砂性土对垃圾污染组分的阻滞系数测定.doc

1、1砂性土对垃圾污染组分的阻滞系数测定中图分类号：R124.3 文献标识码：A 文章编号： 摘要：在城市生活垃圾卫生填埋和堆放过程中，由于垃圾的分解以及降水、地表水、地下水的渗透等综合因素的作用，产生了垃圾渗滤液，其中的污染组分在包气带岩层中迁移转化规律以及迁移能力都不同。本文根据天津市平原区包气带岩性特点和垃圾淋滤液取样分析结果，制作典型试验土样，选取对地下水有影响的主要污染物 TP、COD、TN 和NH3N 为测试组分，采用室内水动力弥散试验，测定不同砂性土对垃圾污染组分的阻滞系数，从而确定不同岩性的隔污性能，为预防垃圾淋滤液对地下水水环境污染提供意见和建议。 关键词：砂性土；垃圾污染组分；

2、阻滞系数 Abstract: In the process of municipal refuse sanitary landfills and storages, influenced by garbage degradation、seepage of precipitation、surface water and ground water, and other Synthetical Factors, that produced garbage leachate, the pollution compositionss removing rules and translocation ab

3、ilities are different in aeration zone stratum. In this paper, according to aeration zones lithology features 2and garbage leachates analysis results of Tianjin plain terrain, we made typical soil samples, chose TP、COD、TN and NH3N as experimential pollution compositions, though an hydrodynamic force

4、 dispersion test in room, determined the block coefficients of different sandy soil to garbage pollution compositions, and confirmed the antipollution abilities of different lithology, which can supply propositions and suggestions for preventing garbage leachate to pollute ground water environment.

5、Keywords: sandy soil；garbage pollution compositions；block coefficients 0 引言 在城市生活垃圾卫生填埋和堆放过程中，由于垃圾的分解以及降水、地表水、地下水的渗透等综合因素的作用，产生了垃圾渗滤液，它通常包含高浓度的可溶有机物及无机离子，包括大量的铵氮和各种溶解态的阳离子，还有一些重金属、酚类、丹宁、可溶性脂肪酸及其它的有机污染物。已有研究表明，生活垃圾淋滤液对地下水有影响的主要污染物为有机污染物（COD、BOD5） 、氮（TN 和 NH3N、NO2N、NO3N） 、磷（TP） 、无机离子（硬度、SO42、Cl）和细菌等，这

6、些污染物在包气带岩层中迁移转化规律以及迁移能力不同1 2。 本文根据天津市平原区包气带岩性特点和垃圾淋滤液取样分析结果，3制作典型土柱土样，选取垃圾淋滤液对地下水有影响的主要污染物为测试组分，采用室内水动力弥散试验，测定不同砂性土对垃圾污染组分的阻滞系数，从而确定不同岩性的隔污性能，为预防垃圾淋滤液对地下水水环境污染提供意见和建议3。基金项目：天津市科技计划项目（10ZCGYSF02100） 作者简介：席雪萍（1981） ，女，工程师，主要从事与水工环相关的城市地质研究工作。 1 阻滞系数测定原理 设 F 表示单位体积固相中某种溶质的质量；表示单位时间从单位体积含水层固相（体积为 1-）进入液

7、相（体积为 n）的溶质质量，当固相溶解和解吸时，溶质为正的进入，0；固相吸附和沉淀时，溶质为负的进入，0） ；为常数。 则式（1）表示为： （5） 令：（为大于 1 的常数） （6） 则有： （7） 由于1，上式表明吸附作用产生的影响等价于渗透速度和弥散系数的减小（减为；减为） ，这将减小对流质量通量和弥散质量通量，所以将称为阻滞系数。 本文采用室内水动力弥散试验测定不同砂性土对垃圾污染组分的阻滞系数。水动力弥散是指示踪剂进入土壤以后，由于多孔介质中微观尺度，孔隙水流速度相对于平均（或达西）流速的变化引起它在空隙介质中扩散，占具的范围越来越大，超过按平均流动所预计范围的现象。它可以存在于层流状

