地下水環(huán)境保護與污染控制課件

1、2022/9/30共41頁1第一節(jié) 概述水利部最近公開的2016年1月地下水動態(tài)月報顯示，全國地下水普遍“水質(zhì)較差”。具體來看，水利部于2015年對分布于松遼平原、黃淮海平原、山西及西北地區(qū)盆地和平原、江漢平原的2103眼地下水水井進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示：IV類水691個，占32.9%；V類水994個，占47.3%，兩者合計占比為80.2%。第1頁/共41頁2022/9/27共41頁1第一節(jié) 概述水利部最近公開的22022/9/302共38頁2第一節(jié) 概述月報還顯示，主要污染指標中“三氮”污染情況較重，部分地區(qū)存在一定程度的重金屬和有毒有機物污染。地下水還遭受嚴重的超采威脅。數(shù)據(jù)顯示，201

2、6年1月，全國主要平原區(qū)地下水儲存量比去年同期減少82.4億立方米（約82.4億噸）。第2頁/共41頁2022/9/272共38頁2第一節(jié) 概述月報還顯示，2022/9/303共38頁3第一節(jié) 概述基本原則貫徹“以防為主，防治結(jié)合”的原則；貫徹“三同時，三同步”的原則；貫徹“環(huán)境綜合整治”以及“發(fā)展區(qū)域治理”的原則；正確處理綜合回收利用、廢水資源化和凈化處理、環(huán)境容量利用和工程凈化處理之間的關(guān)系；正確處理技術(shù)、法制、行政、經(jīng)濟手段之間的關(guān)系；正確處理需要和可能的關(guān)系。第3頁/共41頁2022/9/273共38頁3第一節(jié) 概述基本原則貫徹“2022/9/304共38頁4第二節(jié) 預防措施一般性技術(shù)

3、措施建立水源地衛(wèi)生防護帶建立地下水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)點第4頁/共41頁2022/9/274共38頁4第二節(jié) 預防措施一般性技術(shù)措施2022/9/305共38頁5一般性技術(shù)措施改進生產(chǎn)工藝技術(shù)，盡量減少“三廢”排放量；興建工礦企業(yè)應根據(jù)企業(yè)性質(zhì)和環(huán)境條件來選擇廠址，處理廢水、廢渣的場所應該在城市和水源地下游的厚粘土區(qū)，離地表水體較遠處。預防地下水管滲漏，防止污水滲入地下水中，并在地下建立層狀排水設施。第5頁/共41頁2022/9/275共38頁5一般性技術(shù)措施改進生產(chǎn)工藝技術(shù)2022/9/306共38頁6一般性技術(shù)措施廢渣必須妥善存放，附底，且坑底不能低于地下水面；礦山的尾礦應盡量堆放在與含水層隔絕的廢

4、礦坑中。污水灌農(nóng)田時必須注意當?shù)貤l件，包氣帶土層厚度大透水性差時才能污灌，嚴格控制污灌量。第6頁/共41頁2022/9/276共38頁6一般性技術(shù)措施廢渣必須妥善存放2022/9/307共38頁7建立水源地衛(wèi)生防護帶水源地的衛(wèi)生防護一般分為兩個帶：I帶（嚴禁活動帶）：此帶系指取水構(gòu)建物周圍附近的小范圍。該帶內(nèi)應該取消一切可能引起污染的活動及妨礙取水構(gòu)筑物運行的活動。范圍大小取決于取水建筑物的結(jié)構(gòu)和布置情況。II帶（活動限制帶）：位于嚴禁活動帶的外圈，包括了更大的區(qū)域范圍。一般認為在25年的開采期內(nèi)，保證水質(zhì)不受污染，以此來確定范圍。第7頁/共41頁2022/9/277共38頁7建立水源地衛(wèi)生防

5、護帶水源地的衛(wèi)2022/9/308共38頁8建立水源地衛(wèi)生防護帶防護帶確定：在無地下水天然潛流的水源地，衛(wèi)生防護帶應以水源井為中心，以Rp（開采條件下，地下水經(jīng)25年的時間Tp 運移的距離）為半徑所圈定的圓形地帶。如果存在地下水天然潛流，則以補給帶寬度2d為寬，以L為長的矩形地帶為衛(wèi)生防護帶。第8頁/共41頁2022/9/278共38頁8建立水源地衛(wèi)生防護帶防護帶確定2022/9/309共38頁9建立水源地衛(wèi)生防護帶在不同邊界條件和集水井類型下，Tp可以有相應不同的公式計算：如遠離河流的承壓水單井和干擾井組的計算公式為： 在無潛流的無限邊界條件下，Rp的計算公式為第9頁/共41頁2022/9/

