En cuanto a los residuos municipales, Estados Unidos es el país con la mayor proporción de vertederos geológicos, alcanzando el 95%. Desde la década de 1930, más de 65.438+0.400 ciudades de Estados Unidos han utilizado vertederos para eliminar residuos. A principios de la década de 1990, había nada menos que 75.000 vertederos en Estados Unidos. En ese momento, había 2.200 vertederos geológicos en Canadá. Además, el Reino Unido, Australia, Nueva Zelanda, Noruega, Francia, Dinamarca, Alemania, Italia y otros países han establecido una gran cantidad de vertederos geológicos. Los gobiernos, las instituciones de investigación científica y las universidades de estos países desarrollados conceden gran importancia a la investigación sobre métodos y teorías de rellenos geológicos. A través del análisis de una gran cantidad de literatura, se puede encontrar que la historia de la investigación y el desarrollo de los métodos y teorías de eliminación de vertederos se puede dividir en las siguientes etapas:
1. p>En las décadas de 1940 y 1950, la gente no era consciente del grave daño que la basura causaba al medio ambiente y a los seres humanos, y el método del vertedero geológico rara vez se utiliza. La basura se apila principalmente al aire libre y la selección del sitio se basa principalmente en condiciones convenientes de transporte, sin tener en cuenta la idoneidad de la topografía, la protección de los recursos y las condiciones ambientales geológicas.
2. Período primitivo
Durante este período, desde los años 60 hasta principios de los 70, simples vertederos de basura al aire libre causaron graves contaminación y daños ambientales. Especialmente después de la celebración de la "Conferencia sobre el Medio Humano" en Estocolmo en 1972, las cuestiones medioambientales atrajeron la atención mundial. El impacto de la acumulación de basura o de los simples vertederos en el medio ambiente ha despertado una vigilancia y una atención generalizadas. En esta etapa, al seleccionar un sitio de disposición, la geología, la hidrogeología, la ingeniería geológica, la geología ambiental y otras condiciones se convierten en objetos de investigación, análisis y evaluación. Por ejemplo, Stewart et al. (1970) analizaron los factores hidrogeológicos que afectan el vertedero de Hillshorough en Florida, Brown (1973) evaluaron las condiciones geológicas del vertedero de Whiteman y Matin (1975) y la influencia del agua superficial afectada por el vertedero del condado de Lee. Ronsin (1977). La característica principal de esta etapa es el análisis y evaluación cualitativa del sitio web.
3. Etapa de investigación del mecanismo de impacto del medio ambiente geológico
Esta etapa comenzó desde mediados y finales de los años 1970 hasta mediados de los años 1980. A medida que continúa la fase inicial del trabajo, la interacción y el impacto de los desechos del sitio y el entorno geológico quedan expuestos gradualmente, y se ha entrado en esta etapa. Las principales características de esta etapa son: centrarse en el mecanismo de interacción entre un solo componente contaminante y el agua subterránea o componentes minerales de la formación. Los métodos y medios incluyen exploración geofísica, métodos isotópicos, tecnología de trazadores, modelos analíticos de transporte de solutos, modelos numéricos, cálculos de superficies de flujo cero, etc. Los métodos pasan de lo cualitativo a lo cuantitativo. Por ejemplo, Gureghian, A.B y otros utilizaron con éxito el método de los elementos finitos para estudiar la migración de Cl- en contaminantes de aguas subterráneas en el sitio de disposición geológica de Long Island en los Estados Unidos en 1981. En 1982, Sykes, J.F y otros publicaron los primeros resultados de una investigación de simulación sobre la degradación de la materia orgánica en los vertederos de basura. Este logro se basa en la consideración de la convección y la difusión, centrándose en el proceso de acción microbiana, y estableció un modelo de predicción para la migración y transformación de DQO en lixiviados. 1984, 1986, A.C. demetracop et al. La simulación analiza la sensibilidad del flujo no saturado y las filtraciones al vertedero, y señala medidas específicas para recolectar lixiviados en diferentes condiciones en el fondo del sitio. En 1984, Gerhart, R.A. desarrolló un método para recolectar lixiviados de zonas vadosas y realizó experimentos en suelos estratificados y no estratificados. Estos resultados son de gran importancia para el estudio de la eliminación geológica de residuos.
