基于制革工業(yè)淺析地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

王慶偉

（山東卓匯環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

制革是指將生皮鞣制成皮革的過程，主要工序在轉(zhuǎn)鼓中完成，通過轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械作用，促進(jìn)各種化學(xué)輔料均勻滲透，從而完成對(duì)皮的化學(xué)作用[1]。

制革工藝可分為準(zhǔn)備、鞣制、整飾三個(gè)工段，其中皮革制品在鞣前準(zhǔn)備、鞣制和鞣后加工均在水中進(jìn)行，因此制革工業(yè)濕加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量高濃度、成分復(fù)雜廢水，含有大量蛋白質(zhì)、鹽類、油脂、氨氮、硫化物、石灰、染料、鉻及毛類、皮渣、泥砂等有毒有害物質(zhì)[1]。準(zhǔn)備工段廢水量占比55%～70%，污染負(fù)荷占70%左右，是制革廢水主要來源，主要污染物包括pH值、COD、SS、色度、硫化物、動(dòng)植物油、氨氮等；鞣制工段廢水排放量占比5%～10%，主要污染物包括pH值、COD、氨氮、BOD5、SS、Cr、油脂等，此工段還產(chǎn)生鞣制廢水堿沉淀處理廢渣，含有大量Cr，屬于危險(xiǎn)廢物；整飾工段廢水排放量占比20%～35%，主要污染物包括pH值、COD、氨氮、BOD5、SS、Cr、油脂等[1]。

1 制革工業(yè)對(duì)地下水產(chǎn)生的影響

制革工業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水的影響具體表現(xiàn)為：（1）制革工業(yè)生產(chǎn)需大量新鮮水，水源以地表水和地下水為主，在北方地區(qū)大量開采地下水，導(dǎo)致地下水位降低，進(jìn)而導(dǎo)致地面沉降、地表生態(tài)系統(tǒng)退化等生態(tài)問題。（2）制革工業(yè)加工采用大量化學(xué)藥劑，制革過程中浸灰脫毛工序?qū)κ摇⒘蚧c和硫氫化鈉吸收率較低；鉻鞣和復(fù)鞣工序使用三價(jià)鉻為鞣劑，也會(huì)排入廢水中。在轉(zhuǎn)鼓排出廢水中硫化物為3 000 mg/L、COD為十 幾 萬 mg/ L、Cr為1 000 mg/L，色度很高[2]，這些都導(dǎo)致制革廢水處理難度大、成本高。即便企業(yè)廢水環(huán)保投資再高，有時(shí)也很難達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)存在偷排、漏排現(xiàn)象；企業(yè)在生產(chǎn)中難以避免“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象；以上現(xiàn)象均會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

2.1 準(zhǔn)備階段

搜集國家、省市地下水相關(guān)法律法規(guī)、政策規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)等資料，進(jìn)行初步工程分析，識(shí)別項(xiàng)目對(duì)地下水影響途徑；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘判定項(xiàng)目所在地地下水環(huán)境敏感程度，根據(jù)導(dǎo)則（HJ610-2016，以下簡稱“導(dǎo)則”）確定地下水評(píng)價(jià)工作等級(jí)、范圍及評(píng)價(jià)重點(diǎn)。

根據(jù)導(dǎo)則附錄A可知，“制革、毛皮鞣制”屬“報(bào)告書”范疇，在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)類別中：“報(bào)告書-皮革屬于I類，其余屬于III類”。制革屬I類項(xiàng)目；如項(xiàng)目周圍環(huán)境敏感程度為不敏感，地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)為二級(jí)評(píng)價(jià)；如項(xiàng)目周圍環(huán)境敏感程度為敏感或較敏感，地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)為一級(jí)評(píng)級(jí)。

2.2 現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)階段

開展制革工業(yè)項(xiàng)目所在區(qū)域地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與監(jiān)測(cè)，主要包括評(píng)價(jià)區(qū)及場(chǎng)地水文地質(zhì)條件調(diào)查、地下水污染源調(diào)查和地下水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，并輔以必要的野外試驗(yàn)。

針對(duì)制革工業(yè)地下水現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)，可采取以下步驟：

（1）向當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)部門搜集評(píng)價(jià)區(qū)、場(chǎng)地水文資質(zhì)條件資料；

（2）調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)與建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生或排放相同特征因子的地下水污染源；

