采用解析法预测废水中污染物对地下水环境的影响 ——以郎溪县某废矿物油处置项目为例_张振飞.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-12修回日期 2020-05-12 作者简介 张振飞 （1988-） ， 男 （汉族） ， 安徽蒙城人， 工程师， 注册土木工程师 （岩土） ， 现从事水、 工、 环地质、 岩土工程勘察等工作。 采用解析法预测废水中污染物对地下水环境的影响 以郎溪县某废矿物油处置项目为例 张振飞* 安徽省地质矿产勘查局321地质队， 安徽 铜陵 244000 摘要 应用地下水预测模型中的解析法预测某废矿物油处置项目非正常工况下废水泄漏对地下水 环境的影响， 预测结果表明废水持续泄漏将造成厂区下游较大范围内潜水含水层污染,但不会直接 影响周边及下游居民饮用水源。预测结果可为地下水跟踪监测及保护提供科学依据,亦可为类似项 目地下水环境影响评价提供参考。 关键词 解析法； 地下水环境； 废矿物油 中图分类号 P64 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0115-04 废矿物油是由多种物质组成的复杂混合物， 其中 的各种成分对人体都有一定的毒性和危害作用， 已被 列入 国家危险废物名录 。因此一旦大量进入外环 境， 将造成严重的环境污染。另外， 废矿物油还会破坏 生物的正常生活环境， 具有造成生物机能障碍的物理 作用。当含有石油废水的污水处理池发生泄露以后， 将会污染浅层地下水。 以郎溪县某废矿物油处置项目为例， 研究分析了 污水处理池底部泄露以后， 势必对地下水环境造成极 大的污染。根据预测结果， 人们能够在泄漏事故发生 前采取科学的防范措施， 阻止地下水污染所带来的危 害。 1项目基本情况 郎溪县润天石油制品有限公司选址于郎溪十字经 济开发区， 主要从事区域性 （郎溪县及周边县市） 废矿 物油回收再生利用生产。废水产生量约为17370.9t/a， 其中生产废水为6543.3t/a， 生活污水为5400t/a， 另外 初期雨水为5427.6t/a。生产废水、 生活污水和初期雨 水经厂内污水处理站预处理后接管入经都产业园污水 处理厂集中处理。 2项目区水文地质条件 评价区构造单元属于扬子准地台Ⅲ一级构造单 元， 下扬子台坳Ⅲ2级构造单元， 皖南陷褶断束Ⅲ23 三级构造单元， 黄山凹褶断束Ⅲ23-1四级构造单元。 该构造单元出露的地层以下古生界为主， 其中又以志 留系居多， 褶断构造中仅有黄山复式向斜， 轴向北东， 轴迹略向南东突出， 枢纽于南西端昂起， 向北东倾没， 并有起伏， 褶曲类型为对称或斜歪状。与褶皱伴生的 纵断层不大发育， 主要为北北东向断层及少量南北向 断层。侏罗纪以来周王深断裂以南段块隆起， 仅冮南 深断裂南东侧有喜马拉雅早期形成的盆地小型呈串 珠状分布。 根据含水层特征,地下水的埋藏条件、 水动力特征 以及与大气降水、 地表水的关系， 以及钻孔揭露资料， 厂区钻孔揭露深度内地下水类型主要为浅层松散岩类 孔隙含水岩组， 在厂区内广泛分布， 含水层岩性以粉质 粘土层夹碎石为主， 厚度超过20m， 单井涌水量小于 10m3/d，地 下 水 埋 深 1.3～3.2m。 水 化 学 类 型 HCO3CaMg型为主， 矿化度小于1g/L。 区内地势平坦、 饱气带岩性以粉质粘土为主,是大 气降水入渗补给地下水的通道， 大气降水是厂区地下 水的主要补给来源。区内地表体水位一般常年低于地 下水位， 排泄地下水； 但在汛期短时间内局部河段河水 位高于地下水位补给地下水。受地貌、 地质条件的制 约， 地下水流向与地面倾向基本一致， 流向基本上为自 东向西， 水力坡度一般1/3000～1/10000， 地下水径流 缓慢。 3地下水环境影响预测 115 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 3.1预测范围 本次地下水环境影响评价范围与调查评价范围一 致， 即7.0km2。 3.2预测时段 根据 导则 及本项目特点， 地下水环境影响预测 时段选取可能产生地下水污染的关键时段， 即污染发 生后100d、 1000d、 10年。 