垃圾填埋场地下水污染监测预警技术研究

文_樊亚娟

山西省运城市生态环境保护综合行政执法队

在对某地垃圾填埋场进行地下污水监测的过程中，将其场地调查以及风险评估作为基础，对其水文条件以及地下水污染风险加以确定。然后将场地下游的S-1 点作为监测预警点，进行地下水污染监测预警系统的构建和安装，并以实际风险等级为依据来进行监测预警频率设置，本次研究的场地监测频率为每周一次。

1 硬件系统设计

1.1 参数确定

为实现预警指标的确定，通过SPSS19.0 这一软件对该地区进行了浅层地下水硫酸根离子、氯离子、氨氮、电导率以及TOC的Spearman 相关性分析，通过实际监测与分析发现，很多的监测指标都有着明显的相关性，其中EC 和氯离子、硝酸盐以及TOC 之间呈现出了明显的正相关特征。为进一步明确电导率和其他指标之间的函数关系，在对电导率及其相关性明显的指标进行研究的过程中，主要的回归分析方法包括复合曲线、二次曲线、幂函数以及三次曲线等，其拟合效果由方差分析中的F 值以及模型概述中的R2来确定，本次研究中电导率和各种地下水污染指标回归分析的具体结果见表1。

表1 电导率和各种地下水污染指标回归分析具体结果

根据模型模拟所获得的结果发现，电导率和氯离子之间有着最好的相关性，和硝酸根离子之间的相关性也比较好，因为监测现场的条件变化很多，且不可控因素也始终存在，所以性惯性系数R2超过0.8 的结果便可确定为具有非常好的相关性。因此，在具体研究中，可以将电导率用作地下水污染监测中的预警指标。

1.2 数据采集和传输装置设计

首先将电导采样管、水位传感器以及电导率传感器从密封板中穿过，将其放入到监测井中的含水层内，然后做好密封处理，以此来对地下水进行水温、水位以及电导率的监测。在完成了装置的组建之后，便可将电源开启进行测试。测试过程中，传输装置和电脑之间通过数据线连接，借助软件设置各个接口，并将数据的采集周期设置为10min，传输周期设置为6h，然后借助GPRE 网络实现数据的打包和向云端的传输。

2 软件系统设计

在本次所研究的垃圾填埋场地下污水监测预警系统中，借助于GPRS 将监测数据上传到云端储存，然后再从云端进行数据的提取，并将其调用到系统服务器，通过服务器进行数据的趋势拟合后，将拟合结果作为依据，对污水预警进行分级处理，最后将预警结果通过客户端进行显示。

具体应用中，首先通过云平台中的服务器进行监测数据的获取，并对其进行储存与处理。然后在云服务器内进行MySQL 云数据库的建立，并安装数据分析软件对监测点的数据信息进行管理，以及在线实时监测各个监测点的分布情况，同时也可借助软件浏览、储存以及管理历史记录等的功能深度分析数据信息。最后借助客户端软件，实现具体监测预警结果的及时显示。在本次研究中，将阈值超过8mS/cm 的情况设定为黄色预警，将不超出这个阈值范围的设定为蓝色预警。

3 垃圾填埋场地下污水监测预警结果和建议措施

3.1 预警结果

通过本次设计的系统对某垃圾填埋场地下污水进行监测时，在监测过程中，结合云平台监测数据看出，在该垃圾填埋场的区域内，地下水有着比较稳定的电导率，且水质并未出现明显变化。但其电导率一直处在35mS/cm 这一范围左右，通过计算可知，地下水中的氯离子浓度已经达到了13453.89mg/L，其浓度已经达到了该场地背景浓度值的8 倍以上，所以应将该区域内的地下水污染预警定义为黄色。

本次研究的地区受海水入侵所影响，根据相关资料显示，在浅层的地下水中，其氯离子浓度在0 ～9642.4mg/L 之间，而在本次研究的垃圾填埋场区域上游，地下水中的氯离子浓度是1670mg/L，这是海水入侵所造成的现象，而在该填埋场区域的下游，地下水中的氯离子浓度已经达到了12000mg/L，远远高于海水入侵的影响程度。同时，根据相关专家学者的研究表明，在海岸线附近，随着与海岸线之间距离的增加，地下水中的氯离子含量会逐渐减少，其减少程度在每公里887.42mg/L 左右。考虑到该垃圾填埋场区域下游的浅层地下水距离海岸线更近，受海水入侵影响更大，将垃圾填埋区域内的地下水氯离子浓度作为起始点，场地区域到下游监测点区域之间的距离是1.2km，就理论而言，其下游SE-2 这一点位置的浅层地下水的氯离子浓度应该是1670+887.2×1.2=2734.9mg/L。由此可判断，在该垃圾填埋场区域内，浅层地下水中氯离子含量过高在很大程度上是因为受到了垃圾填埋污染所影响。该垃圾填埋场浅层地下水中的氯离子电导率分布（a）以及氯离子浓度（b）情况见图1。

图1 该垃圾填埋场浅层地下水中的氯离子电导率分布（a）以及氯离子浓度（b）情况图

通过图1 中的（a）可以看出，在该垃圾填埋场内区域内，地下水中的氯离子有着比较大的迁移范围，特别是在下游区域，其迁移半径已经超过了1km。而经过监测发现，在该场地内的地下水中，电导率的分布情况和氯离子迁移情况十分相似，因为本次研究的地区处在海积平原区域内，浅层地下含水层内的背景电导率通常在1～9mS/cm 之间。而就图1 中的（b）可以看出，在该垃圾填埋场区域内，南部的地下水中有着最高的电导率，北部有着较低的电导率，而在S-1 这一点位置，电导率有着最高值28.34mS/cm。根据本次的模拟结果可知，在本次研究的某垃圾填埋场区域内，地下水已经出现了严重污染现象，所以立刻启动了红色污染预警。

3.2 建议措施

根据以上的垃圾填埋场地下污水监测预警结果，在过程中，可通过三点措施对本次研究的填埋场污水进行治理。第一，阻断填埋场污染，可以在周围长期进行水泥搅拌桩形式的止水帷幕设置，将整个场区封闭，避免场内污水渗透和扩散到周边的土壤中，以此来有效避免污水在地下水中的进一步迁移和扩散，满足污水治理中的防渗需求。第二，对渗透液和被污染的地下水进行治理，将渗透液抽出及进行处理，并通过非连续性渗透反应墙技术对填埋场区域下游的地下水进行修复，该技术的主要原理是沿着地下水具体的流动方向，将相应的渗透反应屏设置在被污染场区的下游，让带有污染的水在此经过，然后添加微生物、纳米价铁等的这些修复材料，通过生物降解、氧化还原、吸附以及沉淀等的各种反应将污染物去除，并通过物理屏障的方式来阻止羽状污染物进一步扩散。第三，对垃圾填埋场做覆膜处理，避免雨水进入到垃圾堆而形成更多渗透液，并对堆体滑坡做到进一步控制，以此来降低垃圾填埋过程中的气体无序释放情况。

4 结语

在垃圾填埋场地下水监测中，通过相应的传感器来进行地下水污染情况监测数据的实时采集，然后通过GPRS 将采集到的数据及时上传到云端，通过云端的计算、对比和分析来确定预警级别，可以对垃圾填埋场区域内的地下水污染情况做到及时了解，并更好的治理。