某焦化厂地下水污染特征研究

李立伟， 傅大庆

(1.天津华北地质勘查局地质研究所，天津 300170； 2.华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000)

1 焦化厂工业废水概况

该焦化厂的主要生产废水产生环节为：炼焦系统水封水、煤气水封水、污水处理站、油水分离器等。整个厂区废水主要有酚氰污水、生产净废水及生活污水，其中酚氰污水80.0 m3/h，污染物主要有酚、氰、氨氮、COD、石油类，浓度较高，全部送入生化处理站处理后，部分回用，部分排入市政污水处理厂；生活污水及生产净废水200 m3/h，经厂区内明渠排入附近河道。经污水处理站处理后的废水和其他排放废水均达到了钢铁工业污水排放Ⅲ类水标准，属达标排放。

2 地下水环境现状评价

2.1 水文地质概况

调查区位于山前倾斜平原河流冲洪积扇中上部，地貌属冲洪积及冲洪积、侵蚀堆积区。本区含水层岩性比较单一，主要是砂卵砾石层，占整个含水层厚度的75%以上，次要含水层为中细砂、细粉砂等。含水层厚度一般为40～80 m，分布规律是从东部一带向西部递增。调查区内地下水矿化度较低，一般为0.1～0.2 g/L，水化学类型单一，均为HCO3-Ca·Mg型水。

2.2 地下水的补给、径流及排泄

调查区地下水主要靠大气降水、地表水入渗和上游的测向流入补给。区内地表水体对地下水的补给，主要为焦化厂的净废水排放明渠及淤泥河入渗补给。调查区内地下水的排泄主要是人工开采和侧向流出，人工开采是本区地下水的主要排泄方式。

2.3 地下水主要污染因子分布特征

本次调查以《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)为Ⅲ类水为标准，采用单指标评价法进行评价，结合生产废水的污染组分，对调查评价区内16眼井的水质数据进行了分析统计，圈定了地下水中COD、亚硝酸盐氮、氰化物等因子的污染范围，其主要表现为在明渠及污水处理站附近，污染物浓度较高。

3 污染途径分析及污染趋势预测

地下水的污染途径是指污染物从污染源进入到地下水中所经过的路径。大部分污染物都是随着补给地下水的水源一并进入地下水中。因此，地下水的污染途径与地下水的补给来源有密切联系，纵观调查区内地下水污染途径，根据其水文地质条件与污染源特征可分为以下4种形式。

3.1 明渠水入渗

焦化厂净废水排放明渠污水通过包气带连续渗入，经过已被疏干的第Ⅰ含水组及其下部相对隔水层越流污染第Ⅱ含水组。根据现场调查，焦化厂净废水排放明渠全长约4.7 km，深约2.0 m，渠底宽度1.5 m，总流量约200 m3/h。利用河渠河道渗漏补给量计算公式计算焦化厂净废水排放明渠的总渗漏量，计算可知，焦化厂净废水排放明渠的总渗漏量约为22.86×104m3/a。

焦化厂净废水排放明渠水水质化验结果表明，其水质均达到了钢铁工业污水排放Ⅲ类水标准的规定范围。但明渠水及渠底淤泥中耗氧量、氰化物、及三氮含量普遍较高。同时，对其周围地下水水质分析结果统计发现，在明渠水污染影响范围内，远离明渠方向地下水中各种污染因子含量随之降低，其中以氰化物含量变化最为明显。

分析认为，出现上述情况的主要原因如下：虽然焦化厂净废水排放明渠排出的工业冷却净废水，各项污染因子均达到国家规定排放标准，但氰化物在随地表污水通过包气带入渗的过程中，发生了一系列的吸附、解析、氧化、微生物降解及挥发作用，其中以吸附作用为主。氰化物被包气带和含水层吸附，在明渠附近地下包气带及含水层中积累。调查发现，明渠内淤泥中氰化物含量最高可达0.17 mg/kg。这种作用控制了氰化物的污染范围，保护了地下水。随着距离的增大，地下水中氰化物含量降低，在微生物的作用下发生如下反应而降解。

