垃圾填埋場地下水污染監測預警技術研究

文_樊亞娟

山西省運城市生態環境保護綜合行政執法隊

在對某地垃圾填埋場進行地下污水監測的過程中，將其場地調查以及風險評估作為基礎，對其水文條件以及地下水污染風險加以確定。然后將場地下游的S-1 點作為監測預警點，進行地下水污染監測預警系統的構建和安裝，并以實際風險等級為依據來進行監測預警頻率設置，本次研究的場地監測頻率為每周一次。

1 硬件系統設計

1.1 參數確定

為實現預警指標的確定，通過SPSS19.0 這一軟件對該地區進行了淺層地下水硫酸根離子、氯離子、氨氮、電導率以及TOC的Spearman 相關性分析，通過實際監測與分析發現，很多的監測指標都有著明顯的相關性，其中EC 和氯離子、硝酸鹽以及TOC 之間呈現出了明顯的正相關特征。為進一步明確電導率和其他指標之間的函數關系，在對電導率及其相關性明顯的指標進行研究的過程中，主要的回歸分析方法包括復合曲線、二次曲線、冪函數以及三次曲線等，其擬合效果由方差分析中的F 值以及模型概述中的R2來確定，本次研究中電導率和各種地下水污染指標回歸分析的具體結果見表1。

表1 電導率和各種地下水污染指標回歸分析具體結果

根據模型模擬所獲得的結果發現，電導率和氯離子之間有著最好的相關性，和硝酸根離子之間的相關性也比較好，因為監測現場的條件變化很多，且不可控因素也始終存在，所以性慣性系數R2超過0.8 的結果便可確定為具有非常好的相關性。因此，在具體研究中，可以將電導率用作地下水污染監測中的預警指標。

1.2 數據采集和傳輸裝置設計

首先將電導采樣管、水位傳感器以及電導率傳感器從密封板中穿過，將其放入到監測井中的含水層內，然后做好密封處理，以此來對地下水進行水溫、水位以及電導率的監測。在完成了裝置的組建之后，便可將電源開啟進行測試。測試過程中，傳輸裝置和電腦之間通過數據線連接，借助軟件設置各個接口，并將數據的采集周期設置為10min，傳輸周期設置為6h，然后借助GPRE 網絡實現數據的打包和向云端的傳輸。

2 軟件系統設計

在本次所研究的垃圾填埋場地下污水監測預警系統中，借助于GPRS 將監測數據上傳到云端儲存，然后再從云端進行數據的提取，并將其調用到系統服務器，通過服務器進行數據的趨勢擬合后，將擬合結果作為依據，對污水預警進行分級處理，最后將預警結果通過客戶端進行顯示。

具體應用中，首先通過云平臺中的服務器進行監測數據的獲取，并對其進行儲存與處理。然后在云服務器內進行MySQL 云數據庫的建立，并安裝數據分析軟件對監測點的數據信息進行管理，以及在線實時監測各個監測點的分布情況，同時也可借助軟件瀏覽、儲存以及管理歷史記錄等的功能深度分析數據信息。最后借助客戶端軟件，實現具體監測預警結果的及時顯示。在本次研究中，將閾值超過8mS/cm 的情況設定為黃色預警，將不超出這個閾值范圍的設定為藍色預警。

3 垃圾填埋場地下污水監測預警結果和建議措施

3.1 預警結果

通過本次設計的系統對某垃圾填埋場地下污水進行監測時，在監測過程中，結合云平臺監測數據看出，在該垃圾填埋場的區域內，地下水有著比較穩定的電導率，且水質并未出現明顯變化。但其電導率一直處在35mS/cm 這一范圍左右，通過計算可知，地下水中的氯離子濃度已經達到了13453.89mg/L，其濃度已經達到了該場地背景濃度值的8 倍以上，所以應將該區域內的地下水污染預警定義為黃色。

本次研究的地區受海水入侵所影響，根據相關資料顯示，在淺層的地下水中，其氯離子濃度在0 ～9642.4mg/L 之間，而在本次研究的垃圾填埋場區域上游，地下水中的氯離子濃度是1670mg/L，這是海水入侵所造成的現象，而在該填埋場區域的下游，地下水中的氯離子濃度已經達到了12000mg/L，遠遠高于海水入侵的影響程度。同時，根據相關專家學者的研究表明，在海岸線附近，隨著與海岸線之間距離的增加，地下水中的氯離子含量會逐漸減少，其減少程度在每公里887.42mg/L 左右。考慮到該垃圾填埋場區域下游的淺層地下水距離海岸線更近，受海水入侵影響更大，將垃圾填埋區域內的地下水氯離子濃度作為起始點，場地區域到下游監測點區域之間的距離是1.2km，就理論而言，其下游SE-2 這一點位置的淺層地下水的氯離子濃度應該是1670+887.2×1.2=2734.9mg/L。由此可判斷，在該垃圾填埋場區域內，淺層地下水中氯離子含量過高在很大程度上是因為受到了垃圾填埋污染所影響。該垃圾填埋場淺層地下水中的氯離子電導率分布（a）以及氯離子濃度（b）情況見圖1。

圖1 該垃圾填埋場淺層地下水中的氯離子電導率分布（a）以及氯離子濃度（b）情況圖

通過圖1 中的（a）可以看出，在該垃圾填埋場內區域內，地下水中的氯離子有著比較大的遷移范圍，特別是在下游區域，其遷移半徑已經超過了1km。而經過監測發現，在該場地內的地下水中，電導率的分布情況和氯離子遷移情況十分相似，因為本次研究的地區處在海積平原區域內，淺層地下含水層內的背景電導率通常在1～9mS/cm 之間。而就圖1 中的（b）可以看出，在該垃圾填埋場區域內，南部的地下水中有著最高的電導率，北部有著較低的電導率，而在S-1 這一點位置，電導率有著最高值28.34mS/cm。根據本次的模擬結果可知，在本次研究的某垃圾填埋場區域內，地下水已經出現了嚴重污染現象，所以立刻啟動了紅色污染預警。

3.2 建議措施

根據以上的垃圾填埋場地下污水監測預警結果，在過程中，可通過三點措施對本次研究的填埋場污水進行治理。第一，阻斷填埋場污染，可以在周圍長期進行水泥攪拌樁形式的止水帷幕設置，將整個場區封閉，避免場內污水滲透和擴散到周邊的土壤中，以此來有效避免污水在地下水中的進一步遷移和擴散，滿足污水治理中的防滲需求。第二，對滲透液和被污染的地下水進行治理，將滲透液抽出及進行處理，并通過非連續性滲透反應墻技術對填埋場區域下游的地下水進行修復，該技術的主要原理是沿著地下水具體的流動方向，將相應的滲透反應屏設置在被污染場區的下游，讓帶有污染的水在此經過，然后添加微生物、納米價鐵等的這些修復材料，通過生物降解、氧化還原、吸附以及沉淀等的各種反應將污染物去除，并通過物理屏障的方式來阻止羽狀污染物進一步擴散。第三，對垃圾填埋場做覆膜處理，避免雨水進入到垃圾堆而形成更多滲透液，并對堆體滑坡做到進一步控制，以此來降低垃圾填埋過程中的氣體無序釋放情況。

4 結語

在垃圾填埋場地下水監測中，通過相應的傳感器來進行地下水污染情況監測數據的實時采集，然后通過GPRS 將采集到的數據及時上傳到云端，通過云端的計算、對比和分析來確定預警級別，可以對垃圾填埋場區域內的地下水污染情況做到及時了解，并更好的治理。