某污水处理厂土壤和地下水污染调查研究.pdf

2023年 第16期广东化工第50卷 总第498期115某污水处理厂土壤和地下水污染调查研究某污水处理厂土壤和地下水污染调查研究吴嵘，宋秋瑾，王凯(浙江中一检测研究院股份有限公司，浙江 宁波315000)摘要本文对某污水处理厂二期场地进行土壤和地下水污染状况调查，为场地的后续开发利用进行提供依据。共布设土壤点位20个土壤点位，采集59个土壤样品；布设地下水采样点13个，采集15个地下水样品；布设2个地表水采样点，采集3个地表水样品；布设2个底泥采样点，采集3个底泥样品。检测结果显示，场地内和对照点土壤、地下水均有多项指标超标，根据分析结果排除超标是由污水处理厂引起，推测原因为受到原鱼塘和养殖场的建筑、生活垃圾堆放影响，为历史遗留污染。关键词土壤；地下水；场地环境调查；污水处理厂；监测中图分类号X523文献标识码A文章编号1007-1865(2023)16-0115-04Investigation on Soil and Groundwater Pollution in a Wastewater Treatment PlantWu Rong,Song Qiujin,Wang Kai(Zhejiang Zhongyi Testing Research Institute Co.,Ltd.,Ningbo 315000,China)Abstract:In this paper,a survey of soil and groundwater pollution at the second-phase of a wastewater treatment plant was investigated,providing a basis forthe further development and utilization of the plant.A total of 20 soil points,59 soil samples;13 groundwater sampling points,15 groundwater samples;2 surfacewater sampling points,3 surface water samples;2 sediment sampling points,3 sediment samples were collected.The results showed that a part of the indicators in thesite and the control point exceeded the standard.According to the analysis results,it can be ruled out that those exceeding indicators was caused by the wastewatertreatment plant,and presumably,the reason was affected by the construction and domestic waste stacking in the area that once used as fish pond and farm,which ishistorical pollution.Keywords:soil；groundwater；site environmental survey；wastwater treatment plant；monitoring近年来，随着社会不断发展，城市化进程加快，越来越多土地被开发利用，工业企业的蓬勃发展也带来一系列问题，例如越来越多的工业企业会导致大量有毒有害物质进入土壤和地下水1，形成受污染区域，这些区域中沉积的污染物质在短期内难以自然降解2，造成环境污染的风险，危及人群健康。对地块进行土壤和地下水的污染调查能够及时摸清地块污染状况，根据调查结果，在项目建设前或项目运营期对土地资源进行持续和合理运用，从而能够最大限度减少地块污染给人体健康和环境带来的风险3。根 据 建 设 用 地 土 壤 污 染 状 况 调 查 技 术 则(HJ25.1-2019)4、建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则(HJ 25.2-2019)5等相关技术导则，本文以某污水处理厂二期项目地块为例，对地块内的土壤和地下水污染状况开展初步调查，分析该地块环境影响情况，为其预留地的后续开发提供依据。