钢铁企业浅层地下水污染与治理分析

毛其乐 陈雨捷 叶向航

1.浙江省环境科技有限公司；2.浙江环科环境研究院有限公司；3.浙江东天虹环保工程有限公司

1 引言

钢铁企业在生产作业期间，通常会产生大量的烟尘与废渣，经历降雨天气之后便会渗入到土壤地下，从而对浅层地下水造成污染。除此之外，钢铁类企业下水管线众多，倘若遭受腐蚀与破损，就会造成污染物泄露，进而严重威胁到地下水资源。因而针对钢铁企业浅层地下水污染的研究与治理工作，进行探究分析，有着极大的必要性与现实意义。

2 钢铁企业浅层地下水污染情况分析

2.1 研究背景

钢铁类企业是我国经济发展的基础类产业，会对我国的工业化建设、城镇化建设、国家安全等方面产生重大影响。通常情况下，钢铁联合型企业具备原料场、焦化处理、烧结炼铁、炼钢连铸以轧钢等工作部门与环节，因而具备生产工序复杂、污染物构成繁多、污染面积较广、修复难度较高等问题。除此之外，倘若地下水遭受污染，就会耗费巨大的修复成本。例如，某钢铁焦化厂污染场地面积达15.5万立方米，造成地下水治理费用高达6.8亿元。钢铁企业附近的浅层地下水，在遭受污染之后，会借助挥发、生活用水与作物灌溉等途径，对人类健康产生较大危害。

根据实际经验表明，钢铁类工业在历史上，曾经存在粗放式生产、环保意识薄弱的问题，造成场地经常出现地下水污染问题。其中各单元对地下水的影响程度、作用方式存在差异，因而造成的环境风险程度也存在区别。其中烧结炼铁、炼钢连铸等方式，是依靠大气沉降的渠道来污染土壤并污染地下水，进而产生重金属与二噁英等有害物质，然而这类污染物通常富集于土壤表层，对地下水的污染程度较小；而露天的原料场与水渣堆场，在长期降尘、降雨林滤的作用下，对地下水的污染程度较大；而焦化与冷轧等工序，在生产期间会产生高浓度的液态污染物，因而属于地下水最大的重大污染源。现阶段，钢铁类企业造成的水污染，已经为世界性难题之一。

2.2 研究概况

本次钢铁企业地下水污染研究工作，选取了我国华东地区，浙江省某市的一家大型钢铁联合型企业。该企业的生产流程较长、生产规模与占地面积较广、生产历史相对悠久，属于我国具有代表性的一家钢铁联合类企业。其一，该企业投产年份为1985 年，占地面积为25.5km2，位于长江流域附近，其下游10km内并无集中式水源地。其二，在地质方面，该企业地区属于中等脆弱性地区，其地下水埋深为1.7m，含水层净补给为340mm·a-1，含水层介质多为粉砂，土壤种类多为水稻土，地形属于滨海平原地区，包气带介质为粉土，水力传导系数为0.83m·d-1。

在对该企业开展地下水取样工作、研究工作的过程中，需要将检修期间获得的井底淤泥进行风干、研磨过筛，选取粒径在63um 以下的泥样进行消解，再使用等离子直读光谱，来对其中的重金属含量予以测定。水井与地下水水样，都需要采取标准方法进行测定[1]。

2.3 污染源分析

通过对水样取样研究分析发现，该地区的污染物地下水背景值偏高，其污染物来源与污染程度难以进行有效判定。根据该地区的地质条件情况，导致其天然背景值当中的铁、氨氮含量较高，这类因子同样成为该企业的特征污染物。

该地区存在严重的工业废水与废弃污染物跑冒滴漏、水体渗漏问题，跑冒滴漏的主要对象为挥发酚和石油类液体，水体渗漏的主要对象为挥发酚。其中挥发酚的超标倍数为9倍，石油类物质的超标倍数为5倍，本次共对16座井进行监测，其附近的污染源种类主要为生活污水。该企业是我国钢铁行业的典范，因而在污染防治与环境保护方面，具备一定的示范效果。按照厂区水质监测结果表明，其各生产单元尚未出现显著的渗漏与重大地下水污染问题。其地下水污染情况多为石油类与挥发酚的地表水体渗漏、跑冒滴漏问题。

