城市水源地地下水污染现状与防治技术

罗 跃

（丰顺县水利建设管理中心，广东 梅州 514300）

0 引言

当前城市中水资源污染现象十分严重，水源地存在多种类型的污染，如果在短时间内无法检测到其污染，将对其产生巨大的危害[1]。当前城市发展进程过快，造成大量工业废水、废物排放，通过地表渗透及生物链运行，其产生的污染对城市的生态和人类健康都造成了巨大的影响[2]。当前，我国的城市水源地主要有工业、生活以及自然3个方面的污染。同时，在部分地区还会出现多种污染类型同时存在的情况，进一步加重地下水的污染程度[3]。为实现对城市水源地的保护，降低地下水的受污染程度，该文以广东省梅州市丰顺县当前水源地地下水为例，对其污染现状进行分析，并在该基础上提出更合理的防治技术方案。

1 城市水源地地下水污染现状与防治技术

1.1 城市地下水污染现状与概况

该文研究地为广东省梅州市丰顺县，通过从广东省梅州市丰顺县水利建设管理中心获取与地下水资源相关的资料，从中获取所需的信息和数据，对其水源地地下水资源质量检测水污染现状进行分析，结果见表1。

表1 研究区域近年地下水资源质量检测结果

由表1可知，研究区域潜水总固体背景数值为380mg/L～820mg/L，属于低矿化淡水。在检测区域范围内，测定总范围为121mg/L～1052mg/L，平均数值为726.25mg/L，共有超标点6个，与前一年相比，超标点数量增加了一个，并且其他各个地段的地下水资源水质均没有达到饮用水标准。且该研究区域内的地下水潜水资源与前一年相比，变化相对较小，并且中的氟化物以及铁超标得到明显改善，但总固体、总硬度、氯化物等超标点与前一年相比有所增加。

1.2 城市水源地地下水污染防治技术

1.2.1 基于地下水水质监测点布设的地下水水质监控

为实现城市水源地地下水污染防治，首先需要对地下水进行实时监测与监控，以达到及时发现地下水潜在污染的目的。在该过程中引入水质监控技术，结合研究区域含水层以及地下水的径流特征，在综合考虑污染源、环境保护等多种因素的情况下，在现有监测点基础上，新设地下水和地表水体监测站[4]。监测时需要遵循以下3个原则：第一，城市水源地地下水污染控制重点地区的加密监控，设置更多的测点；第二，在水源地上游和下游需要进行同步的监测，并为后续监测分析和治理提供比较依据；第三，在监测的过程中，需要明确污染源特征污染因子，各个监测点可按照不同监测目的，适当增加或删减监测项目。充分遵循上述原则，按照图1完成对地下水水质监测点的布设。

图1 地下水水质监测点布设

结合图1中的内容，按照地下水不同的流动方向，对重点地区和周围的地下水环境监测点进行设置。监测的主要内容包括上述总固体、总硬度、氯化物等指标以外，还需要对耗氧量、各类金属物质含量、有毒有害物质含量、细菌总数等参数的测定。在对水样进行采集时，需要综合考虑不同类型、不同含水层条件，针对每种条件进行分别采样。并且在条件相同的含水层内，必须沿不同的地下水位深度进行分段采样，以此能够通过监测得到的结果对研究区域地下水污染在垂直方向上的具体变化进行分析[5]。同时，地下水水质监测点的布设密度也需要根据研究区域水文地质条件的复杂程度、要求详细程度等进行综合分析后决定。在完成对各个监测点的布设后，需要在布设点对测试样本进行采样，采样时需要用到的仪器主要有型号为MI-80S的智能型COD分析仪、型号为MI-70SMI-70S的氨氮快速测定仪、型号为HTY-DI-1000的TOC分析仪等，在采集完相关数据后利用数据采集设备进行以上主要监测内容信息的统一处理，将处理完的数据按照1∶25000～1∶100000的比例尺制作污染分布图和离子含量图，最后结合污染分布图和离子含量图编写监测报告，说明水源地地下水的污染状况。在了解当前地下水水质质量的情况下，针对治理难点进行治理，防治水污染。

1.2.2 基于高压脉冲电凝技术的固废处置

在进行地下水水质监控后，可以及时发现当前城市水源地地下水污染情况，在该基础上对地下水污染中的主要污染物——固废进行处置。对研究区域地下水资源中存在的总固体超标点数量较多的问题进行分析，并对该地各类工业区排放到水种的尾渣进行固废处置，并对处理后的尾渣进行毒性浸出检验。尾渣中主要包括的化学成分见表2。

表2 尾渣无害化处理前化学成分

由表2可知，研究区域尾渣无害化处理前的化学成分较多，且大多是有毒和有害物质，对地下水质量产生不利影响。为减少其有害物质对地下水资源的污染影响，可采用氯氧法的方式实现无害化处理。在处理过程中，通过氯气的氧化作用，将废渣中的氰化物氧化，并将其转化为氰化物，然后氧化，生成无害的CO2和单体。在处理时能够在水溶液中释放出HClO、Cl2等药剂，例如漂白粉、漂粉精以及二氧化氯等试剂。上述处理方式已经十分成熟，通过该处理方式可以将固废污染物中的有害物质浓度降至0.5 mg/L，甚至更低，同时部分有害物质能够在这个处置过程中进一步水解，并转化成无毒物[6]。同时，尾矿中的一些有毒重金属可以转化成难溶性的沉淀物，从而使排出的水中重金属污染物浓度达到国家规定的排放标准，以此实现对固废的处理。为达到该目标，该文主要通过高压脉冲电凝技术对重金属污染物进行处理，工艺流程如图2所示。

