成層介質污染物的運移機理及襯墊系統防污性能研究.pdf

1、垃圾填埋場產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。國內外許多研究表明即使填埋場建造了標準的防滲系統，仍有相當多的場地對地下水和周圍土體造成了污染。 本文對國內外填埋場滲濾液的組分及其穩(wěn)定化問題進行了總結和分析，得到了適合設計的滲濾液穩(wěn)定化時間，并在此基礎上提出了填埋場襯墊系統的擊穿時間應大于滲濾液穩(wěn)定化時間和填埋場運行期之和的設計理念；同時對國內外文獻報道的滲濾液主要污染物在土、土工膜(GM)

2、和土工復合膨潤土墊(GCL)中的環(huán)境土工參數進行了匯總和統計分析，給出了這些參數的設計取值范圍。對污染物在成層介質中的一維擴散(包括層狀土和復合襯墊)機理進行了研究；提出了簡化的分段式吸附等溫線，并在此基礎上研究了能考慮非線性吸附的污染物擴散模型。基于等效邊界研究了污染物在復合襯墊中的一維滲漏-擴散問題。借助于這些理論分析方法研究了污染物在成層介質中的運移特性，研究了復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和壓實粘土襯墊(CCL)的等效性。最后針對七子山填埋場進行了滲濾液運移的現場試驗研究。取得了相應的研究成果： (1)得到了污染物在層狀土和復合襯墊中的一維擴散解析解，并提出了層狀土的平均擴散度。該解能考慮任意有限厚度介質層的擴散問題，同時能考慮初始濃度分布的影響及污染源濃度變化的影響。 (2)結合分段式吸附等溫線，得到了污染物在土體中的一維擴散解析解。該解析解具有簡單和方便的特點

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，得到了污染物在復合襯墊中的一維滲漏-擴散解析解，并在此基礎上給出的無量綱設計曲線能有效地應用于基于性能的填埋場復合襯墊系統的初步設計。 (4)2m CCL和GM+CCL具有良好的防污性能。對于重金屬離子，僅考慮其通過復合襯墊的滲漏作用會得到不確切的計算結果，復合襯墊下方的CCL和GCL的擴散性能和吸附性能對其的影響相當大。低水頭作用時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)性有機污染物，GM+GCL防污性能最差。 (5)作為單一襯墊和作為復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，為達到與標準的GM+CCL同樣的防污效果，需要在GCL下方增加的土壤保護層(AL)的厚度為5m。對于揮發(fā)性有機污染物，為達到GM+CCL同樣防污性能則需要GM/GCL/AL系統中AL的厚度約為2m。實際工程

6、CCL取料困難及施工難度大時，可采用GCL+5m AL代替。 (6)考慮到揮發(fā)性有機污染物能通過擴散作用較快地通過GM，建議對填埋場的揮發(fā)性有機污染物含量進行控制。分析表明提高AL層對揮發(fā)性有機污染物的吸附能力能有效減少該層的厚度。GM+GCL+有機改良AL系統值得采用和推廣。 (7)現場試驗表明13年后，Cl-在填埋場底土中的運移深度超過了10m。將一維擴散理論與實測結果的比較知對流作用對于污染物的運移較為重要；將