟农村垃圾填埋场粘土衬层、并选取稀释的城市垃圾填埋场渗滤液模拟农村垃圾渗滤液,采用室内土柱淋滤实验模拟渗滤液在衬层中渗透过程,分析了渗滤液在通过不同压实度土柱时的渗透能力与污染物的削减情况。结果表明：(1)粘土层压实密度与渗透系数呈负指数函数增长关系,压实度达到93%后,压实度对渗透系数影响较小。(2)粘土层对CODcr,NH₃—N的吸附效果随着压实度增大而增强。其中粘土层渗透系数与CODcr,NH₃—N渗出率呈负指数函数增长关系。上述结果为农村垃圾填埋场各类压实度的粘土衬层应用分析研究提供参考。     

垃圾渗滤液运移过程中相关模型的研究及应用现状

介绍了垃圾渗滤液运移机理与研究现状,综述了国内外关于垃圾渗滤液释放、传输过程相关模型的研究及应用现状,并分析了各模型的优缺点。最后提出了渗滤液在土壤中运移的研究方向。渗滤液中水分在填埋场垃圾介质、包气带土层以及含水层各单一层中迁移转化的研究较全面;由于渗滤液中某种污染物的迁移转化涉及多学科交叉点,该方面的研究仍未成熟,相对滞后于工程技术发展的需要。     

徐州市某老旧垃圾填埋场堆体污染特征及评价

对徐州市某老旧生活垃圾填埋场堆体进行调查分析,地质勘探显示中间层中含有大量渗滤液,底部黏土层颜色已经为黑色,渗滤液已经渗透至底部的黏土保护层。有机质、总氮、总磷生物可降解性在2层明显高于1层和3层。堆体重金属污染较轻,未超过建设用地标准。Pb、Cu、Zn、Cd主要分布在堆体2层之中,As、Ni、Cr 3种重金属在垃圾堆体中向下迁移能力最强,黏土层中3种重金属的质量比分别达25.2 mg/kg、0.2 mg/kg、36.1 mg/kg。浸出毒性分析表明,9种重金属的浸出毒性都低于浸出毒性标准值,安全隐患较小。但是Zn在堆体中3层质量比最高,浸出量也最高,未来需重点关注周边地下水中Zn的安全性。污染负荷评价结果显示,Cr和Pb是生活垃圾填埋场的主要污染物。通过堆体含水率和有机质质量分数进行稳定性分析,除1#堆体2层外所有监测点处于基本稳定和较稳定状态,可判断垃圾堆体的垃圾稳定性较好,对周边环境影响低,这些有利于未来对该垃圾堆体的处置。本文对垃圾堆体环境污染风险的分析,将为决策部门未来决定老旧生活垃圾场治理提供参考。     

北京市典型垃圾填埋场渗滤液污染物监测与评价

为对北京地区垃圾填埋场渗滤液的产生、排放水平进行整体评估,以北京市6个渗滤液产生量大且处理工艺接近、设施稳定运行的垃圾填埋场、1个原液收集填埋场为研究对象,在2007—2012年渗滤液水质监测数据、垃圾处理情况数据的基础上,分析计算了渗滤液的产生量及污染物产生水平、典型治理工艺(生化+物化+反渗透)下的排放水平。结果表明,北京地区每吨垃圾约产生0.13 m3渗滤液,渗滤液原液及处理后,质量浓度最大的污染物为有机指标和含氮物质,其质量浓度水平以及部分重金属质量浓度高于国家平均水平。     

市政污泥与含氟污泥的环境土工特性比较分析

通过试验研究了市政污泥和含氟污泥的环境土工特性,并进行了对比分析,得出结论为:两种污泥的含水率、液限、塑限、液性指数、孔隙比、有机质等都很高,除了比重、密度外,市政污泥的各项指标较含氟污泥高;市政污泥溶液为酸性,含氟污泥为碱性;市政污泥中的重金属含量以Cu、Zn居多,而在含氟污泥中污染物为Cr、Sr、Zn、F;市政污泥中Cu的残渣态比例较高,Zn酸溶态比例较高;Cu、Zn的迁移性随溶液碱性增强而降低;含氟污泥中Sr的迁移性随溶液碱性增强而降低;含氟污泥中的氟元素以残渣态为主。Cr主要形态亦为残渣态,Cr的迁移性随着pH值的升高而降低。两种污泥的抗剪强度和渗透性都很低,其中含氟污泥略高,均不能满足填埋要求;两种污泥压缩性都很高,且市政污泥略高;两种污泥的压实性均差,压实效果不佳。     

垃圾渗滤液和粪水混合处理研究

采用SBR反应器对垃圾渗滤液和市政粪水的混合液进行处理研究,研究了垃圾填埋场垃圾渗滤液与市政粪水混合处理的可行性.实验过程中COD、BOD5、TN、NH 4,-N和TP的平均去除率分别达到93.76%、98.28%、84.74%、99.21%和54.80%,相应的污泥(SS)平均去除负荷为0.24、0.08、0.04、0.036和0.00041 kg/(kg·d).结果表明,粪水的混入可有效提高垃圾渗滤液的可生化性,渗滤液和粪水的混合处理效果良好,但反应器出水COD浓度仍略高,反应器对.TP的去除效果一般.     

