新能源锂电池负极材料和废旧锂电池资源回收再生建设项目营运期地下水环境影响分析

新能源锂电池负极材料和废旧锂电池资源回收再生建设项目营运期地下水环境影响分析1.1水文地质条件（1）地形、地貌某市地形复杂，北属嵩箕山的余脉，南属外方山的余脉，自北而南或自南而北突然降低向中部倾斜辐射。西南部和北部为浅山区，中部为北汝河平川地，其它为丘陵岗地，地面起伏，沟壑众多，岗河相间。大小山头1025个，全市地形西北高、东南低。土地面积1573km2，其中山区占31.8%、丘陵区占46.3%、平川占21.9％。某市位于汝河北岸，汝河的冲积地带，汝河流域属豫西台地，汝河凹陷区内沉积了大量的厚度很大的第四纪松散沉积物，地表层为砂石、下层为砂卵石含水层。地基承载力为11-14t/m3，地震烈度按国家规定为7度设防。本项目位于某市东南部，厂区海拔高度209m，地势平坦，附近不存在有开采价值的矿藏、洞穴等。1.2地层及地基土分层描述项目周边区域45.0m深度内揭露的地第四系全新统冲积、上更新统、中更新统冲洪积物，共分为9个工程地质单元层和1个工程地质单元亚层。从上至下各单元层的特征见表5-21所示。表5-21项目区域土地各单元层特性一览表（从上至下）序号名称厚度（m）特性1（Q4ml）耕土0.6杂色，稍湿，松散，含有植物根系1.1（Q4ml）杂填土1.72杂色，稍密，稍湿。含较多碎砖渣等建筑垃圾，局部有植物根系等2（Q4al）粉土4.84褐黄色，稍湿，稍密-中密，含少量蜗牛壳碎片，摇震反应中，干强度低，韧性低3（Q3al+pl）粉土4.08黄褐色，稍湿，中密，含有钙丝，偶见小直径的钙质结核，摇震反应中，干强度低，韧性低。4（Q2al+pl）粉质粘土6.52浅褐黄色，硬塑，含有黑色斑点，切面稍有光泽，干强度高，韧性中5（Q2al+pl）粉质粘土4.07浅褐红色，硬塑，含有黑色斑点。切面稍有光泽，干强度高，韧性中6（Q2al+pl）粉质粘土5.51浅褐黄-褐黄色，硬塑，含直径2-3cm的钙质结核，切面稍有光泽，干强度高，韧性中7（Q2al+pl）粉质粘土8.38浅褐黄色，硬塑，含直径2-3cm的钙质结核，切面稍有光泽，干强度高，韧性中8（Q2al+pl）粉质粘土6.03棕黄色，硬塑，含有黑点及少量钙质结核，切面稍有光泽，干强度高，韧性中9（Q2al+pl）粉质粘土/棕黄色，硬塑，含直径2-3cm的钙质结核，切面稍有光泽，干强度高，韧性中1.3不良地质作用项目场地内未发现影响场地稳定性的岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降和活动断裂等不良地质作用。也未发现古河道、暗浜、孤石对工程不利的埋藏物。1.4区域水文地质图地下水流向项目厂址地下水流向项目厂址图5-1区域水文地质图1.5地下水补给及环境质量现状（1）地下水类型、埋深及变幅项目拟建厂址地下水位约12m左右，区域地下水类型为潜水，地下水流向为西北向东南，其补给来源主要为大气降水，主要消耗于蒸发及径流排泄，水位年变化幅度在2.0m左右。项目基坑开挖、地基处理及桩基施工均不考虑地下水的不利影响。（2）评价区域地下水环境质量现状情况根据地下水现状监测结果显示：根据监测数据显示各监测点位的各项监测因子均满足《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准，本项目所在区域地下水质量良好。1.6地下水等级判断及评价范围确定（1）评价等级项目虽然周边分布村庄较多，但均不构成集中式地下水饮用水源，且项目距离村庄较远，根据地下水环境影响评价工作划分原则，本项目地下水评价等级辨别结果见表5-22。表5-22地下水评价等级判别表项目类别地下水环境敏感等级程度分级评价等级废电池的加工、再生利用其他地区/报告书-=3\*ROMANIII类（本项目废旧锂电池不属于危险废物）不敏感三级根据《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ610-2016）要求，本次地下水评价等级为三级。（2）评价范围本项目地下水环境影响评价范围参考导则中推荐的调查评价范围：三级评价取6km2。