（3）制定監(jiān)測(cè)方案。方案包括監(jiān)測(cè)布點(diǎn)、監(jiān)測(cè)因子、監(jiān)測(cè)頻率。

①監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

制革工業(yè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)至少為二級(jí)評(píng)價(jià)，根據(jù)導(dǎo)則要求，地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)大于水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)2倍；一級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別不少于5、7個(gè)，原則上場(chǎng)地上游、兩側(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均不得少于1個(gè)；一級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地及下游影響區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)不得少于2個(gè)、3個(gè)。

②監(jiān)測(cè)因子

必測(cè)地下水中八大離子（K++Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-）。

地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子包括基本水質(zhì)因子和特征因子。

考慮制革工業(yè)中的化學(xué)輔料使用，引入了可能污染地下水的因子，如酸類、堿類、鹽類、氧化劑、還原劑、酶制劑、表面活性劑、脫脂劑、鉻鞣劑、漂白粉、染料等。

制革工業(yè)項(xiàng)目基本水質(zhì)因子包括pH、總硬度、溶解性總固體、耗氧量、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻（六價(jià)）、鉛、氟、鎘、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)；特征因子包括苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等由染料引入的污染物。

③監(jiān)測(cè)頻率

如有近三年內(nèi)至少一個(gè)連續(xù)水文年的枯、平、豐水期地下水水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，一級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目至少開展一期水位監(jiān)測(cè)，二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目可不再開展；如無上述材料，可按導(dǎo)則表4開展水位、水位監(jiān)測(cè)。

（4）地下水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)地下水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)指數(shù) >1，表明該水質(zhì)因子已超標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。評(píng)價(jià)因子首先應(yīng)選取GB14848水質(zhì)指標(biāo)因子，如GB14848無此因子，應(yīng)參照GB3838、GB5749、DZ/T0290相關(guān)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)給出最值、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、檢出率和超標(biāo)率等統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。

對(duì)于現(xiàn)狀水質(zhì)因子超標(biāo)，應(yīng)分析超標(biāo)原因和預(yù)防措施。

2.3 影響預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)階段

本文以制革工業(yè)項(xiàng)目所在區(qū)域環(huán)境敏感度為“不敏感”，二級(jí)地下水評(píng)價(jià)為例，采用解析法模型，闡述制革工業(yè)對(duì)地下水影響預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，重點(diǎn)講述解析法模型參數(shù)選取部分。

（1）模型概化

模型概化分水文地質(zhì)條件概化、污染源概化兩部分；水文地質(zhì)條件可概化為無限長多孔介質(zhì)和半無限長多孔介質(zhì)；按排放形式將污染源概化為點(diǎn)源、線源、面源，按排放規(guī)律可概化為連續(xù)恒定排放、非連續(xù)恒定排放和瞬時(shí)排放。

一般制革工業(yè)項(xiàng)目污染源相對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)間段內(nèi)污染物遷移距離來講可概化為點(diǎn)源。對(duì)于“跑、冒、滴、漏”等正常狀況下，可概化為連續(xù)恒定排放；對(duì)于防滲膜失效泄漏等非正常狀況下，因自泄漏、發(fā)現(xiàn)、修復(fù)需要一定時(shí)間，一般認(rèn)為10天左右，但對(duì)于預(yù)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)（100天、1000天、10年、20年、30年）來講，亦可概化為瞬時(shí)排放。

（2）參數(shù)確定

解析法預(yù)測(cè)模型主要預(yù)測(cè)參數(shù)：注入示蹤劑質(zhì)量（m）、注入示蹤劑濃度（C0）、含水層厚度（M）、橫截面積（W）、水流速度（u）、有效孔隙度（ne）、縱向彌散系數(shù)（DL）和橫向彌散系數(shù)（DT）等參數(shù)。

①注入示蹤劑質(zhì)量（m）、注入示蹤劑濃度（C0）

注入示蹤劑質(zhì)量（m）對(duì)應(yīng)非正常狀況下瞬時(shí)排放，為泄漏廢水中某種污染物的總質(zhì)量；注入示蹤劑濃度（C0）對(duì)應(yīng)正常狀況下連續(xù)恒定排放，在一維半無限長多孔介質(zhì)柱體模型中為廢水中某污染物的濃度；在一維穩(wěn)定流動(dòng)二維水動(dòng)力彌散連續(xù)注入示蹤劑模型中為廢水中某種污染物1天的排放質(zhì)量。以上參數(shù)均可在工程分析中獲得。

②含水層厚度（M）

含水層厚度（M）可通過項(xiàng)目場(chǎng)地或周圍1 km范圍內(nèi)其他項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告柱狀圖獲得。此處含水層厚度一般指潛水層或者污染物直接進(jìn)入的含水層。

