鋼鐵企業淺層地下水污染與治理分析

毛其樂 陳雨捷 葉向航

1.浙江省環境科技有限公司；2.浙江環科環境研究院有限公司；3.浙江東天虹環保工程有限公司

1 引言

鋼鐵企業在生產作業期間，通常會產生大量的煙塵與廢渣，經歷降雨天氣之后便會滲入到土壤地下，從而對淺層地下水造成污染。除此之外，鋼鐵類企業下水管線眾多，倘若遭受腐蝕與破損，就會造成污染物泄露，進而嚴重威脅到地下水資源。因而針對鋼鐵企業淺層地下水污染的研究與治理工作，進行探究分析，有著極大的必要性與現實意義。

2 鋼鐵企業淺層地下水污染情況分析

2.1 研究背景

鋼鐵類企業是我國經濟發展的基礎類產業，會對我國的工業化建設、城鎮化建設、國家安全等方面產生重大影響。通常情況下，鋼鐵聯合型企業具備原料場、焦化處理、燒結煉鐵、煉鋼連鑄以軋鋼等工作部門與環節，因而具備生產工序復雜、污染物構成繁多、污染面積較廣、修復難度較高等問題。除此之外，倘若地下水遭受污染，就會耗費巨大的修復成本。例如，某鋼鐵焦化廠污染場地面積達15.5萬立方米，造成地下水治理費用高達6.8億元。鋼鐵企業附近的淺層地下水，在遭受污染之后，會借助揮發、生活用水與作物灌溉等途徑，對人類健康產生較大危害。

根據實際經驗表明，鋼鐵類工業在歷史上，曾經存在粗放式生產、環保意識薄弱的問題，造成場地經常出現地下水污染問題。其中各單元對地下水的影響程度、作用方式存在差異，因而造成的環境風險程度也存在區別。其中燒結煉鐵、煉鋼連鑄等方式，是依靠大氣沉降的渠道來污染土壤并污染地下水，進而產生重金屬與二噁英等有害物質，然而這類污染物通常富集于土壤表層，對地下水的污染程度較小；而露天的原料場與水渣堆場，在長期降塵、降雨林濾的作用下，對地下水的污染程度較大；而焦化與冷軋等工序，在生產期間會產生高濃度的液態污染物，因而屬于地下水最大的重大污染源。現階段，鋼鐵類企業造成的水污染，已經為世界性難題之一。

2.2 研究概況

本次鋼鐵企業地下水污染研究工作，選取了我國華東地區，浙江省某市的一家大型鋼鐵聯合型企業。該企業的生產流程較長、生產規模與占地面積較廣、生產歷史相對悠久，屬于我國具有代表性的一家鋼鐵聯合類企業。其一，該企業投產年份為1985 年，占地面積為25.5km2，位于長江流域附近，其下游10km內并無集中式水源地。其二，在地質方面，該企業地區屬于中等脆弱性地區，其地下水埋深為1.7m，含水層凈補給為340mm·a-1，含水層介質多為粉砂，土壤種類多為水稻土，地形屬于濱海平原地區，包氣帶介質為粉土，水力傳導系數為0.83m·d-1。

在對該企業開展地下水取樣工作、研究工作的過程中，需要將檢修期間獲得的井底淤泥進行風干、研磨過篩，選取粒徑在63um 以下的泥樣進行消解，再使用等離子直讀光譜，來對其中的重金屬含量予以測定。水井與地下水水樣，都需要采取標準方法進行測定[1]。

2.3 污染源分析

通過對水樣取樣研究分析發現，該地區的污染物地下水背景值偏高，其污染物來源與污染程度難以進行有效判定。根據該地區的地質條件情況，導致其天然背景值當中的鐵、氨氮含量較高，這類因子同樣成為該企業的特征污染物。

該地區存在嚴重的工業廢水與廢棄污染物跑冒滴漏、水體滲漏問題，跑冒滴漏的主要對象為揮發酚和石油類液體，水體滲漏的主要對象為揮發酚。其中揮發酚的超標倍數為9倍，石油類物質的超標倍數為5倍，本次共對16座井進行監測，其附近的污染源種類主要為生活污水。該企業是我國鋼鐵行業的典范，因而在污染防治與環境保護方面，具備一定的示范效果。按照廠區水質監測結果表明，其各生產單元尚未出現顯著的滲漏與重大地下水污染問題。其地下水污染情況多為石油類與揮發酚的地表水體滲漏、跑冒滴漏問題。

