有机污染物在复合衬垫系统中固结-扩散耦合运移解析模型

摘要

垃圾填埋场产生的高浓度和高毒性的渗滤液对填埋场底部和周边水体和土体造成了很大的威胁。尽管许多填埋场已经根据标准建立了渗滤液的防渗系统，但是仍然有许多填埋场下部的地下水受到渗滤液的污染。
　　本文对国内外填埋场渗滤液的组分和引发的环境问题进行总结和分析，给出了不同污染物在渗滤液中的取值范围。且对垃圾填埋场引发的环境问题进行归类，给出了不同环境问题的诱发因素。对污染物运移耦合固结作用下在垃圾填埋场衬垫（包括单层衬垫和复合衬垫）中的机理进行了研究;给出了一维情况下有机污染物在小变形稳态，小变形瞬态和大变形瞬态下的运移模型，并在此基础上研究了不同的边界条件和排水条件对污染物运移的影响。借助模型的解析解，研究了有机污染物在衬垫中的运移特性，研究了复合衬垫防污性能的影响因素，比较分析了不同固结模型对污染物运移的影响，并研究了GMB+CCL复合衬垫和单层压实粘土衬垫CCL的服役性能。取得了相应的研究成果:
　　(1)建立了有机污染物耦合固结作用通过GM/CCL复合衬垫和单层CCL的一维运移模型，该模型综合考虑了扩散，固结，生物降解的作用。通过广义积分变化(GITT)得到了零浓度和零通量的情况下解析解。考虑了不同的固结模型（小变形模型和大变形模型）和不同排水条件下对污染物运移的影响。
　　(2)土工膜的复合衬垫比单层CCL衬垫提供更好的防污效果。例如，单层CCL衬垫的底部通量是GMB+CCL复合衬垫的1.5倍。土工膜对于污染物的运移起到了显著作用。
　　(3)在小变形模型中，双面排水情况下，随着固结的增大会阻滞污染物的运移。而在单面排水的情况下，考虑固结时加速污染物的运移和稳态时污染物剖面浓度。在零通量边界条件下，单面排水时r=0.76yr-1时稳态时底部浓度是不考虑固结时的1.4倍，而双面排水时r=0.76yr-1时稳态时底部浓度是不考虑固结时的0.8倍。
　　(4)吸附和降解对污染物运移有十分重要的影响。加强有机污染物的降解和土体的吸附可以有效的降低污染物达到稳态时的底部浓度和底部通量。不考虑吸附的情况下稳态时的底部通量是psKd=10的6.6倍。降解系数取为300年时稳态的底部浓度和底部通量是3年的3.3和2.4倍。
　　(5)土体初始孔隙度对污染物在土体中的运移有十分显著的影响，随着初始孔隙度的增加则污染物到达底部的浓度增加。当t=5年时，e0=2的底部浓度分别是e0=1.5和e0=1的1.5和3.1倍。其主要原因是随着初始孔隙度的增大，在大变形模型中固结的作用会更加明显，从而增加粘土中污染物的浓度。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 渗滤液的成分

1．3 固体废弃物填埋场引发的地下水污染

1．4 填埋场的防污屏障类型

1．5 研究现状

1．6 本文的研究工作

第二章 有机污染物在复合衬垫系统中的固结运移机理

2．1 有机污染物在土中的运移规律

2．2 有机污染物在土工膜中的运移机理

2．3 固结与污染物耦合运移机理

2．4 本章小结

第三章 固结、扩散和降解耦合作用下污染物在复合衬垫中的稳态解析模型

3．1 前言

3．2 数学模型

3．3 结果与讨论

3．4 结论

第四章 考虑小变形固结耦合作用下有机污染物在复合衬垫中瞬态运移解析模型

4．1 前言

4．2 数学模型

4．3 模型的验证

4．4 模型的参数敏感性分析

4．5 本章小结

第五章 考虑大变形固结耦合作用下污染物在复合衬垫中的运移解析模型

5．1 前言

5．2 数学模型

5．3 模型的验证

5．4 模型的参数敏感性分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步工作展望

参考文献

作者简历

攻读硕士学位期间发表的期刊论文