餐廚垃圾處理項目中地下水影響分析

胡逸文

（上海嘉偉環保科技有限公司，上海200000）

1 概述

餐廚垃圾污染物很容易通過未進行防滲的地面區域滲透至含水層而造成地下水污染，在一定程度上對區域內地下水環境造成影響風險，本文以某餐廚再生資源利用中心項目為例，論述了該項目主要的地下水污染物，并且采用地下水環境影響預測方法論證了其對地下水環境的影響狀況。

2 項目概況

項目為餐廚廚再生資源利用中心，項目用地面積1758m2，建筑面積約為5001m2，處理規模為175t/d。根據調查區域內地下水環境，判斷出該區域為地下水環境Ⅲ類，執行GB/T14848-2017 中的Ⅲ類。

3 污染物組分及源強分析

處理的餐廚廢棄物主要包括餐飲垃圾、廚余垃圾（含農貿市場垃圾）和廢食用油三大類。項目參照其他城市的已有的調查數據進行類比分析確定，并綜合考慮區域內餐廚垃圾的現狀和組分。

3.1 廚余垃圾

廚余垃圾以廚果、蔬菜類為主，其余為紙類、橡膠類及塑料類等雜質，本項目參照其它城市廚余垃圾情況。

3.2 餐飲垃圾

餐飲垃圾以淀粉類、食物纖維類、動物脂肪類等有機物質為主要成分，具有含水率高、油脂、鹽份含量高、易腐變發酵、發臭的特點。

3.3 廢食用油

廢食用油以油為主，含有少量雜質，參照其它類似地溝油組分監測。

3.4 污染源強

根據項目性質可知，項目對區域地下水環境造成影響的污染物主要為廢水，主要廢水污染物濃度為CODcr 為12000mg/L、BOD5為4000mg/L、氨氮為3000mg/L、SS 為1000mg/L、石油類為800mg/L、總磷為3500mg/L。

3.5 地下水分區防滲措施

為防止項目運行生產溶液及廢水下滲污染地下水，項目針對各個區域了設置重點防滲區、一般防滲區和簡單防滲區，主要的防滲情況如下。

3.5.1 重點防滲區

綜合處理車間、厭氧消化系統、沼氣凈化及利用系統采用重點防滲，行相應的防滲，構筑物采用剛性+柔性防滲措施，即采用P8 等級混凝土+2mmHDPE 膜防滲結構。車間、庫房內的罐體貯槽均設置與罐體貯槽容積相當的圍堰，圍堰采用以P8 等級混凝土為主體的防滲結構。

3.5.2 一般防滲區

固液分離系統、污水處理系統、固廢處理系統等區域進行一般防滲，參考地下水導則相關防滲要求，采用與厚度Mb≥1.5m，滲透系數K≤1×10-7cm/s 粘土防滲層防滲性能等效的防滲措施，建議采用厚度不低于30cm、抗滲等級為P6（滲透系數≤0.49×10-8cm/s）的混凝土防滲結構。

3.5.3 食堂及辦公樓道路

食堂及辦公樓道理采用一般防滲，使用一般地面硬化處理。

4 地下水環境影響分析

4.1 地下水評價范圍

項目地下水評價范圍的確定參考HJ610-2016 中的相關要求，需要根據區域內地下水滲流情況來進行范圍的劃分和確定，根據導則要求，主要的范圍劃分方法包括有自定義法、查表法和公式計算法。

4.1.1 公式計算法

根據導則要去，公式法如下所示。

L= α×K×I×T ne

式中：L-下游遷移距離

α-變化系數，α≥1，取值為2；

K-滲透系數，m/d（本次根據區域內水文情況取值0.085m/d）；

I-水力坡度，無量綱（本次取0.10）；

T-質點遷移天數，取值根據情況需要控制不小于5000 d；

ne-有效孔隙度，無量綱（取值選為0.08）。

4.1.2 查表法

查表法相對來說范圍劃分的較為模糊，不能結合區域內具體情況來劃分，主要評價范圍如表1 所示。

表1 地下水環境現狀調查評價范圍參照

4.1.3 自定義法

自定義法需要結合當地水文地質情況，一般考慮區域內地表水流域為邊界。

結合以上方法分析，本項目評價范圍面積共計1.33 km2。

4.2 模型概化范圍及時段

4.2.1 模型概化范圍

根據評價區水文地質條件，模型模擬范圍以公式法估算的溶質遷移5000d 距離L，即1062m 為界；西側側向上游根據評價需要，以距本項目500m 為界；北側下游以某排泄面為界。

