第六章 地下水环境保护与污染控制

1、11共38页1第六章第六章 地下水环境保护与污染控制地下水环境保护与污染控制 主要内容主要内容 概述（了解）概述（了解） 预防措施（熟悉）预防措施（熟悉） 治理措施（熟悉）治理措施（熟悉） 管理措施（了解）管理措施（了解）2共41页2第一节第一节 概述概述水利部最近公开的水利部最近公开的2016年年1月月地下水动态月报地下水动态月报显示，显示，全国地下水普遍全国地下水普遍“水质较差水质较差”。具体来看，水利部于具体来看，水利部于2015年对分布于松辽平原、年对分布于松辽平原、黄淮海平原、山西及西北地区盆地和平原、江汉平原黄淮海平原、山西及西北地区盆地和平原、江汉平原的的2103眼地下水水井进行

2、了监测，监测结果显示：眼地下水水井进行了监测，监测结果显示：IV类水类水691个，占个，占32.9%；V类水类水994个，占个，占47.3%，两者，两者合计占比为合计占比为80.2%。33共38页3第一节第一节 概述概述月报月报还显示，还显示，主要污染指标中主要污染指标中“三氮三氮”污污染情况较重染情况较重，部分地区存在一定程度的重金属和有毒，部分地区存在一定程度的重金属和有毒有机物污染。有机物污染。地下水还遭受严重的超采威胁地下水还遭受严重的超采威胁。数据显示，。数据显示，2016年年1月，全国主要平原区地下水储存量比去年同期减少月，全国主要平原区地下水储存量比去年同期减少82.4亿立方米（

3、约亿立方米（约82.4亿吨）。亿吨）。44共38页4第一节第一节 概述概述基本原则基本原则贯彻贯彻“以防为主，防治结合以防为主，防治结合”的原则；的原则；贯彻贯彻“三同时，三同步三同时，三同步”的原则；的原则；贯彻贯彻“环境综合整治环境综合整治”以及以及“发展区域治理发展区域治理”的的原则；原则；正确处理综合回收利用、废水资源化和净化处理、正确处理综合回收利用、废水资源化和净化处理、环境容量利用和工程净化处理之间的关系；环境容量利用和工程净化处理之间的关系；正确处理技术、法制、行政、经济手段之间的关正确处理技术、法制、行政、经济手段之间的关系；系；正确处理需要和可能的关系。正确处理需要和可能的

4、关系。55共38页5第二节第二节 预防措施预防措施一般性技术措施一般性技术措施建立水源地卫生防护带建立水源地卫生防护带建立地下水水质监测网点建立地下水水质监测网点66共38页6一般性技术措施一般性技术措施改进生产工艺技术，尽量减少改进生产工艺技术，尽量减少“三废三废”排放量；排放量；兴建工矿企业应根据企业性质和环境条件来选兴建工矿企业应根据企业性质和环境条件来选择厂址，处理废水、废渣的场所应该在城市和择厂址，处理废水、废渣的场所应该在城市和水源地下游的厚粘土区，离地表水体较远处。水源地下游的厚粘土区，离地表水体较远处。预防地下水管渗漏，防止污水渗入地下水中，预防地下水管渗漏，防止污水渗入地下水

5、中，并在地下建立层状排水设施。并在地下建立层状排水设施。77共38页7一般性技术措施一般性技术措施废渣必须妥善存放，附底，且坑底不能低于地废渣必须妥善存放，附底，且坑底不能低于地下水面；矿山的尾矿应尽量堆放在与含水层隔下水面；矿山的尾矿应尽量堆放在与含水层隔绝的废矿坑中。绝的废矿坑中。污水灌农田时必须注意当地条件，包气带土层污水灌农田时必须注意当地条件，包气带土层厚度大透水性差时才能污灌，严格控制污灌量。厚度大透水性差时才能污灌，严格控制污灌量。88共38页8建立水源地卫生防护带建立水源地卫生防护带水源地的卫生防护一般分为两个带：水源地的卫生防护一般分为两个带：I带（严禁活动带）带（严禁活动带

6、）：此带系指取水构建物周围附：此带系指取水构建物周围附近的小范围。该带内应该取消一切可能引起污染近的小范围。该带内应该取消一切可能引起污染的活动及妨碍取水构筑物运行的活动。范围大小的活动及妨碍取水构筑物运行的活动。范围大小取决于取水建筑物的结构和布置情况。取决于取水建筑物的结构和布置情况。II带（活动限制带）带（活动限制带）：位于严禁活动带的外圈，：位于严禁活动带的外圈，包括了更大的区域范围。一般认为在包括了更大的区域范围。一般认为在25年的开采年的开采期内，保证水质不受污染，以此来确定范围。期内，保证水质不受污染，以此来确定范围。99共38页9建立水源地卫生防护带建立水源地卫生防护带防护带确

