城市水源地地下水污染現狀與防治技術

羅 躍

（豐順縣水利建設管理中心，廣東 梅州 514300）

0 引言

當前城市中水資源污染現象十分嚴重，水源地存在多種類型的污染，如果在短時間內無法檢測到其污染，將對其產生巨大的危害[1]。當前城市發展進程過快，造成大量工業廢水、廢物排放，通過地表滲透及生物鏈運行，其產生的污染對城市的生態和人類健康都造成了巨大的影響[2]。當前，我國的城市水源地主要有工業、生活以及自然3個方面的污染。同時，在部分地區還會出現多種污染類型同時存在的情況，進一步加重地下水的污染程度[3]。為實現對城市水源地的保護，降低地下水的受污染程度，該文以廣東省梅州市豐順縣當前水源地地下水為例，對其污染現狀進行分析，并在該基礎上提出更合理的防治技術方案。

1 城市水源地地下水污染現狀與防治技術

1.1 城市地下水污染現狀與概況

該文研究地為廣東省梅州市豐順縣，通過從廣東省梅州市豐順縣水利建設管理中心獲取與地下水資源相關的資料，從中獲取所需的信息和數據，對其水源地地下水資源質量檢測水污染現狀進行分析，結果見表1。

表1 研究區域近年地下水資源質量檢測結果

由表1可知，研究區域潛水總固體背景數值為380mg/L～820mg/L，屬于低礦化淡水。在檢測區域范圍內，測定總范圍為121mg/L～1052mg/L，平均數值為726.25mg/L，共有超標點6個，與前一年相比，超標點數量增加了一個，并且其他各個地段的地下水資源水質均沒有達到飲用水標準。且該研究區域內的地下水潛水資源與前一年相比，變化相對較小，并且中的氟化物以及鐵超標得到明顯改善，但總固體、總硬度、氯化物等超標點與前一年相比有所增加。

1.2 城市水源地地下水污染防治技術

1.2.1 基于地下水水質監測點布設的地下水水質監控

為實現城市水源地地下水污染防治，首先需要對地下水進行實時監測與監控，以達到及時發現地下水潛在污染的目的。在該過程中引入水質監控技術，結合研究區域含水層以及地下水的徑流特征，在綜合考慮污染源、環境保護等多種因素的情況下，在現有監測點基礎上，新設地下水和地表水體監測站[4]。監測時需要遵循以下3個原則：第一，城市水源地地下水污染控制重點地區的加密監控，設置更多的測點；第二，在水源地上游和下游需要進行同步的監測，并為后續監測分析和治理提供比較依據；第三，在監測的過程中，需要明確污染源特征污染因子，各個監測點可按照不同監測目的，適當增加或刪減監測項目。充分遵循上述原則，按照圖1完成對地下水水質監測點的布設。

圖1 地下水水質監測點布設

結合圖1中的內容，按照地下水不同的流動方向，對重點地區和周圍的地下水環境監測點進行設置。監測的主要內容包括上述總固體、總硬度、氯化物等指標以外，還需要對耗氧量、各類金屬物質含量、有毒有害物質含量、細菌總數等參數的測定。在對水樣進行采集時，需要綜合考慮不同類型、不同含水層條件，針對每種條件進行分別采樣。并且在條件相同的含水層內，必須沿不同的地下水位深度進行分段采樣，以此能夠通過監測得到的結果對研究區域地下水污染在垂直方向上的具體變化進行分析[5]。同時，地下水水質監測點的布設密度也需要根據研究區域水文地質條件的復雜程度、要求詳細程度等進行綜合分析后決定。在完成對各個監測點的布設后，需要在布設點對測試樣本進行采樣，采樣時需要用到的儀器主要有型號為MI-80S的智能型COD分析儀、型號為MI-70SMI-70S的氨氮快速測定儀、型號為HTY-DI-1000的TOC分析儀等，在采集完相關數據后利用數據采集設備進行以上主要監測內容信息的統一處理，將處理完的數據按照1∶25000～1∶100000的比例尺制作污染分布圖和離子含量圖，最后結合污染分布圖和離子含量圖編寫監測報告，說明水源地地下水的污染狀況。在了解當前地下水水質質量的情況下，針對治理難點進行治理，防治水污染。