具体范围为，厂址上游1km，两侧1km，下游2km的矩形范围。1.7地下水环境影响预测（1）预测时间污水对地下水的影响是无意间排放的，加之地下水隔水性能的差异性、含水层、土壤层分布的各项异性等原因，对地下水的预测只能建立在人为的假设基础之上，预测不同情况下的污染变化。预测时间按拟建项目运行期间的相关时间段进行。（2）预测范围本项目运行中，生产废水主要为清洗废水，废水污染物浓度较高（COD、氟化物），生产废水经预处理后，与生活污水排入厂区污水处理站处理。因此，本次预测厂区污水处理站处发生泄漏的情景。（3）预测标准、预测因子根据现状调查，区内孔隙水主要供给居民生活饮用。故本次地下水以《地下水质量标准》（GB/T14848—93）III类水为标准。根据工程的主要污染物情况，主要污染因子为COD、氨氮、SS、总磷和氟化物，本次地下水影响预测选择污染负荷较大的氟化物、COD为污染因子，进行模拟预测。（4）预测模型建立及参数选取①瞬时泄漏时污染模型的建立场址区地下水由西北向东南径流，地下水类型为碎屑岩类孔隙裂隙水，地下水动力场较稳定，为一维稳定流，因此污染物在含水层中的迁移，可概化为瞬时注入示踪剂（平面瞬时点源）的一维稳定流动二维水动力弥散问题，当取平行地下水流动的方向为x轴正方向时，则求取COD浓度分布模型如下：式中：x，y—计算点处的位置坐标；t—时间，d；C(x，y，t)—t时刻点x，y处的示踪剂浓度，mg/L；M—含水层的厚度，m；mM—长度为M的线源瞬时注入的示踪剂质量，kg；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，无量纲；DL—纵向x方向的弥散系数，m2/d；DT—横向y方向的弥散系数，m2/d②连续泄漏污染模型的建立正常情况下，污水管线发生泄漏不易发现，其污染物运移可概化为连续注入示踪剂—平面连续点源的一维稳定流动二维水动力弥散问题，取平行地下水流动的方向为x轴正方向，则求取污染物浓度分布的模型如下：式中：x，y——计算点处的位置坐标；t——时间，d；C(x，y，t)—t时刻点x，y处的示踪剂浓度，mg/L；M—含水层的厚度，m；mM—单位时间注入的示踪剂质量，kg/d；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，无量纲；DL—纵向x方向的弥散系数，m2/d；DT—横向y方向的弥散系数，m2/d；③预测参数选取污染物运移模型参数的确定如下：一、外泄污染物质量（m）1、瞬时泄漏情景假如污水处理站或管网出现了较大的局部破裂，造成泄漏事故，假设本项目污水池在运营期池底出现5m2的裂缝，水池有水，池水进入地下属于有压渗透，按照达西公式计算泄露源强，计算公式如下：式中：Q——渗入到地下的污水量，m3/d；Ka——地面垂向渗透系数，m/d，取0.25m/d；H——池内水深，m，取3m；D——地下水埋深，m，取12m；A——裂缝为污水池池底裂缝总面积，m2，取5m2.本项目工艺混合废水COD浓度为600mg/L、氟化物浓度为3.56mg/L。由于较大的裂缝易被发觉，设定在泄漏至约5天时间内处理完毕，渗漏水按照渗透的方式经过包气带向下运移，把渗漏的量当成不被包气带吸附和降解而全部进入含水层计算，不考虑渗透本身造成的时间滞后。经计算：渗入到地下污水量：Q=0.25m/d×（3m+12m）÷12m×5m2=1.56m3/dCOD渗水质量为：1.56m3/d×600g/m3×5d=4680g氟化物渗水质量为：1.56m3/d×3.56g/m3×5d=27.8g2、长期泄漏情景假如污水处理站或管网出现了较小的局部破裂，造成泄漏事故，假设本项目污水池在运营期池底出现约为0.2m2的裂缝。由于较小的裂缝不易被发觉，假如本项目污水处理站的破裂而不能够被发现，渗漏水按照渗透的方式经过包气带向下运移，把渗漏的量当成不被包气带吸附和降解而全部进入含水层计算，不考虑渗透本身造成的时间滞后。