其一，在地表渗漏方面，在冷轧单元的某处监测井中，查出有挥发酚存在，然而挥发酚并非该单元的主要污染物。通过调查显示，有3处超标地点全部紧邻护厂河，该河属于该厂的排污河，受到上游污水的排放影响，因此会出现补给地下水的问题，其水体当中的挥发酚浓度在0.0026mg/L与0.0077mg/L之间。造成这三处监测点出现挥发酚问题的原因，在于地表水体渗漏所造成的影响。

其二，在跑冒滴漏方面，石油类物质在全厂区范围内，全部16 处监测井都被查出存在跑冒滴漏现象，这说明该企业常年受到该问题的影响。除此之外，在炼铁单元的监测井当中查出挥发酚。通过现场调查表明，具备少量酚与氰的高炉煤气冷凝水，在排水器部分存在多处滴漏现象。

经过取样研究表明，造成钢铁企业发生浅层地下水污染的原因，包括以下四种，分别是降雨淋滤、管线渗漏、跑冒滴漏以及地表渗漏。这其中跑冒滴漏占比最高，这一现象在钢铁企业当中最为普遍，另外，企业中的焦化与冷轧环节，是企业浅层地下水污染防治工作的重点部分。

3 钢铁企业浅层地下水污染治理措施

3.1 科学选址

针对钢铁企业建设场区的地下水污染防控工作，应当遵循预防为主、防治结合的原则，对全生命周期必须展开全过程的环境管理工作。对钢铁类企业而言，科学的选址是避免地下水出现污染的重要前提。就目前形势而言，伴随着钢铁类工业所指定的沿海布局战略，以及城市钢铁企业不断搬迁的趋势，企业必须将水文条件、地质条件作为场地选址的关键因素，有效规避地下水污染的风险。影响地下水防污性能程度的关键因素，主要有包气带综合岩性、地下水位埋深等。为此，企业项目在场地选址、总平面布局期间，需要重点分析以上两点因素。

钢铁类企业在包气带防污性能较弱的高脆弱性区域，应当优先采取人工方式，来提升场地的包气带防污功能。比如，可以通过使用黏土防渗措施，来对地基进行处理。与抗渗混凝土、高密度的聚乙烯膜和防水毯相比，黏土防渗技术具备多方面的优势：其一，黏土不但拥有防渗功能，还能够依靠吸附、降解等功能有效祛除污染物；其二，黏土材料主要是可塑性材料，处在装置地面基础不稳定的状态下，比如岩溶发育地区或者采空区域周围，则不容易出现破损裂缝，可以有效避免污染物出现渗漏问题，保护地下水不受污染。

3.2 管线防护

现阶段，伴随着我国钢铁类行业环境管理机制的不断完善，以及相关设备技术能力的提升，装置泄露的监控预警与应急管理机制，正处于逐步完善趋势。然而在污染渗漏方面，其中的管线渗漏污染拥有较强的隐蔽性，其故障率较高、分布较广、监测难度较大等问题。管道经历过常年使用，容易发生老化、腐蚀、焊缝缺陷以及其他自然因素、人为因素造成的损坏问题，这些问题在我国钢铁类企业当中依旧普遍存在，因此环境保护部门和企业在进行地下水环境保护期间，应当对这方面问题予以格外重视。

根据相关统计研究结果表明，单层式无防腐蚀保护层的刚质管线，其渗漏的平均年限只有11年，因此造成地下水发生污染问题的一个重要原因，便是地下污水的管道泄露情况。由此可知，钢铁类企业的管线防护工作极其重要，这类管线承担着防护污水、酸碱液、其他液态化学品的重要功能，是污水防护的重中之重。尤其是近些年我国钢铁类产业，逐渐向东部沿海地区进行转移布局，而沿海地区受到地下水超采、吹填造陆等人为活动的影响，其地面沉降问题极为普遍。比如，首钢企业的京唐钢铁厂区东北地带，其沉降中心最大程度总体沉降量，已经达到了160mm左右。