4. Etapa de investigación integral y sistemática
Desde finales de la década de 1980, la investigación sobre sitios de disposición geológica se ha vuelto más integral, profunda y sistemática. Las manifestaciones específicas incluyen:
(1) El diseño del sitio de disposición es más sistemático y completo. El más representativo es el artículo "Evaluación geológica de barreras geológicas y geotécnicas para la ingeniería de eliminación de residuos" publicado por German M. Langer (1994+0994). Este artículo señala que un sitio de disposición geológico permanente y completo debe tener una barrera de ingeniería geotécnica correspondiente a la barrera geológica. Además de la ingeniería geológica, la hidrogeología y la geología ambiental, también se realizan análisis de seguridad geotécnica (capacidad de carga de rocas y suelos, evaluación libre de patógenos específicos de múltiples capas, análisis sísmico y estructural, simulación hidrogeológica, análisis de estabilidad de taludes, etc.) y seguridad. Plan (medidas para reducir o evitar peligros, métodos para prevenir el colapso de rocas y suelos y daños al sitio, etc.). ) debe hacerse.
Sobre la base de una gran cantidad de pruebas y observaciones en interiores y exteriores, se llevó a cabo una evaluación de seguridad de ingeniería. Al mismo tiempo, es necesario realizar una observación a largo plazo del lugar de operación y eliminación e implementar una serie de medidas de protección de seguridad.
(2) La investigación sobre evaluación del impacto ambiental geológico del sitio es integral, sistemática y cuantitativa. Desde mediados de la década de 1980, algunos académicos han comenzado a estudiar exhaustivamente los efectos geológicos y ambientales de los sitios de eliminación geológica de desechos. Por ejemplo, en 1984, los académicos estadounidenses Schroeder et al desarrollaron el "Modelo de evaluación hidráulica para vertederos geológicos", también conocido como modelo HELP, que capturó los factores clave que afectan el entorno geológico debido a la cantidad de lixiviados en el vertedero, y dio el modelo de lixiviado bajo diferentes combinaciones estructurales. El método de estimación de fugas calcula de manera integral la conversión del volumen de agua del sitio. 1988 Peyton, R.L. et al. verificaron la confiabilidad y aplicabilidad del modelo HELP a través de experimentos de simulación a largo plazo en 17 vertederos geológicos. Hollings-Head, S.C. et al. (1989) utilizaron este modelo para analizar el espesor del acuífero arcilloso. Factores como el coeficiente de permeabilidad y la capa superficial del suelo. Freeze, R.A y Massman, J. et al (1990, 1991, 1992) introdujeron métodos de análisis de decisiones en este campo. Este método se basa en la teoría del riesgo en el diseño de ingeniería y tiene como objetivo la optimización de la ingeniería de sistemas. Se estudió el problema de acoplamiento basado en el modelo de toma de decisiones objetivo riesgo-coste-beneficio, el modelo de flujo de agua subterránea y transporte de solutos y el modelo de incertidumbre. Los resultados de la investigación son de gran importancia para comprender el impacto de la basura en el entorno geológico y orientar el diseño óptimo, la operación racional y la gestión de los vertederos. También hay estudiosos que han estudiado exhaustivamente la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, la materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica , materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica, materia orgánica
(3) La investigación sobre el rendimiento de los materiales de barrera en los vertederos geológicos es cada vez más activa. Los académicos han estudiado la interacción y el mecanismo de transformación de los contaminantes de la basura con minerales geológicos y aguas subterráneas, y también estudiaron el desempeño de los materiales de barrera contra los contaminantes. Por ejemplo, el académico canadiense D.A. Dixon (1992) estudió la capacidad de bloqueo de contaminantes de la bentonita a partir de aspectos como el coeficiente de permeabilidad, el rendimiento de adsorción, la capacidad de desorción y las reglas de migración del agua de los poros. Otro estudioso, Roland Pusch (1989), estudió la cantidad adecuada de aditivos adecuados para las propiedades hidráulicas y químicas de la arcilla de revestimiento de vertederos para mejorar el rendimiento de adsorción y la capacidad de intercambio iónico, cambiar el gradiente hidráulico crítico o el gradiente hidráulico inicial del agua de los poros en el Suelo y mejora su capacidad antifiltración. El artículo de Beeman (1987) "Investigación sobre microorganismos contaminados por lixiviados de vertederos en acuíferos poco profundos" consideró de manera integral las características de degradación de la materia orgánica bajo la acción conjunta de los microorganismos.