4.2.2 預測時段

針對本項目產污特征，本次預測時段為非正常狀況發生后0～80a。

4.2.3 預測因子

預測根據項目性質選取了特征因子COD。

4.2.4 預測方法

基于資料收集和現場調查，分析并掌握項目區的環境和水文地質特征，建立地下水流動的污染物遷移的數學模型，根據工程分析確定各狀況下的污染源強及預測參數，建立以Visual MODFLOW 數值計算的水量和水質預測模型，針對項目運行期非正常狀況可能對地下水環境產生的影響進行預測。

4.3 地下水環境影響預測與評價

4.3.1 地下水流場數值模擬

主要的數學模型如下：

地下水流模擬采用分塊均質、各向異性、非穩定三維分布參數地下水流數學模型，其數學表達形式如下：

4.3.2 模型參數賦值

本項所在區域潛水含水層可概化為白堊系夾關組（K2j）淺層風化裂隙水含水層，根據同區域抽水試驗成果數據，結合模型水位校驗成果，模擬的碎屑巖淺層風化裂隙含水層水平滲透系數取0.085m/d，垂向滲透系數0.015m/d。

4.3.3 污染物遷移模擬

污染物遷移模擬的模型同樣參考HJ610-2016，其可以表達為：

ρb——介質的密度情況（區域為砂泥巖孔隙介質，取值為2.44×106～3.09×106mg/dm3）；

θ——介質孔隙度，（無量綱）；

C——污染物組分濃度情況，mg/L；

t——時間（d）；

x,y,z——三維流向的坐標（m）；

Dij——水動力彌散系數張量；

vi——地下水滲流速度張量；

W——水流的源和匯（1/d）

Cs——組分的濃度，mg/L

λ1——溶解相的速率情況（1/d）

λ2——吸附相的速率情況，（L/mg·d）

4.3.4 預測結果

以前述運行模擬的初始滲流場作為溶質運移流場模擬本項目非正常運行狀況地下水污染情況。根據模擬結果，受局部地形控制，非正常運行狀況發生后污染物下滲進入地下水系統后主要由項目區向北側遷移。根據工況設計，污染物最長下滲時間為60d，相對于80a 的模型預測時長，該源強下滲時間較短，其污染物下滲過程均可視為瞬時注入。

4.3.5 預測評價

非正常狀況下項目廠區污染物石油類最大貢獻值分別為79.39 mg/L、1.58 mg/L 和79.39 mg/L。廠區邊界石油類分別在非正常狀況發生后14350d、9900d、11550 d 達到峰值，污染物在廠區邊界最大貢獻值為1.027 mg/L、0.014 mg/L 及1.436 mg/L。廠區下游石油類分別在非正常狀況發生后14350d，18650d、23100 d 達到峰值，污染物在廠區下游50m 最大貢獻值為0.561 mg/L、0.007 mg/L 及0.723 mg/L。廠區下游石油類分別在非正常狀況發生后29200d、26550 d、29200 d 達到峰值，污染物在廠區下游100m 最大貢獻值為0.506 mg/L、0.007 mg/L 及0.602 mg/L。

預測時段內，廠區下游石油類在非正常狀況發生后29200d達到峰值，污染物在廠區下游200m 最大貢獻值為0.074 mg/L、0.001 mg/L 及0.088 mg/L。

本項目評價區執行《地下水質量標準》（GB/T1484-2017）中的Ⅲ類標準（石油類≤0.05 mg/L）。本項目發生非正常狀況后，進入地下水系統的污染物中，石油類在廠區邊界至下游約280m范圍內超標，超標時間為非正常狀況發生后逾80a。

因此，項目應做好相關防護措施，最大程度避免避免非正常狀況發生，較小地下水污染的風險。

5 結論

本區域內項目在發生非正常狀況后，進入地下水中的石油類污染物中在一定范圍內會出現超標現象，因此，針對此種超標現象應該嚴格采取各項環保措施，整體來看，項目對地下水影響在可控范圍內。