由图2可知，高压脉冲电凝技术主要通过调节池、高压脉冲电凝机、中间池、沉淀池、过滤塔、清水池以及污泥进行水体重金属污泥沉淀、过滤以及达标排放，在该过程中，并使用污泥浓缩池和脱水机去除水资源中的泥渣。高压脉冲电凝技术的重点在于使用高压脉冲电凝机，该文采用复极式的电絮凝反应设备，仅有两端的电极与电源两端相连，每个电极的两面的极性相反，即一面为阳极，则另一面为阴极。采用高压脉冲电凝技术能够实现固废处理的原理为在复极式高压脉冲电凝机设备中，电极和直流电源连接，在电场感应电流作用下，极板两面分别发生阳极反应和阴极反应。

图2 高压脉冲电凝技术工艺流程

阳极反应如下：

阴极反应如下：

通过上述化学方程式可以看出，高压脉冲电凝机设备阳极板能够产生具有极强氧化能力的新生态氧分子（O2），以氧化污水中的有机物；极板析出的Fe2+被氧化后经反应生成沉淀；阴极板能够产生具有很强还原能力的新生态氢分子（H2），能够将重金属离子形成沉淀，以达到对固废进行处理的目的[7]。同时在放电过程中，该技术还可产生微小气泡，能够去除污水中的悬浮物等，通过这种方式能够进一步提升水资源质量，减少重金属污染物对城市水源地地下水资源的污染，同时避免水体二次污染的情况。

1.2.3 基于功能分区的生态保护恢复

在进行固废处置后，可以使水源地地下水污染情况得到缓解，但当地还存在生态环境破坏的情况，想要防治水污染，还需要在采用上述2种防治技术后，引入生态保护恢复技术。在具体应用中，需要采取多种生态保护措施：1）在开展各项工业活动时，应当尽可能少地占用土地，并将临时占地控制在最小范围内，减少对周围植被的破坏。2）针对土壤进行保护和利用。土壤是一种在长期的物理、化学和生物作用下，由大量的营养物质和有机质组成的成熟土壤。在开展各项工业活动前，需要将表层熟化的土壤进行集中堆放，并在完成工作活动后，将土壤回填在原来的位置上，针对不能回填的土壤需要及时运输到上游支沟，进行临时堆放。3）在完成工业活动后，还需要开展覆土和土地平整工程。覆土可分为坝体覆土和库面覆土。在进行覆土后，需要通过人工的方式实现对覆土的整平，其厚度应当控制在0.6 m左右，表面覆土应进一步划分为2个基本层，一层为阻隔层，一层为覆盖层。在完成覆土后，采用机械设备进行整平，要求整平后其坡度不得超过5°。除上述防治措施以外，为实现植被的恢复，还需要种植草种，在覆土上可直接播撒，在库面顶部上需要在确保平整后，再进行播撒。在对水源地地下水进行生态保护恢复时，需要结合区域内水资源的实际条件、环境等自然属性和水资源的开发利用现状以及社会发展对水质提出的要求等社会属性，将一定范围内的水域划分为特定功能，并对其进行重点保护，如图3所示。

图3 按功能分区划分水源地地下水

图2中保护区、保留区等为一级区划，用来协调水资源的发展和保护；饮用水源区、工业用水区、农业用水区为二级区划，对不同行业领域和地区间的水资源协调。在对具体处理技术进行选择时，可选用集中式污水处理技术（物化处理和生化处理）、分散式污水处理技术（生化处理和生态工程）和农田化肥农药减量处理技术（种植制度和优化施肥），其中第一种技术主要应用于点源地下水污染治理；第二种技术和第三种技术主要应用于面源地下水污染治理。通过对多种技术的应用实现对地下水环境的生态保护和恢复。

至此，完成城市水源地地下水污染防治技术的设计。

2 试验对比

为了验证该文设计的城市水源地地下水污染防治技术的有效性，将该文设计技术与文献[2]中的技术进行对比，在研究区域应用一个月后，可得到不同防治技术应用后的水资源质量指标变化结果。见表3。

表3 不同防治技术应用后水资源质量指标变化情况

根据表2中的试验结果可知，在应用两种防治技术后，城市地下水污染得到明显改善，这是因为两种技术都采用了综合性的防治手段，能够提升污染治理效果。但对数据进行详细分析后可以发现，该文设计技术应用后，地下水水资源质量指标变化幅度更大，无论在总固体、总硬度、氯化物、硫酸盐以及硝酸盐的治理方面的测值平均值都得到了有效降低，降低后的数值分别为232.34 mg/L、151.14 mg/L、6.75 mg/L、32.21 mg/L以及1.10 mg/L，而文献[2]中技术应用后相关数值分别为532.17 mg/L、236.15 mg/L、56.22 mg/L、56.38 mg/L以及6.43 mg/L，可见该文设计技术测值平均值远远低于文献[2]中技术的测值平均值，证明该文设计技术的防治效果更佳，与文献[2]中的防治技术相比更具有优势。

综上所述，该文设计技术在城市水源地地下水污染防治方面的优势较为明显，具有一定应用价值。

3 结语

水资源在城市的建设与发展中有举足轻重的作用，也是促进城市经济发展的一个重要因素。基于城市水源地地下水资源的重要性，该文以广东省梅州市丰顺县区域内的地下水为例，对其当前地下水污染现状进行分析，并介绍了多种防治技术。通过应用各项防治技术，在加强污水处理力度的同时，也能够有效增强周围居民环保意识，在实现对城市生态环境保护的同时，有效提升城市整体经济效益和社会效益，对城市未来的可持续发展有重要的意义。