7、定：防护带确定：在无地下水天然潜流的水源地，卫生防护带在无地下水天然潜流的水源地，卫生防护带应以水源井为中心，以应以水源井为中心，以Rp（开采条件下，地（开采条件下，地下水经下水经25年的时间年的时间Tp 运移的距离）为半径运移的距离）为半径所圈定的圆形地带。所圈定的圆形地带。如果存在地下水天然潜流，则以补给带宽度如果存在地下水天然潜流，则以补给带宽度2d为宽，以为宽，以L为长的矩形地带为卫生防护带。为长的矩形地带为卫生防护带。pRrL10 10共38页10建立水源地卫生防护带建立水源地卫生防护带在不同边界条件和集水井类型下，在不同边界条件和集水井类型下，Tp可以有相应可以有相应不同的公式计算

8、：不同的公式计算：如远离河流的承压水单井和干扰井组的计算公如远离河流的承压水单井和干扰井组的计算公式为：式为： 在无潜流的无限边界条件下，在无潜流的无限边界条件下，Rp的计算公式为的计算公式为AmnQTRpp)|ln|(pppppepxRxxRqAmnT11 11共38页11建立水源地卫生防护带建立水源地卫生防护带在卫生防护在卫生防护II带带内分为三类防护措施：内分为三类防护措施： 第一类是第一类是必须执行的措施必须执行的措施； 第二类是第二类是补充性措施补充性措施； 第三类也是第三类也是补充性措施补充性措施。对于对于大型水源地大型水源地（大于（大于5万万m3/d），如果在第），如果在第II带

9、以带以外存在污染的潜在风险时，则需建立外存在污染的潜在风险时，则需建立第第III带带，消除，消除地下水和与之有关的地表水的污染源，以及控制和地下水和与之有关的地表水的污染源，以及控制和堵截已发生在含水层中的污染中心。堵截已发生在含水层中的污染中心。12 12共38页12建立地下水水质监测站网建立地下水水质监测站网监测站点布置原则监测站点布置原则监测项目及分析评价监测项目及分析评价13 13共38页13第三节第三节 治理措施治理措施人工补给人工补给物理化学处理法物理化学处理法生物处理法生物处理法其他方法其他方法辅助方法辅助方法14 14共38页14人工补给人工补给通过人工入渗措施，把地表水补充到

10、地下通过人工入渗措施，把地表水补充到地下水含水层中，解决地下水资源不足的矛盾水含水层中，解决地下水资源不足的矛盾和改善地下水的储存量，并加快地下水的和改善地下水的储存量，并加快地下水的稀释和净化过程。稀释和净化过程。具有水力阻拦污水入渗、调节水温、保持具有水力阻拦污水入渗、调节水温、保持取水构筑物出水能力、防治地面沉降。取水构筑物出水能力、防治地面沉降。15 15共38页15人工补给方法人工补给方法地表入渗补给法地表入渗补给法：主要是利用河床、水库、：主要是利用河床、水库、渠道、天然洼地或农田灌溉等来蓄集地表水，渠道、天然洼地或农田灌溉等来蓄集地表水，借助地表水和地下水之间的天然水头差，使借助

11、地表水和地下水之间的天然水头差，使之自然渗漏补给含水层。之自然渗漏补给含水层。因地制宜、工程简单、投资较少、补给量大、因地制宜、工程简单、投资较少、补给量大、易于管理；占地面积大、受地质地形限制、易于管理；占地面积大、受地质地形限制、在干旱区易蒸发或造成盐渍化和沼泽化在干旱区易蒸发或造成盐渍化和沼泽化16 16共38页16人工补给方法人工补给方法井内灌注补给法井内灌注补给法：将补给水通过钻孔、管井：将补给水通过钻孔、管井或大口井直接注入含水层。或大口井直接注入含水层。占地面积小，不受地形、岩性和气候限制，占地面积小，不受地形、岩性和气候限制，水量浪费少；工程和管理费较高，含水层易水量浪费少；工

12、程和管理费较高，含水层易堵塞。堵塞。17 17共38页17人工补给方法人工补给方法诱导补给法诱导补给法：在河流或其他地表水体附近开：在河流或其他地表水体附近开凿抽水井，抽取地下水的同时，使地面水与凿抽水井，抽取地下水的同时，使地面水与地下水间的水位差不断加大，导致地表水大地下水间的水位差不断加大，导致地表水大量渗入补给含水层。量渗入补给含水层。占地面积小，受地形、岩性和气候限制；工占地面积小，受地形、岩性和气候限制；工程和管理费较高，含水层易堵塞。程和管理费较高，含水层易堵塞。18 18共38页18物理化学处理法物理化学处理法臭氧分离法臭氧分离法：向被污染的含水层中输入臭氧：向被污染的含水层中

