地下水環(huán)境影響評價中廢水池污染強度分析

獨仲德 李麗珍

(中國輻射防護研究院，山西太原 030006)

0 引言

目前國家對各類工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水提出了節(jié)水要求，對有的行業(yè)新建項目的供水要求優(yōu)先使用經(jīng)處理后的中水，控制使用地表水，限制使用地下水。在許多水資源貧乏地區(qū)新建項目實現(xiàn)廢水零排放，減輕廢水排放對水環(huán)境的影響，從而保護寶貴的地下水資源。

對于一般工業(yè)建設(shè)項目在實現(xiàn)廢水零排放前提下，對地下水潛在的影響場所主要是原料、燃料及固體廢物堆存場地、生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水匯流集中處理構(gòu)筑物區(qū)、各類在事故工況下可能對地下水存在影響的液態(tài)物料及產(chǎn)品存貯的罐槽區(qū)等。其中的原燃料和固體廢物堆存場地，為防止其卸裝料產(chǎn)生揚塵、減少其含水量等，多采取封閉式或帶頂棚的半封閉式料場，在場地底部采取相應(yīng)防滲措施條件下，對地下水產(chǎn)生的影響較小。液態(tài)物料及產(chǎn)品多采用鋼質(zhì)或其他材質(zhì)罐槽存貯，一般安置于地面以上，發(fā)生泄漏事故易于及時發(fā)現(xiàn)，并且按相關(guān)要求均安裝事故報警裝置，在事故情況下能及時發(fā)現(xiàn)泄漏部位，并得到及時治理。而廢水處理構(gòu)筑物，即各類廢水處理池等，多為地下或半地下式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池底和側(cè)壁具有隱蔽性，目前一般未要求安裝廢水檢漏報警系統(tǒng)，不能及時發(fā)現(xiàn)廢水滲漏，一旦出現(xiàn)滲漏對地下水環(huán)境的影響時間會更長，影響程度會更大。因此這部分廢水對地下水環(huán)境的影響是評價的重點，應(yīng)通過地下水污染因子和環(huán)境影響識別，在分析構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特征和滲透性的基礎(chǔ)上進行各污染源對地下水環(huán)境影響的預測，根據(jù)預測結(jié)果確定采取相應(yīng)的防滲措施。

1 地下水污染因子和環(huán)境影響識別

根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》，建設(shè)項目環(huán)境影響因素識別是指在分析項目所在區(qū)域環(huán)境保護規(guī)劃、環(huán)境功能區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)劃及環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析項目對環(huán)境的直接和間接行為，以及可能受上述行為影響的環(huán)境要素及相關(guān)參數(shù)。影響識別應(yīng)明確建設(shè)項目在施工、生產(chǎn)、服務(wù)期滿后不同階段的各種行為與可能受影響的環(huán)境要素的作用效應(yīng)關(guān)系，影響性質(zhì)、范圍和程度等，定性分析建設(shè)項目對各環(huán)境要素可能產(chǎn)生的污染影響與生態(tài)影響。對建設(shè)項目實施形成制約的關(guān)鍵環(huán)境因素或條件，應(yīng)作為環(huán)境影響評價的重點內(nèi)容。

評價因子篩選，根據(jù)環(huán)境影響因素識別結(jié)果，并結(jié)合區(qū)域環(huán)境功能要求或所確定的環(huán)境保護目標，篩選確定評價因子，應(yīng)重點關(guān)注環(huán)境制約因素。評價因子能夠反映環(huán)境影響的主要特征、區(qū)域環(huán)境的基本狀況及建設(shè)項目特點和排污特征。

2 廢水池結(jié)構(gòu)特征

廢水池是一類與廢水接觸的水處理構(gòu)筑物，這類構(gòu)筑物除需滿足強度和耐久性要求外，還必須具有良好的抗?jié)B性能。從構(gòu)筑物的材料方面，有鋼筋混凝土、磚石、鋼絲網(wǎng)水泥、鋼材、工程塑料等。實際工程中使用最多的是鋼筋混凝土構(gòu)筑物。各類水池在使用功能上可用作沉淀池、濾池、曝氣池、污泥濃縮池、消化池以及其他貯水、貯泥的構(gòu)筑物，形狀也各不相同;在建造方式上有現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池、裝配式預應(yīng)力混凝土水池和磚石砌筑水池等類型，其中以現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池應(yīng)用最廣泛。對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池，從防滲性方面重點在于池體變形縫、后澆帶和施工縫等部位。

2.1 變形縫

相關(guān)的技術(shù)規(guī)范均給出了池體變形縫布置的一般要求和設(shè)計、材料及施工方面的規(guī)定。在GB 50108-2001地下工程防水技術(shù)規(guī)范中，要求變形縫應(yīng)滿足密封防水、適應(yīng)變形等要求。用于伸縮的變形縫宜少設(shè)，可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)情況采用后澆帶、加強帶、誘導縫等替代措施，變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)的厚度不應(yīng)小于300 mm。用于沉降的變形縫最大允許沉降差值不應(yīng)大于30 mm。變形縫的寬度宜為20 mm～30 mm。變形縫可根據(jù)情況選用中埋式止水帶與外貼防水層、中埋式止水帶與嵌縫材料、中埋式止水帶與可卸式止水帶、中埋式金屬止水帶等復合防水構(gòu)造形式。其中使用較多的橡膠止水帶物理性能中，在23℃ ×168 h的壓縮永久變形不大于20%。

