津濱海地區某生活污水處理站工程對地下水環境影響預測研究

許鳳霞+李學寧+賈冬梅+吳瑾

摘要：生活污水處理設計處理規模為1000 m3/d，處理工藝擬采用“機械格柵+調節池+缺氧池+好氧池+MBR池+MBR產水池+接觸消毒池+中水回用水池+達標排放”。污水處理站內的各池體位于地下，如果池體發生老化、防滲層失效的狀況，污水滲入地下含水層則可能對潛水含水層造成影響。為預防生活污水處理廠對地下水產生影響，在參考國內外已有的地下水環境影響評價實例后，結合本區的水文地質、環境地質、工程地質條件，通過進一步勘查，分析、預測和評價了工程建設后對地下水環境的影響，制定了相應的保護及預防污染方案，為建設項目的科學建設提供了地質依據。

關鍵詞：地下水；解析模型；生活污水處理站

中圖分類號：X820 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0077-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.034

Abstract： The scale of treatment and treatment of domestic sewage treatment is 1000 m3 / d. The treatment technology should adopt “mechanical grille + regulating pool + anoxic pool + aerobic pool + MBR pool + MBR production pool + contact disinfection pool + water reuse pool + Standard discharge “. Sewage treatment station in the pool body is located in the ground， if the pool body aging， impermeable layer failure of the situation， sewage into the underground aquifer may have an impact on the aquifer. In order to prevent the impact of domestic sewage treatment plants on the groundwater， with reference to the existing examples of groundwater environmental impact assessment at home and abroad， combined with the hydrogeology， environmental geology and engineering geological conditions of this area， through further exploration， analysis， prediction and evaluation of the project The impact of the construction on the groundwater environment， the development of the corresponding protection and prevention of pollution programs for the scientific construction of the construction project provides a geological basis.

Key words： Groundwater； Analytical model； Domestic sewage treatment station

地下水環境如果發生污染不易被發現，具有隱蔽性和滯后性；查清地下水環境耗資大、專業性強、技術復雜地下水環境影響評價任務較為復雜。環保部在2016年頒布實施了《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ610-2016），細化并提高了環境影響評價中的地下水環評[1]的工作要求。濱海區的地下水環境是特定自然與人類經濟活動兩大因素疊加影響的結果，本文以濱海地區某小型生活污水處理站的地下水環境影響評價為例，分析、預測和評價了工程建設后對地下水環境的影響，制定了相應的保護及預防污染方案，為建設項目的科學建設提供了地質依據。

1 工作區概況

項目所在地為天津市濱海新區。項目區屬海積沖積低平原，由近代海侵層和河流沖積形成，海相層分布廣，地勢低洼，厚度自西向東增厚。屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。調查區第四紀地層在本區內普遍分布且連續，第四紀地層底界埋深400m左右。

2 污染因子識別

污水處理站收水范圍以住宅為主，含少量配套社區商業服務。污水處理站接收的污水首先經機械柵格進入調節池，該池體占地面積最大，污染物濃度最高。因此，選擇調節池作為重點關注的池體。

通過對污水處理站進水污水水質進行分析，污水處理站廢水中的污染因子主要為CODCr（400mg/l），NH3-N（30mg/l），TP（5mg/l）。

3 潛水含水層特征

3.1 場地地層滲透性

項目場地潛水含水層[2]主要巖性以粉土、粉質粘土和淤泥質粘土為主，且較為連續及穩定。該層地下水滲透系數在0.20-0.21m/d，平均滲透系數0.20m/d。包氣帶以粉質粘土為主，滲透系數為3.37×10-5cm/s，厚度約為2.39～2.68m。防污性能為中等。

3.2 場地地下水補徑排條件

場地內潛水主要靠大氣降水入滲補給。場地內地下水排泄方式為潛水蒸發、側向流出。

3.3 場地地下水化學類型

評價區內潛水含水層水化學類型為Cl—Na型水，pH為7.49～7.66，礦化度約1310～1760mg/l。

3.4 場地地下水流場特征

根據導則要求，本次調查工作中，對監測井進行了地下水水位的測量工作，繪制了項目評價區潛水含水層水位等值線圖，并計算出項目區內水利坡度約為0.6‰。

4 地下水環境影響預測

本次工作選取調節池作為本項目污染物泄露源。調節池采用鋼筋混凝土結構，尺寸為15.3m×5m×4.0m。根據各類污染物的標準指數排序，調節池內氨氮的標準指數最高，因此選擇氨氮作為預測因子進行污染預測。