因此，在明渠附近地区地下水中氰化物含量较高，如一抽水井高达0.018 mg/L，甚至高于明渠水的含量，在远离明渠一定距离后，地下水中氰化物含量迅速降低，最低为0.006 mg/L。

3.2 焦化厂生化污水处理站

据调查，建厂初期焦化厂污水处理站埋于地下6～7 m深，基本上已经揭穿防护能力较强的粉质黏土层，其渗漏污水直接通过第Ⅰ含水组的中细砂层，向下越流补给，污染第Ⅱ含水组地下水。调查区内受其污染最严重的为焦化厂东的取水井，其水质特征表现在挥发酚、耗氧量、氨氮、亚硝酸盐氮超标，氰化物含量偏高，同时发现其挥发酚含量大于焦化厂污水处理后水质浓度，分析其原因：

(1)焦化厂生化处理站的约有2 km的污水管网曾埋于地下，并有多个污水井长期运行，可能产生入渗污染地下水；

(2)焦化厂生化污水处理站改造以后，将地下污水处理池进行了防渗处理，地下管网移于地上，防止了跑、冒、滴、漏现象的发生；

(3)分析焦化厂东该井水质污染，为建厂初期焦化厂生化污水处理站污水入渗含水层所致。

3.3 垃圾淋滤液入渗

垃圾受大气降水淋滤作用，对地下水进行间断入渗污染。该垃圾填埋坑附近一监测井井中地下水的NO3-N浓度已经超《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)，此井距离焦化厂较远，且位于地下水流场的上游地区，处于焦化厂地下水污染范围之外。但据了解在该井西5m处原有一垃圾填埋坑，主要填埋垃圾为附近建筑垃圾生活垃圾，现已被填平并在其上建一钢结构厂。因此可以认为，此井地下水水质污染主要是受垃圾填埋坑淋滤液间断入渗污染。

3.4 调查区土壤污染及对地下水环境的影响

一般情况下，天然土壤中不含酚、氰等毒性有机物，在此我们认为，只要土样中检出有酚氰存在(氰化物检出值为0.025 mg/kg、酚检出值为0.01 mg/kg)，即认为土壤受到了污染。在调查过程中，通过施工三个25 m深的钻孔取土样化验分析，对区内污染较严重生化处理池附近的土壤污染情况进行调查。

通过对土样化验结果分析可知，调查区内土壤受到氰化物的污染，污染严重的部位位于距地面15～22 m以下的砂层中，最大含量在3.70～4.10 mg/kg，其次在地面以下7 m黏土层中氰化物含量也较高，最高为0.63 mg/kg，其余部位氰化物含量均较低。其污染源主要为焦化厂的生化污水处理池及其净废水排放明渠。重污染部位为受焦化厂生化污水处理池污水渗漏后径流作用影响，而浅部(7 m以上地层)为受焦化厂净废水排放明渠的影响。

综上所述，调查区内土壤曾经受到氰化物污染，严重的部位位于生化污水处理池附近50 m范围内，深度已达到整个包气带范围(25 m以下)，经过雨水的淋滤作用，会进一步污染地下水。

4 结论与讨论

(1)地下水污染一般不易被发现，当发现时污染已持续很长时间，污染范围已经扩大。地下水污染修复涉及受污染的土壤及含水层，难度要大，费用较高。

(2)焦化厂附近地下水污染是长时间连续性的污染，主要污染途径为地表排污渠及污水处理站的直接渗漏；其污染染特征以生化污水处理站的污水渗漏污染程度最大，以其净废水排放明渠的污染范围最广；主要污染因子为COD、氰化物、亚硝酸盐氮等。

(3)虽然此焦化厂的生产废水均达标排放，但是由于该地区的水文地质条件和地下水的脆弱性所限(处于冲洪积扇中上部，地下水埋深较浅，包气带防污能力较差)，该焦化厂依然对该地区的地下水造成了严重的污染。因此我们建议有关部门在制定各类污水排放标准时，能够考虑到地下水的脆弱性及其防污能力，对地下水污染要采取源头控制，以防为主的方针，以便最大程度地保护现有的地下水环境。