某化工项目地下水污染防治措施研究

张 羡 ， 邓开坊 , 盛治喻 ， 张慧敏 ， 王运熙

(河南省化工研究所有限责任公司 ， 河南 郑州 450052)

1 项目概况

1.1 项目简介

某化工企业属于基础化学原料制造行业，生产过程中产生的废水主要包括氟化物、总磷等污染物。如果废水泄漏，则会对地下水产生污染，其中，氟化物对地下水的影响较大，按照《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅲ类中的标准限值，氟化物的浓度应不高于1.0 mg/L。

氟化物是一种比砷毒性小的物质，会对人体会产生较大的危害，当持续饮用含氟超过1.5 mg/L的水，氟斑牙的发病率会大大提升，同时会导致骨痛、佝偻等病症。其次，氟化物也会对动物产生一定的危害，影响动物的心脏和神经系统等。同时，氟化物对植物的危害也相当严重，会导致植物生长不良，出现生长缓慢、叶片脱落等明显现象。通过对非正常工况下，进入污水处理站调节池废水中的氟化物的泄漏情况进行预测，进而制定相应的污染防治措施和监测计划，最大限度地减少氟化物泄漏造成进一步的危害。

1.2 项目场地地形地貌

项目场地地貌类型属于倾斜平原，地形平坦，地势开阔。厂址内地质条件较好，无不良地质现象。

1.3 地层岩性

根据地基土物理性质和工程特性差异，在勘探所达深度范围内，场地地层自上而下分为4层，分别为：层1粉质黏土、层2粉质黏土、层3风化带、层4泥岩。

1.4 地下水条件

项目场地浅层地下水类型为松散岩类孔隙水，项目浅层地下水富水程度为弱富水区(单井涌水量<1 000 m3/d)。其补给来源主要为大气降水入渗补给。地下水排泄主要为工业和生活用水开采。项目区地下水总体由上游西北方向向下游东南方向缓慢进行，水力坡度约2.5‰。

1.5 地下水质量现状

根据浅层水的监测调查结果，除溶解性总固体外，各监测点位其它监测因子浓度均可以满足《地下水质量标准》(GB/T14848—2017)Ⅲ类标准限值要求。深层水监测点位各监测因子均可以满足《地下水质量标准》(GB/T14848—2017)Ⅲ类标准限值要求，区域深层水地下水环境质量良好。

2 场地包气带防渗性能试验

2.1 试验目的

通过试坑双环注水试验测试包气带的渗透性能，进而综合分析包气带的天然防渗性能，为项目场地地下水污染防治措施的设计提供科学依据。

2.2 试验方法及试验结果

根据厂区内的水文地质勘探成果可知，厂区内的包气带主要由粉质黏土层组成，本次选用试坑双环注水试验方法测试包气带的垂向渗透性能。在厂区内选取了两个试验点进行渗水试验，并对试验的每个过程水位下降值记录，渗透系数和渗水时间关系，结果见表1和表2。通过公式计算不同时刻的渗透系数，最终得到较稳定的渗透系数，确定该值为包气带渗透系数值。

表1 厂区1号试验点渗水试验结果

表2 厂区2号试验点渗水试验结果

渗水试验成果见表3。由表3可知，项目场地的粉质黏土包气带垂向渗透系数平均值为5.86×10-5cm/s。由厂区内的工程地质勘察结果可知，粉质黏土层厚度约14 m，且分布连续、稳定。依据《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ 610—2016)，厂址区天然包气带防污染性能属于“中”。

表3 试坑双环渗水试验成果计算表

3 地下水污染模拟预测

若生产过程中产生的废水泄漏进入含水层中，将对地下水造成污染。本次通过建立模型，模拟预测废水中污染物氟化物的泄漏对地下水的影响，从而为污染防治措施提供相应依据。

3.1 预测情景

预测情景主要针对非正常工况进行设定，生产过程中产生的含氟废水进入到厂区内废水处理站调节池中进行处理。非正常状况下，废水处理站调节池池底出现泄漏，从而防渗层功能降低，因此废水处理站调节池中的氟化物浓度含量最高。本次选取废水处理站调节池进行预测评价，预测范围为整个地下水评价范围，预测因子为氟化物。本次预测时间段定为100天、1 000天和20年。

模拟结果以灰色范围表示地下水污染物超标的浓度范围，黑色范围表示存在污染但污染不超标的浓度范围，限值为检测指标的检出限。当预测结果小于检出限时，则表明对地下水环境几乎没有影响。污染物氟化物的标准限值情况见表4。

表4 采用污染物检出下限及其水质标准限值

3.2 废水污染预测结果

在非正常状况下，对废水处理站调节池发生泄漏产生的地下水影响进行预测，泄漏的氟化物浓度为4 472.08 mg/L。预测结果如下：调节池在非正常情况下发生渗漏，地下水氟化物污染预测结果见图1。污染预测结果见表5。

表5 调节池池底渗漏地下水氟化物污染预测结果表

图1 污染物氟化物污染晕迁移示意图

综合分析，在非正常工况下，含氟废水进入到废水处理站调节池中发生泄漏情况，污染物氟化物在100天和1 000天内均检测出现超标情况。由污染晕迁移示意图可以看出，污染晕范围逐渐增大，但是

