据国内某研究机构对西南某省在内10个省市30余座卫生填埋场调查显示,填埋场防渗层漏洞检出率为 17个/ hm 2 。场内污染物会通过防渗层漏洞向土壤和地下水渗透,进而造成周边水土严重污染。此外,某省还曾存有800多个规模不一、遍布城市和农村地区的非正规垃圾填埋场,这些非正规垃圾填埋场未设置防渗系统,污染形势更为严峻。同时,在 西南某省 广泛分布的红层地区地下水为重要的饮用水源,填埋场渗沥液下渗对周围地下水环境及人体健康带来的危害不容忽视。因此,科学准确的评估地下水污染程度及其影响范围,在此基础上制定经济合理修复方案,是非常必要的。
填埋场地下水污染评估和管控方案制定,通常分成三个阶段:
以填埋场地下水环境污染风险及污染受体健康风险为关注目标,根据目标调整指标描述的偏重点,增加评价系统判断精度,令指标体系对填埋场地下水污染至功能改变的可能性有完整、详尽的描述能力。由此建立二级概率风险评价模型,分两个阶段对填埋场污染风险进行描述及评价。其中,一级评价借鉴描述固有脆弱性的传统DRASTIC模型,增加考虑描述工程影响因素与污染源影响因素,形成改进型污染评价模型;二级评价利用描述污染受体影响程度的四步法健康风险评价模型。对应上述二级概率风险评价模型,选用适用评价方法,以层次化风险评价思想,完成地下水污染风险的综合评估。
▲图1 填埋场污染管控设施布局
通过对“A填埋场”水文地质现状的详细调查,为适应填埋场地质环境,选择设置防渗帷幕墙为垂向阻隔措施,具体布置三排孔进行帷幕灌浆,孔距1.5m,排距0.6m,灌浆深度进入中风化泥岩内不小于2m。钻孔为铅直孔,铅直孔直径不小于46mm。帷幕灌浆分四序灌浆,孔距由稀至密,顺序进行。每孔均采用42.5MPa普通硅酸盐水泥浆液自上而下分段进行灌浆,每段灌浆长度不大于5m,最上一段灌浆终凝之后才允许实施下一段灌浆,灌浆完成后用水泥砂浆封孔。该垂直阻隔措施可在一定时间内有效减缓、阻碍填埋场污染物向下游含水层迁移。
Q=K×i×M×B
式中Q为抽水量 m 3 /d ;K为渗透系数(m/d),本次依据补充水文地质勘察数据统计,取0.0749m/d;i为水力梯度,依据流场校验模型,本次取0.014;M含水层厚度(m),根据水文地质钻探及取值经验本次取30m;B为堆放点污染现状拟合的下游断面宽度(m),取值238m。 根据估算,本项目区地下水径流量为7.6 m 3 /d , 本次于堆放点设置3口抽水井,总抽水量7.6 m 3 /d (单口抽水2~3.5 m 3 /d )等效模拟本项目抽水井。
修复实施方案效能分析
(一)预测方法
基于资料收集和现场调查,分析并掌握项目区的环境和水文地质特征,根据工程特征确定各条件下的污染源强及预测参数,建立以Visual MODFLOW数值计算的水量和水质预测模型,并以COD M n 、氨氮为污染指示因子,针对本项目在采取整治措施和未采取整治措施两种情况,地下水恢复情况进行预测。两种处置方案工程内容如下:
(1)采取污染管控措施(水平、垂直阻隔技术与P+T技术联用),在就地封场以最大限度减少渗沥液的产生量的基础上,辅以帷幕灌浆阻止污染羽的扩散迁移,并在帷幕墙内布置污水收集井抽出污染地下水,加速地下水环境恢复。
(2)不采取污染管控措施,经现状调查填埋场已停止使用,仅于堆体上进行简易覆盖,为校验采取污染管控措施的效能,以简易覆盖为对比方案进行污染预测。
(二)模型概化及参数赋值
概念模型的建立主要包括模拟区域的划定及概化、边界条件的确定及水文地质参数的赋值。
(1)模拟区的概化及离散
根据区域水文地质资料,评估区地下水含水层类型为碎屑岩类浅层风化裂隙水,主要补给来源为大气降水。评估区属于典型“红层”地区,该潜水含水层接受大气降雨补给后,受下游河流控制,地下水自北东向南西径流,最终排泄至幸福河。
模型考虑地下水主径流方向、水文地质边界及该含水介质中污染因子的迁移性能,本项目渗流场模拟范围:向西以项目西侧830m为界,向东以项目东侧490m为界,向北以项目北侧454m为界,向南以项目南侧592m为界。模型概化范围1.54km 2 。