③橫截面積（W）

污染源污染物進(jìn)入含水層所達(dá)之處的橫截面積。

④有效孔隙度（ne）

孔隙度（n）可通過給水度（μ）或孔隙比（e）參數(shù)獲得。

可通過野外抽水試驗(yàn)或注水試驗(yàn)獲取給水度（μ），亦可查閱導(dǎo)則附錄B 表B.2松散巖石給水度參考值獲取。孔隙度（n）＝持水度（Sr）+給水度（μ），當(dāng)殘余在多孔介質(zhì)體系中的流體體積為0時(shí)，即持水度為0，孔隙度（n）等于給水度（μ）。

還可通過地質(zhì)勘察報(bào)告中的孔隙比（e）參數(shù)計(jì)算孔隙度（n），孔隙比（e）和孔隙度（n）轉(zhuǎn)化公式為：n=e/（1+e）。

有效孔隙度為重力水流動(dòng)的孔隙體積（不包含結(jié)合水所占體積）與巖石體積之比。顯然，有效孔隙度（ne）小于孔隙度（n）。

⑤水流速度（u）

根據(jù)達(dá)西定律，滲流速度（V）=滲透系數(shù)（K）×水力梯度（I）；地下水實(shí)際平均流速（u）=滲流速度（V）÷有效孔隙度（ne）。

滲透系數(shù)（K）可通過雙環(huán)滲水試驗(yàn)獲得，或查閱導(dǎo)則附錄B 表B.1滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表獲取；水力梯度（I）可通過評(píng)價(jià)區(qū)水位井統(tǒng)測(cè)，獲取水位井口高程、埋深等參數(shù)，繪制等水位線圖獲取水力梯度（I）。

⑥縱向彌散系數(shù)（DL）、橫向彌散系數(shù)（DT）

水動(dòng)力彌散包括機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散；水動(dòng)力彌散系數(shù)（D）是表征地下水中溶質(zhì)遷移的重要水文地質(zhì)參數(shù)，可分為縱向彌散系數(shù)（DL）和橫向彌散系數(shù)（DT）。

彌散系數(shù)（D）多采用一維彌散試驗(yàn)裝置室內(nèi)測(cè)得，亦可單井/多井抽水試驗(yàn)測(cè)得；一般實(shí)驗(yàn)室測(cè)得彌散系數(shù)、彌散度與實(shí)際工作過程中偏小2～4個(gè)數(shù)量級(jí)，但野外試驗(yàn)研究成果表明，彌散度隨流動(dòng)距離增加具有明顯增加趨勢(shì)[2]。

縱向彌散系數(shù)（DL）通過縱向彌散度（αL）計(jì)算獲得：縱向彌散系數(shù)（DL）=縱向彌散度（αL）×地下水實(shí)際平均速度（u）；縱向彌散度（αL）還可通過查詢《水文地質(zhì)手冊(cè)》（第二版）、水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等書獲得。

Gelhar[3]發(fā)表了關(guān)于縱向彌散度（αL）與遷移距離（LS）的關(guān)系圖，見圖1。

圖1 縱向彌散度(αL)與實(shí)際遷移距離(LS)的關(guān)系圖

圖1表明縱向彌散度（αL）野外測(cè)量值與實(shí)際遷移距離（LS）的關(guān)系范圍圖；其中圓圈越大，數(shù)據(jù)越可靠，最大的圓圈代表最可靠的數(shù)據(jù)；而且兩者關(guān)系遠(yuǎn)比αL=0.1 LS復(fù)雜。

Moujin，Xu[4]等人通過實(shí)驗(yàn)并總結(jié)前人的研究成果得出縱向彌散度（αL）與野外實(shí)際遷移距離（LS）距離的關(guān)系式：αL=0.83×（logLs）2.414。

在實(shí)際工作中可通過圖1或上述公式確定縱向彌散度（αL），最終結(jié)合地下水實(shí)際平均速度（u）確定縱向彌散系數(shù)（DL）。一般橫向彌散系數(shù)（DT）為縱向彌散系數(shù)（DL）的0.1倍，即橫向彌散系數(shù)（DT）=0.1×縱向彌散系數(shù)（DL）。

以上參數(shù)還可通過查閱資料獲得，如當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料、已批復(fù)的環(huán)境影響報(bào)告書相關(guān)內(nèi)容。

（3）預(yù)測(cè)情形及時(shí)間設(shè)定

正常狀況選取污水處理站存在“跑、冒、滴、漏”情形；非正常狀況選取污水處理站因防滲層出現(xiàn)較大裂縫導(dǎo)致污水泄漏情形。預(yù)測(cè)時(shí)間階段選取污染發(fā)生后100天、1 000天、30年（服務(wù)期限），同時(shí)關(guān)注10年和20年等時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