6、279共38頁9建立水源地衛(wèi)生防護帶在不同邊界2022/9/3010共38頁10建立水源地衛(wèi)生防護帶在衛(wèi)生防護II帶內(nèi)分為三類防護措施： 第一類是必須執(zhí)行的措施； 第二類是補充性措施； 第三類也是補充性措施。對于大型水源地（大于5萬m3/d），如果在第II帶以外存在污染的潛在風險時，則需建立第III帶，消除地下水和與之有關(guān)的地表水的污染源，以及控制和堵截已發(fā)生在含水層中的污染中心。第10頁/共41頁2022/9/2710共38頁10建立水源地衛(wèi)生防護帶在衛(wèi)生2022/9/3011共38頁11建立地下水水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)監(jiān)測站點布置原則監(jiān)測項目及分析評價第11頁/共41頁2022/9/2711共38頁

7、11建立地下水水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)監(jiān)測2022/9/3012共38頁12第三節(jié) 治理措施人工補給物理化學處理法生物處理法其他方法輔助方法第12頁/共41頁2022/9/2712共38頁12第三節(jié) 治理措施人工補給第2022/9/3013共38頁13人工補給通過人工入滲措施，把地表水補充到地下水含水層中，解決地下水資源不足的矛盾和改善地下水的儲存量，并加快地下水的稀釋和凈化過程。具有水力阻攔污水入滲、調(diào)節(jié)水溫、保持取水構(gòu)筑物出水能力、防治地面沉降。第13頁/共41頁2022/9/2713共38頁13人工補給通過人工入滲措施，2022/9/3014共38頁14人工補給方法地表入滲補給法：主要是利用河床、水

8、庫、渠道、天然洼地或農(nóng)田灌溉等來蓄集地表水，借助地表水和地下水之間的天然水頭差，使之自然滲漏補給含水層。因地制宜、工程簡單、投資較少、補給量大、易于管理；占地面積大、受地質(zhì)地形限制、在干旱區(qū)易蒸發(fā)或造成鹽漬化和沼澤化第14頁/共41頁2022/9/2714共38頁14人工補給方法地表入滲補給法2022/9/3015共38頁15人工補給方法井內(nèi)灌注補給法：將補給水通過鉆孔、管井或大口井直接注入含水層。占地面積小，不受地形、巖性和氣候限制，水量浪費少；工程和管理費較高，含水層易堵塞。第15頁/共41頁2022/9/2715共38頁15人工補給方法井內(nèi)灌注補給法2022/9/3016共38頁16人工

9、補給方法誘導補給法：在河流或其他地表水體附近開鑿抽水井，抽取地下水的同時，使地面水與地下水間的水位差不斷加大，導致地表水大量滲入補給含水層。占地面積小，受地形、巖性和氣候限制；工程和管理費較高，含水層易堵塞。第16頁/共41頁2022/9/2716共38頁16人工補給方法誘導補給法：在2022/9/3017共38頁17物理化學處理法臭氧分離法：向被污染的含水層中輸入臭氧可以形成分解石油的微生物的生長環(huán)境，減少融解有機碳的含量，同時又可促使氰的分解。石油污染的含水層，注入法適用面積較小的污染層，否則需要多口井，或抽出處理。第17頁/共41頁2022/9/2717共38頁17物理化學處理法臭氧分離

10、法：2022/9/3018共38頁18物理化學處理法活性炭吸附法：在污染含水層開鑿凈化井，向井中投入粒狀活性炭進行吸附。當污染水體面積較大時，成本高，速度慢，難見效。第18頁/共41頁2022/9/2718共38頁18物理化學處理法活性炭吸附法2022/9/3019共38頁19物理化學處理法利用高錳酸鉀清除砷：高錳酸鉀作為氧化劑，將三價的砷氧化成五價的砷，產(chǎn)生大量的五價砷的化合物沉淀出來。針對特殊污染場所，污染面積較小，需要輔助其他方法。第19頁/共41頁2022/9/2719共38頁19物理化學處理法利用高錳酸鉀2022/9/3020共38頁20生物處理法生物處理法：利用微生物凈化含水層，分

11、解地下水中的某些有機物成分，使污染物濃度降低或完全被清除。微生物處理法通過在含水層中培育出微生物或向含水層引入菌種兩種方法進行。第20頁/共41頁2022/9/2720共38頁20生物處理法生物處理法：利用2022/9/3021共38頁21生物處理法微生物法處理含水層污染的優(yōu)點：去除碳水化合物和其他有機物效果明顯；迅速、安全、解決，不需大型設備，周期短；處理過程沿整個污染帶自然地進行。微生物法處理含水層污染的缺點：對胺、甲基化合物、鹵素化合物、苯的衍生物等有機物尚不適用；大量使用會使地下水的色、味發(fā)生異常，二次污染第21頁/共41頁2022/9/2721共38頁21生物處理法微生物法處理含水2

12、022/9/3022共38頁22其他方法 加大抽水排出污水 污水灌溉第22頁/共41頁2022/9/2722共38頁22其他方法 加大抽水排出污水2022/9/3023共38頁23主要輔助方法屏蔽法被動收集法水動力控制法抽出污水原位加化學藥品、微生物、空氣等第23頁/共41頁2022/9/2723共38頁23主要輔助方法屏蔽法第23頁2022/9/3024共38頁24屏蔽法在地下建立各種物理屏障，將受污染水體圈閉起來，以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿，在受污染水體周圍形成一道帷幕，從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水墻、振動樁阻水墻、板樁阻水