1第一阶段地块调查第一阶段地块调查1.1地块概况该地块面积约为4.7万平方米，早期作为道路、河道和农田，2012年用于堆放相邻地块施工挖出的原状土(农田土)，东北侧建有畜禽养殖区域，2017年西南侧建设鱼塘，到2020年，地块鱼塘、养殖场全部拆除，现今为二期污水处理厂，主要建筑为二期污水处理设备，地块东北角堆放有开挖的原状土。地块南侧为河流，建有堤坝，地势相对较高。地块东侧未作规划，为空地，调查期间为临时钢筋加工棚，正在拆除中。地块规划为公用设施用地(U)。1.2地块周边环境概况地块周边现状500 m范围内主要为光伏工业园、制药企业、光电企业、农田、河流。地块西侧为污水处理厂一期项目，中间相隔一条明渠用于排放污水处理厂处理后的污水。地块南侧紧邻为河流，建有堤坝，地势相对较高。1.3地块污染识别通过查阅相关的历史资料及对用地单位、地块附近相关企业管理人员进行访谈，地块历史上曾做为农田、河道、道路、荒地、鱼塘、养殖场，以及有原状土(为农田土)堆放。现状埋有地下污水管网和半地埋设施，可能有泄露风险，潜在污染物应当为进水企业废水所包含的污染物，因此判断地块内特征污染物为总铜、总锌、氟化物、氰化物、总镍、苯胺、二氯甲烷、石油烃(C10-C40)。根据周边企业环评，光伏工业园污染物为氟化物、氯化氢、石油烃(C10-C40)、二氧化硫；光电企业污染物为甲苯、二甲苯、石油烃(C10-C40)，制药企业污染物为苯胺类、总铜、氟化物(以F-计)、二氯甲烷、硫化物、总锌、石油烃(C10-C40)。2第二阶段初步调查采样方案第二阶段初步调查采样方案2.1水文地质情况根据引用地勘资料揭露的地层信息，自上而下为杂填土(层厚介于0.59.5 m)、粉质粘土(层厚介于1.05.1 m)、淤泥质粉质粘土(厚度介于0.911.8 m)、粉质粘土夹粉土(厚度介于1.05.4 m)、粉土(厚度介于1.809.50 m)、粉砂夹粉土(厚度介于2.508.80 m)、粉细砂(厚度介于1.7011.90 m)、粉质粘土(厚度介于3.0011.70 m)、粉土(厚度介于0.2010.70 m)、粉细砂(厚度介于1.5022.40 m)、中风化砂岩，地下水埋深在0.85.7 m之间(相邻地块调查报告)，地下水变幅较大，呈自南向北流动。2.2布点方案根据1.3地块污染识别，参照HJ25.1-2019、(HJ 25.2-2019)等相关技术导则，采用专业判断布点法进行布点，对可能产生污染的区域布设点位，初步调查地块内共布设10个土壤采样点位、9个地下水采样点位，2个底泥和地表水采样点。在地块外部区域的四个垂直轴向上，每个方向上等间距布设3个采样点，分别进行采样分析，且每个方向上各设一个地下水对照点。由于地块西侧为污水处理厂一期工程，为防止监测结果受污水处理厂一期的影响，故在污水处理厂一期范围外，即一期西侧布设一个土壤和地下水对照点，该对照点历史均为农田，不受工业活动影响。具体点位情况见图1。收稿日期2023-07-04作者简介吴嵘(1981-)，男，江西玉山人，工学博士，工程师，主要研究方向为土壤、地下水污染调查与治理、污染物性质鉴定。广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期(1)场地内采样点位布设图(2)对照点、底泥和地表水点位布设图图图1场地采样点位分布图场地采样点位分布图Fig.1Site sampling point distribution map各点位布设筛选情况见表1。表表1点位布设筛选情况点位布设筛选情况Tab.1Site layout and screening situation点位类型监测点位布点位置点位类型监测点位布点位置场内土壤监测点位T1水解酸化池西北角对照点位土壤点位DZT1(表层)地块北侧T2细格栅及混凝沉淀池北侧DZT2(柱状样)地块北侧T3除臭设备东侧DZT3(表层)地块北侧T4AAO一体化池北侧DZT4(表层)地块南侧T5混凝沉淀池西北角DZT5(表层)地块南侧T6臭氧制备间北侧DZT6(表层)地块南侧T7配电间北侧DZT7(表层)地块东侧T8消毒接触池东北角DZT8(表层)地块东侧T9V型滤池东北角DZT9(表层)地块东侧T10加药加氯间西北角DZT10(表层)污水处理厂一期西侧场内地下水监测点位S1(原有井)细格栅及混凝沉淀池南侧地下水点位DZS1地块北侧S2水解酸化池西北角DZS2地块南侧S3细格栅及混凝沉淀池北侧DZS3地块东侧S4水解酸化池东侧空地DZS4污水处理厂一期西侧S5(原有井)AAO一体化池东侧底泥DN1地块西侧明渠S6AAO一体化池北侧DN2河流上游S7配电间北侧地表水DB1地块西侧明渠S8加药加氯间西北角DB2河流上游S9(原有井)加药加氯间东侧2.3采样深度根据 