其一，在地表滲漏方面，在冷軋單元的某處監測井中，查出有揮發酚存在，然而揮發酚并非該單元的主要污染物。通過調查顯示，有3處超標地點全部緊鄰護廠河，該河屬于該廠的排污河，受到上游污水的排放影響，因此會出現補給地下水的問題，其水體當中的揮發酚濃度在0.0026mg/L與0.0077mg/L之間。造成這三處監測點出現揮發酚問題的原因，在于地表水體滲漏所造成的影響。

其二，在跑冒滴漏方面，石油類物質在全廠區范圍內，全部16 處監測井都被查出存在跑冒滴漏現象，這說明該企業常年受到該問題的影響。除此之外，在煉鐵單元的監測井當中查出揮發酚。通過現場調查表明，具備少量酚與氰的高爐煤氣冷凝水，在排水器部分存在多處滴漏現象。

經過取樣研究表明，造成鋼鐵企業發生淺層地下水污染的原因，包括以下四種，分別是降雨淋濾、管線滲漏、跑冒滴漏以及地表滲漏。這其中跑冒滴漏占比最高，這一現象在鋼鐵企業當中最為普遍，另外，企業中的焦化與冷軋環節，是企業淺層地下水污染防治工作的重點部分。

3 鋼鐵企業淺層地下水污染治理措施

3.1 科學選址

針對鋼鐵企業建設場區的地下水污染防控工作，應當遵循預防為主、防治結合的原則，對全生命周期必須展開全過程的環境管理工作。對鋼鐵類企業而言，科學的選址是避免地下水出現污染的重要前提。就目前形勢而言，伴隨著鋼鐵類工業所指定的沿海布局戰略，以及城市鋼鐵企業不斷搬遷的趨勢，企業必須將水文條件、地質條件作為場地選址的關鍵因素，有效規避地下水污染的風險。影響地下水防污性能程度的關鍵因素，主要有包氣帶綜合巖性、地下水位埋深等。為此，企業項目在場地選址、總平面布局期間，需要重點分析以上兩點因素。

鋼鐵類企業在包氣帶防污性能較弱的高脆弱性區域，應當優先采取人工方式，來提升場地的包氣帶防污功能。比如，可以通過使用黏土防滲措施，來對地基進行處理。與抗滲混凝土、高密度的聚乙烯膜和防水毯相比，黏土防滲技術具備多方面的優勢：其一，黏土不但擁有防滲功能，還能夠依靠吸附、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，處在裝置地面基礎不穩定的狀態下，比如巖溶發育地區或者采空區域周圍，則不容易出現破損裂縫，可以有效避免污染物出現滲漏問題，保護地下水不受污染。

3.2 管線防護

現階段，伴隨著我國鋼鐵類行業環境管理機制的不斷完善，以及相關設備技術能力的提升，裝置泄露的監控預警與應急管理機制，正處于逐步完善趨勢。然而在污染滲漏方面，其中的管線滲漏污染擁有較強的隱蔽性，其故障率較高、分布較廣、監測難度較大等問題。管道經歷過常年使用，容易發生老化、腐蝕、焊縫缺陷以及其他自然因素、人為因素造成的損壞問題，這些問題在我國鋼鐵類企業當中依舊普遍存在，因此環境保護部門和企業在進行地下水環境保護期間，應當對這方面問題予以格外重視。

根據相關統計研究結果表明，單層式無防腐蝕保護層的剛質管線，其滲漏的平均年限只有11年，因此造成地下水發生污染問題的一個重要原因，便是地下污水的管道泄露情況。由此可知，鋼鐵類企業的管線防護工作極其重要，這類管線承擔著防護污水、酸堿液、其他液態化學品的重要功能，是污水防護的重中之重。尤其是近些年我國鋼鐵類產業，逐漸向東部沿海地區進行轉移布局，而沿海地區受到地下水超采、吹填造陸等人為活動的影響，其地面沉降問題極為普遍。比如，首鋼企業的京唐鋼鐵廠區東北地帶，其沉降中心最大程度總體沉降量，已經達到了160mm左右。