经计算：渗入到地下污水量：Q=0.25m/d×（3m+12m）÷12m×0.2m2=0.088m3/dCOD渗水质量为：0.088m3/d×600g/m3=52.8g/d氟化物渗水质量为：0.088m3/d×3.56g/m3=0.31g/d二、水流速度（u）根据岩土工程勘察报告中的相关数据，结合区域勘察、试验资料，项目区松散岩类孔隙含水层的有效孔隙度n=0.5，K=0.25m/d；据调查，项目区地下水由西北向东南方向径流，平均水力梯度在6.7‰左右。u=v/n=KI/n=0.25×6.7/1000/0.5=0.00335m/d三、纵向x方向的弥散系数DL、横向y方向的弥散系数DT根据环保部环境工程评估中心“关于转发环保部评估中心《环境影响评价技术导则-地下水环境》专家研讨会意见的通知”有关精神可知，根据已有的地下水研究成果表明，弥散试验的结果受试验场地的尺度效应影响明显，其结果应用受到很大的局限性。参考Gelhar等人关于纵向弥散度与观测尺度关系的理论，根据本次污染场地的研究尺度，模型计算中纵向弥散度选用10.0m。由此计算场址区松散岩类孔隙含水层中的纵向弥散系数：DL=αL×u=10.0×0.00335m/d=0.0335(m2/d)；根据经验一般DT=0.1DL，因此DT取为0.00335(m2/d)。（6）瞬时泄漏时污染预测根据对预测模型的公式推导，可以看出污染物对地下水的超标范围以椭圆的形式向地下水流向下游方向扩展、运移，随时间推移范围不断扩大，至最大超标范围后，随着地下水的稀释作用，超标范围又慢慢减小，直至地下水中无污染物超标。表5-23各阶段COD对地下水环境超标范围预测表预测时间（a）下游最大浓度值（mg/L）最远超标距离（m）最远影响距离（m）139.43850227.85474322.76693517.685128813.9无超标1741012.4无超标203表5-24各阶段氟化物对地下水环境预测表9.21预测时间（d）下游最大浓度值（mg/L）最远超标距离（m）最远影响距离（m）201.742.13.07400.87未超标3.14600.58未超标3.2800.44未超标3.271000.35未超标3.342000.17未超标低于检出限3000.12未超标低于检出限3600.1未超标低于检出限COD在地下水中的运移预测显示，在含水层的最大超标距离为85m，COD对地下水的超标范围经历了先增大后减小的过程，初期COD的超标范围以近似椭圆的形式向地下水流向下游方向扩展、运移；随后随着地下水的稀释作用，超标范围又慢慢减小。氟化物最远超标距离仅为2.1m，随着时间的推移和水的稀释作用，40d后基本无超标现象。（7）连续泄漏时污染预测根据对预测模型的公式推导，可以看出污染物对地下水的超标范围以近似椭圆形式向地下水流向下游方向扩展、运移，随时间推移超标范围逐渐扩大。表5-25各阶段COD对地下水环境超标范围预测表预测时间（年）最大超标距离（m）151101572016630166本次预测主要考虑污染物连续泄漏1年、10年和20年时污染晕的运移情况。将前面各水文地质参数的数值和各因子的浓度代入模型，求得随着时间的推移，污染晕逐渐向下游扩展，污染范围越来越大，并整体呈一椭圆形向地下水流向下游方向扩展、运移，COD最大超标距离166m。（8）对周边饮用水源的影响分析根据调查，某市产业集聚区内已实现管网供水，供水单位为华星（平顶山）水务有限公司，供水水源为北汝河地表水，区内现有村庄水井作为备用水源。根据前述预测结果，瞬时泄漏时COD最大超标距离为203m，连续泄漏时COD最大超标距离为166m，厂址下游最近村庄为西北侧2380m处的虎头村，不在影响范围内。1.8地下水环境影响评价结论本工程建成后，对区域地下水的影响途径主要有：（1）在主要生产区，废水在管道输送过程中跑冒滴漏而污染地下水；（2）厂区污水处理站处理设施满水、漏水等事故，或者在操作不当或设备长期使用而得不到及时维护的情况下，发生事故排水而污染地下水；（3）本工程所排放的大气污染物降至地面，经大气降水进入地下水。本工程对地下水环境的最大影响来自于含油废水处理站的废水下渗，经以上预测可知，事故状态下污水对地下水水质的影响根据建立的污染预测模型分析可知：根据预测，连续泄漏条件下，随时间推移COD的超标范围逐渐扩大，污水泄漏对地下水环境的影响较明显。评价建议项目采取严格可靠的防渗防漏和监测措施以减小地下水产生的影响。本工程厂内采用雨污分流、清污