遵義市某電鍍廠區(qū)地層防污性能及其污染預(yù)防建議

吉勤克補子，江 峰，高 峰

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000)

電鍍是一種在工業(yè)產(chǎn)品表面進行化學鍍膜，以達到裝飾、防護以及改良工件性能的目的的工業(yè)行業(yè)。電鍍行業(yè)已成為當今世界造成污染最嚴重的工業(yè)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國電鍍廠已有逾1萬家，電鍍行業(yè)廢水排放量約占全國工業(yè)廢水總排放量的10%[1]。電鍍廢水的跑、冒、滴、漏等過程是電鍍廢水污染地下水的主要過程，導(dǎo)致嚴重的環(huán)境生態(tài)破壞，同時由于其成分復(fù)雜(如Cr、Ni、Zn和Cu等重金屬)且毒性巨大，給場區(qū)下游居民的生產(chǎn)生活構(gòu)成嚴重的威脅[2-3]。目前，電鍍行業(yè)已逐漸達到清潔生產(chǎn)和以量定產(chǎn)的新階段，資源回收再利用和綠色循環(huán)使用已成為電鍍行業(yè)主流的發(fā)展方向[4-7]。

本文依托遵義紅花崗表面處理產(chǎn)業(yè)園水文地質(zhì)勘察項目，以遵義市某電鍍廠建設(shè)區(qū)為研究對象，通過在場區(qū)開展?jié)B水試驗及壓水試驗獲取了翔實的地層滲透系數(shù)，評價了電鍍廠區(qū)地層防污性能，提出了場區(qū)污染預(yù)防建議措施，同時為科學合理進行場區(qū)布局及防滲工程布設(shè)，在電鍍廠建設(shè)前期進行場區(qū)地層防污性能研究是極其必要的，且具有重大的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 氣象水文

工作區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)， 受季風影響顯著。冬無嚴寒，夏酷暑屬，雨量豐沛，氣候宜人。年日照時數(shù)在1 000～1 300 h之間，多年平均氣溫在 12.6℃～18℃之間，一年中以7月最高，月均溫23℃～28℃；1月最低，月均溫2℃～8℃。無霜期一般為254～340 d。6-8月主導(dǎo)風向為東南風，其余各月為東南風，年平均速0.9～2.2 m/s。

工作區(qū)處于長江流域烏江水系，區(qū)內(nèi)主要地表河流為湘江河其支流坪橋河，附近的水庫為長堰溝水庫。

1.2 地質(zhì)概況

研究區(qū)的包氣帶主要由第四系(Q)密實原狀土層、松散回填土及三疊系(T)基巖構(gòu)成，土層厚度約0～3.0 m，分布不連續(xù)。主要出露地層為三疊系嘉陵江組(T1-2j)和關(guān)嶺組(T2g)。嘉陵江組(T1-2j)巖性以灰色中厚層灰?guī)r、白云巖以及粉晶白云巖、砂屑白云巖；關(guān)嶺組巖性為雜色頁巖、粉晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等。研究區(qū)位于永安場向斜西翼近軸部(圖1)，受構(gòu)造應(yīng)力作用，場區(qū)巖層產(chǎn)狀多為倒轉(zhuǎn)，傾向北西西，巖層陡立。

圖1 研究區(qū)水文地質(zhì)圖

1.3 水文地質(zhì)概況

研究區(qū)總體地勢南高北低、西高東低，地貌組合類型為北北東向溶丘槽谷，地形起伏較小，相對50～150 m左右。含水巖組以三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)碳酸鹽巖含水巖組為主。地下水主要接受大氣降水入滲補給，受兩側(cè)高角度發(fā)育的碎屑巖隔水巖層控制，地下水總體由南南西向北北東徑流，區(qū)域地下水總體以北面湘江河為最低排泄基準面，局部于地形切割、裂隙發(fā)育等有利部位排出地表。

