阜新城市垃圾填埋场对地下水污染的研究

提要：随着我国城市化的发展，城市生活垃圾产量剧增，垃圾渗滤液对地下水的污染问题已成为当前主要的水环境污染问题。通过对阜新市城市垃圾填埋场地理、地质和气候特征的调查，结合阜新市城市发展现状，分析了阜新市城市垃圾填埋场垃圾成分，渗滤液产生量及渗滤液中污染物的浓度，得出了阜新市城市垃圾填埋场渗滤液中各种污染物污染地下水的源强度。采用数值模拟的方法，对垃圾渗滤液污染地下水的情况进行模拟分析，验证了模拟方法的正确性，并对今后的污染情况进行了预测分析。
关键词：垃圾渗滤液；地下水污染；数值模拟；预测
0引言
随着我国城市化的发展，城市生活垃圾产量剧增。目前，我国垃圾年产量已达1.2亿t，且以每年8%～10%的速度增长[1、2]。垃圾填埋处理由于投资少、技术工艺简单、维护费用低、见效快的优点，一直是主要的垃圾处理方法。由于多年的积累，我国垃圾堆存量至少已达60亿吨[2]。垃圾填埋场在使用过程中及封场后相当长时间内会产生大量渗滤液，垃圾渗滤液对地下水的污染问题已成为当前主要的水环境污染问题。
1垃圾渗滤液的危害及污染特点
渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于微生物降解、雨水淋刷和地表水、地下水的侵入而滤出来的污水。它具有以下特点：①有机污染物种类繁多，水质复杂；②污染物浓度高和变化范围大；③水质水量变化大；④金属含量高；⑤氨氮含量高；⑥营养元素比例失调。特定的垃圾填埋场，其渗滤液的成分和性质与垃圾成分、填埋年限、填埋操作、气候、填埋地点的水文地质条件、填埋场条件等密切相关。
渗滤液由于其成分复杂，浓度极高，流动缓慢，一旦进入地下水源和周围土壤将进行更加复杂的化学、物理和物理化学、生物等反应，想用人工方法实施再净化，技术上将十分困难，其费用也极其昂贵，从而严重威胁生活和生产。据1997年资料，美国有18500个填埋场，近一半对水体产生了污染[3]。广州市老虎窿填埋场1992年封场，但是1995年其排放的渗滤液BOD、COD、氮和磷仍然超标，其中氮超标最为严重，封场8年后仍有带褐色的垃圾渗滤液流进附近的水体[4]。垃圾渗滤液向下通过包气带可直接进入含水层中，也可先进入地表水体再污染地下水。污染物在含水层中随地下水流作横向迁移，形成羽状体形状的地下水污染晕。地下水污染的具体特点是：①隐蔽性。即使地下水受到了较严重的污染，但它很多情况下还是无色无味的，不易从颜色、气味、鱼类死亡等鉴别出来，受有毒有害组分污染的地下水，对人体的影响往往是慢性的长期效应。②难以逆转性。地下水一旦受到污染，就很难治理和恢复，主要是因为其流速极其缓慢，切断污染源后仅靠含水层本身的自然净化，所需时间很长，几十年甚至上百年。难以逆转的另一个原因是某些污染物被土壤介质和有机质吸附之后，会在水环境特征的变化中发生复杂的解吸、再吸附的反复交替[5]。
2阜新市城市垃圾填埋场概况及渗滤液产生情况
2.1阜新市城市垃圾填埋场地理特征
阜新市垃圾填埋场建于阜新县他本扎兰镇公官营子村西沟，该厂距市区中心约19km，垃圾处理厂东部边缘隔山相距约600m为公官村西沟村民居住点，东北隔山相距1000m为北沟村民居住点。填埋场所在区域为三面环山，只有南面的山谷地带地势较平缓，区内最高山峰为大坝山，海拔高度为417.6m，多数山峰上部岩石多裸露，植被覆盖率较低，东侧高地及东南孤山有成片人工幼松林，山谷间洪沟形成几条季节性河流，总的地势为北高南低，北峭南缓，东西高而中间低，为典型复杂地形。
2.2阜新市城市垃圾填埋场垃圾成分分析
垃圾被填埋后所产生的废水、废气及他们中含有污染物的量，与垃圾成分、当地气候条件等因素有关，一般夏季产量要大于冬季，但随垃圾填埋量的增大，这种差距就随之缩小。垃圾中有机物含量高，各污染物产量也大。表1列出了阜新市城市垃圾的主要成分含量情况。
从表1中得出，垃圾中有机物含量约25%(湿态)，随着城市建设的发展和人民生活水平的不断提高，今后阜新城市生活垃圾有机物含量将逐年提高。
表1阜新市城市垃圾成分含量表（%）

2.3阜新市城市垃圾填埋场渗滤液产生量及污染物浓度分析
垃圾被填埋后，其产生的渗滤液量受垃圾种类、无机物与有机物相对比例、垃圾含水量、天然降水量等影响，甚至于运营期间工作面大小和压实条件有关，是个复杂的动态变量。其中降水和工作单元面积是主要决定因素。阜新市垃圾填埋场占地245000m2，设计日填埋处理垃圾1500t，根据抚顺、辽阳、鞍山等省内几个城市垃圾场实际运营资料，同时根据阜新市生活垃圾成分和气候特点综合分析，得出渗滤液产生量和渗滤液中的污染物的含量。渗滤液产生量平均每天约为200t，而高峰年将达到300t渗滤液中的污染物的含量见表2。
表2阜新市垃圾渗滤液污染物含量(mg/L)