8、态，也可以存在于紊流状态。 2 污染组分选取和试验土样确定 5根据天津市平原区典型垃圾淋滤液取样分析结果可知，重金属含量很少，另外天津市浅层地下水具有含盐量高的特点，最容易迁移的 Cl不构成地下水的污染物，因此，选定磷（TP） 、有机污染物（COD） 、氮（TN 和 NH3N）为试验污染组分；常见砂性土为中砂、粉砂和粉土，试验土样做筛分确定土颗粒粒径级配（见表 1） ，并测定试验土样的物理性质指标（见表 2） 。 表 1 土样粒度分析试验结果表 表 2 试验土样物理性质指标表 3 试验装置及试验方法 实验装置：是采用自己装配的实验仪器，主要包括土柱、定水头装置和供水箱。土柱由 PVC 构成，具

9、进水口和出水口，且进出水口可以交换位置。对于渗透性差的土，可以提高水头差，把上端作为进水口，以增加水位差。定水头装置是带有进水口、出水口和泄水口的容器，其中上端边上为泄水口，起到定水头的作用，使瓶内水位一定，且由于定水瓶具有一定容积，在供水瓶供水不足时刻起到缓冲作用，使实验不至失败。供水箱是一个蒸馏水桶，容积一般为 15-30L 左右。 试验方法：将采集的样土风干、压碎、筛分备用。将土样的上、下层分别装柱，分别记为土柱 1、土柱 2、土柱 3。按实测容重装柱，并6使土柱均匀。土柱装好后，用胶皮管和若干个三通将 3 个土柱与定水头缓冲瓶连接，开始蒸馏水冲洗土柱中盐分，至冲洗溶液电导率接近蒸馏水。

10、试验基本控制条件见表 3。 表 3 水动力弥散试验装置的基本控制条件 4 砂性土阻滞系数测定 考虑到土壤对污染物组分的吸附作用，采用一维对流和一维弥散，其响应的数学模型可表示为： （8） 式中，C0 为初始污染物的浓度，其他符号同前。 其解为： （9） 已知 N（0）=0.5，则=1- N（0）=0.5，即： （10） 则，依定义得： （11） 该试验中溶质为垃圾淋滤液，定时从取样口取样，测定其水样中各组份的浓度，根据实测各组分的突破曲线，可以得到不同砂性土对不同7污染组分的阻滞系数（见表 4） 。 表 4 砂性土的阻滞系数成果表 5 结论 按照溶质迁移中阻滞系数的标准（R=1，无阻滞；R1

11、有阻滞）来判断不同砂性土对不同污染组分的阻滞性。从阻滞系数测定结果可知，砂性土对各污染组分的阻滞系数为 1.93-20.18，说明各污染组分在土壤中的迁移过程中受到非常强烈的吸附作用；不同砂性土的 R 值变化规律相似，即对 TP 的阻滞系数最大，其次为 TN、NH3N，而对 COD 阻滞系数最小；比较三种不同砂土对污染组分的阻滞系数，总体来看，粉土粉砂中砂。 砂性土对污染组分的阻滞系数越大，包气带岩性的隔污性能越好，垃圾淋滤液污染组分对地下水水环境影响越小，受污染时间越慢。因此，垃圾填埋场选址时，要认真分析包气带岩性特征，选择对污染组分阻滞系数大的岩性地区作为建厂位置，做到从建设初期就提高垃圾填埋场安全保障能力，减少环境污染潜在威胁。 参考文献： 周睿,赵勇胜等.包气带介质截留不同龄垃圾渗滤液中的有机污染物.吉林大学学报(地球科学版),2008(6):122-126. 郭静,赵林等.基于 DRASTIC 的包气带阻滞污染物能力研究.环境污染8与防治,2011(12):67-70. 李合莲,陈家军等.阻滞系数的确定方法及其应用.山东科技大学学报(自然科学版),2002(2):105-108.