填埋场渗滤液污染地下水问题实例分析

1、第19卷增刊2004 年6月地球科学进展ADVANCE IN EARTH SCIENCESVol.19 Suppl.J un.，20041001-8166 ）增-0185-04 文章编号：（2004填埋场渗滤液污染地下水问题实例分析蔡金傍，朱亮，段祥宝21；2.河海大学水文水资源及环境学院，江苏南京210098 ）（1.南京水利科学研究院，江苏南京210029摘要：结合工程实例叙述了填埋场场址选择和防渗处理设施，建立针对填埋场地下水污染问题的预测模型，利用该预测模型对填埋场渗滤液污染地下水进行计算与分析，结果表明，选择合适的填埋场不仅工程措施简单，工程投资少，而且对地下水的污染甚微，能更好满足

2、填埋要求。关键词：填埋场；选址；渗滤液；地下水污染；监测方法P641文献标识码： A中图分类号：0引言填埋工程是有控制地处理固体废弃物的一种方法，填埋场的设计应根据填埋场地的地形地貌、水文地质条件和所填埋处理废物的特性等具体情况确定，因而在建设填埋场时应着重考虑填埋场地的选址，并根据填埋场地采取相应的防渗措施，同时对填埋场地下水污染进行预测与监测，确保填埋场能够安全运行。本文结合工程实例，叙述填埋场场址选择、场内防渗设施以及渗滤液污染地下水的计算分析。在运输过程中对环境的影响；废河道土层主要为k5×10 粘土和砂土二元结构，河底为粉质细砂，m / d，透水性大，极易形成地下水污染通道

3、，又由于该区域天然地下水高于填埋场底部，地下水容易利用砂土的渗透性和虹吸作用向废渣场内渗透流动，从而造成场内渗滤液增多，更严重的是废渣产生的有害渗滤液随水的流动而造成地下水污染，因此需要在底部和周边设防渗垫层；由于填埋深度有限，因而平面面积加大，受地表水和降雨影响大，雨水汇集面积大，渗滤液较多，同时还需排泄地下水，因此污水处理量大，运行费用高；地基承载力弱，需作地基处理；河道位于低洼平原地带，居民密集，有引用水源，对居民影响较大；占地面积大，河床填2，mkm ，需60万m，河道宽20 需30 不埋深度为8m，满足要求。km ，（2）废白云石矿坑。该矿坑距工厂1.5 距km ，长江5.0 矿坑位

4、于山的顶部，三面为比较陡峭开1工程实例万长江下游江边上某工厂年产湿废渣7.93m，55。废渣中主要有呈灰褐色，含水率50 3害物质为六价铬，含量约占4，另外还含有碳、氢氧化钙等物质。据估算，建成后的填埋场每天产生207 渗滤液，mmg / L。其中Cr浓度约为3.5 1.1填埋场场址选择36采剖面，一面为矿石运输通道。矿坑周围层层山体簇拥，极其稳定，山体植被稀少，无农业种植和自然公园及自然保护区等。矿坑四周为丘陵地带，远离居民区，对居民影响小，且不会造成生态环境破坏。利用该矿坑填埋废渣，填埋场受地表水、降雨的影响较小，收集的渗滤液少，处理费用低。利用天然深坑，工程量少，岩基承载力强，无须地基处

5、理，投资少。矿区骨架构造为向南倾的单斜构造，均为岩脉充填，矿坑主要由侏罗纪沉积岩形成，岩层主要为白拟选的填埋场地有废河道洼地和废白云石矿坑，选址时分别从工程地质与水文地质、工程措施、废渣运输、环境影响等方面对它们进行了比较选择，比较结果如下：（1）河道洼地。该河道为废弃运河道，距工厂7.0 km ，km ，3 km 。作为场址，距长江3.0 河道长2存在以下问题：拟选河道洼地不能较好解决废渣2004-04-10.收稿日期：861地球科学进展第19卷云岩，局部夹灰质白云岩条带和白云质灰岩，其底下为300m厚的天然白云岩岩层。矿坑地下水的平均深度为地下埋深260 m，水位比较稳定，无须排泄地下水。

6、经现场踏勘，坑底及边坡的白云岩较为完整，风化程度不高，防渗性能好，防渗处理较简单。为准确了解坑底及上部裂隙发育带天然岩层（白云岩）的渗透性，便于污染预测，对矿坑进行压水试验，试验结果如表1。表1废白云石矿坑压水试验结果单位吸水量试验地点漏水量总压力值试段长度渗透系数Q（ l / min ）S（m）L（m）（l / min m2）K（ m / d）山顶孔第次3.60 ×10130.05 2.40 ×10 32.07 ×10 3山顶孔第次0.73530.55 4.20 ×10 33.62 ×10 3山顶孔第次6.954 0.05 3.47 

