地下水污染控制工程论文范文

1废渣库防渗系统

1.1底部与边坡防渗系统库区地层为第四系全新统、冲积地层和第四系上更新统坡积地层，根据时代成因、岩性分析，该地层可分为素土层、卵石土层、湿陷性粉土混卵石层、卵石土层、混合土层。渗透系数约为10－4cm／s。库区地下水为潜水，埋藏较深，埋深＞80m。根据库区水文地质资料以及尾渣的特点，库区底部防渗结构采用双人工衬层，其结构由下到上依次为：基础层、压实黏土层、1mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）膜、膜上保护层、渗滤液检测层、2mm厚HDPE膜、膜上保护层、渗滤液集排水层、土工布。考虑到库区所在地降水量较少，且边坡不易集水，因此边坡防渗采用复合防渗结构，同时为防止土工膜长期暴晒受损，保证防渗效果，边坡防渗结构由下到上依次为：基础层、压实土壤层、HDPE膜、膜上保护层、压实黏土层。其防渗结构见图1。1）库区基础层。库区底部基础层应平整、无裂缝，表面无较大石块、树根、尖锐杂物等；场地平整后使底部形成自东北向西南坡向的≥2％的整体坡度，同时对基础层进行压实，压实系数≥93％；清除库区边坡所有杂物，并使边坡形成整体边坡，部分低洼处采用原土回填夯实，压实系数≥90％。2）库底压实黏土防渗层。基础层之上采用压实黏土层作为膜下保护层，同时起到防渗的作用，对黏土进行压实，压实系数为93％，压实后的厚度不小于0．5m，且渗透系数≤10－7cm／s。3）土工膜。废渣库采用HDPE膜防渗，库底采用双层人工衬层，上层膜厚为2mm，下层膜厚为1mm；边坡防渗采用复合防渗结构，即由一层2mm厚的HDPE膜和300mm厚的压实黏土层构成。土工膜选用宽幅≥8m的HDPE膜，库底选用光面土工膜，边坡采用单糙面土工膜。4）膜上保护层。一般采用具备较高抗穿刺能力的土工布作膜上保护层，该废渣库采用600g／m2的长纤土工布作为HDPE膜的保护层。5）渗滤液导排层。渗滤液导排层包括上下2层，其中：上层为渗滤液的主要集水和排水层，亦称之为渗滤液集排水层，由粒径为30～60mm的碎石组成，厚300mm；下层导排层也称渗滤液检测层，主要用于检测初级防渗层是否发生泄漏，由300mm厚的粗砂组成。6）土工织物层。防止渗滤液发生淤堵，在渗滤液集排水层上铺设一层土工织物作过滤层，同时对土工膜产生一定的保护作用，选用300g／m2的长纤土工布。7）边坡膜上防渗保护层。为防止土工膜长期暴晒，边坡土工膜保护层采用300mm厚的压实黏土层，压实系数≥90％，既有利于保护土工膜，又可以有效阻止废水的下渗。

1.2封场覆盖中的防渗系统伴生放射性废渣填埋结束后，需对废渣库进行封场处置。封场覆盖层由下到上依次为防渗层、导排水层、生物阻挡层、植被层。其中防渗层和导排层主要是为防止雨水入渗库区而设置的。封场覆盖防渗结构见图2。1）防渗层。废渣库防渗层采用土工膜和压实黏土组成的复合防渗层。其中，土工膜采用一布一膜的形式，防渗膜采用1mm厚的HDPE土工膜，渗透系数＜1×10－12cm／s；在防渗膜上方铺设一层土工布，土工布的单位面积质量为300g／m2；压实黏土层厚度设计为300mm，渗透系数＜1×10－7cm／s。2）导排水层。排水层采用200mm厚的粗砂层，渗透系数＞1×10－2m／s。3）生物阻挡层。为防止动物打洞以及植物根系生长破坏防渗层，在导水层上方设置300mm厚的生物阻挡层，由碎石或卵石构成。4）植被层。植被层由植物覆盖支持土层和营养植被层构成，总厚度达400mm，其中营养植被层厚度不小于150mm，以达到阻止风与水的侵蚀、减少地表水渗透到废物层，保持废渣库顶部美观及持续生态系统的作用。5）土工网护坡。由于西北地区气候干燥多风，为防止覆盖土层受到侵蚀，植被层表面铺设土工网护坡。

2渗滤液收集、导排、检测系统

为了减少库区内雨水下渗对库区地下水的污染风险，将填埋区内的渗滤液及时导出填埋场外，在填埋区的底部设置渗滤液导排、收集、检测系统，该系统包括渗滤液导排层、导排盲沟、渗滤液提升井以及渗滤液检测层等。

