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、垃圾填埋場產(chǎn)生的高濃度和高毒性的滲濾液對填埋場底部和周邊水體和土體造成了很大的威脅。國內(nèi)外許多研究表明即使填埋場建造了標(biāo)準(zhǔn)的防滲系統(tǒng)，仍有相當(dāng)多的場地對地下水和周圍土體造成了污染。 本文對國內(nèi)外填埋場滲濾液的組分及其穩(wěn)定化問題進(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)間和填埋場運(yùn)行期之和的設(shè)計(jì)理念；同時(shí)對國內(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。基于等效邊界研究了污染物在復(fù)合襯墊中的一維滲漏-擴(kuò)散問題。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，比較分析了我國常用的幾種襯墊系統(tǒng)之間的防污

3、性能等效性，并針對不同工況研究了GCL和壓實(shí)粘土襯墊(CCL)的等效性。最后針對七子山填埋場進(jìn)行了滲濾液運(yùn)移的現(xiàn)場試驗(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。該解析解具有簡單和方便的特點(diǎn)

4、，能較好地考慮土體對污染物的吸附作用。 (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)上給出的無量綱設(shè)計(jì)曲線能有效地應(yīng)用于基于性能的填埋場復(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。對于重金屬離子，僅考慮其通過復(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其的影響相當(dāng)大。低水頭作用時(shí)GM+GCL對于重

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0.1m。分析表明對于重金屬，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)污染物能通過擴(kuò)散作用較快地通過GM，建議對填埋場的揮發(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)場試驗(yàn)表明13年后，Cl-在填埋場底土中的運(yùn)移深度超過了10m。將一維擴(kuò)散理論與實(shí)測結(jié)果的比較知對流作用對于污染物的運(yùn)移較為重要；將