1.2.2 基于高壓脈沖電凝技術的固廢處置

在進行地下水水質監控后，可以及時發現當前城市水源地地下水污染情況，在該基礎上對地下水污染中的主要污染物——固廢進行處置。對研究區域地下水資源中存在的總固體超標點數量較多的問題進行分析，并對該地各類工業區排放到水種的尾渣進行固廢處置，并對處理后的尾渣進行毒性浸出檢驗。尾渣中主要包括的化學成分見表2。

表2 尾渣無害化處理前化學成分

由表2可知，研究區域尾渣無害化處理前的化學成分較多，且大多是有毒和有害物質，對地下水質量產生不利影響。為減少其有害物質對地下水資源的污染影響，可采用氯氧法的方式實現無害化處理。在處理過程中，通過氯氣的氧化作用，將廢渣中的氰化物氧化，并將其轉化為氰化物，然后氧化，生成無害的CO2和單體。在處理時能夠在水溶液中釋放出HClO、Cl2等藥劑，例如漂白粉、漂粉精以及二氧化氯等試劑。上述處理方式已經十分成熟，通過該處理方式可以將固廢污染物中的有害物質濃度降至0.5 mg/L，甚至更低，同時部分有害物質能夠在這個處置過程中進一步水解，并轉化成無毒物[6]。同時，尾礦中的一些有毒重金屬可以轉化成難溶性的沉淀物，從而使排出的水中重金屬污染物濃度達到國家規定的排放標準，以此實現對固廢的處理。為達到該目標，該文主要通過高壓脈沖電凝技術對重金屬污染物進行處理，工藝流程如圖2所示。

由圖2可知，高壓脈沖電凝技術主要通過調節池、高壓脈沖電凝機、中間池、沉淀池、過濾塔、清水池以及污泥進行水體重金屬污泥沉淀、過濾以及達標排放，在該過程中，并使用污泥濃縮池和脫水機去除水資源中的泥渣。高壓脈沖電凝技術的重點在于使用高壓脈沖電凝機，該文采用復極式的電絮凝反應設備，僅有兩端的電極與電源兩端相連，每個電極的兩面的極性相反，即一面為陽極，則另一面為陰極。采用高壓脈沖電凝技術能夠實現固廢處理的原理為在復極式高壓脈沖電凝機設備中，電極和直流電源連接，在電場感應電流作用下，極板兩面分別發生陽極反應和陰極反應。

圖2 高壓脈沖電凝技術工藝流程

陽極反應如下：

陰極反應如下：

通過上述化學方程式可以看出，高壓脈沖電凝機設備陽極板能夠產生具有極強氧化能力的新生態氧分子（O2），以氧化污水中的有機物；極板析出的Fe2+被氧化后經反應生成沉淀；陰極板能夠產生具有很強還原能力的新生態氫分子（H2），能夠將重金屬離子形成沉淀，以達到對固廢進行處理的目的[7]。同時在放電過程中，該技術還可產生微小氣泡，能夠去除污水中的懸浮物等，通過這種方式能夠進一步提升水資源質量，減少重金屬污染物對城市水源地地下水資源的污染，同時避免水體二次污染的情況。

