於 靜, 陳 嘯

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

1 基本概況

該垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目場址位于長三角某沿海城市，處置規(guī)模為1000 t/d。項(xiàng)目建設(shè)1×500 t/d機(jī)械爐排垃圾焚燒爐與1×N15MW 汽輪發(fā)電機(jī)組。配套建設(shè)1 座180 m3/d 處理規(guī)模的垃圾滲濾液預(yù)處理裝置，垃圾滲濾液預(yù)處理裝置采用螺旋格柵機(jī)+預(yù)沉池+調(diào)節(jié)池+高效厭氧反應(yīng)罐+一級A/O+外置式超濾膜+NF+RO的處理工藝，取消原先設(shè)計(jì)的“化學(xué)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(qiáng)確定

地下水環(huán)境污染影響情形為生活垃圾焚燒發(fā)電工程建設(shè)的180 t/d處理規(guī)模的垃圾滲濾液預(yù)處理站在運(yùn)營過程中，垃圾滲濾液預(yù)處理站調(diào)節(jié)池因運(yùn)行時長、高濃度垃圾滲濾液腐蝕等原因，池體發(fā)生破損，垃圾滲濾液發(fā)生滲漏，進(jìn)而對地下水環(huán)境造成污染[1～5]。

垃圾滲濾液污染因子主要為CODMn和氨氮，項(xiàng)目產(chǎn)生的高濃度廢水主要集中于垃圾滲濾液預(yù)處理裝置調(diào)節(jié)池所在處，本次預(yù)測以調(diào)節(jié)池為污染源。調(diào)節(jié)池為半地埋構(gòu)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(diào)節(jié)池中滲濾液水位大部分情況下高于地下水位，若調(diào)節(jié)池底部發(fā)生破損，污水可通過破損處進(jìn)入附近土壤及包氣帶，進(jìn)而進(jìn)入地下水。本次評價(jià)將非正常工況下，污染情景源強(qiáng)確定為：滲濾液調(diào)節(jié)池底部發(fā)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(jìn)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(qū)域水文地質(zhì)

3.1 評價(jià)范圍內(nèi)地形

地下水評價(jià)范圍內(nèi)的地形三維圖如圖1所示。地形數(shù)據(jù)來自SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)所提供的90 m分辨率地面高程網(wǎng)格數(shù)據(jù)[6～8]。

圖1 地下水評價(jià)范圍地形三維圖

3.2 區(qū)域地形地貌特征

項(xiàng)目建設(shè)地屬丘陵山區(qū)，整個地勢以東北、西北、西南較高，向東和東南部傾斜?？h境內(nèi)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(gòu)成“八山半水分半田”的地類組合。

3.3 區(qū)域構(gòu)造

根據(jù)1/200000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，所在場地大地構(gòu)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(gòu)造復(fù)式隆起帶南段東側(cè)。構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺不明顯。區(qū)域構(gòu)造體系屬華夏構(gòu)造體系，主要表現(xiàn)為北東～北北東向的斷裂構(gòu)造，場地總體穩(wěn)定性較好。

3.4 地質(zhì)構(gòu)成及特征

依據(jù)場地巖土工程初步勘察報(bào)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(tài)，主要由風(fēng)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(zhì)粘土(dlQ3)灰黃色，濕，粉質(zhì)粘土呈硬可塑～硬塑狀態(tài)，整體呈稍密狀態(tài)，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?guī)r，呈棱角狀及次棱角狀。土質(zhì)不均，屬混合土，局部為粉質(zhì)粘土或碎石層。實(shí)測動力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)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(biāo)高153.68～186.18 m，揭露層厚為0.50～9.80 m。第31層：強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r(J3)灰褐、灰綠色，殘留部分母巖結(jié)構(gòu)，局部夾全風(fēng)化及中風(fēng)化巖塊。實(shí)測動力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)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(biāo)高143.88～185.48 m，揭露層厚為0.50～2.80 m。

3.5 區(qū)域水文地質(zhì)

據(jù)地質(zhì)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(zhì)粘土層中，分布廣泛而連續(xù)。潛水主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給，以垂直蒸發(fā)排泄為主，其水位受季節(jié)及大氣降水控制，動態(tài)變化較大?？辈炱陂g實(shí)測水位埋深在1.00～4.20 m，標(biāo)高在150.08～181.33 m。地下水位受大氣降水及季節(jié)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(fēng)化基巖裂隙中，主要接受相鄰地層入滲補(bǔ)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(fā)育程度有差異，總體水量貧乏。

