基于制革工业浅析地下水环境影响评价

王庆伟

（山东卓汇环保科技有限公司，山东 济南 250101）

制革是指将生皮鞣制成皮革的过程，主要工序在转鼓中完成，通过转鼓的机械作用，促进各种化学辅料均匀渗透，从而完成对皮的化学作用[1]。

制革工艺可分为准备、鞣制、整饰三个工段，其中皮革制品在鞣前准备、鞣制和鞣后加工均在水中进行，因此制革工业湿加工环节产生大量高浓度、成分复杂废水，含有大量蛋白质、盐类、油脂、氨氮、硫化物、石灰、染料、铬及毛类、皮渣、泥砂等有毒有害物质[1]。准备工段废水量占比55%～70%，污染负荷占70%左右，是制革废水主要来源，主要污染物包括pH值、COD、SS、色度、硫化物、动植物油、氨氮等；鞣制工段废水排放量占比5%～10%，主要污染物包括pH值、COD、氨氮、BOD5、SS、Cr、油脂等，此工段还产生鞣制废水碱沉淀处理废渣，含有大量Cr，属于危险废物；整饰工段废水排放量占比20%～35%，主要污染物包括pH值、COD、氨氮、BOD5、SS、Cr、油脂等[1]。

1 制革工业对地下水产生的影响

制革工业生产对地下水的影响具体表现为：（1）制革工业生产需大量新鲜水，水源以地表水和地下水为主，在北方地区大量开采地下水，导致地下水位降低，进而导致地面沉降、地表生态系统退化等生态问题。（2）制革工业加工采用大量化学药剂，制革过程中浸灰脱毛工序对石灰、硫化钠和硫氢化钠吸收率较低；铬鞣和复鞣工序使用三价铬为鞣剂，也会排入废水中。在转鼓排出废水中硫化物为3 000 mg/L、COD为十 几 万 mg/ L、Cr为1 000 mg/L，色度很高[2]，这些都导致制革废水处理难度大、成本高。即便企业废水环保投资再高，有时也很难达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）相关排放标准，进而导致企业存在偷排、漏排现象；企业在生产中难以避免“跑、冒、滴、漏”现象；以上现象均会对地下水产生严重影响。

2 地下水环境影响评价

2.1 准备阶段

搜集国家、省市地下水相关法律法规、政策规划及标准等资料，进行初步工程分析，识别项目对地下水影响途径；结合现场踏勘判定项目所在地地下水环境敏感程度，根据导则（HJ610-2016，以下简称“导则”）确定地下水评价工作等级、范围及评价重点。

根据导则附录A可知，“制革、毛皮鞣制”属“报告书”范畴，在地下水环境影响评价类别中：“报告书-皮革属于I类，其余属于III类”。制革属I类项目；如项目周围环境敏感程度为不敏感，地下水环境影响评价为二级评价；如项目周围环境敏感程度为敏感或较敏感，地下水环境影响评价为一级评级。

2.2 现状调查与评价阶段

开展制革工业项目所在区域地下水环境现状调查与监测，主要包括评价区及场地水文地质条件调查、地下水污染源调查和地下水环境现状监测等内容，并辅以必要的野外试验。

针对制革工业地下水现状调查与评价，可采取以下步骤：

（1）向当地水文地质部门搜集评价区、场地水文资质条件资料；

（2）调查评价区内与建设项目产生或排放相同特征因子的地下水污染源；

（3）制定监测方案。方案包括监测布点、监测因子、监测频率。

①监测点位

制革工业项目地下水环境影响评价至少为二级评价，根据导则要求，地下水水位监测点应大于水质监测点数2倍；一级、二级评价项目水质监测点分别不少于5、7个，原则上场地上游、两侧水质监测点均不得少于1个；一级、二级评价建设项目场地及下游影响区地下水水质监测不得少于2个、3个。

②监测因子

必测地下水中八大离子（K++Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-）。

地下水水质监测因子包括基本水质因子和特征因子。

考虑制革工业中的化学辅料使用，引入了可能污染地下水的因子，如酸类、碱类、盐类、氧化剂、还原剂、酶制剂、表面活性剂、脱脂剂、铬鞣剂、漂白粉、染料等。

制革工业项目基本水质因子包括pH、总硬度、溶解性总固体、耗氧量、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬（六价）、铅、氟、镉、总大肠菌群、细菌总数；特征因子包括苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等由染料引入的污染物。