3.3情景设置 正常状况下， 项目投产后产生的废水通过污水管 道进入污水处理站进行处理， 污水处理池及罐区装置、 车间地面均设置防渗层， 由于防渗层切断了废水与地 下水之间的联系， 对地下水的影响较小。 非正常状况下， 地下水环境保护措施因系统老化、 腐蚀等原因不能正常运行或保护效果达不到设计要求 时， 废水池废水渗入地下水中， 会对地下水环境造成一 定程度的污染。输送废水的管道均为明管， 出现破损 时废水瞬时泄露， 能够及时处理， 对地下水影响甚微。 3.4预测因子 根据项目工程分析， 项目产生废水的污染因子为 COD、 BOD5、 NH3-N、 石油类， 由于石油类是该项目的 特征因子， 本次选取石油类作为预测因子。预测污水 处理站发生泄漏后， 石油类在地下水中的运移状况。 3.5预测源强 根据项目工程分析， 进入废水池中的生产废水量为 6543.3t/a,石油类进入隔油池的浓度为262.06mg/L， 正 常状况下废水泄露量按照GB50141-2008 给水排水构 筑物工程施工及验收规范 给出， 钢筋混凝土结构水池 渗水量不得超过2L/m2d。非正常状况下按照正常 状况下10倍渗水量计算。正常状况下， 地下水防渗措 施良好， 对地下水的影响很小。本次预测选非正常状 况下废水泄露对地下水的影响。 3.6预测方法 由于废水处理站发生泄漏具有隐蔽性， 不易及时 发现。故预测模型选择导则推荐的一维稳定运动二 维水动力弥散连续注入示踪剂平面连续点源。 公式[1]如下 Cx,y,t mt 4πMneDLDT e xu 2DL■ ■ ■ ■ ■ ■2K0β-W u2t 4DL,β 式中 x、 y计算点处的位置坐标； t时间， d； C （x,y， t）t 时刻 x、 y 处的示踪剂质量浓度， g/L； mt单位时间注入示踪剂的质量， kg/d； u水流速度， m/d； n有效孔隙度， 无量纲； DL纵向弥散系数， m2/d； DT横向y方向的弥散系数， m2/d； π圆周率； K0β第二类零阶修正贝塞尔函数 （可查 地 下水动力学 获得） ； W u2t 4DL,β 第一类越流系统井函数 （可查 地 下水动力学 获得） 。 式中参数根据厂区水文地质特征及区域水文地质 确定。 （1） 含水层厚度。根据场区内的勘察报告及相关 资料可知， 地下水主要含水层岩性为粉质粘土夹碎石， 含水层的厚度平均为8.0m。 （2）水 流 速 度 。 地 下 水 的 渗 透 流 速 uKI 0.4m/d。 （3） 弥散系数。弥散度是地下水动力弥散理论中 用来描述空隙介质弥散特征的一个重要参数， 具有尺 度效应性质， 它反映了含水层介质空间结构的非均质 性， 本次充分收集了大量国内外在不同试验尺度下和 实验条件下分别运用解析方法和数值方法所得的纵向 弥散度资料， 结合工作区的实际条件， 确定纵向弥散度 为10m。由此计算场区含水层中的纵向弥散系数 DLαLu100.44 （m2/d） 根据 DT DL 0.1， 因此DT取为0.4m2/d。 （4） 有效孔隙度。根据勘察资料分析， 本次有效孔 隙度取45。 3.7预测结果 根据以上预测模式， 污水处理池发生泄露后100d、 1000d、 10年， 污染物在地下水中的运移状况如图1、 图 2、 图3所示。 以上各图分别给出废水处理站废水泄漏后100d、 1000d、 10年， 石油类在含水层中的运移范围， 最远检出 范围见表1。 综合以上预测结果， 非正常状况下， 当废水处理池 发生持续泄露后100d、 1000d、 10年， 在地下水流方向 上， 废水中石油类运移的最远距离分别为127m、 284m、 451m， 浓 度 降 低 至 0.05mg/L， 检 出 面 积 分 别 为 10088m2、 38845m2、 83622m2。石油类在地下水中的运 移距离较短， 影响面积较小， 在施行严格的地下水防渗 措施下， 对地下水的影响较小。 116 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 4地下水环境影响评价 4.1正常状况下对地下水环境的影响 本项目可能发生的地下水污染主要是在事故状态 下， 可能发生的污染事故主要是厂内污水处理站、 危废 暂存间、 危化品仓库、 储罐区等渗漏， 大量污水和危险 固废下渗到地下造成地下水污染。