灰渣填埋场渗滤液处理技术研究

垃圾渗滤液,又称渗沥水或浸出液,是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴,冲刷,以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水。垃圾填埋场渗滤液是一种高浓度有机废水,其化学特性与填埋场废物成分、填埋方式、填埋龄以及填埋场环境条件等密切相关,一般评价渗滤液的指标包括:COD Cr、BOD5、SS、总氮、氨氮、重金属等,主要污染物为溶解性有机物、氨氮,无机盐类物质含量较高,一般都极难处理而且会对周围环境造成严重的影响,特别是渗入到地下影响地下水,对周围的居民和植物的生存有很大的影响,渗出的渗滤液味道十分难闻也会产生沼气,影响大气环境。因此渗滤液的处理是城市垃圾填埋场正常运行的必不可少的环节之一。本次课题通过实验对渗滤液进行不同技术路线处理,探索渗滤液的有效方法。     

Mod FLOW在渗滤液泄漏对地下水环境影响风险分析中的应用

通过垃圾填埋场调节池渗滤液泄漏情景的设定,确定氨氮、COD为污染物的评价因子,基于Visio Mod FLOW软件中的Mod FLOW和MT3DMS模型对模拟区的地下水流场和污染物时空分布加以模拟,给出污染物的运移路径、影响范围、影响时间及污染物浓度分布情况,并布置模拟监测点,给出监测点的污染物浓度实时变化情况。     

垃圾渗滤液溶质运移的机理及数学模型

卫生填埋法是我国目前城市生活垃圾处理的主要手段.填埋法处理城市生活垃圾会产生大量污染物浓度高的渗滤液,若不加处理则会对周围环境水体产生二次污染,危害极大.为了控制和治理垃圾渗滤液,就需要对垃圾渗滤液的运移规律进行研究.以垃圾降解的生化反应机理为基础,综合考虑对流、弥散、扩散、吸附和有机物生物降解等作用,建立了垃圾渗滤液溶质运移的对流-弥散模型,并对其一维数学模型进行解析求解.     

垃圾填埋场渗滤液的防渗措施和地下水的污染防护

本文首先介绍了垃圾填埋场对其附近地下水体的潜在污染危害,着重介绍了为防止地下水体污染填埋场而采用的防渗措施,包括封场后的顶部覆盖层、中间夹层、底部集排系统以及底层和四周的衬层系统.然后介绍了由于防渗措施局部失效或其他原因(如破损、腐蚀等)引起渗滤液污染地下水以后可采用的防护方法(物理和生化技术),主要有隔离措施、地下曝气、反应墙或反应井、人工补给或抽水、水力截获、原位生物修复技术.最后简要介绍了对填埋场污染地下水这一问题的研究现状,并对这一方面的技术研究提出展望.     

不同质地土壤对核素Sr-90阻滞及迁移的影响

为了给放射性废物填埋场选址、设计、建造和安全评估提供科学支撑,选择3种代表性质地的土壤(砂土、粉质壤土、黏土),采用室内动态土柱法,通过3个土柱体剖面Sr-90的浓度分布曲线和浓度峰迁移距离,研究Sr-90在不同质地土壤介质中的吸附特性和迁移规律。砂土、粉质壤土、黏土的喷淋量分别为60 m L/d、52 m L/d、60 m L/d,试验时间分别为102 d、390 d、390 d。试验结束后Sr-90浓度峰在砂土、粉质壤土、黏土中垂直向下迁移了46.2 cm、3.0 cm、1.2 cm。Sr-90在砂土柱剖面的浓度分布曲线存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度,该现象在粉质壤土和黏土不明显。应用HYDRUS-1D软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现砂土柱中两种模式的计算结果差别较大,粉质壤土、黏土柱两种模式的计算结果却逐渐接近,非平衡吸附模式考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的"拖尾"。Sr-90在砂土、粉质壤土、黏土中的一级速率系数β分别为0.56 d-1、13.2 d-1、42.0 d-1,随β增大,吸附、解吸速率加快,越容易达到平衡。     

