某化工厂技改项目地下水六价铬污染现状评价及治理方案

■　张建军　杨可乐　任智慧

（1陕西省地质环境监测总站陕西西安710054；2陕西地矿综合地质大队陕西渭南714000）

某化工厂技改项目地下水六价铬污染现状评价及治理方案

■张建军1杨可乐2任智慧2

（1陕西省地质环境监测总站陕西西安710054；2陕西地矿综合地质大队陕西渭南714000）

某生产铬盐的化工厂由于前期技术及生产工艺的限制，生产过程中产生了大量的重金属铬渣露天堆放，在渣场及附近区域造成了地下水六价铬污染。通过对技改项目区及老厂区、老渣场的水文地质勘查，查明了水文地质条件，对地下水污染及包气带的防污性进行了评价，并进提出了治理修复措施。

水文地质条件六价铬污染评价治理修复

1　地质概况

1.1地形地貌

技改项目区处于低山丘陵区河谷阶地地貌，处于县河二级基座阶地上，现地势相对平缓，相对高差小于10m，场地原为低矮山梁及沟谷相间的梳妆地形，经人工开挖整平，整体向西南倾斜，场地高程在440—448m之间，高于任家沟沟谷底部20—30m。

1.2地层及岩性

据调查及勘探，技改项目区地层出露上部为全新统（Q4）的人工填土、下部为上更新统（Q3al+pl）的河流冲击的漂砾卵石层混粉质粘土、粉质粘土层，下伏基岩为泥盆系池沟组（D2C）、青石垭组（D2-3q）的变质岩。任家沟谷底为全新统冲洪积的卵石、粉质粘土，在山坡的缓坡地带覆盖全新统坡积土，

2　项目区水文地质结构及特征

技改项目区地层上部主要有全新统人工堆积的填土、河床二级阶地冲洪积粘性土、卵石层，上覆更新统坡积碎石土，泥盆系变质岩构成基底，泥盆系变质岩根据风化程度可划分为强风化、弱风化及微风化带，其中强风化带构成主要含水层，弱风化过渡至微风化带构成隔水层。根据地下水赋存的地质结构及其水文地质特点，划分为三种水文地质结构。

2.1泥盆系风化带裂隙水单一水文地质结构

地下水主要赋存于泥盆系强风化带中，风化裂隙水含水层分布连续，下部弱—微风化带构成含水层底板（隔水层），主要接受丘陵山地大气降雨补给及基岩裂隙水的侧向补给，向河谷低洼地带排泄，地下径流属于散流型，在技改项目区平缓部位埋深较浅，地下水位埋深在6—14m。在基岩裸露山体埋深较大。风化裂隙水在技改项目区直接接受大气降水补给，据秦巴山区区域水文地质资料，商洛地区的强风化带入渗系数在0.23-0.34之间，具有补给较快，排泄快，交替迅速的特点，地下水动态变化明显。

2.2全新统冲积孔隙—泥盆系微风化单一水文地质结构

水文地质结构：地下水赋存于上部冲积层中，下部弱风化、微风化带构成底板（隔水层），主要接受侧向及降水补给，向河谷排泄，径流类型属于汇流型，地下水位埋深较浅，0.5-4m。由于粉土含量在20—25%之间，透水性不良，据C2钻孔抽水试验，渗透系数1.98m/d。下部基岩由于强风化带较薄（多被侵蚀冲刷带走），弱风化带裂隙发育较差，多闭合，厚度在5—7m，透水性极差，据g18民井提水实验，渗透系数0.0046m/d，可视为相对隔水。

2.3更新统冲洪积—泥盆系强风化带裂隙水双层水文地质结构

水文地质结构：地下水赋存于卵砾石孔隙及强风化带裂隙中，由于漂砾卵石含大量的粉土、粉质粘土，透水性较下部微风化带裂隙水差，地下水主要接受侧向补给，向河谷排泄，局部以下降泉的形式排泄，径流类型为汇流型，水位相对平缓，以水平交替为主，水位埋深在6.5-14m。地下水位处于上部更新统冲洪积的漂砾卵石层中，但是该层分选差，卵砾石空间充填粉土、粉质粘土及粗砂，透水性不良，与强风化裂隙含水层联系密切，可视为项目区的统一含水层。据C1钻孔的混合提水试验，其混合渗透系数仅0.98m/d。含水层底板为弱风化板岩，可视为（相对）隔水层。

3　地下水的富水性

根据项目区C1、C2钻孔抽（提）水试验及民井g15、g18、g14抽（提）水试验的资料参数计算成果表见表1，所换算成的统一口径涌水量，分别为0.41m3/d—11.1 m3/d，除g15民井外，单井涌水量皆小于10 m3/d，技改项目区第四系松散孔隙水与风化裂隙孔隙水潜水含水层富水性结皆属于弱富水性，基岩构造裂隙水含水层属于极弱富水性。

