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垃圾填埋场防渗层渗漏检测方法的比较

发布日期:2020-01-01 10:25 浏览次数:
过去人们普遍认为垃圾及其渗滤液可以通过粘土和地下水得到降解(或净化),而不会污染地下水。从20世纪50年代开始,西方国家一些机构的持续研究表明,垃圾填埋确实污染地下水。因此,填埋场防渗衬层系统就成了填埋场必不可少的设施之一,其作用是将填埋场内外隔绝,控制渗滤液进入粘土及地下水和阻止外界水进入填埋场增大渗滤液的产生量。这一系统的通用材料主要有粘土和人工合成材料,人工合成材料最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)。防渗漏研究主要是以HDPE的渗漏来展开的。1978年,美国环境总署就指出所有的填埋场都会渗漏;1990年美国一项最好填埋场衬层的监测表明,在质量最好、费用最高的工程中,HDPE的渗漏率是20L/(hm2•d),该渗漏是由于制造时留下的针眼和施工时留下的小洞造成的。此外,由于在填埋时产生的漏洞和HDPE容许一些化学物质通过(如:甲苯,二甲苯,二氯甲烷,三氯乙烷等),渗漏率会更大,对地下水的污染也就更大。因此,为了防止地下水污染,垃圾填埋场防渗漏检测的研究也就格外重要了。

  国外防渗漏检测的研究始于20世纪70年代末,应用始于80年代,而国内的研究才刚刚起步。

1几种主要的垃圾填埋场防渗漏检测方法

1.1地下水监测法

地下水监测法是利用检测填埋场的集水井中有无渗滤液来实现的。如果没有渗漏,集水井中的水应是干净的地下水;一旦发生渗漏并流到了地下水层,就有可能在集水井中发现渗滤液。优点:利用填埋场自身的设施进行检测。缺点:由于集水井数量一般较少,不能保证渗滤液一定会流入集水井,如果增加集水井的数量,工程费用又太高。

1.2扩散管法

扩散管系统是将汽体透过性管路网络埋在衬层下的土壤中,一个运转周期后,由于渗滤液蒸汽进入管路,可以通过抽出管内汽体探测记录污染物浓度,从而达到检测漏洞的目的。因为从漏洞扩散出的渗滤液蒸汽在土壤中按照一定的体积比例进入管内,所以分析管内水蒸汽中污染物的浓度可以近似得到漏洞大小。优点:系统可自行运行,操作费用少。缺点:如果渗滤液不产生蒸汽,只有当渗滤液接触到管路才能检测到漏洞。

1.3电容传感器法

电容传感器法是通过测量土壤绝缘常数的变化来检测渗漏。干土的绝缘常数在5左右,水的绝缘常数在80左右,当土壤因渗漏而变得潮湿,绝缘常数会增加。测试一个区域土壤绝缘常数的变化可知是否有漏洞出现。电容传感器是利用频率控制技术来工作的,也就是说传感器会根据其探头周围土壤绝缘常数在某一个谐波频率下共振,根据得到的频率,由校准曲线可确定湿度。优点:已有电容传感器成品,不需要另行研制。缺点:通过电容传感器测到的湿度并非专为渗滤液的湿度。

1.4示踪剂法

示踪剂法是将采样收集探针插入填埋场周边近地面的土壤中,并把一种挥发的化学示踪剂注入垃圾填埋坑中,如果探针检测到示踪剂,则表明有漏洞。优点:可用于任何填埋物和填埋场任何阶段的检测。缺点:大多数示踪系统不能发现漏洞位置,只能确定是否存在漏洞。另外,系统自动收集、分析样品的技术还未成熟,一些系统需要技术人员对土壤气体进行人工收集和分析。

1.5电化学感应电缆法

电化学感应电缆法主要是利用目标污染物引起了感应电缆的物理和化学变化,这些变化引起或干扰光电信号,通过测量由于与污染物接触导致的电压降来检测渗漏。优点:特别适用于检测含有碳氢化合物的填埋场。电缆发生的反应大多数是可逆的,所以电缆可以利用可逆反应再生而不需要在出现渗漏后被替换。缺点:电缆只能检测一个狭窄范围的污染物。每个填埋场必须安装特殊的电缆来检测产生渗滤液的不同成分。

双电极法是利用渗滤液或地下水的导电性和HDPE的绝缘性来实现的。在填埋坑中放置一个发射电极,在填埋坑以外的近地面的土壤中放置一个接受电极。当土工膜没有漏洞时,给两个电极加一定的电压,不能形成回路,无电流;当有漏洞时,电流就可以把渗滤液或地下水作为导体穿过漏洞从而形成回路,显示一定的电流值。优点:不需要预先在衬层下安装任何传感器。缺点:只能检测到有无漏洞,不能检测到漏洞的大小、位置和数量。

美国学者ShultzO.W.研究的电极-偶极子法(改良的双电极法)如图1所示:在填埋场外放一回流电极,场内放一发生电极和一移动检测电极对(偶极子)给发生电极和回流电极加一电压,当衬层有漏洞时,移动检测电极两端就会有一定的电压显示。通过由移动检测电极测得的电压数据所绘制的电压分配图,可以判断漏洞的位置和数量。该法适用于在没填垃圾前的衬层施工验收。

1.6.2电极格栅法

电极格栅法是利用渗滤液比地下水有更好的导电性来实现的。施工时在土工膜下安装电极格栅(用导线做的格栅,每根导线上都按一定的距离有若干电极),当有渗漏发生时,被渗滤液浸湿的电极显示出比没有被浸湿的电极较高的电压,有较多渗滤液的地区比渗滤液较少地区的电压高。根据绘制的电压分配图可以判断漏洞的位置、大小和数量。优点:组件简单、耐用,可监测衬层下的完整区域。缺点:不适用于已建好的垃圾填埋场,因为电极格栅必须在施工时放入填埋单元。

2结论

以上几种方法的综合比较见表1

表1几种主要检测方法的比较

由以上的比较和国外的一些评述,可以得出电学法(许多情况下是将双电极法和电极格栅法结合使用)是较好的一种。电学法的原理易懂,组件简单且耐用,适用范围也较广。在美国内华达州的Elko金矿,电学法渗漏检测已使用了17a。1995年在英国兴建的SandyLane垃圾填埋场也用了电学检测法,效果不错。
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