超标区中心浓度逐渐降低。如果废水泄漏到地下水中，会对泄漏点附近的地下水环境造成一定的影响，但未涉及到周边的饮用水水源井，因此地下水保护目标不受影响。从地面破损概率以及泄漏的概率综合分析可知，本项目废水处理站调节池发生泄漏并渗入地下水是概率很小的事件。一旦泄漏，对地下水会产生一定的影响，因此企业必须制定严格的污染防治措施。

4 地下水污染防治措施

地下水污染的特点主要表现为隐蔽性、难恢复性以及长期性等，根据包气带防渗性能试验及污染预测结果，企业应当做好以下措施。

4.1 源头上主动防渗

化工项目常存在较多的污染源，因此本项目选择成熟、先进可靠的工艺技术和较为清洁环保的原辅材料，并对产生的各类污染物进行合理的回用和治理，可严格控制污染物的泄漏。同时，严格按照国家相关规范和要求，对工艺、设备、固废储存等采取相应措施，防止和降低污染物泄漏至地面，从而进入地下水层造成污染，将泄漏的环境风险事故降到最低。管线、压力管道等铺设尽量采取地上铺设，做到污染物泄漏早发现、早处理，以减少由于埋地管道泄漏不易可视而可能造成的地下水污染。本项目废水处理采用化学沉淀法中最为常用的石灰石沉淀法。主要原理是将一定量的石灰石投入到含氟废水中，废水中的氟与其发生反应生成氟化钙沉淀，然后进行过滤，使氟化钙沉淀物与水进行分离，达到除氟的效果。本方法的主要优点为简单易行且处理费用低。本项目含氟废水处理站处理后的废水回用，不外排。因此本项目对污染物进行了合理的回用，且可在源头上主动控制污染物氟化物的浓度。

4.2 污染防治分区划分

本项目将整个场地划分为重点防渗区和一般防渗区进行分区控制。针对不同的区域，制定不同的防治措施，可提高污染防治的有效性和针对性。重点防渗区是指对地下水环境有污染的物质泄漏后，不能及时发现和处理的区域或部位，污染物泄漏后在短时间内不容易被土壤分解，最终渗入地下水层并造成污染。本项目将生产车间以及原料罐区等区域都划分为重点防渗区。一般防渗区是指裸露在地面的生产单元，当发生污染物泄漏后，可及时发现并处理的区域，一般不会对地下水造成影响，同时产生的污染物也容易被土壤分解。本次项目将原料产品库等区域划分为一般防渗区。

4.3 加强污染监控

本项目建立完善的地下水污染监控系统，包括制定监测制度、配备先进的检测仪器和设备、科学、合理设置地下水污染监控井，及时发现污染并及时控制。分别在厂址内、上游、下游共设置3眼地下水监测井，用以长期监控污染物在地下水中运移情况。每年监测1次，监测项目为pH值、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、镍、镉、铁、锰、溶解性总固体、耗氧量(Mn 法，以氧计)、氟化物、硫酸盐、氯化物、硫化物、水位、水温、井深。上述监测结果应当建立相应的档案，若发现异常，及时分析污染原因，确定泄漏污染源，及时采取应急措施。

4.4 应急响应措施

为预防事故发生，企业应当制定地下水相应的风险事故应急响应预案，明确风险事故状态下应采取的封闭、截流等措施，提出防止受污染的地下水扩散和对受污染的地下水进行治理的具体方案。本项目场地含水层组岩性主要由洪积、冲洪积成因的卵砾石、砂砾石堆积物组成。由于地下水水力坡度较小，因此地下水径流较为缓慢。当发生污染物泄漏事故时，污染物泄漏速度较慢，因此可及时采取治理措施。一旦发生地下水污染事故，首先应当立即启动应急预案，查明泄漏点的来源并及时进行干预措施；同时，进行地下水污染深度、范围和污染程度等探明工作。合理布置抽水井的深度及间距，并进行试抽工作，依据抽水设计方案进行施工，抽取被污染的地下水体，并依据各井孔出水情况进行调整，将抽取的地下水进行集中收集处理，分析化验。当地下水中的特征污染物浓度满足地下水功能区划的标准后，逐步停止井点抽水，并进行后续的土壤修复治理工作。

5 结论与建议

由包气带防污性能试验结果可知，厂址区包气带防污染性能属“中”，进而制定相应的污染防治分区。由废水泄漏污染预测结果可知，本项目氟化物的泄漏会对地下水造成一定的污染影响。企业对废水按照相应防治措施，采取及时的应急处理方法，可以把对地下水环境的影响控制到地下水环境容量可以接受的程度。

在原辅材料及产品的储存、输送、生产和污水收集回用过程中，各种有毒有害污染物有可能发生泄漏，防渗层破损防渗性能降低等非正常情况，废水污染物下渗迁移至土壤环境。若进入土壤环境的污染物总量不断增多，土壤对污染物的吸附、净化能力不断减弱，从而导致污染深度不断加大，最终进入含水层，污染地下水。地下水污染的特点主要表现为隐蔽性、难恢复性以及长期性等。为了缓解项目区对地下水环境构成的影响，企业必须制订严格、全面的环境管理计划，有助于企业长期发展。