本工程排放形式簡化為點源。地下水流向自西北向東南呈一維流動，地下水位動態穩定。廠方定期對調節池進行檢查維護，本次假設非正常狀況下泄露時間為15天，假設泄漏的污染物全部通過包氣帶進入含水層。污染物在潛水含水層中的遷移，可概化為瞬時注入示蹤劑（平面瞬時點源）的一維穩定流動二維水動力彌散問題。

采用解析法對地下水環境影響進行預測。

平行地下水流動的方向為x軸正方向時，污染物濃度分布模型如下：

式中：x，y是計算點處的位置坐標； t：時間，d；C（x，y，t）：t時刻點x，y處的示蹤劑濃度，g/L； M：含水層的厚度，m； mM：瞬時注入的示蹤劑質量，kg； u：水流速度，m/d； n：有效孔隙度，無量綱；DL：縱向x方向的彌散系數，m2/d； DT：橫向y方向的彌散系數，m2/d； π：圓周率。

含水層的厚度M：工作區內地下水潛水含水層厚度選為14.05m。

假設泄漏的污染物質量mM：參考《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》[3-4]（GB50141-2008）中的相關要求，鋼筋混凝土結構水池滲水量不得超過2L/（m2·d），廢水滲漏量按照規范的10倍計算。污染物質量0.22

含水層的平均有效孔隙度n為0.07；水流速度u：本次預測取K=0.20m/d作為評價區的含水層滲透系數，水力坡度I取0.6‰，u= 0.0017m/d。縱向x方向的彌散系數DL = 0.0106m2/d；橫向y方向的彌散系數DT：根據場地的潛水層特征經反算取DT/DL=0.4，因此可求得DT=0.0043m2/d。

本次工作將《地下水質量標準》（GB/T14848-93）Ⅲ類地下水質限值（0.2mg/L）作為界定污染物超標范圍的標準，將檢出限（0.02 mg/L）作為界定污染物影響范圍的標準。

將水文地質參數及污染源的源強，代入相應公式進行模型計算，本次模型計算分別對100d、1000d、10年、20年、50年進行模擬，模型計算的主要成果見表1。

不同時間節點調節池內氨氮在潛水含水層中的超標范圍及影響范圍見圖1～圖2：

5 結論

5.1 正常狀況對地下水影響評價結論

在正常狀況下，建設項目的工藝設備和地下水保護措施均達到《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ 610-2016）相關要求，污染物從源頭到末端均得到有效控制，污染物難以對地下水環境產生影響。

5.2 非正常狀況下對地下水影響評價結論

項目在發生非正常狀況情形下，由預測結果可知：調節池發生非正常狀況后的20年時，最大超標距離為25.9m，已超出廠界范圍；調節池內氨氮在發生非正常狀況后的50年時，最大影響距離為70.3m。

5.3 非正常狀況處理措施

要定期對調節池進行清理和檢查，及時發現腐朽老化現象，杜絕非正常狀況的發生。在運營過程中一旦發現非正常狀況發生，應在相應生產裝置區邊界布設地下水應急處理井，阻止污染物擴散到項目區邊界外，在項目防滲措施得到充分落實、嚴格執行地下水水質定期檢測并及時采取應急措施的前提下，本項目對地下水環境影響可接受。

本次預測未考慮污染物在含水層中的吸附、揮發、生物化學反應等，在保守的情況下得出預測結論，若發生非正常狀況，真實的污染范圍可能會比預測范圍小。

參考文獻

[1]HJ610—2016，中華人民共和國國家環境保護標準環境影響評價技術導則[S].

[2]周羽化，盧延娜，張虞等.某城市城鎮污水處理廠COD排放現狀評價分析[J].環境科學，2014，（10）：3998-4002.

[3]Alley W M， Reilly T E， Franke O L. Sustainability of ground-water resources： US Geological Survey Circular， U.S. Geological Survey Circular 1186[R]. Denver， CO： U.S. Geological Survey， 1999.

[4]AlleyW M，Leake SA.Thejourneyfromsafeyieldto sustainability[J].GroundWater，2004，42（1）：12-16.

作者簡介：許鳳霞（1976-），女，碩士研究生，高級工程師，研究方向為環境工程。