表1　项目区抽（提）水试验确定的涌水量表

4　包气带特征及防污性

4.1包气带岩性及结构特征

地下水位以上的包气带是大气降水、地表水进入含水层的媒介，也是地下水污染的主要途径，包气带岩土结构、厚度、地形坡度、入渗系数、透水性等因素直接影响降水、地表水的入渗量和的入渗速度，是地下水污染的必经之路。本次在技改项目区的勘探、双环渗水试验工作，查明了技改项目区包气岩性带特征及透水性，技改项目区包气带岩性特征及垂向渗透系数（Kv）见下表，表2。

表2　技改项目区各水文地质分区包气带特征

4.2包气带防污性能分级

根据包气带的岩性及地质结构，以及在技改项目区的5处双环渗水试验确定的包气带土壤的的渗透性能，依据【HJ610-2011】规范附表1，划分技改项目区包气带的防污性级别。

在技改项目区所在的二级阶地区的生厂区，表层岩土为坡积粉质粘土、人工素填土，其厚度Mb＞1m，渗透系数K值分别为0.608—3.45×10cm/s、0.32—6.19×10cm/s，其渗透系数K＞10，属于中等防污性；

丘陵缓坡地带，强风化岩厚度7-12m，Mb＞1m，渗透系数2.1× 10-6cm/s，10-4cm/s＜K＜10-7cm,具有中等防污性；

在任家沟一级阶地及河漫滩行政生活区，厚度Mb＜0.5，渗透系数1.13-3.6×10-5cm/s，分布不连续，属于弱防污性。

5　地下水污染源及影响范围

5.1地下水污染源

原化工厂始建于1989年，主要从铬铁矿中提取金属铬和铬类化合物，生产过程中有大量的铬渣产生。据资料显示，缘于当年落后的生产工艺，生产每吨铬盐产品要排放2.5甚至3吨高毒性铬渣。铬渣地堆放在厂区南侧的山包顶部低洼处。堆放在无防扬散、无防流失、无防渗漏措施，目前遗留铬渣已经于2011年全部清理，但是由于土壤及包气带到的严重污染，随着降雨淋滤作用的继续，构成了地技改项目区小流域地下水的污染源。

技改项目区西侧的老渣场及老厂区的废渣堆放、废水泄露及排放构成了小沟流域的地下水六价铬污染，铬盐作为易溶盐，在降雨溶解，通过入渗、淋滤作用经包气带至潜水含水层，造成地下水矿化度及六价铬浓度增大，在以老渣场为中心的区域，在老渣场中心(g20)最大六价铬含量达4720mg/L，矿化度达大于3g/L，六价铬浓度、矿化度向外围逐渐降低。在老渣场所处小山包形成一个成北东向展布的一个长约700m，宽230—320m的“岛状”污染区域，北侧至砖厂，南侧至县河与小流域交汇处，东侧至技改项目区二级阶地前缘，西侧以县河为界，面积约14.7万m2，外围六价铬含量小于0.005 mg/L。由于老渣场及老厂区属于更新统冲洪积—泥盆系强风化带裂隙水双层水文地质结构区，包气带渗透系数小，主要含水层为强风化裂隙含水层，透水性不良，下部弱、微风化变质岩构成相对隔水层及隔水层，污染区地下水径流缓慢，污染物长期聚集，释放缓慢，形成一个岛状污染源。

5.2地下水污染现状及影响范围

（1）地下水污染现状

技改项目区西侧的老渣场及老厂区的废渣堆放、废水泄露及排放构成了小流域的地下水六价铬污染，根据老渣场及老厂区重金属六价铬的浓度按表3进行分级。

老渣场区地下水六价铬浓度及污染影响范围在枯水期、平水期、丰水期略有差异，六价铬浓度及污染影响范围面积见表4。

表3　六价铬的浓度分级

表4　老渣场区地下水六价铬的浓度及影响范围（km2）

（2）地下水污染治理修复

在酸性条件下向废水中加入还原剂，将六价铬还原成三价铬，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。在老渣场南侧设一排渗水收集井，收集井基岩微风化上部分为过滤器，以便地下水渗入井中；收集井下部为储水部分，积水达到上水位时，自动液下泵工作，将含铬渗出水泵送到水处理车间的多级阴离子交换器进行处理；处理后的清水经进一步增压后送到常压压水井，溶解后变为含铬水进入渗水收集井。

压水井的布置密度是根据土壤性质、特点、地形和地貌决定。对密度大于1.7的密实型土壤采取加压压水的办法，压缩空气将清水强制压入土壤中，形成强制洗涤；对渗水井难抽取和渗出的，采取了真空负压抽取；当循环清水不足时，可以补充外部清水；自然降水也起到洗涤土壤的作用。经交换处理后的高浓度含铬水，输送到现生产工艺，作为工艺碱性水使用，最终制成产品。

[1]王大纯，张人权等编著.北京：水文地质学基础.1995.6(2005.6重印).

[2]沈照理.水文地球化学基础 {M}.北京：地质出版社，1986.

[3]王秉忱，杨天行等.地下水污染与地下水水质模拟方法.北京.北京师范学院出版社.1985.

P617[文献码]B

1000-405X（2016）-3-480-2

张建军，陕西地质环境监测总站工程师，研究方向为水工环勘查监测。

杨可乐，陕西地矿综合地质大队工程师，研究方向为水工环勘查。

任智慧，陕西地矿综合地质大队工程师，研究方向为水工环勘查。