重点行业企业用地调查疑似污染地块布点技术规定(试行)，初步设计本次调查取样深度最大为6.0 m，其中DZT1、DZT3DZT10点位仅取表层050 cm土壤样品；T1T10、DZT2调查取样深度为6.0 m，每个点位取不同深度的4个土壤样品。地下水监测井建井深度为7.5 m，取样深度为监测井水面下0.5 m以下，每个监测井取1个水样。2.4监测项目根据各质量标准提出的污染物项目，结合已分析的特征污染因子以及地块环境初步分析中的相关结论，提出本次地块环境调查中监测因子如下。2.4.1土壤及底泥监测项目pH；土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 36600-2018)规定的基本项目：重金属(7项)(铅、镉、铬(六价)、砷、汞、镍、铜)；VOCs(27项)、SVOCs(11项)；锌、氟化物、氰化物、石油烃(C10-C40)。2.4.2地下水监测项目地下水质量标准(GB/T 14848-2017)表1基础项目中除放射性指标以外的剩余37项指标：色度、嗅和味、浑浊度、肉眼可见物、pH、溶解性总固体、总硬度、耗氧量、氨氮、挥发酚、阴离子表面活性剂、总大肠菌群、菌落总数、亚硝酸盐氮、硝酸盐(以氮计)、硫化物、铬(六价)、碘化物、氰化物、氟化物(以氟离子计)、氯化物(以氯离子计)、硫酸盐(以硫酸根计)、铁、铝、锰、钠、汞、铜、锌、镉、砷、硒、铅、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯；其他特征污染物：镍、二氯甲烷、石油烃(C10-C40)、苯胺。2.4.3地表水监测项目地表水质量标准(GB3838-2002)规定的地表水基本指标：pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氟化物、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群。2.5现场采样本次土壤、地下水、地表水、底泥的采样工作委托具有CMA认证的检测机构进行，共采集59个土壤样品(含6个平行样)，15个地下水样品(含2个平行样)，3个地表水样品(含1个平行样)，3个底泥样品(含1个平行样)。2.6评价方法2.6.1土壤及底泥规划用地性质为公用设施用地(U)，故本次调查土壤污染风险筛选值采用 土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 36600-2018)中“第二类用地筛选值”作为本地块土壤污染筛查的评价依据。其中土壤锌、氟化物筛选值根据建设用地土壤污染风险评估技术导则(HJ25.3-2019)推荐值2023年 第16期广东化工第50卷 总第498期117推导出的第二类用地风险控制值。2.6.2地表水及地下水地块及其邻区均不在水源保护区范围之内，地下水均为非饮用水源。根据水环境功能区划，受纳水体水质执行地表水环境质量标准GB3838-2002中类水标准；据此，本次调查地块地表水GB3838-2002中类水标准开展评价，地下水可选用地下水质量标准GB/T 14848中的类标准开展地下水评价。对于该标准中未作规定限值的污染因子，参考上海市建设用地土壤污染状况调査、风险评估、风险管控与修复方案编制、风险管揑与修复效果评估工作的补充规定(试行)(沪环土202062号)6第二类用地筛选值进行分析。3调查结果分析调查结果分析3.1土壤监测结果检测数据显示，地块土壤50项监测项目中，共检出21项，各项金属均检出，但均低于第二类用地筛选值。超标因子均为挥发性有机物，超标倍数较大。超标点位分布较广，且大部分点位只超标12项因子，因子也各不相同，无明显污染源特征。对照点DZT5有多项指标严重超标，该点靠近河流，为堤坝上点位，处于地势较高位置，基本不受地块影响。