1.2.3 基于功能分區的生態保護恢復

在進行固廢處置后，可以使水源地地下水污染情況得到緩解，但當地還存在生態環境破壞的情況，想要防治水污染，還需要在采用上述2種防治技術后，引入生態保護恢復技術。在具體應用中，需要采取多種生態保護措施：1）在開展各項工業活動時，應當盡可能少地占用土地，并將臨時占地控制在最小范圍內，減少對周圍植被的破壞。2）針對土壤進行保護和利用。土壤是一種在長期的物理、化學和生物作用下，由大量的營養物質和有機質組成的成熟土壤。在開展各項工業活動前，需要將表層熟化的土壤進行集中堆放，并在完成工作活動后，將土壤回填在原來的位置上，針對不能回填的土壤需要及時運輸到上游支溝，進行臨時堆放。3）在完成工業活動后，還需要開展覆土和土地平整工程。覆土可分為壩體覆土和庫面覆土。在進行覆土后，需要通過人工的方式實現對覆土的整平，其厚度應當控制在0.6 m左右，表面覆土應進一步劃分為2個基本層，一層為阻隔層，一層為覆蓋層。在完成覆土后，采用機械設備進行整平，要求整平后其坡度不得超過5°。除上述防治措施以外，為實現植被的恢復，還需要種植草種，在覆土上可直接播撒，在庫面頂部上需要在確保平整后，再進行播撒。在對水源地地下水進行生態保護恢復時，需要結合區域內水資源的實際條件、環境等自然屬性和水資源的開發利用現狀以及社會發展對水質提出的要求等社會屬性，將一定范圍內的水域劃分為特定功能，并對其進行重點保護，如圖3所示。

圖3 按功能分區劃分水源地地下水

圖2中保護區、保留區等為一級區劃，用來協調水資源的發展和保護；飲用水源區、工業用水區、農業用水區為二級區劃，對不同行業領域和地區間的水資源協調。在對具體處理技術進行選擇時，可選用集中式污水處理技術（物化處理和生化處理）、分散式污水處理技術（生化處理和生態工程）和農田化肥農藥減量處理技術（種植制度和優化施肥），其中第一種技術主要應用于點源地下水污染治理；第二種技術和第三種技術主要應用于面源地下水污染治理。通過對多種技術的應用實現對地下水環境的生態保護和恢復。

至此，完成城市水源地地下水污染防治技術的設計。

2 試驗對比

為了驗證該文設計的城市水源地地下水污染防治技術的有效性，將該文設計技術與文獻[2]中的技術進行對比，在研究區域應用一個月后，可得到不同防治技術應用后的水資源質量指標變化結果。見表3。

表3 不同防治技術應用后水資源質量指標變化情況

根據表2中的試驗結果可知，在應用兩種防治技術后，城市地下水污染得到明顯改善，這是因為兩種技術都采用了綜合性的防治手段，能夠提升污染治理效果。但對數據進行詳細分析后可以發現，該文設計技術應用后，地下水水資源質量指標變化幅度更大，無論在總固體、總硬度、氯化物、硫酸鹽以及硝酸鹽的治理方面的測值平均值都得到了有效降低，降低后的數值分別為232.34 mg/L、151.14 mg/L、6.75 mg/L、32.21 mg/L以及1.10 mg/L，而文獻[2]中技術應用后相關數值分別為532.17 mg/L、236.15 mg/L、56.22 mg/L、56.38 mg/L以及6.43 mg/L，可見該文設計技術測值平均值遠遠低于文獻[2]中技術的測值平均值，證明該文設計技術的防治效果更佳，與文獻[2]中的防治技術相比更具有優勢。

綜上所述，該文設計技術在城市水源地地下水污染防治方面的優勢較為明顯，具有一定應用價值。

3 結語

水資源在城市的建設與發展中有舉足輕重的作用，也是促進城市經濟發展的一個重要因素。基于城市水源地地下水資源的重要性，該文以廣東省梅州市豐順縣區域內的地下水為例，對其當前地下水污染現狀進行分析，并介紹了多種防治技術。通過應用各項防治技術，在加強污水處理力度的同時，也能夠有效增強周圍居民環保意識，在實現對城市生態環境保護的同時，有效提升城市整體經濟效益和社會效益，對城市未來的可持續發展有重要的意義。