2.2 后澆帶

后澆帶對避免混凝土結(jié)構(gòu)的溫度變化產(chǎn)生收縮裂隙有較大作用，為了防止混凝土由于收縮和溫度效應(yīng)而產(chǎn)生裂縫，一般在防水混凝土結(jié)構(gòu)較長或體積較大時設(shè)置后澆帶。后澆帶宜用于不允許留設(shè)變形縫的工程部位，應(yīng)在兩側(cè)混凝土齡期達到42 d后再施工，應(yīng)采用補償收縮混凝土澆筑，其抗?jié)B強度等級不應(yīng)低于兩側(cè)混凝土。其間距和位置應(yīng)按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定，后澆帶寬度宜為700 mm～1 000 mm。與兩側(cè)混凝土接觸面可做成平直縫或階梯縫。后澆帶防水構(gòu)造的設(shè)計和施工應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范要求。

2.3 施工縫

受施工技術(shù)條件的限制，一般較大體積鋼筋混凝土水池的澆筑難于一次完成，需要分區(qū)多次澆筑，這樣在不同時間澆筑的混凝土之間就形成了施工縫。這些施工縫由于各種不利因素便成為池體產(chǎn)生廢水滲漏的潛在隱患帶。

3 構(gòu)筑物的抗?jié)B性

鋼筋混凝土水池整體澆筑完成后，在防水層及防腐層施工以前需進行滿水試驗，目的是檢驗混凝土本身的抗?jié)B能力。試驗過程池體不得有漏水現(xiàn)象。即池體表面不得看到水不斷向外流出。同時滲出水的量應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范滲水量的要求，在GBJ 141-90給水排水構(gòu)筑物施工及驗收規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土水池的滲水量不得超過2 L/(m2·d)。試驗之后再采取池體表面涂刷防水層和防腐層，在正常情況下，投入運行的水池的抗?jié)B性應(yīng)比滿水試驗時強。滿水試驗體現(xiàn)出鋼筋混凝土池體整體在正常運行期間的防滲性。

由于時間推移，構(gòu)筑物應(yīng)力場變化和各類材料強度及抗?jié)B等物理性能退化，在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗?jié)B薄弱帶可能產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，即出現(xiàn)構(gòu)筑物運行的事故工況。其滲漏強度主要取決于這些抗?jié)B薄弱帶形成的滲漏縫的大小。

4 污染景象和污染強度

在涉及廢水構(gòu)筑物的地下水環(huán)境影響評價中，通常依據(jù)項目設(shè)計和運行期間企業(yè)制定的檢修制度，設(shè)置廢水池事故工況下廢水通過滲漏縫向外滲漏的時間，作為地下水污染預測的時段。一般企業(yè)一年都有一次大修期，在此期間對包括廢水池在內(nèi)的各類設(shè)施均進行檢查維修，可以把發(fā)現(xiàn)廢水滲漏的時間設(shè)在大修期，即廢水滲漏時段不長于一年。發(fā)現(xiàn)之后便采取治理措施，中斷廢水繼續(xù)滲漏。

污染強度取決于廢水中污染因子濃度、滲漏縫的大小、水池有效水深和包氣帶滲透性等。其中廢水中污染因子濃度可通過同類項目監(jiān)測取得，水池的有效水深在設(shè)計中給出，包氣帶滲透性可通過試驗測得，而滲漏縫大小的確定比較困難，但污染強度對于地下水影響預測至關(guān)重要，在保守估計的前提下，應(yīng)有一定的設(shè)計基礎(chǔ)。

在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗?jié)B薄弱帶中以變形縫相對更為典型，因此可以估算變形縫在事故工況下的滲漏污染強度。一般以池底變形縫總長的2/3作為滲漏縫長，滲漏縫寬按3 mm計，估算滲漏縫開裂的水平斷面面積。

廢水由滲漏縫穿過包氣帶地層向地下水含水層的入滲水量可按達西定律估算。在包氣帶地層中夾有滲透性極弱的巖土層時，廢水在該巖土層上可形成上層滯水，廢水向周圍運動擴展的范圍一般遠沒有砂礫石組成的含水層中地下水向下游運動的距離遠、污染物擴展的范圍廣。形成的上層滯水層由于滲漏量小，在該弱透水層分布連續(xù)均勻情況下，可以避免或減小廢水入滲對下部含水層中地下水的影響。當包氣帶地層為透水或弱透水巖土層時，可以按達西定律估算出廢水在飽和狀態(tài)下穿過包氣帶進入含水層的量，保守考慮在忽略污染物入滲過程各種因素引起的減量，廢水各污染因子的污染強度可通過廢水中各污染因子濃度、污染因子入滲量和入滲時間給出，作為連續(xù)入滲的點源污染預測模式的污染強度。

5 結(jié)語

在建設(shè)項目中各類廢水池是工程潛在的地下水污染源，按照工程設(shè)計在正常工況下，各類廢水池基本可以做到無廢水滲漏;在事故工況下，各類廢水構(gòu)筑物應(yīng)力場變化和各類材料強度及抗?jié)B性退化，使得變形縫、后澆帶、施工縫等成為池體的抗?jié)B薄弱帶，產(chǎn)生滲漏縫，廢水通過滲漏縫穿過包氣帶地層造成地下水污染。

污染強度的估算可在合理給出滲漏縫大小的基礎(chǔ)上，按照達西定律估算入滲量，再以廢水污染因子濃度估算出污染強度，作為連續(xù)點源模式預測地下水污染的污染源強。

建議對廢水構(gòu)筑物滲漏事故工況做統(tǒng)計調(diào)查。各類廢水構(gòu)筑物滲漏的事故工況應(yīng)在長期大量事故調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上統(tǒng)計出發(fā)生的頻次，作為設(shè)計、施工、維護防滲的重點，同時也是環(huán)評中地下水污染預測中污染源強給出的依據(jù)。

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