成層介質(zhì)污染物的運(yùn)移機(jī)理及襯墊系統(tǒng)防污性能研究.pdf

1、垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的高濃度和高毒性的滲濾液對(duì)填埋場(chǎng)底部和周邊水體和土體造成了很大的威脅。國(guó)內(nèi)外許多研究表明即使填埋場(chǎng)建造了標(biāo)準(zhǔn)的防滲系統(tǒng)，仍有相當(dāng)多的場(chǎng)地對(duì)地下水和周圍土體造成了污染。 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外填埋場(chǎng)滲濾液的組分及其穩(wěn)定化問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和分析，得到了適合設(shè)計(jì)的滲濾液穩(wěn)定化時(shí)間，并在此基礎(chǔ)上提出了填埋場(chǎng)襯墊系統(tǒng)的擊穿時(shí)間應(yīng)大于滲濾液穩(wěn)定化時(shí)間和填埋場(chǎng)運(yùn)行期之和的設(shè)計(jì)理念；同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的滲濾液主要污染物在土、土工膜(GM)

2、和土工復(fù)合膨潤(rùn)土墊(GCL)中的環(huán)境土工參數(shù)進(jìn)行了匯總和統(tǒng)計(jì)分析，給出了這些參數(shù)的設(shè)計(jì)取值范圍。對(duì)污染物在成層介質(zhì)中的一維擴(kuò)散(包括層狀土和復(fù)合襯墊)機(jī)理進(jìn)行了研究；提出了簡(jiǎn)化的分段式吸附等溫線，并在此基礎(chǔ)上研究了能考慮非線性吸附的污染物擴(kuò)散模型?；诘刃н吔缪芯苛宋廴疚镌趶?fù)合襯墊中的一維滲漏-擴(kuò)散問(wèn)題。借助于這些理論分析方法研究了污染物在成層介質(zhì)中的運(yùn)移特性，研究了復(fù)合襯墊防污性能的影響因素，比較分析了我國(guó)常用的幾種襯墊系統(tǒng)之間的防污

3、性能等效性，并針對(duì)不同工況研究了GCL和壓實(shí)粘土襯墊(CCL)的等效性。最后針對(duì)七子山填埋場(chǎng)進(jìn)行了滲濾液運(yùn)移的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。取得了相應(yīng)的研究成果： (1)得到了污染物在層狀土和復(fù)合襯墊中的一維擴(kuò)散解析解，并提出了層狀土的平均擴(kuò)散度。該解能考慮任意有限厚度介質(zhì)層的擴(kuò)散問(wèn)題，同時(shí)能考慮初始濃度分布的影響及污染源濃度變化的影響。 (2)結(jié)合分段式吸附等溫線，得到了污染物在土體中的一維擴(kuò)散解析解。該解析解具有簡(jiǎn)單和方便的特點(diǎn)

4、，能較好地考慮土體對(duì)污染物的吸附作用。 (3)基于等效邊界的理念，得到了污染物在復(fù)合襯墊中的一維滲漏-擴(kuò)散解析解，并在此基礎(chǔ)上給出的無(wú)量綱設(shè)計(jì)曲線能有效地應(yīng)用于基于性能的填埋場(chǎng)復(fù)合襯墊系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。 (4)2m CCL和GM+CCL具有良好的防污性能。對(duì)于重金屬離子，僅考慮其通過(guò)復(fù)合襯墊的滲漏作用會(huì)得到不確切的計(jì)算結(jié)果，復(fù)合襯墊下方的CCL和GCL的擴(kuò)散性能和吸附性能對(duì)其的影響相當(dāng)大。低水頭作用時(shí)GM+GCL對(duì)于重

5、金屬離子的防污性能較好，隨著水頭的增大GM+GCL的性能顯著下降。對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)污染物，GM+GCL防污性能最差。 (5)作為單一襯墊和作為復(fù)合襯墊兩種不同情形下GCL等效于CCL的厚度均不超過(guò)0.1m。分析表明對(duì)于重金屬，為達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)的GM+CCL同樣的防污效果，需要在GCL下方增加的土壤保護(hù)層(AL)的厚度為5m。對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)污染物，為達(dá)到GM+CCL同樣防污性能則需要GM/GCL/AL系統(tǒng)中AL的厚度約為2m。實(shí)際工程

6、CCL取料困難及施工難度大時(shí)，可采用GCL+5m AL代替。 (6)考慮到揮發(fā)性有機(jī)污染物能通過(guò)擴(kuò)散作用較快地通過(guò)GM，建議對(duì)填埋場(chǎng)的揮發(fā)性有機(jī)污染物含量進(jìn)行控制。分析表明提高AL層對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染物的吸附能力能有效減少該層的厚度。GM+GCL+有機(jī)改良AL系統(tǒng)值得采用和推廣。 (7)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明13年后，Cl-在填埋場(chǎng)底土中的運(yùn)移深度超過(guò)了10m。將一維擴(kuò)散理論與實(shí)測(cè)結(jié)果的比較知對(duì)流作用對(duì)于污染物的運(yùn)移較為重要；將