污水场生化池防渗示踪试验研究

2020-05-14宋相和

工业水处理 2020年1期

宋相和

（中石油云南石化有限公司，云南安宁650300）

在全球可持续发展的前提下，防治地下水环境污染已引起了人们的重视，全面、准确地评价建设项目对地下水环境的影响对于保护地下水资源意义重大〔1〕，在石油炼化区，长期的石油炼化会造成石油类污染物进入浅层含水层，污染地下水水源，对当地居民的生产、生活造成很大影响〔2-4〕。张丽珍等〔5〕对石家庄市东北工业区某未做防渗排污渠进行研究，结果表明，全年约有1×105m3污水渗漏补给了地下水。侯杰〔6〕对大庆市纳污湖泡——贴不贴泡区地下水的研究显示，石油化工业排放废水污染了的湖泡，通过地下水对流、水动力弥散、吸附解吸、生化反应等作用后，造成了地下水污染。

地下水示踪试验已在水文地质的各个研究领域广泛地推广应用，如确定地下河流系统、确定含水介质特性、测定地下水的流速与流向、预测地下水污染物扩散量及扩散方向等〔7〕，用示踪试验检测防渗层的完好情况是一种简单可行的办法。本研究采用示踪试验对污水场生化池的底板防渗情况进行检测，可为生化池等构筑物出现同类问题时提供经验参考。

1 试验部分

1.1 试验对象

本研究主要研究对象为某炼油厂污水处理场生化池，位于炼油厂西北部，生化池为混凝土结构，抗震设防烈度为8度，尺寸68 m×62 m×9.5 m，分为A、B两间，中间用隔墙分开，底板厚度为600 mm，壁板厚度为400 mm，该构筑物共有2条东西向伸缩缝和1条南北向伸缩缝，宽度均为30 mm。

在主体施工完成后，自2014年10月开始，陆续发现建构筑物出现沉降及不均匀沉降问题，根据长期的沉降观测数据显示，生化池的沉降变形较为严重。生化池基础形式为筏板基础，基础顶标高1902.1mm，池内被2条东西向温度缝和1条南北向温度缝划分为6个板带，截止2015年12月9日，生化池沉降为-39～268 mm，最大差异沉降为307 mm。最大沉降为268 mm，位于生化池西南角；最大抬升高度为39 mm，位于西南侧及东北侧。总体北侧沉降较小，南侧沉降较大。由于地基沉降影响了生化池的正常使用，施工单位对生化池进行了打孔灌浆加固地基、地面防渗等处理措施，基本控制了生化池基础的沉降变形，但对于生化池底板是否存在渗漏情况尚不得知，一旦存在渗漏的情况，会对周边地下水造成极大的污染。

1.2 示踪剂的选择原则及分析方法

示踪剂的选择原则：（1）极易溶于水，在地下水中背景值含量极低；（2）无毒、无臭、无味、不破坏地下水生态系统；（3）不易被土壤和围岩吸附、不易沉淀、化学性质稳定、不与其他环境物质发生物理和化学反应、不易被生物降解、不挥发；（4）不易被地下水中其他物质干扰、易被检测、且成本相对较低。综合以上原则，选用NaCl作为示踪剂，示踪剂的投放方式采用瞬时投入法。

分析方法：Cl-的检测采用摩尔法（GB/T15453—2008），先测定天然状态下地下水中的Cl-质量浓度（即背景值），然后分析示踪试验中Cl-的质量浓度，作Cl--时间关系曲线。

1.3 试验井布设

根据污水处理场沉降评估报告及现场踏勘分析，生化池A、B构筑物内部底板混凝土结构未发现裂缝和地下水渗入情况，由于构筑物共有3条伸缩缝，在池体不均匀沉降的过程中，伸缩缝止水带可能发生密封不严的情况，本次试验地下水监测井主要布设于伸缩缝附近，东、西各2个监测井，南北各1个检测井，分别标记为 ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6，监测井井深20 m，井内安装滤管，并在孔壁及滤管之间的环状孔隙回填砾石以防止堵孔、塌孔。

1.4 背景值调查及水位调查

2016年9月5日完成水文监测井成井，并对监测井、生化池进行了取样及背景值调查，从调查结果表明，试验孔适合用Cl-作为示踪离子。在试验前对试验监测孔也进行了水位统测，结果见表1。

1.5 试验过程

本试验开始于2016年9月6日，首先在生化池A、B池内分别投加NaCl固体1 500 kg后开启设备进行搅拌，使其充分溶解。对生化池A池、B池进行了取样检测，A池Cl-质量浓度由33.08 mg/L增加至228.50 mg/L，B池Cl-质量浓度由31.85 mg/L增加至382.70 mg/L，Cl-质量浓度均达到预期要求。从2016年9月6日开始，持续15 d，试验期间每6 h进行1次水样采集检测工作，检测各监测井中Cl-浓度变化。由于ZK01、ZK03数据波动较大，ZK04数据明显高于背景值，存在泄漏风险，在生化池伸缩缝防渗修复工作完成后，对ZK01、ZK03、ZK04进行抽水置换，每日1次，持续7 d，监测井水位恢复正常后开始取样监测，共持续20 d。为防止其他因素对试验结果造成干扰，整个试验期间生化池进、出口保持封闭状态。

表1 Cl-浓度、水位统测结果

2 试验结果与分析

ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6 的 Cl-质量浓度变化情况见图1（虚线为背景值，实线为实测值）。

图 1 ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6 的 Cl-质量浓度变化情况

由图1可知，ZK01中Cl-质量浓度在试验初期数据出现较大波动，部分数据超过背景值11.30 mg/L；ZK02中Cl-质量浓度有一定波动，但与背景值14.32 mg/L相比未出现明显增加；ZK03中Cl-质量浓度波动频率较大，并有部分数据超过背景值6.36 mg/L；ZK04中Cl-质量浓度数据异常，最高增长至36.69 mg/L，与背景值20.96 mg/L相比其增幅较大；ZK05中Cl-质量浓度在整个试验过程均低于背景值12.61 mg/L；ZK06中Cl-浓度有一定波动，与背景值12.98 mg/L相比未出现明显增长。说明ZK02、ZK05、ZK06监测井对应的池体伸缩缝不存在渗水、漏水情况，其他3处存在泄漏风险，完成防渗修复工作后进行重新试验。

完成防渗修复工作后，ZK01、ZK03、ZK04 的复测情况见图2。