羅 躍

（豐順縣水利建設(shè)管理中心，廣東 梅州 514300）

0 引言

當(dāng)前城市中水資源污染現(xiàn)象十分嚴(yán)重，水源地存在多種類型的污染，如果在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法檢測(cè)到其污染，將對(duì)其產(chǎn)生巨大的危害[1]。當(dāng)前城市發(fā)展進(jìn)程過(guò)快，造成大量工業(yè)廢水、廢物排放，通過(guò)地表滲透及生物鏈運(yùn)行，其產(chǎn)生的污染對(duì)城市的生態(tài)和人類健康都造成了巨大的影響[2]。當(dāng)前，我國(guó)的城市水源地主要有工業(yè)、生活以及自然3個(gè)方面的污染。同時(shí)，在部分地區(qū)還會(huì)出現(xiàn)多種污染類型同時(shí)存在的情況，進(jìn)一步加重地下水的污染程度[3]。為實(shí)現(xiàn)對(duì)城市水源地的保護(hù)，降低地下水的受污染程度，該文以廣東省梅州市豐順縣當(dāng)前水源地地下水為例，對(duì)其污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并在該基礎(chǔ)上提出更合理的防治技術(shù)方案。

1 城市水源地地下水污染現(xiàn)狀與防治技術(shù)

1.1 城市地下水污染現(xiàn)狀與概況

該文研究地為廣東省梅州市豐順縣，通過(guò)從廣東省梅州市豐順縣水利建設(shè)管理中心獲取與地下水資源相關(guān)的資料，從中獲取所需的信息和數(shù)據(jù)，對(duì)其水源地地下水資源質(zhì)量檢測(cè)水污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)域近年地下水資源質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，研究區(qū)域潛水總固體背景數(shù)值為380mg/L～820mg/L，屬于低礦化淡水。在檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)，測(cè)定總范圍為121mg/L～1052mg/L，平均數(shù)值為726.25mg/L，共有超標(biāo)點(diǎn)6個(gè)，與前一年相比，超標(biāo)點(diǎn)數(shù)量增加了一個(gè)，并且其他各個(gè)地段的地下水資源水質(zhì)均沒(méi)有達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。且該研究區(qū)域內(nèi)的地下水潛水資源與前一年相比，變化相對(duì)較小，并且中的氟化物以及鐵超標(biāo)得到明顯改善，但總固體、總硬度、氯化物等超標(biāo)點(diǎn)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(shù)

1.2.1 基于地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)的地下水水質(zhì)監(jiān)控

為實(shí)現(xiàn)城市水源地地下水污染防治，首先需要對(duì)地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，以達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下水潛在污染的目的。在該過(guò)程中引入水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)，結(jié)合研究區(qū)域含水層以及地下水的徑流特征，在綜合考慮污染源、環(huán)境保護(hù)等多種因素的情況下，在現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)上，新設(shè)地下水和地表水體監(jiān)測(cè)站[4]。監(jiān)測(cè)時(shí)需要遵循以下3個(gè)原則：第一，城市水源地地下水污染控制重點(diǎn)地區(qū)的加密監(jiān)控，設(shè)置更多的測(cè)點(diǎn)；第二，在水源地上游和下游需要進(jìn)行同步的監(jiān)測(cè)，并為后續(xù)監(jiān)測(cè)分析和治理提供比較依據(jù)；第三，在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，需要明確污染源特征污染因子，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可按照不同監(jiān)測(cè)目的，適當(dāng)增加或刪減監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。充分遵循上述原則，按照?qǐng)D1完成對(duì)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。

圖1 地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

結(jié)合圖1中的內(nèi)容，按照地下水不同的流動(dòng)方向，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)和周圍的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括上述總固體、總硬度、氯化物等指標(biāo)以外，還需要對(duì)耗氧量、各類金屬物質(zhì)含量、有毒有害物質(zhì)含量、細(xì)菌總數(shù)等參數(shù)的測(cè)定。在對(duì)水樣進(jìn)行采集時(shí)，需要綜合考慮不同類型、不同含水層條件，針對(duì)每種條件進(jìn)行分別采樣。并且在條件相同的含水層內(nèi)，必須沿不同的地下水位深度進(jìn)行分段采樣，以此能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)得到的結(jié)果對(duì)研究區(qū)域地下水污染在垂直方向上的具體變化進(jìn)行分析[5]。同時(shí)，地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)密度也需要根據(jù)研究區(qū)域水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、要求詳細(xì)程度等進(jìn)行綜合分析后決定。在完成對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)后，需要在布設(shè)點(diǎn)對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行采樣，采樣時(shí)需要用到的儀器主要有型號(hào)為MI-80S的智能型COD分析儀、型號(hào)為MI-70SMI-70S的氨氮快速測(cè)定儀、型號(hào)為HTY-DI-1000的TOC分析儀等，在采集完相關(guān)數(shù)據(jù)后利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行以上主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容信息的統(tǒng)一處理，將處理完的數(shù)據(jù)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(jié)合污染分布圖和離子含量圖編寫監(jiān)測(cè)報(bào)告，說(shuō)明水源地地下水的污染狀況。在了解當(dāng)前地下水水質(zhì)質(zhì)量的情況下，針對(duì)治理難點(diǎn)進(jìn)行治理，防治水污染。