推测本区域受历史建筑、生活垃圾堆放的遗留影响，部分挥发性有机物指标偏高。特征污染物氟化物、氰化物、石油烃(C10C40)均未超标。表2中只列出了检出的监测因子。表表2土壤监测结果土壤监测结果Tab.2Soil monitoring results监测指标筛选值/(mg/kg)检出率/%地块内浓度范围/(mg/kg)对照点浓度范围/(mg/kg)超标率/%pH(无量纲)-1007.298.777.358.68-砷601001.8428.13.8614.40镉651000.150.690.302.770铬(六价)5.73.390.54.00.50铜180001001063725.661.741030铅80010014.113618.11270汞381000.0140.1810.030.170镍90010055139712130锌1353421001031.611031111.1010301,2-二氯乙烷51.691.3633-1.691,2-二氯丙烷58.471.1995-8.471,1,2,2-四氯乙烷6.83.391.21631.28653.391,1,2-三氯乙烷2.81.69-1.21.211031.69氯乙烯0.431.69-1.03251.69苯41.69-1.95.351031.691,2-二氯苯5603.381.5594-1.69乙苯281.691.2652-1.69邻二甲苯64013.561.29481.274013.56石油烃(C10C40)450096.616239134630氟化物1606910084189901360氰化物13525.420.040.09-03.2地下水监测结果根据检测结果，本次地块特征污染物均未超标。常规检测因子中，有多项因子超标，其中，铁、锰、色度、溶解性总固体、耗氧量、总硬度、硫酸盐、氨氮属于一般化学指标，无毒理学数据，且除色度外，其余检测因子对照点同样超标，数值与地块内相近。同时，耗氧量、氨氮在地块中整体偏高，尤其在S2点位(原鱼塘)相对较高，根据地块历史调查结果，推测可能是由于地块历史养殖使用的肥料、产生的鸡鸭鱼虾猪排泄物等引起。菌落总数、总大肠菌群两项指标地块内外点位均超标严重，推测原因为受到地块原畜禽养殖，养殖产生的垃圾无人处理，原地堆放的影响。剩余超标因子超标点位较为集中。其中，S7点位氯仿、氟化物、砷、pH均超标，S2点位pH、亚硝酸盐、氟化物、砷均超标，S1点位砷超标、S5点位pH超标。S2、S5、S7点位顺着地下水流向排列，根据污水处理厂相关工作人员描述，地块仅使用PAC、PAM、次氯酸钠作为药剂使用，且生产工艺流程中无需调节pH，根据出水、进水在线监测数据可知工艺流程中pH稳定在78之间，排除pH超标点位是受管道泄露影响，推测原因为S2附近区域地下受到原来填埋垃圾的污染，引起的pH超标，此外，pH超标会引起氟化物、砷的浓度上升。表3中只列出了检出的监测因子。表表3地下水监测结果地下水监测结果Tab.3Groundwater monitoring results监测指标筛选值检出率/%地块内浓度范围对照点浓度范围超标率/%色(铂钴色度单位)151005254107.69嗅和味无100-0肉眼可见物无100-0pH6.58.51007.112.07.17.923.08溶解性总固体/(mg/L)10001004041.601036961.6010338.46总硬度/(mg/L)45010055.672145795561.54耗氧量/(mg/L)3.01002.4515.03.694.4292.31氨氮/(mg/L)0.501000.076.280.191.8153.85挥发酚/(mg/L)0.00284.620.00030.00070.00040.00060广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期续表3监测指标筛选值检出率/%地块内浓度范围对照点浓度范围超标率/%阴离子表面活性剂/(mg/L)0.315.380.050.19-0总大肠菌群(MPN/100 mL或CFU/100 mL)3.0100407.9104701.4103100菌落总数/(CFU/100 