(4) Aplicación de los sistemas informáticos de inteligencia artificial en este campo. En 1991, Modymont, C.L y otros aplicaron el sistema de conocimiento de la inteligencia artificial a la evaluación del impacto de los vertederos en el medio ambiente de las aguas subterráneas; C.Irigar y otros (1994) introdujeron en detalle la selección de sitios de eliminación de basura urbana en Granada, España. Aplicación de SIG en el diseño de ingeniería geotécnica y evaluación ambiental.
Cabe señalar que las etapas anteriores sólo se dividen según sus características principales y no están completamente separadas. La investigación en cada etapa está interpenetrada, reflejando la tendencia y el proceso de desarrollo de la investigación sobre eliminación geológica de residuos desde primaria hasta avanzada.
2. Estado actual de la investigación sobre eliminación geológica en mi país
En comparación con los países desarrollados, todavía existe una gran brecha en la investigación de mi país sobre eliminación geológica de residuos.
Durante el período del "Séptimo Plan Quinquenal", mi país llevó a cabo una investigación piloto sobre tecnología de tratamiento inofensiva de la basura urbana en todo el país. Sobre la base de la experiencia avanzada de los países desarrollados, se llevó a cabo un análisis y una evaluación económicos y técnicos integrales de varios proyectos piloto, como los de rellenos geológicos, compostaje, incineración y utilización de recursos, y se confirmó que la tecnología de eliminación de rellenos geológicos es el método de eliminación más práctico adecuado para las condiciones nacionales de mi país. Una de las tecnologías. En septiembre de 1991, el Ministerio de Construcción y la Comisión de Ciencia y Tecnología identificaron oficialmente la tecnología de eliminación de vertederos geológicos como la tecnología preferida para la reciente promoción de mi país. Hangzhou, Shanghai, Tianjin, Guangzhou y otras ciudades ya han llevado a cabo vertederos geológicos de residuos sólidos municipales. La posibilidad de establecer un vertedero geológico de residuos sólidos municipales se considera un símbolo importante de la ciudad sanitaria nacional. Esto marca que la eliminación geológica de los residuos urbanos en mi país ha entrado en una nueva etapa. El estado de su investigación y las tendencias de desarrollo se pueden resumir de la siguiente manera.
En general, el nivel de investigación actual de mi país en este campo es equivalente a la segunda o tercera etapa de investigación extranjera, pero algunos resultados de investigación han alcanzado la cuarta etapa de investigación extranjera.
Durante 1988, el Instituto de Investigación de Protección Ambiental de Shanghai preparó informes de impacto ambiental para los dos vertederos de basura en Jiangzhen y Laogang en Shanghai, cubriendo geología, condiciones hidrogeológicas, características estructurales geológicas, composición de basura, filtración, cálculo de simulación numérica de filtrado. . Antes de 1991, los artículos publicados eran principalmente reseñas y resúmenes de literatura. Como Lin (1984), Huang Mingmin (1988), Zhang y Zheng Xixin (1988), Meng Yue'e (1990) y Liang (1991). Liu Changli (1991) introdujo los principios de ubicación de vertederos extranjeros, estudios geológicos ambientales, análisis de muestreo, diseño de monitoreo, simulaciones y procesos geoquímicos, principales problemas geológicos ambientales causados por los vertederos y control de la contaminación de las aguas subterráneas. Desde la década de 1990, han comenzado a aparecer algunos resultados preliminares concretos de investigación. Por ejemplo, Zuo (1990) y (1991) escribieron respectivamente artículos que presentan los resultados experimentales de simulación de las características de composición y las reglas cambiantes del lixiviado después de que el vertedero en el vertedero de Guocikou de la planta siderúrgica Tianjin Ma y el Instituto de Saneamiento Ambiental de Wuhan fueran vigorosamente compactados. . Además, algunos estudiantes de posgrado están comenzando a investigar esta área como parte de sus tesis.
En comparación con los resultados actuales de la investigación científica nacional que pueden representar el nivel de investigación en este campo, los proyectos de investigación científica y tecnológica del "Octavo Plan Quinquenal" del Ministerio de Geología y Recursos Minerales, a saber, el Shanghai Evaluación del impacto del vertedero de basura de la Nueva Área de Pudong, área seleccionada de basura de la Nueva Área de Pudong de Shanghai Evaluación de la idoneidad del sitio, efectos geoquímicos y mecanismos de los vertederos de basura urbanos en el proyecto de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales (1995 ~ 1997) e investigación sobre la capacidad de barrera de los cojines de suelo arcilloso en vertederos en el proyecto de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales. El principal progreso de estos proyectos de investigación es el siguiente:
(1) Utilizando experimentos de simulación de modelos físicos, se desarrolló un modelo matemático conjunto cuasi bidimensional de iones orgánicos de nitrógeno, fósforo, fósforo y cloruro en lixiviados de vertederos. Se simularon, calcularon y predijeron el alcance y la tasa de impacto ambiental de los vertederos.