1.2.2 基于高壓脈沖電凝技術(shù)的固廢處置

在進(jìn)行地下水水質(zhì)監(jiān)控后，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前城市水源地地下水污染情況，在該基礎(chǔ)上對(duì)地下水污染中的主要污染物——固廢進(jìn)行處置。對(duì)研究區(qū)域地下水資源中存在的總固體超標(biāo)點(diǎn)數(shù)量較多的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)該地各類工業(yè)區(qū)排放到水種的尾渣進(jìn)行固廢處置，并對(duì)處理后的尾渣進(jìn)行毒性浸出檢驗(yàn)。尾渣中主要包括的化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 尾渣無(wú)害化處理前化學(xué)成分

由表2可知，研究區(qū)域尾渣無(wú)害化處理前的化學(xué)成分較多，且大多是有毒和有害物質(zhì)，對(duì)地下水質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。為減少其有害物質(zhì)對(duì)地下水資源的污染影響，可采用氯氧法的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理。在處理過(guò)程中，通過(guò)氯氣的氧化作用，將廢渣中的氰化物氧化，并將其轉(zhuǎn)化為氰化物，然后氧化，生成無(wú)害的CO2和單體。在處理時(shí)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(jīng)十分成熟，通過(guò)該處理方式可以將固廢污染物中的有害物質(zhì)濃度降至0.5 mg/L，甚至更低，同時(shí)部分有害物質(zhì)能夠在這個(gè)處置過(guò)程中進(jìn)一步水解，并轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物[6]。同時(shí)，尾礦中的一些有毒重金屬可以轉(zhuǎn)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(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)固廢的處理。為達(dá)到該目標(biāo)，該文主要通過(guò)高壓脈沖電凝技術(shù)對(duì)重金屬污染物進(jìn)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(shù)主要通過(guò)調(diào)節(jié)池、高壓脈沖電凝機(jī)、中間池、沉淀池、過(guò)濾塔、清水池以及污泥進(jìn)行水體重金屬污泥沉淀、過(guò)濾以及達(dá)標(biāo)排放，在該過(guò)程中，并使用污泥濃縮池和脫水機(jī)去除水資源中的泥渣。高壓脈沖電凝技術(shù)的重點(diǎn)在于使用高壓脈沖電凝機(jī)，該文采用復(fù)極式的電絮凝反應(yīng)設(shè)備，僅有兩端的電極與電源兩端相連，每個(gè)電極的兩面的極性相反，即一面為陽(yáng)極，則另一面為陰極。采用高壓脈沖電凝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)固廢處理的原理為在復(fù)極式高壓脈沖電凝機(jī)設(shè)備中，電極和直流電源連接，在電場(chǎng)感應(yīng)電流作用下，極板兩面分別發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。

圖2 高壓脈沖電凝技術(shù)工藝流程

陽(yáng)極反應(yīng)如下：

陰極反應(yīng)如下：

通過(guò)上述化學(xué)方程式可以看出，高壓脈沖電凝機(jī)設(shè)備陽(yáng)極板能夠產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的新生態(tài)氧分子（O2），以氧化污水中的有機(jī)物；極板析出的Fe2+被氧化后經(jīng)反應(yīng)生成沉淀；陰極板能夠產(chǎn)生具有很強(qiáng)還原能力的新生態(tài)氫分子（H2），能夠?qū)⒅亟饘匐x子形成沉淀，以達(dá)到對(duì)固廢進(jìn)行處理的目的[7]。同時(shí)在放電過(guò)程中，該技術(shù)還可產(chǎn)生微小氣泡，能夠去除污水中的懸浮物等，通過(guò)這種方式能夠進(jìn)一步提升水資源質(zhì)量，減少重金屬污染物對(duì)城市水源地地下水資源的污染，同時(shí)避免水體二次污染的情況。

1.2.3 基于功能分區(qū)的生態(tài)保護(hù)恢復(fù)

