某化工廠技改項(xiàng)目地下水六價(jià)鉻污染現(xiàn)狀評價(jià)及治理方案

■　張建軍　楊可樂　任智慧

（1陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站陜西西安710054；2陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì)陜西渭南714000）

某化工廠技改項(xiàng)目地下水六價(jià)鉻污染現(xiàn)狀評價(jià)及治理方案

■張建軍1楊可樂2任智慧2

（1陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站陜西西安710054；2陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì)陜西渭南714000）

某生產(chǎn)鉻鹽的化工廠由于前期技術(shù)及生產(chǎn)工藝的限制，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的重金屬鉻渣露天堆放，在渣場及附近區(qū)域造成了地下水六價(jià)鉻污染。通過對技改項(xiàng)目區(qū)及老廠區(qū)、老渣場的水文地質(zhì)勘查，查明了水文地質(zhì)條件，對地下水污染及包氣帶的防污性進(jìn)行了評價(jià)，并進(jìn)提出了治理修復(fù)措施。

水文地質(zhì)條件六價(jià)鉻污染評價(jià)治理修復(fù)

1　地質(zhì)概況

1.1地形地貌

技改項(xiàng)目區(qū)處于低山丘陵區(qū)河谷階地地貌，處于縣河二級基座階地上，現(xiàn)地勢相對平緩，相對高差小于10m，場地原為低矮山梁及溝谷相間的梳妝地形，經(jīng)人工開挖整平，整體向西南傾斜，場地高程在440—448m之間，高于任家溝溝谷底部20—30m。

1.2地層及巖性

據(jù)調(diào)查及勘探，技改項(xiàng)目區(qū)地層出露上部為全新統(tǒng)（Q4）的人工填土、下部為上更新統(tǒng)（Q3al+pl）的河流沖擊的漂礫卵石層混粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土層，下伏基巖為泥盆系池溝組（D2C）、青石埡組（D2-3q）的變質(zhì)巖。任家溝谷底為全新統(tǒng)沖洪積的卵石、粉質(zhì)粘土，在山坡的緩坡地帶覆蓋全新統(tǒng)坡積土，

2　項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)及特征

技改項(xiàng)目區(qū)地層上部主要有全新統(tǒng)人工堆積的填土、河床二級階地沖洪積粘性土、卵石層，上覆更新統(tǒng)坡積碎石土，泥盆系變質(zhì)巖構(gòu)成基底，泥盆系變質(zhì)巖根據(jù)風(fēng)化程度可劃分為強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化及微風(fēng)化帶，其中強(qiáng)風(fēng)化帶構(gòu)成主要含水層，弱風(fēng)化過渡至微風(fēng)化帶構(gòu)成隔水層。根據(jù)地下水賦存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其水文地質(zhì)特點(diǎn)，劃分為三種水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2.1泥盆系風(fēng)化帶裂隙水單一水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

地下水主要賦存于泥盆系強(qiáng)風(fēng)化帶中，風(fēng)化裂隙水含水層分布連續(xù)，下部弱—微風(fēng)化帶構(gòu)成含水層底板（隔水層），主要接受丘陵山地大氣降雨補(bǔ)給及基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，向河谷低洼地帶排泄，地下徑流屬于散流型，在技改項(xiàng)目區(qū)平緩部位埋深較淺，地下水位埋深在6—14m。在基巖裸露山體埋深較大。風(fēng)化裂隙水在技改項(xiàng)目區(qū)直接接受大氣降水補(bǔ)給，據(jù)秦巴山區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)資料，商洛地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)化帶入滲系數(shù)在0.23-0.34之間，具有補(bǔ)給較快，排泄快，交替迅速的特點(diǎn)，地下水動(dòng)態(tài)變化明顯。

2.2全新統(tǒng)沖積孔隙—泥盆系微風(fēng)化單一水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)：地下水賦存于上部沖積層中，下部弱風(fēng)化、微風(fēng)化帶構(gòu)成底板（隔水層），主要接受側(cè)向及降水補(bǔ)給，向河谷排泄，徑流類型屬于匯流型，地下水位埋深較淺，0.5-4m。由于粉土含量在20—25%之間，透水性不良，據(jù)C2鉆孔抽水試驗(yàn)，滲透系數(shù)1.98m/d。下部基巖由于強(qiáng)風(fēng)化帶較薄（多被侵蝕沖刷帶走），弱風(fēng)化帶裂隙發(fā)育較差，多閉合，厚度在5—7m，透水性極差，據(jù)g18民井提水實(shí)驗(yàn)，滲透系數(shù)0.0046m/d，可視為相對隔水。