13、墻、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等，原理都與灰漿帷幕法相似。物理屏蔽法只有在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永久性的封閉方法，多數(shù)情況下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一種臨時性的控制方法。第24頁/共41頁2022/9/2724共38頁24屏蔽法在地下建立各種物理屏2022/9/3025共38頁25該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道，在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng)，將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來，或?qū)⑺惺芪廴镜叵滤占饋硪员闾幚淼囊环N方法。（滲透性處理床技術(shù)）被動收集法一般在處理輕質(zhì) 污染物(如油類等)時比較有 效，它在美國治理地下水油 污染時得到過廣泛的

14、應用。被動收集法第25頁/共41頁2022/9/2725共38頁25該法是在地下水流的下游挖一2022/9/3026共38頁26水動力控制法水動力控制法是利用井群系統(tǒng)，通過抽水或向含水層注水，人為地改變地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據(jù)井群系統(tǒng)布置方式的不同，水力控制法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。第26頁/共41頁2022/9/2726共38頁26水動力控制法水動力控制法是2022/9/3027共38頁27水動力控制法上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井，通過注水井向含水層注入清水，使得在該注水井處形成一地下分水嶺，從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染

15、水體；同時，在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。第27頁/共41頁2022/9/2727共38頁27水動力控制法上游分水嶺法是2022/9/3028共38頁28水動力控制法下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴散，同時在上游布置一排抽水井，抽出清潔水并送到下游注入。同樣，水動力控制法一般也用作一種臨時性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的擴散蔓延。 第28頁/共41頁2022/9/2728共38頁28水動力控制法下游分水嶺法則2022/9/3029共38頁29抽出處理法受污染地下水抽出后的處理方法與地表水的處理相同，需要

16、指出的是，在受污染地下水的抽出處理中，井群系統(tǒng)的建立是關(guān)鍵，井群系統(tǒng)要能控制整個受污染水體的流動。處理后地下水的去向有兩個，一是直接使用，另一個則是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層；另一方面還可加速地下水的循環(huán)流動，從而縮短地下水的修復時間。第29頁/共41頁2022/9/2729共38頁29抽出處理法受污染地下水抽出2022/9/3030共38頁30抽出處理法第30頁/共41頁2022/9/2730共38頁30抽出處理法第30頁/共412022/9/3031共38頁31原位處理法原位處理法是地下水污染治理技術(shù)研究的熱點，不但處理費用相對節(jié)省，而且還可減少

17、地表處理設施，最大程度地減少污染物的暴露，減少對環(huán)境的擾動，是一種很有前景的地下水污染治理技術(shù)。原位處理技術(shù)又包括物理化學處理法及生物處理法。 第31頁/共41頁2022/9/2731共38頁31原位處理法原位處理法是地下2022/9/3032共38頁32原位處理法加藥法通過井群系統(tǒng)向受污染水體灌注化學藥劑，如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液，添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉淀等。第32頁/共41頁2022/9/2732共38頁32原位處理法加藥法通過井群原位處理法加藥法第33頁/共41頁原位處理法加藥法第33頁/共41頁2022/9/3034共38頁34原位處理法沖洗法對于有機烴類污

18、染，可用空氣沖洗，即將空氣注入到受污染區(qū)域底部，空氣在上升過程中，污染物中的揮發(fā)性組分會隨空氣一起溢出，再用集氣系統(tǒng)將氣體進行收集處理；也可采用蒸汽沖洗，蒸汽不僅可以使揮發(fā)性組分溢出，還可以使有機物熱解；另外，用酒精沖洗亦可。理論上，只要整個受污染區(qū)域都被沖洗過，則所有的烴類污染物都會被去除。第34頁/共41頁2022/9/2734共38頁34原位處理法沖洗法對于有機2022/9/3035共38頁35原位處理法射頻放電加熱法通入電流使污染物降解。 原位物化法在運用時需要注意的是堵塞問題，尤其是當?shù)叵滤写嬖谥亟饘贂r，物化反應易生成沉淀，從而堵塞含水層，影響處理過程的進行。 第35頁/共41頁2022/9/2735共38頁35原位處理法射頻放電加熱法原位處理法加藥法第36頁/共41頁原位處理法加藥法第36頁/共41頁2022/9/3037共38頁37第四節(jié) 管理措施行政管理措施經(jīng)濟管理措施法律措施第37頁/共41頁2022/9/2737共38頁37第四節(jié) 管理措施行政管理措2022/9/3038共38頁38行政管理措施建立水環(huán)境管理的行政機構(gòu)編制水資源保護和利用的總體規(guī)劃建立水環(huán)境管理的監(jiān)測機構(gòu)制定實行取水、用