王江思 王文梅
(海南水文地质工程地质勘察院 海南海口 571100)
为了解决城市发展带来的垃圾增长需求,拟新建垃圾处理设施,以生活垃圾焚烧发电为主,并对焚烧后的飞灰进行填埋。填埋库区总占地面积571.81亩,总库容为317.2万m3。主要工程包括:填埋区、渗沥液调节池和集排水沟等。填埋区,库底及边坡均做防渗。渗滤液收集与导排系统由设置在库底防渗层上的排水层、集水盲沟和竖向石笼组成。
焚烧飞灰填埋后,降水淋滤及发酵会产生渗滤液,在防渗膜缺失、老化或导排管破裂后,地下水可能会遭受污染。由于区内玄武岩气孔较发育,填埋过程中渗滤液泄漏对区内潜水的污染风险性较大。因此,本次地下水环境评价重点关注填埋区的污染问题。
评价区为火山岩类裂隙孔洞潜水,潜水含水层下部为中风化~微风化花岗岩,致密坚硬、裂隙不发育,透水性极差,起到隔水作用。调查取民井水样11件,水质无色、无味、透明,矿化度66~283mg/L,pH 值 6.96~9.35,属中性~碱性淡水,水化类型多为HCO3Cl-Ca Na、HCO3-Ca型。项目场地周边施工6眼水质监测井,pH 值 6.53~7.78,矿化度 76~270mg/L,阴离子以 HCO3-、Cl-为主,阳离子以Ca2+、Na+、Mg2+为主。ZK3钻孔NO2-N浓度为0.49mg/L(地下水浓度限值 0.02mg/L);ZK6钻孔Mn浓度为0.28mg/L(地下水浓度限值0.1mg/L),超过“III”类地下水质标准。其他钻孔水质指标达到《地下水质量标准》(GB/T14848-1993)“Ⅲ类”水质标准。
野外通过稳定流抽水试验求得渗透系数最大值7.08m/d,最小为0.03m/d,平均1.88 m/d,富水性弱~中等;含水层给水度变化较大,为0.045~0.373。通过双环渗水试验求得包气带垂向渗透系数为0.02≤k≤0.35m/d,平均0.158m/d。
本项目填埋场地已依据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ17-2004进行地下水污染防渗措施设计,故不进行正常状况情景预测。非正常状况:预测源强根据保护措施老化或腐蚀程度,通过类比分析予以确定。在选定控制污染物的基础上,对地下水污染物在不同时段的运移距离、超标范围进行模拟预测。
根据建设项目类别,选用氨氮(NH3-N)、COD作为预测因子。地下水溶质运移可定义为平面瞬时点源的一维稳定流动二维水动力弥散问题,污染物浓度分布模型如下:
式中:x,y—计算点处的位置坐标;t—时间,d;C(x,y,t)—t时刻点 x,y处的污染物浓度,g/L;M—含水层的厚度,19.18m;mM—瞬时注入的污染物质量,NH3-N为168kg,COD为1008kg;u—水流速度,0.15m/d;n—有效孔隙度,无量纲,0.1;DL—纵向 x方向的弥散系数,30m2/d;DT—横向y方向的弥散系数,3m2/d;π—圆周率。
本次预测所用模型转换形式后可得:
从上式可知,当渗滤液排放量一定、排放时间一定时,同一浓度等值线为一椭圆。同时从该式可知,仅当右式大于0时该式才有意义。
在此分别预测100天、1000天、10000天特征污染因子迁移规律。氨氮超标浓度限值为0.2mg/L,COD超标浓度限值15mg/L,污染物氨氮的泄漏预测结果:NH3-N泄漏100d,超标范围43029m2,最远超标距离359m;泄漏1000d,超标范围155199m2,最远超标距离1899m;泄漏10000d后污染物已稀释,地下水不超标。COD泄漏100d,超标范围12854m2,最远超标距离264m;泄漏1000d后污染物已稀释,地下水不超标。
正常状况下,填埋区进行地下水污染防渗措施设计,发生泄漏的可能性小。非正常状况下,渗滤液的污染物泄漏100天时,地下水中NH3-N、COD均有超标;1000天时地下水污染物NH3-N超标最远距离<1900m,超标范围<0.16km2,COD未见超标。泄漏10000天时,地下水污染物中COD、NH3-N未超标。因此非正常工况下,污染泄漏会造成地下水污染,且是不可接受的。因此应做好地下水环境污染防控措施。