垃圾渗滤液中NH_4~+-N在地下水系统中迁移转化模拟研究

采用某垃圾填埋场附近土样及该垃圾填埋场渗滤液进行动态吸附试验、土柱试验,分析NH+4-N在地下水系统中的微生物降解机理,建立考虑吸附项和降解项的水流方程、溶质方程耦合数学模型,应用大型有限元软件对该垃圾填埋场渗滤液中NH+4-N在地下水系统第1 a、3 a、5 a、10 a、15 a的时空运移转化过程进行数值模拟和可靠性验证。结果表明,填埋作业第1 a时NH+4-N在地下水系统中即迅速发生了对流、弥散、吸附、硝化等一系列作用,最大质量浓度从900mg/L迅速降低至11.4 mg/L;填埋作业第3 a时地下水系统因溶解氧消耗殆尽而处于厌氧还原环境,反硝化作用占主导地位,NH+4-N的最大质量浓度上升至24.5 mg/L;填埋作业第5 a时,再次上升为25.7mg/L,此后直至填埋作业第15 a,最大质量浓度一直维持在25.8mg/L,处于平衡状态。填埋场下游监测点(x=650 m,y=470 m)的实测数据与相应时间模拟结果基本相符,表明该数值分析方法是可行的。     

西南岩溶区非饱和红黏土初始含水率对氟运移影响试验研究

我国西南岩溶区表层风化沉积的红黏土是地下水污染的天然防渗材料之一.近年来,云南大量水电铝项目的实施对地下水造成极大的氟化物污染风险.因此,研究氟在红黏土中的运移机制对于岩溶区水电铝项目危废渣库的安全运营及地下水污染防治具有重要的生产实际意义.以云南省岩溶区红黏土作为研究对象,通过室内柱试验研究初始含水率对非饱和红黏土中氟运移的影响机制.研究表明,红黏土的初始含水率控制着氟的出流和穿透的时间、弥散系数、阻滞系数以及氟的垂直分布特征.这些参数对西南岩溶区不同季节不同含水率的红黏土地区土壤和地下水氟污染风险管控提供重要的依据.     

原位固化黑荆树皮对Cr(VI)吸附性能的研究

通过甲醛的交联作用使单宁分子在黑荆树树皮内形成相互交联的大分子,低成本地制成原位固化黑荆树皮,用于吸附溶液中的Cr(VI).结果表明,原位固化黑荆树皮对Cr(VI)的吸附量随体系pH值的增加而减小,随Cr(VI)初始浓度和温度的升高而增加.在284 K、吸附4 h条件下,pH＝1.96时原位固化黑荆树皮对Cr(VI)的吸附容量是pH＝5.10时的2.7倍; pH＝2.0时,Cr(VI)初始质量浓度从30 mg/L升高到120 mg/L,吸附容量由30.0 mg/g增大到100.1 mg/g; 溶液温度从284 K升高到298 K,吸附容量由76.2 mg/g增大到94.2 mg/g.原位固化黑荆树皮对Cr(VI)的吸附动力学可以用拟二级速度方程来描述.吸附前后的原位固化黑荆树皮红外谱图表明,Cr(VI)可能先被还原成Cr(Ⅲ),再与原位固化黑荆树皮中酚羟基螯合而被吸附.     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

地热环境下NO3-在多孔介质中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在15～60℃的低温地热范围内,以硝酸盐为示踪剂开展室内土柱试验,并采用CXTFIT 2.1软件进行数据拟合来研究其运移机制.首先在40℃,达西流速2.62 cm/h、6.18 cm/h时研究了硝酸盐的运移机制及其时空变化规律,然后探讨了运移参数随温度的变化规律.结果表明,溶质的运移主要集中在可动区,不可动区的运移及质量传递可忽略,一维对流-弥散模型可以很好地表征其运移机制,并能有效预测硝酸盐质量浓度的时空变化情况.硝酸盐的纵向弥散系数、分子扩散系数、机械弥散系数及多孔介质的弥散度值均随温度升高而增加,但Peclet数相反,由弥散引起的溶质运移作用随温度升高而逐渐增强.     

赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理研究

针对赤泥渗滤液生态环境污染严重这一热点问题,研究赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理.通过地球化学平衡软件(Visual MINTEQ)模拟赤泥渗滤液中各个元素的赋存形态,同时开展渗透试验、污染物离子浸出测试、剪切试验以及微观结构观测,分析化学腐蚀作用对压实黏土渗透性、抗剪强度和微观结构的影响规律及作用机理.结果表明:赤泥渗滤液中铝主要以Al(OH)4-的形态赋存;赤泥渗滤液作为渗透溶液,压实黏土的渗透系数为4.07×10-11m/s;赤泥渗滤液降低了压实黏土的抗剪强度,且主要体现在黏聚力上,对内摩擦角影响甚微;黏土与渗滤液之间的水化反应产生了一些水化产物和胶结结构,同时水的渗透压力附带土粒填充了土体原有的结构空隙,土体结构得到优化.赤泥渗滤液使压实黏土化学相容性有所提高.     

基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。