2 試驗過程及結(jié)果

2.1 滲水試驗

根據(jù)收集的電鍍廠建設(shè)項目可行性研究、設(shè)計報告等資料，重點針對場區(qū)擬建污水處理廠、辦公及生活區(qū)、一般生產(chǎn)區(qū)進行了滲水試驗，滲水試驗選擇壓實性較好的原狀土層，并包含了場區(qū)各地層分布類型，主要為獲得場區(qū)不同位置天然包氣帶的滲透系數(shù)，并綜合評價研究區(qū)區(qū)天然包氣帶防污性能，試驗過程見圖2。根據(jù)各試坑記錄原始數(shù)據(jù)計算獲得場區(qū)天然包氣帶滲透系數(shù)見表1。

圖2 滲水試驗過程

表1 滲水試驗成果數(shù)據(jù)一覽表

2.2 壓水試驗

(1)本次針對CK1和CK2號水文孔局部孔壁穩(wěn)定，且具備試驗條件的孔段進行了壓水試驗，壓水試驗成果原始數(shù)據(jù)如表2。

表2 壓水試驗成果原始數(shù)據(jù)一覽表

(2)地下水類型判別

通過壓水試驗原始數(shù)據(jù)繪制出的P-Q曲線可定性區(qū)別A(層流)型、B(紊流)型、C(擴張)型、D(沖蝕)型以及E(填充)型五類，分別對CK1號和CK2號鉆孔P-Q曲線繪制如圖3。從圖中可以看出，CK1號和CK2號鉆孔的升壓曲線為通過原點的直線，且降壓曲線與升壓曲線基本重合，說明研究區(qū)地下水為A(層流)型。

圖3 研究區(qū)CK1號CK2號水文孔壓水試驗P-Q曲線圖

(3)計算方法

通過壓水試驗原始數(shù)據(jù)繪制P-Q曲線，繪制曲線均為A(層流)型，采用如下公式(1)、(2)進行巖體透水率、滲透系數(shù)的計算，計算結(jié)果見表3。

(1)

式中：Q為試段透水率，Lu；l為試段長度；Q3為第三階段的壓入流量，L/min；P3為第三階段的試驗壓力，MPa；

(2)

式中：k為巖體滲透系數(shù)，m/d；Q為壓入流量，m3/d；H為試驗水頭，m；l為試段長度，m；r0為鉆孔半徑，m。

2.3 防污能力分析

天然包氣帶防污性能按照《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境》要求，繪制Mb-lgK圖(圖4)可直觀反應(yīng)其防污性能的強弱。總體上，研究區(qū)天然包氣帶防污能力總體為“弱”，表現(xiàn)為其極易受到污染。

表3 壓水試驗成果數(shù)據(jù)一覽表

圖4 研究區(qū)防污能力劃分圖

3 污染預(yù)防建議

根據(jù)前文對研究區(qū)包氣帶和潛水含水層防污性能評價結(jié)果，場區(qū)整體防污性能“弱”，表現(xiàn)為其極易受到污染，且其自凈能力非常有限。根據(jù)研究成果對場區(qū)的污染預(yù)防提出如下建議如下：(1)場區(qū)建設(shè)過程中切實加強場區(qū)防滲工程質(zhì)量，確保電鍍廠投產(chǎn)后不會發(fā)生跑、冒、滴、漏等事故；(2)做好場區(qū)雨污分流系統(tǒng)，減小大氣降雨混入電鍍廢水的量，減輕廠方廢水處理壓力，同時減小電鍍廢水排放量；(3)場區(qū)建設(shè)投產(chǎn)后，應(yīng)至少每月取水質(zhì)監(jiān)測井測試其重金屬含量情況，確保電鍍廢水污染早發(fā)現(xiàn)早治理，減輕其生態(tài)危害。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)區(qū)包氣帶垂向滲透系數(shù)為0.000 3～0.071 cm/s，平均為0.016 9 cm/s；潛水含水層滲透系數(shù)介于6.12E-6～1.52E-5cm/s，平均值為1.07E-5cm/s；

(2)根據(jù)場區(qū)巖性特征及滲透系數(shù)測試結(jié)果，對場區(qū)地層防污性能進行分級評價，評價結(jié)果為“弱”，顯示場區(qū)地層極易受到污染；

(3)遵義市某電鍍廠區(qū)防污性能“弱”，在場區(qū)建設(shè)過程中應(yīng)切實加強防滲工程的質(zhì)量，確保在電鍍廠投產(chǎn)后不會發(fā)生電鍍廢水冒、跑、滴、漏等現(xiàn)象。