模拟区东~西方向作为模型的x轴方向,长1400m,每10m划分一个网格,南~北方向作为模型y轴方向,长1100m,每10m划分一个网格,垂直于xy平面向上为模型z轴正方向,模拟范围400~460m。根据含水介质的性质及模型计算需求,垂向上概化为1层。
▲ 图2 模型边界设置
▼表1 本次模型参数取值
补给量: 根据区域水文地质资料及本项目岩土工程勘察,本项目区内年平均降雨量为924.6mm/a。依据《铁路工程水文地质勘查规程》(TB10049-2004)提供的不同含水介质降雨入渗经验值(表3)。本项目出露白垩系下统天马山组碎屑岩类地层降雨入渗系数取0.10,降雨补给量Recharge设置为92.46mm。
弥散系数: 根据文献资料(Gelhar,1992)弥散系数受观测尺度影响较大,纵向弥散度高可靠性区域主要集中于 10 0 ~ 10 1 量级(图4-2),弥散系数与弥散度、渗流速度成正比。依据《地下水污染物迁移模拟技术规范》(建议稿),裂隙介质弥散度介于0.5~38.1m,结合钻孔资料及水力条件计算,渗流速度取值约为 10 -2 m/d , 因此模型纵向弥散系数取 0.381m 2 /d 。
▲ 图3 纵向弥散度对观测测度
数据根据可靠性分类:弥散系数=弥散度*渗流速度
分布系数K d 及一级反应速率常数λ: 依据《地下水污染物迁移模拟技术规范》(建议稿)及相关文献调研(1996,Wiedemeier), NH 3 -N 分布系数 K d 取7E-9mg/L,一级反应速率常数λ取0.0006mg/L; COD Mn 分布系数 K d 取7E -9mg/L,一级反应速率常数λ取0.001mg/L。
(三)模拟结果分析
在1#为采取污染管控(水平、垂直阻隔技术与P+T技术联用)方案,2#为不采取污染管控(简易覆盖)方案的情况下的模型模拟污染物变化趋势见表5。
▼ 表5 不同管控情况下地下水环境中污染物变化趋势
总体分析由于红层地区包气带土壤具有较高吸附性,含水层富水性通常较低,地下水迁移速度较慢,污染物截留量较大,该类型地层具有相对较好防污性能。在下游地下水环境不敏感的前提下可考虑使用相对成本较低的2#无污染管控方案(简易覆盖),即通过自然降解完成地下水环境的恢复,地下水污染范围是填埋场下游234m,恢复时间为25a;而在如本项目下游存在地下水污染受体的情况,应采用1#污染管控方案(水平、垂直阻隔技术与P+T技术联用),通过人工干预有效的限制迁移范围,缩减地下水环境的恢复时间,对比2#方案,该方案可减小污染范围在原来的65~80%,缩减时间达54~72%。
文章总结
已完成:90% // // // // / /
两级综合评价体系的构建
本文在以含水层系统污染风险及污染受体健康风险为关注目标的基础上,建立二级概率风险评价模型。其中一级模型基于模糊综合评价理论,考虑 西南某省 典型填埋场的工程因素、水文地质条件、污染源因素三个方面共14个指标因子,构建地下水污染风险评价体系的评价指标;二级评价基于一级评价结果采用NAS四步法健康风险评价模型,对填埋场地下水对人体健康的风险进行评价。
地下水污染管控措施设计
以 “A填埋场”为研究目标,设计“水平阻隔+垂向阻隔+P+T技术”为适合该填埋场的污染管控措施,并采用数值模拟方法,确认地下水环境污染管控方案对恢复填埋场地下水污染具有明显正效应。
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水处理
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只看楼主 我来说两句 抢板凳填埋场地下水污染问题,值得关注,谢谢楼主分享
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