污水場生化池防滲示蹤試驗研究

宋相和

（中石油云南石化有限公司，云南安寧650300）

在全球可持續(xù)發(fā)展的前提下，防治地下水環(huán)境污染已引起了人們的重視，全面、準(zhǔn)確地評價建設(shè)項目對地下水環(huán)境的影響對于保護(hù)地下水資源意義重大〔1〕，在石油煉化區(qū)，長期的石油煉化會造成石油類污染物進(jìn)入淺層含水層，污染地下水水源，對當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活造成很大影響〔2-4〕。張麗珍等〔5〕對石家莊市東北工業(yè)區(qū)某未做防滲排污渠進(jìn)行研究，結(jié)果表明，全年約有1×105m3污水滲漏補(bǔ)給了地下水。侯杰〔6〕對大慶市納污湖泡——貼不貼泡區(qū)地下水的研究顯示，石油化工業(yè)排放廢水污染了的湖泡，通過地下水對流、水動力彌散、吸附解吸、生化反應(yīng)等作用后，造成了地下水污染。

地下水示蹤試驗已在水文地質(zhì)的各個研究領(lǐng)域廣泛地推廣應(yīng)用，如確定地下河流系統(tǒng)、確定含水介質(zhì)特性、測定地下水的流速與流向、預(yù)測地下水污染物擴(kuò)散量及擴(kuò)散方向等〔7〕，用示蹤試驗檢測防滲層的完好情況是一種簡單可行的辦法。本研究采用示蹤試驗對污水場生化池的底板防滲情況進(jìn)行檢測，可為生化池等構(gòu)筑物出現(xiàn)同類問題時提供經(jīng)驗參考。

1 試驗部分

1.1 試驗對象

本研究主要研究對象為某煉油廠污水處理場生化池，位于煉油廠西北部，生化池為混凝土結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為8度，尺寸68 m×62 m×9.5 m，分為A、B兩間，中間用隔墻分開，底板厚度為600 mm，壁板厚度為400 mm，該構(gòu)筑物共有2條東西向伸縮縫和1條南北向伸縮縫，寬度均為30 mm。

在主體施工完成后，自2014年10月開始，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)建構(gòu)筑物出現(xiàn)沉降及不均勻沉降問題，根據(jù)長期的沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，生化池的沉降變形較為嚴(yán)重。生化池基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂標(biāo)高1902.1mm，池內(nèi)被2條東西向溫度縫和1條南北向溫度縫劃分為6個板帶，截止2015年12月9日，生化池沉降為-39～268 mm，最大差異沉降為307 mm。最大沉降為268 mm，位于生化池西南角；最大抬升高度為39 mm，位于西南側(cè)及東北側(cè)?？傮w北側(cè)沉降較小，南側(cè)沉降較大。由于地基沉降影響了生化池的正常使用，施工單位對生化池進(jìn)行了打孔灌漿加固地基、地面防滲等處理措施，基本控制了生化池基礎(chǔ)的沉降變形，但對于生化池底板是否存在滲漏情況尚不得知，一旦存在滲漏的情況，會對周邊地下水造成極大的污染。

1.2 示蹤劑的選擇原則及分析方法

示蹤劑的選擇原則：（1）極易溶于水，在地下水中背景值含量極低；（2）無毒、無臭、無味、不破壞地下水生態(tài)系統(tǒng)；（3）不易被土壤和圍巖吸附、不易沉淀、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不與其他環(huán)境物質(zhì)發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)、不易被生物降解、不揮發(fā)；（4）不易被地下水中其他物質(zhì)干擾、易被檢測、且成本相對較低。綜合以上原則，選用NaCl作為示蹤劑，示蹤劑的投放方式采用瞬時投入法。

分析方法：Cl-的檢測采用摩爾法（GB/T15453—2008），先測定天然狀態(tài)下地下水中的Cl-質(zhì)量濃度（即背景值），然后分析示蹤試驗中Cl-的質(zhì)量濃度，作Cl--時間關(guān)系曲線。

1.3 試驗井布設(shè)