（4）預(yù)測(cè)因子選定

制革工業(yè)項(xiàng)目地下水預(yù)測(cè)因子選取COD、氨氮和Cr作為預(yù)測(cè)因子，因廢水中為CODCr，GB14848-2017中水質(zhì)指標(biāo)為耗氧量（高錳酸鉀法）即CODMn。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)方法，可將廢水中三分之一CODCr折合CODMn作為污染源源強(qiáng)，本文中其他評(píng)價(jià)因子無須折算。

（5）模型選取及預(yù)測(cè)內(nèi)容

正常狀況下選取“連續(xù)注入示蹤劑-平面連續(xù)點(diǎn)源預(yù)測(cè)模型”、非正常狀況選取“瞬時(shí)注入示蹤劑-平面瞬時(shí)點(diǎn)源預(yù)測(cè)模型”。

預(yù)測(cè)內(nèi)容主要為①預(yù)測(cè)不同情形，廢水中評(píng)價(jià)因子在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)污染物遷移超過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度（考慮背景值）、超過檢出限濃度的四至范圍及超標(biāo)/影響面積；②預(yù)測(cè)不同情形，廢水中各評(píng)價(jià)因子在廠界處影響范圍、超標(biāo)范圍及對(duì)應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)；③預(yù)測(cè)不同情形，廢水中各評(píng)價(jià)因子對(duì)地下水下游敏感目標(biāo)的影響。

基于以上預(yù)測(cè)，根據(jù)國家和當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目直接影響地下水環(huán)境。

2.4 結(jié)論階段

主要結(jié)合前述分析，提出地下水環(huán)境保護(hù)措施與防控措施，制定跟蹤監(jiān)測(cè)計(jì)劃等，為地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)根本落腳點(diǎn)。

按照“源頭控制、分區(qū)防治、污染監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)”原則，采取以下措施：①對(duì)制革工業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)車間轉(zhuǎn)鼓設(shè)備、管道、污水處理站等，經(jīng)常巡視、加強(qiáng)管理，從源頭防止廢水污染物進(jìn)入地下水中；②對(duì)于轉(zhuǎn)鼓設(shè)備處、含鉻廢水處理設(shè)備、污水處理站、事故水池及相應(yīng)管線、危廢暫存間進(jìn)行重點(diǎn)防滲、對(duì)于車間其他區(qū)域、循環(huán)水池等進(jìn)行一般防滲；對(duì)于辦公區(qū)、廠區(qū)道路等為簡單防滲，做一般硬化處理便可；③建立完善地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，設(shè)置跟蹤監(jiān)測(cè)井，定期監(jiān)測(cè)水質(zhì)因子；④制定地下水風(fēng)險(xiǎn)事故應(yīng)急預(yù)案，一旦工藝監(jiān)測(cè)參數(shù)異常、監(jiān)測(cè)井異常，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)措施，確保地下水污染將至最小影響范圍內(nèi)。

3 與相關(guān)法律相銜接

為進(jìn)一步貫徹《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》有關(guān)工作部署，待制革工業(yè)項(xiàng)目運(yùn)行一段時(shí)間后，可按照《關(guān)于印發(fā)<地下水環(huán)境質(zhì)量狀況調(diào)查評(píng)價(jià)工作指南>等4項(xiàng)技術(shù)文件的通知》（環(huán)辦土壤函[2019]770號(hào)）之要求，適時(shí)啟動(dòng)地下水環(huán)境狀況調(diào)查工作，進(jìn)一步掌握制革工業(yè)項(xiàng)目運(yùn)行后廠址周圍地下水環(huán)境質(zhì)量變化情況。

4 結(jié)論

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，我國全面推進(jìn)科學(xué)發(fā)展觀，積極構(gòu)建環(huán)境友好型與資源節(jié)約型企業(yè)，這是工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)于習(xí)慣了粗放型經(jīng)營的制革企業(yè)來說，環(huán)保將是企業(yè)未來發(fā)展的生命線[5]。此種情況下，制革行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)落實(shí)好環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度、做到持證排污，嚴(yán)格落實(shí)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中提出的相關(guān)措施，同時(shí)還應(yīng)加快工藝革新，降低能耗及“三廢”產(chǎn)生量，進(jìn)一步降低制革工業(yè)對(duì)地下水的影響。同時(shí)做好跟蹤監(jiān)測(cè)工作，適時(shí)啟動(dòng)地下水環(huán)境質(zhì)量調(diào)查工作，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。