2.3更新統(tǒng)沖洪積—泥盆系強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙水雙層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)：地下水賦存于卵礫石孔隙及強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙中，由于漂礫卵石含大量的粉土、粉質(zhì)粘土，透水性較下部微風(fēng)化帶裂隙水差，地下水主要接受側(cè)向補(bǔ)給，向河谷排泄，局部以下降泉的形式排泄，徑流類型為匯流型，水位相對平緩，以水平交替為主，水位埋深在6.5-14m。地下水位處于上部更新統(tǒng)沖洪積的漂礫卵石層中，但是該層分選差，卵礫石空間充填粉土、粉質(zhì)粘土及粗砂，透水性不良，與強(qiáng)風(fēng)化裂隙含水層聯(lián)系密切，可視為項(xiàng)目區(qū)的統(tǒng)一含水層。據(jù)C1鉆孔的混合提水試驗(yàn)，其混合滲透系數(shù)僅0.98m/d。含水層底板為弱風(fēng)化板巖，可視為（相對）隔水層。

3　地下水的富水性

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)C1、C2鉆孔抽（提）水試驗(yàn)及民井g15、g18、g14抽（提）水試驗(yàn)的資料參數(shù)計(jì)算成果表見表1，所換算成的統(tǒng)一口徑涌水量，分別為0.41m3/d—11.1 m3/d，除g15民井外，單井涌水量皆小于10 m3/d，技改項(xiàng)目區(qū)第四系松散孔隙水與風(fēng)化裂隙孔隙水潛水含水層富水性結(jié)皆屬于弱富水性，基巖構(gòu)造裂隙水含水層屬于極弱富水性。

表1　項(xiàng)目區(qū)抽（提）水試驗(yàn)確定的涌水量表

4　包氣帶特征及防污性

4.1包氣帶巖性及結(jié)構(gòu)特征

地下水位以上的包氣帶是大氣降水、地表水進(jìn)入含水層的媒介，也是地下水污染的主要途徑，包氣帶巖土結(jié)構(gòu)、厚度、地形坡度、入滲系數(shù)、透水性等因素直接影響降水、地表水的入滲量和的入滲速度，是地下水污染的必經(jīng)之路。本次在技改項(xiàng)目區(qū)的勘探、雙環(huán)滲水試驗(yàn)工作，查明了技改項(xiàng)目區(qū)包氣巖性帶特征及透水性，技改項(xiàng)目區(qū)包氣帶巖性特征及垂向滲透系數(shù)（Kv）見下表，表2。

表2　技改項(xiàng)目區(qū)各水文地質(zhì)分區(qū)包氣帶特征

4.2包氣帶防污性能分級

根據(jù)包氣帶的巖性及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及在技改項(xiàng)目區(qū)的5處雙環(huán)滲水試驗(yàn)確定的包氣帶土壤的的滲透性能，依據(jù)【HJ610-2011】規(guī)范附表1，劃分技改項(xiàng)目區(qū)包氣帶的防污性級別。

在技改項(xiàng)目區(qū)所在的二級階地區(qū)的生廠區(qū)，表層巖土為坡積粉質(zhì)粘土、人工素填土，其厚度Mb＞1m，滲透系數(shù)K值分別為0.608—3.45×10cm/s、0.32—6.19×10cm/s，其滲透系數(shù)K＞10，屬于中等防污性；

丘陵緩坡地帶，強(qiáng)風(fēng)化巖厚度7-12m，Mb＞1m，滲透系數(shù)2.1× 10-6cm/s，10-4cm/s＜K＜10-7cm,具有中等防污性；

在任家溝一級階地及河漫灘行政生活區(qū)，厚度Mb＜0.5，滲透系數(shù)1.13-3.6×10-5cm/s，分布不連續(xù)，屬于弱防污性。

5　地下水污染源及影響范圍

5.1地下水污染源

原化工廠始建于1989年，主要從鉻鐵礦中提取金屬鉻和鉻類化合物，生產(chǎn)過程中有大量的鉻渣產(chǎn)生。據(jù)資料顯示，緣于當(dāng)年落后的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)每噸鉻鹽產(chǎn)品要排放2.5甚至3噸高毒性鉻渣。鉻渣地堆放在廠區(qū)南側(cè)的山包頂部低洼處。堆放在無防揚(yáng)散、無防流失、無防滲漏措施，目前遺留鉻渣已經(jīng)于2011年全部清理，但是由于土壤及包氣帶到的嚴(yán)重污染，隨著降雨淋濾作用的繼續(xù)，構(gòu)成了地技改項(xiàng)目區(qū)小流域地下水的污染源。