4 場地地下水現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查，本區(qū)地下水無人工開采，也無人工回灌；項(xiàng)目所在地區(qū)域地下水尚未劃分功能區(qū)，目前也無開發(fā)利用計(jì)劃。由于潛水含水層地下水流向與季節(jié)相關(guān)，枯水期時項(xiàng)目所在區(qū)域的地下水向周邊地表水排泄，此時因本項(xiàng)目非正常事故引起的地下水污染，可能會進(jìn)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(jù)監(jiān)測水位數(shù)據(jù)，通過樣條函數(shù)插值法，差值得到的等水位線如圖2所示。本項(xiàng)目垃圾滲濾液等高濃廢水收集后經(jīng)廠內(nèi)滲濾液污水處理系統(tǒng)處理后回用。廠內(nèi)滲濾液污水處理系統(tǒng)位于廠區(qū)東側(cè)，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(qū)域地下水等水位線

5 地下水環(huán)境影響預(yù)測分析

5.1 污染途徑及情景分析

所在地地下水產(chǎn)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(xiàng)目產(chǎn)生的污水排入周邊水體中進(jìn)而滲入補(bǔ)給地下水含水層中；②固體廢物滲濾液或井雨水產(chǎn)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(fā)生破損進(jìn)而滲透污染地下水。本項(xiàng)目滲濾液經(jīng)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(tǒng)處理；④由于滲濾液等廢水處理池池體及防滲層出現(xiàn)破損,進(jìn)而發(fā)生泄漏污染地下水。相對而言，滲濾液處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)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(jià)主要考慮廠區(qū)內(nèi)滲濾液處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池因池體及其防滲層破損導(dǎo)致廢水泄漏情形下對地下水環(huán)境的影響。根據(jù)前文分析，主要針對評價(jià)區(qū)內(nèi)的淤泥孔隙潛水[13]。

5.2 預(yù)測模型

本項(xiàng)目地下水三級評價(jià)可通過解析法預(yù)測地下水環(huán)境影響。項(xiàng)目在正常情況下基本不產(chǎn)生地下水污染，主要的考慮因素是滲濾液調(diào)節(jié)池破損導(dǎo)致的滲濾液滲漏對地下水可能造成的影響[14, 15]。假設(shè)滲濾液低流量、長時間泄漏；此污染情景可概化為一維穩(wěn)定流動一維水動力彌散問題，本情景適合導(dǎo)則推薦解析法中的D.1.2.1.2，一維半無限長多孔介質(zhì)柱體，一端為定濃度邊界。取平行地下水流動的方向?yàn)閤軸正方向時，污染物濃度分布模型如下：

(1)

地下水實(shí)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(diǎn)的距離，m；t為時間，d；C(x，t)為t時刻點(diǎn)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(shù)，根據(jù)資料，取0.007 m/d；I為飽水帶水力梯度，根據(jù)水位數(shù)據(jù)計(jì)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(shù)，m2/d。

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

5.3 地下水影響預(yù)測分析

通過對污染物源強(qiáng)的分析，篩選出具有代表性的污染因子進(jìn)行預(yù)測。CODMn、NH3-N分別以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)評價(jià)，CODMn、NH3-N濃度對應(yīng)超過3.0 mg/L、0.5 mg/L的污染羽作為超標(biāo)范圍，分別計(jì)算CODMn、NH3-N在泄漏100 d，1000 d，3650 d，7300 d后的濃度與最大運(yùn)移距離。CODMn、NH3-N在7300 d內(nèi)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(yù)測結(jié)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(kuò)散，時間越長，污染范圍越大。CODMn在100 d超標(biāo)距離約0 m，至7300 d超標(biāo)距離約72 m；氨氮在100 d超標(biāo)距離約5 m，至7300 d超標(biāo)距離約72 m。

6 結(jié)論與討論

根據(jù)調(diào)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(qū)防滲等措施并加強(qiáng)日常維護(hù)后，不會有污水的泄漏情況發(fā)生，也不會對地下水環(huán)境造成影響。

根據(jù)預(yù)測結(jié)果可知，事故工況下，假設(shè)垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池發(fā)生污水泄漏，污染物CODMn和氨氮持續(xù)進(jìn)入地下水中，7300 d可運(yùn)移至下游72 m距離處，對場地內(nèi)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(hù)工作，按規(guī)范做好廢水收集、儲存、輸送、處理系統(tǒng)構(gòu)筑物及管路的防滲、防沉降處理，以防范對地下水環(huán)境質(zhì)量的影響；同時做好廠內(nèi)的地面硬化防滲，特別是對項(xiàng)目各生產(chǎn)單元、廢水預(yù)處理單元、固廢暫存單元和生產(chǎn)裝置區(qū)的地面防滲工作，只要落實(shí)以上措施，則該項(xiàng)目的運(yùn)行對地下水環(huán)境影響不大。