7、5;10 23.00 ×10 2塘底孔第次1.13 ×10263.05 3.60 ×10 53.10 ×10 5塘底孔第次2.17 ×10268.056.40×1055.50×10 5矿坑可使用的填埋容积为487 万m3，每年产生的废渣为7.93 万m3，则填埋场的填埋年限约为60年，满足填埋要求。经过上述比较分析可知，选择废白云石矿坑作为废渣填埋场地，具有工程量小，投资少，不容易造成地下水及地表水污染等优点，因此该填埋场最后选用废白云石矿坑。1.2工程措施（1）防渗措施。矿坑底下的天然岩层防渗性能好，是天然的防渗层，同时满

8、足地基强度的要求，不需要设置防渗层。矿坑的侧面局部风化裂隙比较发育，采用注浆和喷浆处理，即可达到防渗要求。（2）地下排水。在填埋物和覆盖层之间铺设一层排水层或一系列多孔管，使已经透过表面覆盖层的雨水通过排水层进入收集系统排走。（3）导流设施。为了收集和导出渗滤液，需要在填埋场底部铺设约40c m 厚的砾石层作为导流层，同时在导流层底部设置导流管和盲沟。2填埋场地下水污染的预测与监测2.1填埋场污染预测模型为了保证填埋场建好后能够安全运行，需要对渗滤液污染地下水进行预测，这对填埋场的设计具有重要的指导作用并且可以预知将来渗滤液污染地下水的情况。渗滤液污染地下水的水流模型可采用饱和非饱和渗流模型1

9、：xk（xzk（zk（）（c（）SstS dc（）sd（1）式中：（x，z），渗透系数k（）为体积含水量的函数，、n、c（）、Ss分别为压力水头、孔隙率、比水分容量和单位贮存量。当饱和度Sw1时，c（）0，上式为饱和渗流基本方程式。初始条件和边界条件为：（x，z，0）0（x，z）（x，z）（x，z，t）1（1x，z，t）nx，z，t）r2（2x，z，t）（x，z）1I2，1Y2渗滤液在渗漏作用下污染迁移影响地下水的水质模型为4：ctxDcxxxDcccxzzzDzzzDzxxxcVx）zcV2）R（2）c（x，z，0）c0（x，z）（x，z）c（x，z，t）1c1（x，z，t）cnx，z，t）

10、r2c2（x，z，t）（x，z）1I2，1Y2D式中：D为弥散系数张量，DxxDxzDD，C、R、V分xzzz别为污染物浓度、源汇项和流速；2.2填埋场污染监测填埋场地下水污染应加强监测工作。目前常用的监测方法有地球物理法和传统打钻取样分析法，前者具有独特的优点，它能够从地面遥测地下介质特性的三维变化，因而它的效率高，成本低，此外它的探测范围广，更具有代表性。在填埋场污染监测中常用的地球物理方法有电（磁）法、磁测、地质雷达和地震法等。地震折射法可以探测填埋场的底界面、查明浅部未固结沉积的厚度和基岩面起伏，非渗透性基岩面的凹陷对污染的渗入液和渗滤液起到控制作用。地震反射法主要适用于探测填埋场的地

11、质构造，如确定含水层的位置、厚度和延伸以及探测对地下水污染液体起导向作用的断层。磁法探测一般要求地下含有铁磁性物质。地质雷达的监测效果主要取决于地下物质介电常数的差异，不过介质中粘土含量和含水量的变化对雷达结果会产生干挠。2.3渗滤液污染地下水计算分析（1）填埋场渗漏量计算分析。填埋场所在地区日降雨量最大为262.5 mm （1972 年），连续降雨天数增刊蔡金傍等：填埋场渗滤液污染地下水问题实例分析 871为17天，因此从安全角度出发，考虑填埋场受降雨入渗影响废渣全部饱和，废渣的透水性一般为2×106×10 m / d。渗滤液经白云岩渗入地下水，m / d。根据压水试验白

