餐厨垃圾处理项目中地下水影响分析

胡逸文

（上海嘉伟环保科技有限公司，上海200000）

1 概述

餐厨垃圾污染物很容易通过未进行防渗的地面区域渗透至含水层而造成地下水污染，在一定程度上对区域内地下水环境造成影响风险，本文以某餐厨再生资源利用中心项目为例，论述了该项目主要的地下水污染物，并且采用地下水环境影响预测方法论证了其对地下水环境的影响状况。

2 项目概况

项目为餐厨厨再生资源利用中心，项目用地面积1758m2，建筑面积约为5001m2，处理规模为175t/d。根据调查区域内地下水环境，判断出该区域为地下水环境Ⅲ类，执行GB/T14848-2017 中的Ⅲ类。

3 污染物组分及源强分析

处理的餐厨废弃物主要包括餐饮垃圾、厨余垃圾（含农贸市场垃圾）和废食用油三大类。项目参照其他城市的已有的调查数据进行类比分析确定，并综合考虑区域内餐厨垃圾的现状和组分。

3.1 厨余垃圾

厨余垃圾以厨果、蔬菜类为主，其余为纸类、橡胶类及塑料类等杂质，本项目参照其它城市厨余垃圾情况。

3.2 餐饮垃圾

餐饮垃圾以淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分，具有含水率高、油脂、盐份含量高、易腐变发酵、发臭的特点。

3.3 废食用油

废食用油以油为主，含有少量杂质，参照其它类似地沟油组分监测。

3.4 污染源强

根据项目性质可知，项目对区域地下水环境造成影响的污染物主要为废水，主要废水污染物浓度为CODcr 为12000mg/L、BOD5为4000mg/L、氨氮为3000mg/L、SS 为1000mg/L、石油类为800mg/L、总磷为3500mg/L。

3.5 地下水分区防渗措施

为防止项目运行生产溶液及废水下渗污染地下水，项目针对各个区域了设置重点防渗区、一般防渗区和简单防渗区，主要的防渗情况如下。

3.5.1 重点防渗区

综合处理车间、厌氧消化系统、沼气净化及利用系统采用重点防渗，行相应的防渗，构筑物采用刚性+柔性防渗措施，即采用P8 等级混凝土+2mmHDPE 膜防渗结构。车间、库房内的罐体贮槽均设置与罐体贮槽容积相当的围堰，围堰采用以P8 等级混凝土为主体的防渗结构。

3.5.2 一般防渗区

固液分离系统、污水处理系统、固废处理系统等区域进行一般防渗，参考地下水导则相关防渗要求，采用与厚度Mb≥1.5m，渗透系数K≤1×10-7cm/s 粘土防渗层防渗性能等效的防渗措施，建议采用厚度不低于30cm、抗渗等级为P6（渗透系数≤0.49×10-8cm/s）的混凝土防渗结构。

3.5.3 食堂及办公楼道路

食堂及办公楼道理采用一般防渗，使用一般地面硬化处理。

4 地下水环境影响分析

4.1 地下水评价范围

项目地下水评价范围的确定参考HJ610-2016 中的相关要求，需要根据区域内地下水渗流情况来进行范围的划分和确定，根据导则要求，主要的范围划分方法包括有自定义法、查表法和公式计算法。

4.1.1 公式计算法

根据导则要去，公式法如下所示。

L= α×K×I×T ne

式中：L-下游迁移距离

α-变化系数，α≥1，取值为2；

K-渗透系数，m/d（本次根据区域内水文情况取值0.085m/d）；

I-水力坡度，无量纲（本次取0.10）；

T-质点迁移天数，取值根据情况需要控制不小于5000 d；

ne-有效孔隙度，无量纲（取值选为0.08）。

4.1.2 查表法

查表法相对来说范围划分的较为模糊，不能结合区域内具体情况来划分，主要评价范围如表1 所示。

表1 地下水环境现状调查评价范围参照

4.1.3 自定义法

自定义法需要结合当地水文地质情况，一般考虑区域内地表水流域为边界。

结合以上方法分析，本项目评价范围面积共计1.33 km2。

4.2 模型概化范围及时段

4.2.1 模型概化范围

根据评价区水文地质条件，模型模拟范围以公式法估算的溶质迁移5000d 距离L，即1062m 为界；西侧侧向上游根据评价需要，以距本项目500m 为界；北侧下游以某排泄面为界。