③监测频率

如有近三年内至少一个连续水文年的枯、平、丰水期地下水水位动态监测资料，一级评价项目至少开展一期水位监测，二级评价项目可不再开展；如无上述材料，可按导则表4开展水位、水位监测。

（4）地下水环境现状评价

采用标准指数法对地下水环境现状进行评价。标准指数 >1，表明该水质因子已超标，标准指数越大，超标越严重。评价因子首先应选取GB14848水质指标因子，如GB14848无此因子，应参照GB3838、GB5749、DZ/T0290相关因子进行评价。现状监测结果应给出最值、均值、标准差、检出率和超标率等统计分析结果。

对于现状水质因子超标，应分析超标原因和预防措施。

2.3 影响预测和评价阶段

本文以制革工业项目所在区域环境敏感度为“不敏感”，二级地下水评价为例，采用解析法模型，阐述制革工业对地下水影响预测和评价，重点讲述解析法模型参数选取部分。

（1）模型概化

模型概化分水文地质条件概化、污染源概化两部分；水文地质条件可概化为无限长多孔介质和半无限长多孔介质；按排放形式将污染源概化为点源、线源、面源，按排放规律可概化为连续恒定排放、非连续恒定排放和瞬时排放。

一般制革工业项目污染源相对预测时间段内污染物迁移距离来讲可概化为点源。对于“跑、冒、滴、漏”等正常状况下，可概化为连续恒定排放；对于防渗膜失效泄漏等非正常状况下，因自泄漏、发现、修复需要一定时间，一般认为10天左右，但对于预测时间节点（100天、1000天、10年、20年、30年）来讲，亦可概化为瞬时排放。

（2）参数确定

解析法预测模型主要预测参数：注入示踪剂质量（m）、注入示踪剂浓度（C0）、含水层厚度（M）、横截面积（W）、水流速度（u）、有效孔隙度（ne）、纵向弥散系数（DL）和横向弥散系数（DT）等参数。

①注入示踪剂质量（m）、注入示踪剂浓度（C0）

注入示踪剂质量（m）对应非正常状况下瞬时排放，为泄漏废水中某种污染物的总质量；注入示踪剂浓度（C0）对应正常状况下连续恒定排放，在一维半无限长多孔介质柱体模型中为废水中某污染物的浓度；在一维稳定流动二维水动力弥散连续注入示踪剂模型中为废水中某种污染物1天的排放质量。以上参数均可在工程分析中获得。

②含水层厚度（M）

含水层厚度（M）可通过项目场地或周围1 km范围内其他项目地质勘察报告柱状图获得。此处含水层厚度一般指潜水层或者污染物直接进入的含水层。

③横截面积（W）

污染源污染物进入含水层所达之处的横截面积。

④有效孔隙度（ne）

孔隙度（n）可通过给水度（μ）或孔隙比（e）参数获得。

可通过野外抽水试验或注水试验获取给水度（μ），亦可查阅导则附录B 表B.2松散岩石给水度参考值获取。孔隙度（n）＝持水度（Sr）+给水度（μ），当残余在多孔介质体系中的流体体积为0时，即持水度为0，孔隙度（n）等于给水度（μ）。

还可通过地质勘察报告中的孔隙比（e）参数计算孔隙度（n），孔隙比（e）和孔隙度（n）转化公式为：n=e/（1+e）。

有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积（不包含结合水所占体积）与岩石体积之比。显然，有效孔隙度（ne）小于孔隙度（n）。

⑤水流速度（u）

根据达西定律，渗流速度（V）=渗透系数（K）×水力梯度（I）；地下水实际平均流速（u）=渗流速度（V）÷有效孔隙度（ne）。

渗透系数（K）可通过双环渗水试验获得，或查阅导则附录B 表B.1渗透系数经验值表获取；水力梯度（I）可通过评价区水位井统测，获取水位井口高程、埋深等参数，绘制等水位线图获取水力梯度（I）。

⑥纵向弥散系数（DL）、横向弥散系数（DT）

水动力弥散包括机械弥散和分子扩散；水动力弥散系数（D）是表征地下水中溶质迁移的重要水文地质参数，可分为纵向弥散系数（DL）和横向弥散系数（DT）。

弥散系数（D）多采用一维弥散试验装置室内测得，亦可单井/多井抽水试验测得；一般实验室测得弥散系数、弥散度与实际工作过程中偏小2～4个数量级，但野外试验研究成果表明，弥散度随流动距离增加具有明显增加趋势[2]。