3.3 固廢污染治理

針對新建或是正在改建的鋼鐵類企業，其原料場大多采用全封閉與半封閉的形式，以此防止淋濾液的泄露。各個固體廢物堆積場，通常會根據相關規定來開展管理措施。然而就目前形勢而言，我國有不少鋼鐵類企業，仍然存在物料與冶金渣等固體廢物露天堆積，并且不具備防滲措施的情況，降雨淋濾液污染地下水的問題依舊普遍存在。除此之外，以往鋼鐵企業多數會采取固體廢棄物等填坑、深埋覆土等方式。在此當中，部分企業會采取局部地下0.8m～1.3m的填坑手段，來對冶金渣進行填埋；部分企業則會將多層焦油渣、瀝青渣以及煤粉進行填埋，導致土壤遭受嚴重污染。

針對以上污染問題的處理方式，需要從以下幾方面展開分析與研究：首先，要注重提升企業的工藝水平，嚴格控制原料來源，注重降低固體廢棄物的產生量，從源頭方面來削減污染量、污染程度。其次，企業必須強化綜合利用與處置力度，采用固化與穩定化方式，不斷降低堆積物的堆存規模與毒性。再次，注重采取原地圍堵封存、覆土綠化、截洪排水等行動，以此降低污染造成的影響。最后，針對尚未停產且依舊投入使用的固體廢棄物堆存、填埋場地，一旦查出地下水重大污染隱患時，倘若采用地面防滲與原位治理修復難以實現時，就應當根據場地實際情況，科學運用帷幕防治、垂直防滲、地下水滲透反應格柵等技術，來對淺層地下水進行有效防護[2]。

3.4 制定地下水監測計劃

根據鋼鐵企業所在地區水文地質資料，與廠區平面布置情況，制定相應的監測計劃，周期反應所在地區地下水環境質量。監測點應主要布設在所在企業場地、周圍環境敏感點、地下水污染源以及確定邊界條件有控制意義的地點。在獲取具體水文地質資料，充分考慮企業所在區域地下水流向、周邊地表水體補給等影響后，布設符合區域地下水特征的監測點。當現有監測點不能滿足監測位置及深度時，應布設新的地下水監測井。

3.5 廢水處理利用

近些年來，伴隨著我國的節能環保政策越發嚴格，各個鋼鐵聯合型企業，也開始注重開展各類節水新技術與措施。然而在實際情況下，某些污水種類如脫硫廢水、酚氰廢水、冷軋廢水、濃鹽水等，由于其水質相對復雜、濃度較高、水質數量變化較大等因素，依舊存在處理困難、排水水質不穩定、利用率不高等問題。以上廢水種類屬于地下水主要的潛在污染源，能否得以有效治理與消納，會對鋼鐵類企業的地下水環境污染防治工作，起到極為關鍵的意義。

倘若這些廢水難以做到高效利用和處理，就會造成污水偷排、污水傾倒等后果。若是處理不達標的廢水排進企業水處理設施當中，就會增加其運行負荷，導致設施系統發生故障，造成外排水水質超標，從而對地下水產生不利影響。在此當中，酚氰廢水與濃鹽水被用于沖渣、配料與除塵等工作期間，有很大概率會出現滲漏問題，再加上兩者具備較強的腐蝕性、容易結構等特征，會造成管線裝置發生破損與堵塞問題，從而誘發跑冒滴漏問題。在這種情況下，企業與環境保護部門，要注重推廣應用先進的清潔生產技術與工藝，從而降低該類廢水的產出量，并減小其污染濃度，這是地下水環境保護過程中，有效控制污染源頭的關鍵部分。

4 結論

綜上所述，在開展淺層地下水污染治理工作的過程中，環境保護部門以及鋼鐵類企業內部，應當考慮多方面的因素。要注重根據該企業的實際情況，結合國家政府的相關規定、國內外先進的地下水污染研究與治理經驗，科學合理地開展研究與防治工作，以此提高鋼鐵企業地下水污染分析的準確性，進而采取行之有效、針對性較強的防治措施。