2.1渗滤液来源与产生量渗滤液来源一般包括降水、地表径流水以及尾渣含水。该废渣库库区周边设置了地表截排水系统，因此无地表径流水；尾渣含水率在30％以下，由于当地气候干燥，蒸发量较大，尾渣含水在短时间内蒸发殆尽，因此渗滤液的主要来源为自然降水。在废渣库填埋作业期间，顶部开放，自然降水会透过尾渣形成渗滤液。本工程参照垃圾填埋场的渗滤液计算公式［1］，同时考虑尾渣填埋的实际特点。式中：qV为渗滤液产生量，m3／d；I为多年平均降雨量，mm／d，该地区平均月最大降雨量为90．8mm，多年平均年最大日降雨量为60mm；C1为废渣库未填埋区浸出系数，取0．8；C2为填埋场已填埋区浸出系数，考虑尾渣较密实，填埋过程进行碾压，取0．3；A1为废渣库操作区面积，m2，按照库区面积的一般考虑，为11250m2；A2为废渣库封闭区面积，m2，按照库区面积的一般考虑，为11250m2。通过计算，该伴生放射性废渣库渗滤液最大月平均产生量为36．2m3／d，多年平均最大日产生量为742．5m3／d，根据计算结果，选择渗滤液潜水泵型号为40WQ15－30－2．2。

2.2渗滤液导排系统稀土废渣不同于生活垃圾，本身不产生渗滤液，库区底部渗滤液导排系统主要用于降雨情况下库坑内雨水的导排，导排系统铺设在库底水平防渗隔离层之上。在填埋区底部以2％的坡度自东北向西南铺设渗滤液导排系统（含2层），其中渗滤液集排水层材料选用当地粒径为30～60mm的碎石，渗滤液中的碳酸钙质量分数不大于10％，渗透系数＞10－3m／s；在集排水层内布设主盲沟，由卵石铺设而成，在主盲沟内铺设300的HDPE穿孔管，渗滤液汇入主盲沟，经HDPE穿孔管进入渗滤液收集系统。渗滤液集排水层下为渗滤液检测层，由300mm厚的粗砂组成，沿集排水层主盲沟布设检测层主盲沟，内铺设200的HDPE穿孔管，渗滤液导排盲沟结构及尺寸见图3。

2.3渗滤液收集系统为了将库坑内的集水排出库区，减少填埋层内渗滤液的积聚，从而减少对防渗设施的水压，在渣库初期拦渣坝上游边坡内侧设置渗滤液提升井，提升井底部为钢筋混凝土底座，主体结构为HDPE管，井内放置潜水泵，集排水层穿孔管内的渗滤液经非穿孔的HDPE管汇入渗滤液提升井，由潜水泵提升到地面进行处理。

2.4渗滤液检测系统为了检测渗滤液是否透过主防渗膜下渗，在渗滤液集排水层下的主防渗膜下设置渗滤液检测层，同时在拦渣坝上游边坡内侧与渗滤液提升井并排布置渗滤液检测井，内设潜水泵，一旦第一层防渗系统失效，下渗的液体通过检测系统导排、收集，可以及时检测到泄漏现象。

3地表水截流系统

在伴生放射性废渣库周围设置截排水沟，截流坡面径流。根据GB50520—2009，截排洪沟设计洪水重现期为20a。多年平均洪水洪峰流量可由下式［2］求得。式中：q′V为洪峰体积流量，m3／s；C为区域系数，取2．49；s为流域面积，取0．01km2；n为流域系数，取0．55。计算得q′V＝0．1978m3／s。该废渣库坡面排水沟采用0．5m×0．6m（宽×深）的矩形排水沟。

4地下水监测系统

为及时追踪库区底部地下水质是否受到污染，在库区下游应设置地下水监测井。根据地下水流向，在库区外设置2处监测井，用于地下水的监测，监测项目包括地下水位、Th天然、U天然、226Ra、总α、总β等。根据当地环保部门的监测结果［3］：废物库周围地下水中各监测项目均在建库前本底范围之内，说明当地周围地下水未受到放射性污染。

5结语

1）通过该实例研究发现，尾渣库的防渗系统、渗滤液收集系统、渗滤液检测系统是地下水污染控制的关键，地表水截流系统是地下水污染控制的保障，地下水监测系统是地下水污染控制的重要手段，三者为有机整体，缺一不可。2）伴生放射性废渣库的地下水污染防控问题，关系到所在区域的辐射环境安全和公众健康，已得到环保部的高度重视。鉴于该类废渣与铀矿冶废渣在形状、活度等方面的相似性，渣库的设计需要借鉴核工业尾矿（渣）库设计规范，同时还需要考虑当地的实际地层构造、地质情况，结合危险废物处置场的设计规范，取长补短，做好工程设计工作。

作者：杜娟刘晓超孙娟张云涛连国玺单位：中核第四研究设计工程有限公司