12、云岩的透水性达10建立岩石和废渣两层在内的二维渗流数学模型5110.00128 /mJx如图1所示；单宽渗量q（dm），0.2，Jz0.15，kJx 5×10 ×0.210 从而Vx m / d，Vz0.75 10 ×555m / d。即（1）式，其边界条件为：30 m废渣顶面hm处深层地下水位m渣场外1000 200，m 。m填埋场可堆放高度为60 坑底高程为30时，m若填埋场60年堆放高程至30 占地面积277 600 m，m，矿坑顶部宽40 以二维计算结果来估77600/40 计整个填埋场的渗漏总量为0.00128 ×2.56 /d。m应用二维渗流

13、有限元法计算程序1计算，结果图1废矿坑填埋场渗漏计算等势线分布深层地下水的m废渣渗滤液渗入岩层，对200。实际上岩层透水性小，m从矿浸润影响范围为500 所示，从图2中可以看出，当地下水中铬的控制标准mg / L时，则地下水污染影响水平范围为为0.05300 以内，m 以内，m垂直影响范围100 均在非饱和坑底至地下水位间为非饱和带，渗漏量较计算值还。要小（2）渗滤液中有害物质对地下水的污染影响分mg / L，析。废弃物浸水后铬的控制浓度为1.5 模拟带内，因此填埋场渗滤液的下渗不会对地下水造成污染。2.4废河道洼地计算分析在渗漏作用下铬的污染迁移影响地下水程度。5，10 岩石的弥散度取为10

14、0则横向弥散系数Dl100 10 ×2对于废河道填埋场渗漏同样可用（1）式模型求得数值解，河道表层覆盖土（粉质粘土）的透水性k10 m / d，k10 m / d，k1 m / d，废渣 粉质细砂3 /m m计算得单宽渗量0.51 （dm）。若以底宽20 km ，30 计，则填埋60万hm需30 总渗量0.51 ××331015 000 m/d，渗漏量较大。若考虑底面和周边k10 m / d，均设置防渗垫层，取 计算得单宽渗量23m/d，7.5 10 纵向弥散系数DT×2221m/d，则可归结为（2）式的定解问题，其边界条件为：C01.5 mg / L

15、矿坑Cz，0）0 （±，C0）0 （x，±，利用剖面二维水流场模型中求出的Vx和Vz，代入（2）式求解，可得近似解：0.06 m/30 10 1800 （dm），总渗量0.06 ××m/d。由污染运移方程，求得污染物在地下水运移600 m，影响范围在500 较废矿坑填埋场影响范围大。33珔 CC z，t（x，）/C0xpDxx x0）V（z z0）r r0）Vx（ V（z r式中VrZ轴的铬污染最终运移过程如图2计算出沿X、该填埋场选用废白云石矿坑是比较合理的，其工程措施简单，工程投资少，而且由于岩石比较新鲜，透水性极小，渗滤液对地下水的污染甚微，能够满

16、足填埋要求，确保填埋场的安全运行。881地球科学进展第19卷图2废矿坑污染运移过程3结论填埋场选址要，注重工程地质和水文地质条件的选择。选择合适的填埋场地不但工程措施简单、工程费用低，而且可以很好地满足填埋要求，确保填埋场的安全运行。填埋场应根据实际情况做好防渗设施，以免对地下水造成污染。同时加强填埋场地下水污染的数模预测和监测工作，数模预测对填埋场的设计及施工具有重要的指导作用；地球物理法探测可以用来监测治理过程和评价治理效果，也为填埋场的管理与安全运行提供科学依据。References 参考文献（ ）：1毛昶熙，段祥宝，等.渗流数值计算与程序应用M.南京：河1999.海大学出版社，2王秉忱

17、等主编.地下水水质模型M.沈阳：辽宁科学技术出1985.版社，3钟振洋等.垃圾卫生填埋技术J.城市环境与城市生态，1999 ，1245-49.（2）：Duan Xiangbao. Numerical Modeling and Optim al Estimationof 4t he Transportofthe Groundwater Pollution ournal of Hy-J.J draulic Dynamics ，1997 ，273-279.CASE STUDY OFLANDFIL L LEACHATEP OLLUTIO NIN GROUNDWATER CAIJ in - bang ，

18、ZHULia ng ，DUANX ia ng- baoNan jing Hydraulic Research Institute ， Nan jing （1.121210029 ， China ；2. Collegeof Water Resources and Environment Hehai University ， Nan jing 210098 ，China ， ）Abstract ：Inthe form of practical engineering exam ple ， this paper narrates the site selection and fac ilities g uarding against seepage oflandfill. Inthis paper ， the predictive modelon groundwater pollutio nmade by landfill was made here. Finally ， by use of thisnumerical model the groundwater pollution in the landfillwas calculated ， a nd analyzed by the practicalengineering exa mple. The resultsshow th