技改項(xiàng)目區(qū)西側(cè)的老渣場及老廠區(qū)的廢渣堆放、廢水泄露及排放構(gòu)成了小溝流域的地下水六價(jià)鉻污染，鉻鹽作為易溶鹽，在降雨溶解，通過入滲、淋濾作用經(jīng)包氣帶至潛水含水層，造成地下水礦化度及六價(jià)鉻濃度增大，在以老渣場為中心的區(qū)域，在老渣場中心(g20)最大六價(jià)鉻含量達(dá)4720mg/L，礦化度達(dá)大于3g/L，六價(jià)鉻濃度、礦化度向外圍逐漸降低。在老渣場所處小山包形成一個(gè)成北東向展布的一個(gè)長約700m，寬230—320m的“島狀”污染區(qū)域，北側(cè)至磚廠，南側(cè)至縣河與小流域交匯處，東側(cè)至技改項(xiàng)目區(qū)二級階地前緣，西側(cè)以縣河為界，面積約14.7萬m2，外圍六價(jià)鉻含量小于0.005 mg/L。由于老渣場及老廠區(qū)屬于更新統(tǒng)沖洪積—泥盆系強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙水雙層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)，包氣帶滲透系數(shù)小，主要含水層為強(qiáng)風(fēng)化裂隙含水層，透水性不良，下部弱、微風(fēng)化變質(zhì)巖構(gòu)成相對隔水層及隔水層，污染區(qū)地下水徑流緩慢，污染物長期聚集，釋放緩慢，形成一個(gè)島狀污染源。

5.2地下水污染現(xiàn)狀及影響范圍

（1）地下水污染現(xiàn)狀

技改項(xiàng)目區(qū)西側(cè)的老渣場及老廠區(qū)的廢渣堆放、廢水泄露及排放構(gòu)成了小流域的地下水六價(jià)鉻污染，根據(jù)老渣場及老廠區(qū)重金屬六價(jià)鉻的濃度按表3進(jìn)行分級。

老渣場區(qū)地下水六價(jià)鉻濃度及污染影響范圍在枯水期、平水期、豐水期略有差異，六價(jià)鉻濃度及污染影響范圍面積見表4。

表3　六價(jià)鉻的濃度分級

表4　老渣場區(qū)地下水六價(jià)鉻的濃度及影響范圍（km2）

（2）地下水污染治理修復(fù)

在酸性條件下向廢水中加入還原劑，將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，然后再加入石灰或氫氧化鈉，使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，從而去除鉻離子。在老渣場南側(cè)設(shè)一排滲水收集井，收集井基巖微風(fēng)化上部分為過濾器，以便地下水滲入井中；收集井下部為儲水部分，積水達(dá)到上水位時(shí)，自動(dòng)液下泵工作，將含鉻滲出水泵送到水處理車間的多級陰離子交換器進(jìn)行處理；處理后的清水經(jīng)進(jìn)一步增壓后送到常壓壓水井，溶解后變?yōu)楹t水進(jìn)入滲水收集井。

壓水井的布置密度是根據(jù)土壤性質(zhì)、特點(diǎn)、地形和地貌決定。對密度大于1.7的密實(shí)型土壤采取加壓壓水的辦法，壓縮空氣將清水強(qiáng)制壓入土壤中，形成強(qiáng)制洗滌；對滲水井難抽取和滲出的，采取了真空負(fù)壓抽取；當(dāng)循環(huán)清水不足時(shí)，可以補(bǔ)充外部清水；自然降水也起到洗滌土壤的作用。經(jīng)交換處理后的高濃度含鉻水，輸送到現(xiàn)生產(chǎn)工藝，作為工藝堿性水使用，最終制成產(chǎn)品。

[1]王大純，張人權(quán)等編著.北京：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ).1995.6(2005.6重印).

[2]沈照理.水文地球化學(xué)基礎(chǔ) {M}.北京：地質(zhì)出版社，1986.

[3]王秉忱，楊天行等.地下水污染與地下水水質(zhì)模擬方法.北京.北京師范學(xué)院出版社.1985.

P617[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-480-2

張建軍，陜西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)勘查監(jiān)測。

楊可樂，陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì)工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)勘查。

任智慧，陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì)工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)勘查。