mL)1001007491066096092.31亚硝酸盐(以N计)/(mg/L)1.0076.920.0161.440.0160.397.69六价铬/(mg/L)0.0546.150.0040.0180.0040.0130碘化物/(mg/L)0.0830.770.0020.044-0氟化物/(mg/L)1.01000.1351.690.1550.60215.38氯化物/(mg/L)0.0810036.423225.3870硝酸盐(以N计)/(mg/L)20.092.310.086.440.0169.890硫酸盐/(mg/L)25010086.664215454669.23铁/(mg/L)0.37.69-0.030.377.69锰/(mg/L)0.107.690.011.87-7.69铝/(mg/L)0.2053.850.0080.087-0砷/(mg/L)0.011000.00070.02380.00150.003523.08钠/(mg/L)20010019.218613780镉/(mg/L)0.0057.690.00010.0008-0硒/(mg/L)0.0153.850.00040.0024-0甲苯/(g/L)70015.380.320.30.40四氯化碳/(g/L)2.07.690.41.6-0三氯甲烷/(g/L)6015.380.42290.40.57.69镍/(mg/L)0.027.690.0050.012-0二氯甲烷/(g/L)2023.080.51.20.56.20苯胺/(g/L)7.47.690.81.4-0石油烃(C10C40)/(mg/L)1.292.310.040.570.0103.3底泥监测结果地块底泥50项监测项目中，共检出10项：pH、砷、镉、铜、铅、汞、镍、锌、氟化物、石油烃(C10C40)，主要检出因子为金属，检出浓度均低于第二类用地筛选值。表4中只列出了检出的监测因子。表表4底泥监测结果底泥监测结果Tab.4Sediment monitoring results监测指标筛选值/(mg/kg)DN1/(mg/kg)DN2/(mg/kg)检出率/%超标率/%pH(无量纲)-7.948.091000砷606.217.371000镉650.200.181000铜1800053421000铅80018.920.11000汞380.0770.1041000镍90059651000锌1353421471381000氟化物160695795101000石油烃(C10C40)45005365003.4地表水监测结果地表水检测结果显示，可检出的15项中，溶解氧、化学需氧量、总氮、石油类超过 地表水质量标准(GB3838-2002)III水质标准，其余11项指标均满足地表水质量标准(GB3838-2002)III类水质标准要求。超标因子溶解氧、化学需氧量、总氮对人体健康无风险，故不作为关注污染物进行后续评价。石油类DN1、DN2点位均超标，超标倍数分别为27倍、13倍，超标浓度远高于本地块内点位石油烃浓度，且DN1点位位于内部明渠，DN2点位位于堤坝外，受车辆等影响较小，推测地表水石油类超标受上游企业影响。表5中只列出了检出的监测因子。表表5地表水监测结果地表水监测结果Tab.5Surface water monitoring results监测指标筛选值/(mg/L)DN1/(mg/L)DN2/(mg/L)检出率/%超标率/%pH值/8.37.81000溶解氧57.49.5100100高锰酸盐指数64.95.41000化学需氧量203463100100五日生化需氧量3414.224.21000氨氮1.00.7720.5741000总磷0.20.050.071000总氮1.01.522.60100100铜1.00.050.05500氟化物1.00.4560.9811000砷0.050.00060.00061000挥发酚0.0050.00060.00121000石油类0.051.400.70100100粪大肠菌群(MPN/L)100001.11037.010210004结论结论本地块土壤及地下水的污染物检测有多项指标严重超过相关标准或地块污染筛选值，表明地块受污染或健康风险较高，根据分析结果推测原因为受到原鱼塘和养殖场的建筑、生活垃圾堆放影响，为历史遗留污染。厂区内所涉及的污染风险区域及设施目前现状良好，不存在跑、冒、滴、漏现象，公司在管理和生产监督上管理基本完善，发生土壤污染风险可能性较低。虽然超标原因是由于地块历史遗留问题造成，但由于超标因子较多，超标范围较广，建议开展周期性监测，持续监测超标点位超标因子。