一般情况下当污水 输送管道破裂时， 厂内将立即启动环境风险事故应急 预案， 短时间内， 外泄的污水将通过排污沟收集入应急 事故池暂存， 引起地下水污染的可能性较小。 4.2非正常状况下对地下水环境的影响 非正常状况下， 由于废水处理站底部防渗层出现 腐蚀老化造成废水泄露， 会对地下水造成一定的影 响。随着泄露时间延长， 污染羽面积逐渐增加， 地下水 中超标面积不断增加。当废水处理池发生持续泄露后 100d、 1000d、 10年， 在地下水流方向上， 废水中石油类 运移的最远距离分别为127m、 284m、 451m， 浓度降低 至 0.05mg/L， 检 出 面 积 分 别 为 10088m2、 38845m2、 83622m2。石油类在地下水中的运移距离较短， 影响面 积较小， 在施行严格的地下水防渗措施下， 对地下水的 影响较小。尽管污染物在地下水中运移距离较短， 但 建设单位仍要做好地下水防渗工作， 并定期监测地下 水水质， 防止防渗层出现破损导致地下水泄露。本项 图1废水泄露100d， 石油类在含水层中的运移状况 图2废水泄露1000d， 石油类在含水层中的运移状况 117 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 目由于输送管道为可视化装置， 发生瞬时泄露时能够 及时发现、 及时处理， 故对地下水环境的影响较小。综 合以上所述， 在建设单位严格采取防渗措施， 及时发现 泄漏源， 定期检查各装置的 “跑、 冒、 滴、 漏” 现象， 及时 处置泄露源， 本项目建设对地下水环境的影响较小， 能 够满足标准的要求。 5结论 （1） 根据解析法预测非正常状况下， 废水处理池底 部持续泄露,废水中石油类对地下水的影响距离。预测 结果表明 随着泄露时间延长， 污染羽面积逐渐增加， 地 下水中超标面积不断增加。持续泄露10年,污染物运移 最远距离为451m， 不会影响下游居民饮用水井。但会 污染区域潜水含水层。建设单位要做好严格的地下水 防渗工作， 防止防渗层出现破损导致地下水泄露。 （2） 采用解析法预测污染物在地下水的运移状况， 可以为相关类似建设项目提供科学依据， 及时做好地 下水污染防渗工作。 （ 3 ） 建议建设单位在污染装置下游建设地下水污染监 控井， 定期监测地下水水质， 从源头上控制污染源泄露。 参考文献 [1]HJ610-2016环境影响评价技术导则地下水环境[S]. 图3废水泄露10年， 石油类在含水层中的运移状况 表1废水中石油类在地下水中的迁移扩散预测结果 预测时段 100d 1000d 10年 石油类 超标距离 （m） 127 284 451 超标面积m2 10088 38845 83622 最远检出距离m 136 301 472 检出面积m2 11928 45091 95233 （上接第114页） [5]陈石， 郭召杰.达拉布特蛇绿岩带的时限和属性以及对西准 噶尔晚古生代构造演化的讨论[J].岩石学报， 2010， 26 （8） 2338-2340. [6]何国琦， 刘建波,等.准噶尔盆地西源克拉玛依早古生代蛇绿 混杂岩带的厘定[J].岩石学报， 2007， 23 （7） 1573-1576. [7]刘希军,许继峰,等.新疆西准噶尔达拉布特蛇绿岩E-MORB 型镁铁质岩的地球化学、 年代学及其地质意义[J].岩石学 报， 2009， 25 （6） 1373-1389. [8]徐新,周可法,等.西准噶尔晚古生代残余洋盆消亡时间与构 造背景研究[J].岩石学报,2010， 26 （11） 3206-3214. [9]姜勇,李少贞,等.西准噶尔达拉布特超镁铁岩岩石化学特征 及形成环境[J].新疆地质， 2003， 21 （2） 260-261. [10]雷敏,赵志丹,等.新疆达拉布特蛇绿岩带玄武岩地球化学 特征 古亚洲洋与特提斯洋的对比[J].岩石学报， 2008， 24 （4） 661-672. 118 ChaoXing