城市垃圾填埋場地下水污染的風(fēng)險評價與防治

戴思遠(yuǎn)，高 曦，張宗文，盛月慧

（蘇州中晟環(huán)境修復(fù)有限公司，江蘇 蘇州 215100）

0 引言

地下水污染是城市垃圾填埋場污染的主要情況，因此提高對于地下水污染的防治能力，對其進(jìn)行污染風(fēng)險評價，對于填埋場的運行、管理具有重要的意義。在進(jìn)行風(fēng)險評價時一般采用權(quán)重分析的辦法，其中對于權(quán)重分析主要有主觀賦權(quán)法如AHP 法、客觀賦權(quán)法如熵權(quán)法，主觀賦權(quán)法受主觀因素影響較大，客觀賦權(quán)法缺乏總結(jié)出的經(jīng)驗運用，因此為提高風(fēng)險評價的精準(zhǔn)度，需對風(fēng)險評價的方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并且需要采取相應(yīng)的措施，對地下水污染進(jìn)行防治。

1 風(fēng)險評價方法

1.1 方法構(gòu)建

1.1.1 AHP 法

AHP 法計算權(quán)重需通過對風(fēng)險指標(biāo)因素建立遞階層次結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行重要性標(biāo)度，并根據(jù)標(biāo)度對同一層次的風(fēng)險指標(biāo)因素構(gòu)建對比矩陣[1]，矩陣構(gòu)建如式（1）：

式中：aij為i 要素與j 要素的比較結(jié)果，其中i，j∈n。且，從而計算得到各指標(biāo)的權(quán)重αj。

對每個矩陣的權(quán)重計算結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗，其中一致性指標(biāo)的計算公式如式（2）：

式中：IC為一致性指標(biāo)CI 之值，α 為最大特征根。

通過一致性比率計算、對比，判讀指標(biāo)權(quán)重的正確性，其中一致性比率的計算公式如式（3）：

式中：RC為一致性比率CR 之值，IR為自由度指標(biāo)修正值。

1.1.2 熵權(quán)法

熵權(quán)法則是通過將風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，再通過計算各指標(biāo)之間的信息熵，從而獲取各指標(biāo)的權(quán)重[2]。標(biāo)準(zhǔn)化矩陣構(gòu)建方式如式（4）：

信息熵計算公式如式（5）：

則指標(biāo)權(quán)重的計算公示如式（6）：

1.1.3 AHP-熵權(quán)法綜合賦權(quán)法

AHP-熵權(quán)法綜合賦權(quán)法進(jìn)行指標(biāo)的權(quán)重處理，首先需構(gòu)建AHP 權(quán)重與熵權(quán)法權(quán)重的距離函數(shù)，并計算各權(quán)重的分布系數(shù)，從而通過權(quán)重組含得到綜合權(quán)重，距離函數(shù)的計算公式如式（7）：

式中：αj為AHP 法計算的權(quán)重，βj為熵權(quán)法計算的權(quán)重，n 為評價指標(biāo)。

綜合權(quán)重的計算公式如式（8）：

式中：x、y 為αj、βj的分布系數(shù)，其中x、y 應(yīng)滿足式（9）條件：

利用綜合指數(shù)法，計算地下水污染風(fēng)險的綜合指數(shù)R，計算公式如式（10）：

式中：Ri為各評價指標(biāo)的分值；Wi為各評價指標(biāo)的權(quán)重，在本文中為αj、βj、ωj。

1.2 對比分析

在對比中通過將綜合指數(shù)和污染指數(shù)進(jìn)行線性擬合的方法，進(jìn)行適用性的判斷，污染指數(shù)法利用場地地下水中苯的濃度進(jìn)行構(gòu)建[3]，其構(gòu)建方式如式（11）：

式中：ci為某個填埋場地下水苯濃度為所有填埋場地下水苯濃度均值，σ 為苯濃度標(biāo)差。

本次方法對比選取37 座城市垃圾填埋場作為數(shù)據(jù)支持，通過對地下水污染風(fēng)險原因的分析，確定風(fēng)險評價指標(biāo)見表1。

表1 地下水污染風(fēng)險評價指標(biāo)

通過AHP 法、熵權(quán)法、AHP-熵權(quán)綜合賦權(quán)法，進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計算，并計算每個填埋場地下水污染風(fēng)險綜合指數(shù)，并與苯污染指數(shù)進(jìn)行擬合處理，由于篇幅有限，具體計算過程及數(shù)據(jù)不再闡述，3 種計算方法與苯污染指數(shù)擬合結(jié)果如圖1—圖3 所示。

圖1 AHP 層次分析法擬合結(jié)果圖

圖2 熵權(quán)法擬合結(jié)果圖

圖3 AHP-熵權(quán)法綜合賦權(quán)法擬合結(jié)果圖

由圖1—圖3 可知，通過對比分析AHP-熵權(quán)綜合賦權(quán)法的擬合效果最好為0.8，因此在進(jìn)行城市垃圾填埋場地下水污染的風(fēng)險評價時，選用本文提出的AHP-熵權(quán)綜合賦權(quán)法進(jìn)行權(quán)重計算，可以保證風(fēng)險評價的精準(zhǔn)度與準(zhǔn)確性。

2 地下水污染防治措施

城市垃圾填埋場對于地下水產(chǎn)生污染的主要污染源為垃圾滲濾液，因此預(yù)防地下水污染事故的發(fā)生，應(yīng)從滲濾液的產(chǎn)生、收集儲存等方面入手。

