生活垃圾滲濾液對地下水污染預測影響分析

於 靜, 陳 嘯

(1.臺州市生態環境局椒江分局,浙江 臺州 318000; 2.臺州聚橙環?？萍加邢薰?浙江 臺州 318000 )

1 基本概況

該垃圾焚燒發電項目場址位于長三角某沿海城市，處置規模為1000 t/d。項目建設1×500 t/d機械爐排垃圾焚燒爐與1×N15MW 汽輪發電機組。配套建設1 座180 m3/d 處理規模的垃圾滲濾液預處理裝置，垃圾滲濾液預處理裝置采用螺旋格柵機+預沉池+調節池+高效厭氧反應罐+一級A/O+外置式超濾膜+NF+RO的處理工藝，取消原先設計的“化學軟化+TUF管式軟化膜+DTRO”深度處理工藝。

2 污染影響情形及污染源強確定

地下水環境污染影響情形為生活垃圾焚燒發電工程建設的180 t/d處理規模的垃圾滲濾液預處理站在運營過程中，垃圾滲濾液預處理站調節池因運行時長、高濃度垃圾滲濾液腐蝕等原因，池體發生破損，垃圾滲濾液發生滲漏，進而對地下水環境造成污染[1～5]。

垃圾滲濾液污染因子主要為CODMn和氨氮，項目產生的高濃度廢水主要集中于垃圾滲濾液預處理裝置調節池所在處，本次預測以調節池為污染源。調節池為半地埋構筑物，單池容積約1687.5 m3(地上高約6 m，地下3 m)。場地地下水水位20 m左右，調節池中滲濾液水位大部分情況下高于地下水位，若調節池底部發生破損，污水可通過破損處進入附近土壤及包氣帶，進而進入地下水。本次評價將非正常工況下，污染情景源強確定為：滲濾液調節池底部發生破損，滲濾液廢水中的CODMn、氨氮等污染物通過破損處長時間低流量逐步通過土壤進入地下水中，CODMn、氨氮泄漏濃度取處理前的15750 mg/L、1500 mg/L。

3 區域水文地質

3.1 評價范圍內地形

地下水評價范圍內的地形三維圖如圖1所示。地形數據來自SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)所提供的90 m分辨率地面高程網格數據[6～8]。

圖1 地下水評價范圍地形三維圖

3.2 區域地形地貌特征

項目建設地屬丘陵山區，整個地勢以東北、西北、西南較高，向東和東南部傾斜?？h境內1000 m以上的山峰有21個。中間河谷平原地勢平緩，海拔在50～100 m之間，間有低丘。全域海拔500 m以上的低中山占總面積26.8%，海拔500 m以下的丘陵占總面積51.5%，河谷平原占總面積21.7%，總面積中耕地占12.7%，水域占5.2%，構成“八山半水分半田”的地類組合。

3.3 區域構造

根據1/200000區域地質調查報告，所在場地大地構造單元為華南褶皺系浙東南褶皺帶，位于新華夏系第二個一級構造復式隆起帶南段東側。構造形跡以斷裂為主，褶皺不明顯。區域構造體系屬華夏構造體系，主要表現為北東～北北東向的斷裂構造，場地總體穩定性較好。

3.4 地質構成及特征

依據場地巖土工程初步勘察報告，場地地層自上而下共分3個大層，分述如下：第1層：素填土(mlQ4)灰～灰黃色，稍濕，呈松散狀態，主要由風化巖碎塊、卵石混粘性土組成，局部見植物根系。該層局部分布，層厚為0.30～2.80 m。第2層：含碎石粉質粘土(dlQ3)灰黃色，濕，粉質粘土呈硬可塑～硬塑狀態，整體呈稍密狀態，顆粒粒徑大于20 mm約占18.5%，在2～20 mm間的約占12.2%，含碎石，最大粒徑10 cm左右，碎石、角礫成分主要為凝灰巖，呈棱角狀及次棱角狀。土質不均，屬混合土，局部為粉質粘土或碎石層。實測動力觸探試驗錘擊數N63.5=6.0～20.0擊，平均為10.4擊。該層大部分布，層頂埋深0.00～2.80 m，層頂標高153.68～186.18 m，揭露層厚為0.50～9.80 m。第31層：強風化凝灰巖(J3)灰褐、灰綠色，殘留部分母巖結構，局部夾全風化及中風化巖塊。實測動力觸探試驗錘擊數N63.5=28.0～50.0擊，平均為39.9擊。該層大部分布，層頂埋深0.50～1.40 m，層頂標高143.88～185.48 m，揭露層厚為0.50～2.80 m。

3.5 區域水文地質

據地質勘察資料，場地地下水存在二類地下水，即孔隙潛水、基巖裂隙水。

(1)孔隙潛水孔隙潛水主要賦存于淺部的填土及含碎石粉質粘土層中，分布廣泛而連續。潛水主要接受大氣降水的入滲補給，以垂直蒸發排泄為主，其水位受季節及大氣降水控制，動態變化較大。勘察期間實測水位埋深在1.00～4.20 m，標高在150.08～181.33 m。地下水位受大氣降水及季節影響，年水位變化幅度約1.0～2.0 m。