纵向弥散系数（DL）通过纵向弥散度（αL）计算获得：纵向弥散系数（DL）=纵向弥散度（αL）×地下水实际平均速度（u）；纵向弥散度（αL）还可通过查询《水文地质手册》（第二版）、水文地质学基础等书获得。

Gelhar[3]发表了关于纵向弥散度（αL）与迁移距离（LS）的关系图，见图1。

图1 纵向弥散度(αL)与实际迁移距离(LS)的关系图

图1表明纵向弥散度（αL）野外测量值与实际迁移距离（LS）的关系范围图；其中圆圈越大，数据越可靠，最大的圆圈代表最可靠的数据；而且两者关系远比αL=0.1 LS复杂。

Moujin，Xu[4]等人通过实验并总结前人的研究成果得出纵向弥散度（αL）与野外实际迁移距离（LS）距离的关系式：αL=0.83×（logLs）2.414。

在实际工作中可通过图1或上述公式确定纵向弥散度（αL），最终结合地下水实际平均速度（u）确定纵向弥散系数（DL）。一般横向弥散系数（DT）为纵向弥散系数（DL）的0.1倍，即横向弥散系数（DT）=0.1×纵向弥散系数（DL）。

以上参数还可通过查阅资料获得，如当地水文地质资料、已批复的环境影响报告书相关内容。

（3）预测情形及时间设定

正常状况选取污水处理站存在“跑、冒、滴、漏”情形；非正常状况选取污水处理站因防渗层出现较大裂缝导致污水泄漏情形。预测时间阶段选取污染发生后100天、1 000天、30年（服务期限），同时关注10年和20年等时间节点。

（4）预测因子选定

制革工业项目地下水预测因子选取COD、氨氮和Cr作为预测因子，因废水中为CODCr，GB14848-2017中水质指标为耗氧量（高锰酸钾法）即CODMn。根据评价指标标准及监测方法，可将废水中三分之一CODCr折合CODMn作为污染源源强，本文中其他评价因子无须折算。

（5）模型选取及预测内容

正常状况下选取“连续注入示踪剂-平面连续点源预测模型”、非正常状况选取“瞬时注入示踪剂-平面瞬时点源预测模型”。

预测内容主要为①预测不同情形，废水中评价因子在不同时间节点污染物迁移超过质量标准浓度（考虑背景值）、超过检出限浓度的四至范围及超标/影响面积；②预测不同情形，废水中各评价因子在厂界处影响范围、超标范围及对应的时间节点；③预测不同情形，废水中各评价因子对地下水下游敏感目标的影响。

基于以上预测，根据国家和当地地下水环境法律、法规和标准，评价建设项目直接影响地下水环境。

2.4 结论阶段

主要结合前述分析，提出地下水环境保护措施与防控措施，制定跟踪监测计划等，为地下水环境影响评价根本落脚点。

按照“源头控制、分区防治、污染监控、应急响应”原则，采取以下措施：①对制革工业项目生产车间转鼓设备、管道、污水处理站等，经常巡视、加强管理，从源头防止废水污染物进入地下水中；②对于转鼓设备处、含铬废水处理设备、污水处理站、事故水池及相应管线、危废暂存间进行重点防渗、对于车间其他区域、循环水池等进行一般防渗；对于办公区、厂区道路等为简单防渗，做一般硬化处理便可；③建立完善地下水监测系统，加强地下水水质监测，设置跟踪监测井，定期监测水质因子；④制定地下水风险事故应急预案，一旦工艺监测参数异常、监测井异常，立即启动应急预案采取相应措施，确保地下水污染将至最小影响范围内。

3 与相关法律相衔接

为进一步贯彻《水污染防治行动计划》、《土壤污染防治行动计划》有关工作部署，待制革工业项目运行一段时间后，可按照《关于印发<地下水环境质量状况调查评价工作指南>等4项技术文件的通知》（环办土壤函[2019]770号）之要求，适时启动地下水环境状况调查工作，进一步掌握制革工业项目运行后厂址周围地下水环境质量变化情况。

4 结论

综上所述，社会经济快速发展背景下，我国全面推进科学发展观，积极构建环境友好型与资源节约型企业，这是工业化发展的必然趋势。对于习惯了粗放型经营的制革企业来说，环保将是企业未来发展的生命线[5]。此种情况下，制革行业为了实现可持续发展，应落实好环境影响评价制度、做到持证排污，严格落实环境影响评价中提出的相关措施，同时还应加快工艺革新，降低能耗及“三废”产生量，进一步降低制革工业对地下水的影响。同时做好跟踪监测工作，适时启动地下水环境质量调查工作，实现可持续发展。