2.1 減少滲濾液的產(chǎn)生

填埋區(qū)的垃圾量、垃圾的含水率以及填埋區(qū)降雨是影響滲濾液產(chǎn)生的主要的因素，在保證填埋場滿足一定的使用要求的情況下，有效控制滲濾液產(chǎn)生的方式之一為控制因填埋區(qū)降水導(dǎo)致地表徑流進(jìn)入廠區(qū)，因此首先需在填埋場區(qū)周圍設(shè)置泄洪溝，防止在強(qiáng)降水的情況下，在地表徑流的影響下產(chǎn)生大量的滲濾液，提高地下水污染的風(fēng)險；其次是做好垃圾填埋場的封場覆土工作，在垃圾填埋場封場后，滲濾率的主要來源為垃圾堆體上的表面雨水，傳統(tǒng)的土壤覆蓋處理，難以有效防止表面雨水的下滲，因此建議在垃圾堆體表面設(shè)置防滲膜，通過防滲膜對垃圾堆體進(jìn)行覆蓋，然后再通過對防滲膜上覆土處理，選取適合的植物，進(jìn)行植被恢復(fù)，從而有效減少垃圾滲濾液的產(chǎn)生，減少地下水污染風(fēng)險[4]。垃圾滲濾液對于地下水污染的主要原因是污染物濃度過高，因此通過加強(qiáng)填埋垃圾的管理和分選工作，提高可回收廢品的回收率，減少填埋垃圾的量，可以有效減少垃圾滲濾液中有毒有害物質(zhì)的濃度，從而消減滲濾液中污染物濃度，降低滲濾液的地下水污染風(fēng)險。

2.2 完善滲濾液的收集儲存

在滲濾液的處理過程中，需對填埋場中產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)行收集，然后輸送至后期處理設(shè)備、設(shè)施中，因此保證滲濾液儲存、收集時的防滲可有效減少滲濾液的泄露、滲透風(fēng)險。在進(jìn)行防滲處理時，需要保證場底的平整度，防止場底凹凸不平對防滲襯層造成損傷，并且需要對場地進(jìn)行壓實，防止填埋區(qū)的基礎(chǔ)沉降等問題損傷防滲襯層。

在防滲襯層選擇時，應(yīng)盡量選用復(fù)合襯里保證防滲效果，復(fù)合襯里由3 部分組成，分別為膜上保護(hù)層、防滲膜以及膜下防滲保護(hù)層，膜下防滲保護(hù)層主要作用是保護(hù)防滲膜并輔助防滲，現(xiàn)階段具有較好使用效果為GCL 材料即鈉基膨潤土墊。防滲膜設(shè)置在GCL材料上，起到主要的防滲效果，防滲膜需選擇防滲能力較強(qiáng)的材料，例如HDPE 材料即高密度聚乙烯復(fù)合土工膜，可以保證防滲效果。膜上保護(hù)層主要起到對防滲膜的保護(hù)作用，由于防滲襯層應(yīng)用于垃圾與場底、側(cè)壁之間，在垃圾填埋時，垃圾存在摩擦、撞擊、擠壓等行為，因此在膜上保護(hù)層的選擇上，應(yīng)考慮材料的耐磨、防刺穿能力等，建議使用土工布等材料，可以起到良好的防護(hù)作用。減少滲濾液的泄露、滲透問題，可以有效減輕水污染風(fēng)險。

由于滲濾液在填埋場中長期、大量的儲存會對防滲襯層產(chǎn)生一定的壓力，具有較高的地下水污染風(fēng)險，因此需要將填埋場內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液及時排出，設(shè)立滲濾液的導(dǎo)排系統(tǒng)，具有良好導(dǎo)排效果的系統(tǒng)可以有效降低地下水污染風(fēng)險。為保證導(dǎo)排系統(tǒng)的作用，可通過在防滲襯層與垃圾之間鋪設(shè)卵礫石層，選取一定粒徑的卵礫石，形成具有一定厚度的導(dǎo)流層，并在場底部四方向設(shè)置導(dǎo)流盲溝，通過滲濾管進(jìn)行匯總、排出，滲濾管應(yīng)選用具有一定防滲能力的材料，例如聚乙烯材料，在鋪設(shè)防滲管時，需要設(shè)置防護(hù)措施，例如在管外纏繞土工布保證滲濾導(dǎo)流管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過保證滲濾液的導(dǎo)排效果、導(dǎo)排的穩(wěn)定性，有效減少滲濾液的聚集，進(jìn)而削減地下水污染風(fēng)險。

綜上，除在從滲濾液的產(chǎn)生、收集儲存方面進(jìn)行預(yù)防外，還需建立實時地下水監(jiān)測系統(tǒng)，通過在設(shè)置本底井、污染擴(kuò)散井、污染監(jiān)視井等多眼監(jiān)測井，按照要求的頻次，提高對于地下水水質(zhì)監(jiān)測效果，通過地下水水質(zhì)的實時監(jiān)測效果，當(dāng)出現(xiàn)水質(zhì)異常變化時，可以及時發(fā)現(xiàn)滲濾液污染的風(fēng)險并可以為整修提供滲漏點信息等，有效預(yù)防地下水污染。

3 結(jié)語

在風(fēng)險評價時采用AHP-熵權(quán)綜合賦權(quán)法可以有效提升評估的精準(zhǔn)性，并且從滲濾液的產(chǎn)生、收集儲存等方面采取合理的地下水污染防治措施后，可以有效降低地下水污染風(fēng)險，保證城市垃圾填埋場運營及封場后不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。