(2) Estudio en profundidad y sistemático del mecanismo de migración, transformación e interacción de los microorganismos del sistema vertedero-suelo sobre los compuestos nitrogenados y algunos elementos contaminantes metálicos, así como los efectos de las bacterias nitrificantes y Bacterias desnitrificantes sobre nitrificación, desnitrificación y desnitrificación de DQO. Se concluyó que diversos microorganismos en los vertederos no solo tienen la capacidad de eliminar materia orgánica y compuestos nitrogenados, sino también de purificar algunos iones metálicos.
(3) Realizó un estudio profundo, integral y sistemático sobre los métodos de evaluación del impacto ambiental de los sitios de eliminación de basura, y analizó y evaluó la contaminación ambiental de algunos sitios de basura.
(4) Utilizar los principios y métodos de la ingeniería de sistemas para explorar una teoría y un método completos y sistemáticos para la optimización de los sitios de disposición geológica de residuos.
(5) Se estudió el patrón de migración de soluciones contaminantes en el suelo del sitio en suelos compuestos por diferentes niveles de poros, y se obtuvo la distancia entre el sitio de disposición de basura y las aguas superficiales y subterráneas mediante el uso de la distancia crítica. gradiente hidráulico de agua de poro, método de cálculo del espesor y densidad del revestimiento de arcilla en el fondo del sitio.
(6) Un estudio en profundidad y sistemático de los efectos de diversas arcillas (arcilla, arcilla pesada, arcilla limosa) y suelos especiales (carbón erosionado, turba, bentonita) y sus materiales mezclados en diferentes proporciones. sobre diversos contaminantes Se propone la capacidad de barrera y los métodos de colocación de revestimientos de diversos materiales, y se proponen las ideas, teorías y métodos de colocación de sistemas de revestimiento adecuados para las condiciones nacionales de mi país.
(7) Se concluye que diferentes modos de vertedero y modos de gestión son adecuados para los vertederos del sur y del norte.
(8) Propuso la teoría de la ingeniería de eficiencia y el método de eliminación de vertederos geológicos. El núcleo y el objetivo de la teoría de la ingeniería de beneficios es considerar los beneficios económicos, los beneficios ambientales y los beneficios sociales al mismo tiempo. Desde la selección de los vertederos de residuos urbanos, el tratamiento de los problemas geológicos desfavorables del lugar, el diseño de proyectos de vertederos, la colocación de sistemas de revestimiento antiinfiltración hasta la construcción de proyectos, el tratamiento de lixiviados y el desarrollo final y utilización de vertederos, etc. El proceso de jerarquía analítica y los métodos teóricos de optimización de la ingeniería de sistemas se adoptan para lograr la configuración óptima y la unidad perfecta de beneficios económicos, beneficios ambientales y beneficios sociales.
El nivel general de estos resultados de investigación se encuentra en una posición de liderazgo en el país, y algunos han alcanzado el nivel avanzado internacional.
En resumen, los puntos de investigación actuales y las direcciones de desarrollo en este campo en el país y en el extranjero son los siguientes:
(1) Las reglas de migración y los mecanismos físicos, químicos y bioquímicos.
(2) El mecanismo regulador de los microorganismos sobre la acumulación, degradación y disipación de contaminantes en aguas subterráneas y zona vadosa.
(3) Mecanismo de purificación y capacidad de bloqueo de diferentes materiales de revestimiento para residuos contaminantes.
(4) Teorías y métodos de tratamiento bioquímico de la contaminación por basura.
(5) Debido a la gran población y enorme cantidad de basura en nuestro país, el fenómeno del asedio de basura y el daño al medio ambiente es muy común en las ciudades grandes y medianas de todo el país. Por lo tanto, con el apoyo del gobierno, las poderosas instituciones de investigación científica de China están evaluando el impacto de la basura en el medio ambiente y seleccionando sitios de planificación para vertederos en algunas megaciudades (como Beijing). A medida que la fortaleza económica del país siga mejorando, este trabajo se llevará a cabo gradualmente en otras ciudades.