13、输入臭氧可以形成分解石油的微生物的生长环境，减可以形成分解石油的微生物的生长环境，减少融解有机碳的含量，同时又可促使氰的分少融解有机碳的含量，同时又可促使氰的分解。解。石油污染的含水层，注入法适用面积较小的石油污染的含水层，注入法适用面积较小的污染层，否则需要多口井，或抽出处理。污染层，否则需要多口井，或抽出处理。19 19共38页19物理化学处理法物理化学处理法活性炭吸附法活性炭吸附法：在污染含水层开凿净化井，：在污染含水层开凿净化井，向井中投入粒状活性炭进行吸附。向井中投入粒状活性炭进行吸附。当污染水体面积较大时，成本高，速度慢，当污染水体面积较大时，成本高，速度慢，难见效。难见效。20

14、20共38页20物理化学处理法物理化学处理法利用高锰酸钾清除砷利用高锰酸钾清除砷：高锰酸钾作为氧化剂，：高锰酸钾作为氧化剂，将三价的砷氧化成五价的砷，产生大量的五将三价的砷氧化成五价的砷，产生大量的五价砷的化合物沉淀出来。价砷的化合物沉淀出来。针对特殊污染场所，污染面积较小，需要辅针对特殊污染场所，污染面积较小，需要辅助其他方法。助其他方法。21 21共38页21生物处理法生物处理法生物处理法生物处理法：利用微生物净化含水层，分解：利用微生物净化含水层，分解地下水中的某些有机物成分，使污染物浓度地下水中的某些有机物成分，使污染物浓度降低或完全被清除。降低或完全被清除。微生物处理法通过在含水层中

15、微生物处理法通过在含水层中培育出微生物培育出微生物或向含水层或向含水层引入菌种引入菌种两种方法进行。两种方法进行。22 22共38页22生物处理法生物处理法微生物法处理含水层污染的微生物法处理含水层污染的优点优点：l去除碳水化合物和其他有机物效果明显；去除碳水化合物和其他有机物效果明显；l迅速、安全、解决，不需大型设备，周期短；迅速、安全、解决，不需大型设备，周期短；l处理过程沿整个污染带自然地进行。处理过程沿整个污染带自然地进行。微生物法处理含水层污染的微生物法处理含水层污染的缺点缺点：l对胺、甲基化合物、卤素化合物、苯的衍生物等有机对胺、甲基化合物、卤素化合物、苯的衍生物等有机物尚不适用；

16、物尚不适用；l大量使用会使地下水的色、味发生异常，二次污染大量使用会使地下水的色、味发生异常，二次污染23 23共38页23其他方法其他方法 加大抽水排出污水加大抽水排出污水 污水灌溉污水灌溉24 24共38页24主要辅助方法主要辅助方法屏蔽法屏蔽法被动收集法被动收集法水动力控制法水动力控制法抽出污水抽出污水原位加化学药品、微生物、空气等原位加化学药品、微生物、空气等25 25共38页25屏蔽法屏蔽法在地下建立各种在地下建立各种物理屏障物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。防止污染物进一步扩散蔓延。常用的常用的灰浆帷幕法灰浆帷幕法是用压力向地下灌

17、注灰浆，在受污染是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原等，原理都与灰浆帷幕法相似。理都与灰浆帷幕法相似。物理屏蔽法只有在处理物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物小范围的剧毒、难降解污染物时时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，

18、被用作一种只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性临时性的控的控制方法。制方法。26 26共38页26该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置布置收集系统收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。（渗透性处理床技术）一种方法。（渗透性处理床技术）被动收集法一般在处理被动收集法一般在处理轻质轻质 污染物污染物(如油类等如油类等)时比较有时比较有 效，它在美国治理地下水油效，它在美国治理地下水

19、油 污染时得到过广泛的应用。污染时得到过广泛的应用。被动收集法被动收集法27 27共38页27水动力控制法水动力控制法水动力控制法是利用水动力控制法是利用井群系统井群系统，通过抽水或向含水层注，通过抽水或向含水层注水，人为地水，人为地改变地下水的水力梯度改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为水力控制法又可分为上游分水岭法上游分水岭法和和下游分水岭法下游分水岭法。28 28共38页28水动力控制法水动力控制法上游分水岭法上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井

20、，是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。出处理。29 29共38页29水动力控制法水动力控制法下游分水岭法下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽

21、水井，抽出清洁水并送到下游注同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。蔓延。 30 30共38页30抽出处理法抽出处理法受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同，受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的统的建立是关键，井群系统要能控制整个

22、受污染水体的流动。流动。处理后地下水的去向处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。31 31共38页31抽出处理法抽出处理法32 32共38页32原位处理法原位处理法原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理不

23、但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。处理法。 33 33共38页33原位处理法原位处理法加药法加药法通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。34原位处理法原位处理法加药法加药法35 35共38页35原位处理法原位处理法冲洗法冲洗法对于有机烃类污染，可用对于有机烃类污染，可用空气冲洗空气冲洗，即将空气注入到受污染区域底部，空即将空气注入到受污染区域底部，空气在上升过程中，污染物中的挥发性气在上升过程中，污染物中的挥发性组分会随空气一起溢