(2)基巖裂隙水基巖裂隙水賦存于風化基巖裂隙中，主要接受相鄰地層入滲補給，以地下逕流及泉水為主要排泄途徑，富水性隨基巖裂隙發育程度有差異，總體水量貧乏。

4 場地地下水現狀

根據調查，本區地下水無人工開采，也無人工回灌；項目所在地區域地下水尚未劃分功能區，目前也無開發利用計劃。由于潛水含水層地下水流向與季節相關，枯水期時項目所在區域的地下水向周邊地表水排泄，此時因本項目非正常事故引起的地下水污染，可能會進一步對周邊地表水造成影響，地下水最終納入所在地海灣海域[9～12]。根據監測水位數據，通過樣條函數插值法，差值得到的等水位線如圖2所示。本項目垃圾滲濾液等高濃廢水收集后經廠內滲濾液污水處理系統處理后回用。廠內滲濾液污水處理系統位于廠區東側，由圖2可知，地下水自東北向西南方向流動，水力梯度約為0.014。

圖2 區域地下水等水位線

5 地下水環境影響預測分析

5.1 污染途徑及情景分析

所在地地下水產生污染的途徑主要是滲透污染，主要滲透污染源可能來自于以下4個方面：①項目產生的污水排入周邊水體中進而滲入補給地下水含水層中；②固體廢物滲濾液或井雨水產生的淋濾液滲入地下水含水層中；③由于廢水收集及輸送埋地管道發生破損進而滲透污染地下水。本項目滲濾液經專管收集后暫存于滲濾液收集池，后管道輸送滲濾液污水處理系統處理；④由于滲濾液等廢水處理池池體及防滲層出現破損,進而發生泄漏污染地下水。相對而言，滲濾液處理系統調節池非正常工況造成的影響具有較大隱蔽性和危害性，而且對潛水含水層具有直接、長期的影響。因此，本次評價主要考慮廠區內滲濾液處理系統調節池因池體及其防滲層破損導致廢水泄漏情形下對地下水環境的影響。根據前文分析，主要針對評價區內的淤泥孔隙潛水[13]。

5.2 預測模型

本項目地下水三級評價可通過解析法預測地下水環境影響。項目在正常情況下基本不產生地下水污染，主要的考慮因素是滲濾液調節池破損導致的滲濾液滲漏對地下水可能造成的影響[14, 15]。假設滲濾液低流量、長時間泄漏；此污染情景可概化為一維穩定流動一維水動力彌散問題，本情景適合導則推薦解析法中的D.1.2.1.2，一維半無限長多孔介質柱體，一端為定濃度邊界。取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：

(1)

地下水實際滲透速度：

u=KI/ne=0.007×0.014/0.506=2×10-4m/d

(2)

式(1)、(2)中：x為距注入點的距離，m；t為時間，d；C(x，t)為t時刻點x處的示蹤劑濃度，g/L；C0為注入的示蹤劑濃度，g/L；K為飽水帶滲透系數，根據資料，取0.007 m/d；I為飽水帶水力梯度，根據水位數據計算，約0.014；ne為有效孔隙度，約0.506；u為水流速度，m/d；DL為縱向彌散系數，m2/d。

結合縱向彌散度與觀測尺度關系的理論，根據本次場地的研究尺度，模型計算中縱向彌散度選用15 m。由此估算評估區含水層中的縱向彌散系數：DL=αL×u=15 m×2×10-4m/d≈0.003 m2/d。

5.3 地下水影響預測分析

通過對污染物源強的分析，篩選出具有代表性的污染因子進行預測。CODMn、NH3-N分別以《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)Ⅲ類標準對標評價，CODMn、NH3-N濃度對應超過3.0 mg/L、0.5 mg/L的污染羽作為超標范圍，分別計算CODMn、NH3-N在泄漏100 d，1000 d，3650 d，7300 d后的濃度與最大運移距離。CODMn、NH3-N在7300 d內的污染物濃度隨著距離的變化具體見表1。

表1 地下水中污染物遷移預測結果

由表1可以看出，污染物濃度隨著距離的增加逐漸減小，隨著時間的推移，高濃度污染物逐漸向下游擴散，時間越長，污染范圍越大。CODMn在100 d超標距離約0 m，至7300 d超標距離約72 m；氨氮在100 d超標距離約5 m，至7300 d超標距離約72 m。

6 結論與討論

根據調查分析，該生活垃圾焚燒場地下水主要賦存于含淤泥層中，水流大體自東北向西南流動，最終流入附近海域。正常工況下，采取分區防滲等措施并加強日常維護后，不會有污水的泄漏情況發生，也不會對地下水環境造成影響。

根據預測結果可知，事故工況下，假設垃圾滲濾液調節池發生污水泄漏，污染物CODMn和氨氮持續進入地下水中，7300 d可運移至下游72 m距離處，對場地內地下水造成影響，間接影響場地外地下水。因此，該生活垃圾焚燒場地需做好日常地下水防護工作，按規范做好廢水收集、儲存、輸送、處理系統構筑物及管路的防滲、防沉降處理，以防范對地下水環境質量的影響；同時做好廠內的地面硬化防滲，特別是對項目各生產單元、廢水預處理單元、固廢暫存單元和生產裝置區的地面防滲工作，只要落實以上措施，則該項目的運行對地下水環境影響不大。