4.2.2 预测时段

针对本项目产污特征，本次预测时段为非正常状况发生后0～80a。

4.2.3 预测因子

预测根据项目性质选取了特征因子COD。

4.2.4 预测方法

基于资料收集和现场调查，分析并掌握项目区的环境和水文地质特征，建立地下水流动的污染物迁移的数学模型，根据工程分析确定各状况下的污染源强及预测参数，建立以Visual MODFLOW 数值计算的水量和水质预测模型，针对项目运行期非正常状况可能对地下水环境产生的影响进行预测。

4.3 地下水环境影响预测与评价

4.3.1 地下水流场数值模拟

主要的数学模型如下：

地下水流模拟采用分块均质、各向异性、非稳定三维分布参数地下水流数学模型，其数学表达形式如下：

4.3.2 模型参数赋值

本项所在区域潜水含水层可概化为白垩系夹关组（K2j）浅层风化裂隙水含水层，根据同区域抽水试验成果数据，结合模型水位校验成果，模拟的碎屑岩浅层风化裂隙含水层水平渗透系数取0.085m/d，垂向渗透系数0.015m/d。

4.3.3 污染物迁移模拟

污染物迁移模拟的模型同样参考HJ610-2016，其可以表达为：

ρb——介质的密度情况（区域为砂泥岩孔隙介质，取值为2.44×106～3.09×106mg/dm3）；

θ——介质孔隙度，（无量纲）；

C——污染物组分浓度情况，mg/L；

t——时间（d）；

x,y,z——三维流向的坐标（m）；

Dij——水动力弥散系数张量；

vi——地下水渗流速度张量；

W——水流的源和汇（1/d）

Cs——组分的浓度，mg/L

λ1——溶解相的速率情况（1/d）

λ2——吸附相的速率情况，（L/mg·d）

4.3.4 预测结果

以前述运行模拟的初始渗流场作为溶质运移流场模拟本项目非正常运行状况地下水污染情况。根据模拟结果，受局部地形控制，非正常运行状况发生后污染物下渗进入地下水系统后主要由项目区向北侧迁移。根据工况设计，污染物最长下渗时间为60d，相对于80a 的模型预测时长，该源强下渗时间较短，其污染物下渗过程均可视为瞬时注入。

4.3.5 预测评价

非正常状况下项目厂区污染物石油类最大贡献值分别为79.39 mg/L、1.58 mg/L 和79.39 mg/L。厂区边界石油类分别在非正常状况发生后14350d、9900d、11550 d 达到峰值，污染物在厂区边界最大贡献值为1.027 mg/L、0.014 mg/L 及1.436 mg/L。厂区下游石油类分别在非正常状况发生后14350d，18650d、23100 d 达到峰值，污染物在厂区下游50m 最大贡献值为0.561 mg/L、0.007 mg/L 及0.723 mg/L。厂区下游石油类分别在非正常状况发生后29200d、26550 d、29200 d 达到峰值，污染物在厂区下游100m 最大贡献值为0.506 mg/L、0.007 mg/L 及0.602 mg/L。

预测时段内，厂区下游石油类在非正常状况发生后29200d达到峰值，污染物在厂区下游200m 最大贡献值为0.074 mg/L、0.001 mg/L 及0.088 mg/L。

本项目评价区执行《地下水质量标准》（GB/T1484-2017）中的Ⅲ类标准（石油类≤0.05 mg/L）。本项目发生非正常状况后，进入地下水系统的污染物中，石油类在厂区边界至下游约280m范围内超标，超标时间为非正常状况发生后逾80a。

因此，项目应做好相关防护措施，最大程度避免避免非正常状况发生，较小地下水污染的风险。

5 结论

本区域内项目在发生非正常状况后，进入地下水中的石油类污染物中在一定范围内会出现超标现象，因此，针对此种超标现象应该严格采取各项环保措施，整体来看，项目对地下水影响在可控范围内。