(下转第144页)广 东 化 工 2023 年 第 16 期 144 第 50 卷 总第 498 期 果。此外，通过对渗滤液处理过程中的运行条件与水质分析，调整药剂的使用量做到精准投加，这能够有效降低渗滤液处理厂的运行成本。(6)加强检修维护工作，保障设备稳定运行。渗滤液处理厂中的设备种类繁多，例如水泵、搅拌器、空压机、鼓风机、超滤、反渗透膜和污泥脱水设备等。针对各类的设备设施运行，设定标准化的操作和管理机制，确保对设备设施的操作方式规范正确，降低设备的故障率。零填埋后会出现较多设备闲置的情况，若对设备的管理不到位、维护不及时，长期将对设备性能造成影响。此外渗滤液处理厂的设备设施已运行较长时间，逐渐老化，这将增加检修工作量及成本。在零填埋时期水量及收入减少的前提下还需处理好营收减少和成本增加的关系，因此，尽量做到以养代修、以修代换的设备检修与维护工作。针对膜处理设施的使用和维护，运营管理部门研发膜分离系统的高效化学清洗专利技术，延长膜使用寿命及降低清洗药剂成本9。(7)探索接收外部污水，充分利用处理产能。针对渗滤液产生量快速递减，渗滤液处理厂的实际处理水量小于设计处理水量的问题，积极探索利用现有处理设施的富余产能接收外部污水的业务。渗滤液处理设施是高价值的污水处理资源。由于垃圾渗滤液处理难度较大，渗滤液处理厂内一般配备了包括生化处理、超滤、纳滤及反渗透等较齐全的处理设施。运营管理人员也具备高浓度、难降解有机废水的运营管理能力及经验。因此，在该市生活垃圾终端处理应急调度工作指引的以“全市统筹、资源共享、就近调度、动态管理”的原则为指导，可积极探索接收外部污水的业务，充分利用渗滤液处理厂的处理产能，这样增加营收的同时也有助于协同解决项目外部的环保问题。(8)积极推进浓缩液处理项目，统筹浓缩液处理资源利用。目前国内垃圾填埋场渗滤液处理普遍执行 生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)的表 2 标准，为满足排放标准，一般采取膜分离的处理工艺，而膜分离必定会产生大量的浓缩液。浓缩液中含有高浓度的难降解有机污染物、盐分，处理难度极大。目前应用最广泛的浓缩液处理方式是回灌至垃圾堆体。在零填埋后，在渗滤液水质老龄化的情况下，若继续回灌浓缩液将使得渗滤液水质进一步恶化。该城市三个主要填埋场的渗滤液处理厂的处理工艺分别为“MBR+NF/RO”和“MBR+DTRO”，因此浓缩液的处理是目前填埋场亟需解决的问题。近年来该城市积极探索浓缩液处理技术。各渗滤液处理厂作为理想的试验平台，先后进行蒸发、高级氧化或其它工艺等全量化处理技术处理。填埋场产生的浓缩液应自行处理，具体方式应根据填埋场场地条件、环境风险、技术成熟程度、经济合理性等方面综合考量。该城市最大的填埋场内目前已有一套浓缩液处理设施投入运营10，另有一套正在建设即将投产使用。浓缩液蒸发产生的盐泥运至填埋专区填埋处置。在两套浓缩液处理设施投产处理本场浓缩液后，计划将其余两个填埋场浓缩液外运处理。浓缩液得到妥善解决能阻止污染物返回至渗滤液中，将极大缓解零填埋后渗滤液处理压力。渗滤液处理厂的运营管理部门将统筹浓缩液处理资源利用。(9)污泥资源利用，产水循环使用。渗滤液处理厂的生化池污泥浓度约为 1518 g/L，且渗滤液有机物浓度高，在处理完渗滤液后会产生大量的剩余污泥，这部分剩余污泥经浓缩脱水后将运至填埋场填埋处置。剩余污泥含有大量的有机物在填埋场堆体内可产生沼气，进行资源化利用，有利于延缓零填埋后堆体内沼气产生量的衰减。对于经反渗透处理达标的出水，可以优先将这部分水进行回用，用于地面冲洗、药剂配制、冷却水和景观用水，通过这些途径做好出水的循环使用，同时减少渗滤液处理厂的运营成本。剩余的出水则通过市政管网排放至市政污水处理厂。4 结论结论 随着“无废城市”的积极推进，原生垃圾零填埋的大趋势将不可避免。实现零填埋，渗滤液妥善处理成为填埋场的要点问题，这将对各填埋场的渗滤液处理产生较大的变化，因此渗滤液处理厂运营管理方式必须做出相应的改变。须从人员结构、精细管理、节能降耗、检修维护、产能利用和浓缩液处理等多角度全方位统筹进行研究。参考文献参考文献 1王文波，张灿我国垃圾焚烧发电行业现状与发展趋势分析J有色冶金节能，2022，38(03)：43-47 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