在進(jìn)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(dāng)?shù)剡€存在生態(tài)環(huán)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(shù)后，引入生態(tài)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)。在具體應(yīng)用中，需要采取多種生態(tài)保護(hù)措施：1）在開(kāi)展各項(xiàng)工業(yè)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能少地占用土地，并將臨時(shí)占地控制在最小范圍內(nèi)，減少對(duì)周圍植被的破壞。2）針對(duì)土壤進(jìn)行保護(hù)和利用。土壤是一種在長(zhǎng)期的物理、化學(xué)和生物作用下，由大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)組成的成熟土壤。在開(kāi)展各項(xiàng)工業(yè)活動(dòng)前，需要將表層熟化的土壤進(jìn)行集中堆放，并在完成工作活動(dòng)后，將土壤回填在原來(lái)的位置上，針對(duì)不能回填的土壤需要及時(shí)運(yùn)輸?shù)缴嫌沃希M(jìn)行臨時(shí)堆放。3）在完成工業(yè)活動(dòng)后，還需要開(kāi)展覆土和土地平整工程。覆土可分為壩體覆土和庫(kù)面覆土。在進(jìn)行覆土后，需要通過(guò)人工的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)覆土的整平，其厚度應(yīng)當(dāng)控制在0.6 m左右，表面覆土應(yīng)進(jìn)一步劃分為2個(gè)基本層，一層為阻隔層，一層為覆蓋層。在完成覆土后，采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行整平，要求整平后其坡度不得超過(guò)5°。除上述防治措施以外，為實(shí)現(xiàn)植被的恢復(fù)，還需要種植草種，在覆土上可直接播撒，在庫(kù)面頂部上需要在確保平整后，再進(jìn)行播撒。在對(duì)水源地地下水進(jìn)行生態(tài)保護(hù)恢復(fù)時(shí)，需要結(jié)合區(qū)域內(nèi)水資源的實(shí)際條件、環(huán)境等自然屬性和水資源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀以及社會(huì)發(fā)展對(duì)水質(zhì)提出的要求等社會(huì)屬性，將一定范圍內(nèi)的水域劃分為特定功能，并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，如圖3所示。

圖3 按功能分區(qū)劃分水源地地下水

圖2中保護(hù)區(qū)、保留區(qū)等為一級(jí)區(qū)劃，用來(lái)協(xié)調(diào)水資源的發(fā)展和保護(hù)；飲用水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)為二級(jí)區(qū)劃，對(duì)不同行業(yè)領(lǐng)域和地區(qū)間的水資源協(xié)調(diào)。在對(duì)具體處理技術(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，可選用集中式污水處理技術(shù)（物化處理和生化處理）、分散式污水處理技術(shù)（生化處理和生態(tài)工程）和農(nóng)田化肥農(nóng)藥減量處理技術(shù)（種植制度和優(yōu)化施肥），其中第一種技術(shù)主要應(yīng)用于點(diǎn)源地下水污染治理；第二種技術(shù)和第三種技術(shù)主要應(yīng)用于面源地下水污染治理。通過(guò)對(duì)多種技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水環(huán)境的生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)。

至此，完成城市水源地地下水污染防治技術(shù)的設(shè)計(jì)。

2 試驗(yàn)對(duì)比

為了驗(yàn)證該文設(shè)計(jì)的城市水源地地下水污染防治技術(shù)的有效性，將該文設(shè)計(jì)技術(shù)與文獻(xiàn)[2]中的技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，在研究區(qū)域應(yīng)用一個(gè)月后，可得到不同防治技術(shù)應(yīng)用后的水資源質(zhì)量指標(biāo)變化結(jié)果。見(jiàn)表3。

表3 不同防治技術(shù)應(yīng)用后水資源質(zhì)量指標(biāo)變化情況

根據(jù)表2中的試驗(yàn)結(jié)果可知，在應(yīng)用兩種防治技術(shù)后，城市地下水污染得到明顯改善，這是因?yàn)閮煞N技術(shù)都采用了綜合性的防治手段，能夠提升污染治理效果。但對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析后可以發(fā)現(xiàn)，該文設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用后，地下水水資源質(zhì)量指標(biāo)變化幅度更大，無(wú)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(cè)值平均值都得到了有效降低，降低后的數(shù)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(xiàn)[2]中技術(shù)應(yīng)用后相關(guān)數(shù)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(jiàn)該文設(shè)計(jì)技術(shù)測(cè)值平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于文獻(xiàn)[2]中技術(shù)的測(cè)值平均值，證明該文設(shè)計(jì)技術(shù)的防治效果更佳，與文獻(xiàn)[2]中的防治技術(shù)相比更具有優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，該文設(shè)計(jì)技術(shù)在城市水源地地下水污染防治方面的優(yōu)勢(shì)較為明顯，具有一定應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

水資源在城市的建設(shè)與發(fā)展中有舉足輕重的作用，也是促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素?；诔鞘兴吹氐叵滤Y源的重要性，該文以廣東省梅州市豐順縣區(qū)域內(nèi)的地下水為例，對(duì)其當(dāng)前地下水污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并介紹了多種防治技術(shù)。通過(guò)應(yīng)用各項(xiàng)防治技術(shù)，在加強(qiáng)污水處理力度的同時(shí)，也能夠有效增強(qiáng)周圍居民環(huán)保意識(shí)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，有效提升城市整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)城市未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。