3.3 固废污染治理

针对新建或是正在改建的钢铁类企业，其原料场大多采用全封闭与半封闭的形式，以此防止淋滤液的泄露。各个固体废物堆积场，通常会根据相关规定来开展管理措施。然而就目前形势而言，我国有不少钢铁类企业，仍然存在物料与冶金渣等固体废物露天堆积，并且不具备防渗措施的情况，降雨淋滤液污染地下水的问题依旧普遍存在。除此之外，以往钢铁企业多数会采取固体废弃物等填坑、深埋覆土等方式。在此当中，部分企业会采取局部地下0.8m～1.3m的填坑手段，来对冶金渣进行填埋；部分企业则会将多层焦油渣、沥青渣以及煤粉进行填埋，导致土壤遭受严重污染。

针对以上污染问题的处理方式，需要从以下几方面展开分析与研究：首先，要注重提升企业的工艺水平，严格控制原料来源，注重降低固体废弃物的产生量，从源头方面来削减污染量、污染程度。其次，企业必须强化综合利用与处置力度，采用固化与稳定化方式，不断降低堆积物的堆存规模与毒性。再次，注重采取原地围堵封存、覆土绿化、截洪排水等行动，以此降低污染造成的影响。最后，针对尚未停产且依旧投入使用的固体废弃物堆存、填埋场地，一旦查出地下水重大污染隐患时，倘若采用地面防渗与原位治理修复难以实现时，就应当根据场地实际情况，科学运用帷幕防治、垂直防渗、地下水渗透反应格栅等技术，来对浅层地下水进行有效防护[2]。

3.4 制定地下水监测计划

根据钢铁企业所在地区水文地质资料，与厂区平面布置情况，制定相应的监测计划，周期反应所在地区地下水环境质量。监测点应主要布设在所在企业场地、周围环境敏感点、地下水污染源以及确定边界条件有控制意义的地点。在获取具体水文地质资料，充分考虑企业所在区域地下水流向、周边地表水体补给等影响后，布设符合区域地下水特征的监测点。当现有监测点不能满足监测位置及深度时，应布设新的地下水监测井。

3.5 废水处理利用

近些年来，伴随着我国的节能环保政策越发严格，各个钢铁联合型企业，也开始注重开展各类节水新技术与措施。然而在实际情况下，某些污水种类如脱硫废水、酚氰废水、冷轧废水、浓盐水等，由于其水质相对复杂、浓度较高、水质数量变化较大等因素，依旧存在处理困难、排水水质不稳定、利用率不高等问题。以上废水种类属于地下水主要的潜在污染源，能否得以有效治理与消纳，会对钢铁类企业的地下水环境污染防治工作，起到极为关键的意义。

倘若这些废水难以做到高效利用和处理，就会造成污水偷排、污水倾倒等后果。若是处理不达标的废水排进企业水处理设施当中，就会增加其运行负荷，导致设施系统发生故障，造成外排水水质超标，从而对地下水产生不利影响。在此当中，酚氰废水与浓盐水被用于冲渣、配料与除尘等工作期间，有很大概率会出现渗漏问题，再加上两者具备较强的腐蚀性、容易结构等特征，会造成管线装置发生破损与堵塞问题，从而诱发跑冒滴漏问题。在这种情况下，企业与环境保护部门，要注重推广应用先进的清洁生产技术与工艺，从而降低该类废水的产出量，并减小其污染浓度，这是地下水环境保护过程中，有效控制污染源头的关键部分。

4 结论

综上所述，在开展浅层地下水污染治理工作的过程中，环境保护部门以及钢铁类企业内部，应当考虑多方面的因素。要注重根据该企业的实际情况，结合国家政府的相关规定、国内外先进的地下水污染研究与治理经验，科学合理地开展研究与防治工作，以此提高钢铁企业地下水污染分析的准确性，进而采取行之有效、针对性较强的防治措施。