根據(jù)污水處理場沉降評估報告及現(xiàn)場踏勘分析，生化池A、B構(gòu)筑物內(nèi)部底板混凝土結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)裂縫和地下水滲入情況，由于構(gòu)筑物共有3條伸縮縫，在池體不均勻沉降的過程中，伸縮縫止水帶可能發(fā)生密封不嚴(yán)的情況，本次試驗地下水監(jiān)測井主要布設(shè)于伸縮縫附近，東、西各2個監(jiān)測井，南北各1個檢測井， 分別標(biāo)記為 ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6，監(jiān)測井井深20 m，井內(nèi)安裝濾管，并在孔壁及濾管之間的環(huán)狀孔隙回填礫石以防止堵孔、塌孔。

1.4 背景值調(diào)查及水位調(diào)查

2016年9月5日完成水文監(jiān)測井成井，并對監(jiān)測井、生化池進(jìn)行了取樣及背景值調(diào)查，從調(diào)查結(jié)果表明，試驗孔適合用Cl-作為示蹤離子。在試驗前對試驗監(jiān)測孔也進(jìn)行了水位統(tǒng)測，結(jié)果見表1。

1.5 試驗過程

本試驗開始于2016年9月6日，首先在生化池A、B池內(nèi)分別投加NaCl固體1 500 kg后開啟設(shè)備進(jìn)行攪拌，使其充分溶解。對生化池A池、B池進(jìn)行了取樣檢測，A池Cl-質(zhì)量濃度由33.08 mg/L增加至228.50 mg/L，B池Cl-質(zhì)量濃度由31.85 mg/L增加至382.70 mg/L，Cl-質(zhì)量濃度均達(dá)到預(yù)期要求。從2016年9月6日開始，持續(xù)15 d，試驗期間每6 h進(jìn)行1次水樣采集檢測工作，檢測各監(jiān)測井中Cl-濃度變化。由于ZK01、ZK03數(shù)據(jù)波動較大，ZK04數(shù)據(jù)明顯高于背景值，存在泄漏風(fēng)險，在生化池伸縮縫防滲修復(fù)工作完成后，對ZK01、ZK03、ZK04進(jìn)行抽水置換，每日1次，持續(xù)7 d，監(jiān)測井水位恢復(fù)正常后開始取樣監(jiān)測，共持續(xù)20 d。為防止其他因素對試驗結(jié)果造成干擾，整個試驗期間生化池進(jìn)、出口保持封閉狀態(tài)。

表1 Cl-濃度、水位統(tǒng)測結(jié)果

2 試驗結(jié)果與分析

ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6 的 Cl-質(zhì)量濃度變化情況見圖1（虛線為背景值，實線為實測值）。

圖 1 ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6 的 Cl-質(zhì)量濃度變化情況

由圖1可知，ZK01中Cl-質(zhì)量濃度在試驗初期數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大波動，部分?jǐn)?shù)據(jù)超過背景值11.30 mg/L；ZK02中Cl-質(zhì)量濃度有一定波動，但與背景值14.32 mg/L相比未出現(xiàn)明顯增加；ZK03中Cl-質(zhì)量濃度波動頻率較大，并有部分?jǐn)?shù)據(jù)超過背景值6.36 mg/L；ZK04中Cl-質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)異常，最高增長至36.69 mg/L，與背景值20.96 mg/L相比其增幅較大；ZK05中Cl-質(zhì)量濃度在整個試驗過程均低于背景值12.61 mg/L；ZK06中Cl-濃度有一定波動，與背景值12.98 mg/L相比未出現(xiàn)明顯增長。說明ZK02、ZK05、ZK06監(jiān)測井對應(yīng)的池體伸縮縫不存在滲水、漏水情況，其他3處存在泄漏風(fēng)險，完成防滲修復(fù)工作后進(jìn)行重新試驗。

完成防滲修復(fù)工作后，ZK01、ZK03、ZK04 的復(fù)測情況見圖2。

圖 2 ZK01、ZK03、ZK04 的復(fù)測情況

由圖2可知，ZK01中Cl-質(zhì)量濃度穩(wěn)定在8.0 mg/L以內(nèi)；ZK03中Cl-質(zhì)量濃度波動減??；ZK04中Cl-質(zhì)量濃度下降明顯，穩(wěn)定在背景值以下，說明伸縮縫修復(fù)效果良好，生化池可以投入使用。

3 結(jié)論

在持續(xù)抽水過程中，ZK01、ZK03、ZK04 的 Cl-質(zhì)量濃度有較明顯變化，說明與之相鄰的伸縮縫可能存在泄漏。在修復(fù)后，對以上3個監(jiān)測井進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果表明修復(fù)工作效果良好，生化池底板基本不存在明顯的滲水、漏水情況，可以投入使用。