第46卷第庁期2021年5月
Vol.46No.5
May2021环境科学与管理
ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
文章编号：1674-6139(2021)05-0079-05
水利工程地基施工过程
周阜军，陆凤华，商志清，郭智勇，唐鹏
(江苏盐城水利建设有限公司，江苏盐城224014)
摘要：为更有效地对受污染地下水进行生态净化处理，在总结生态净化技术主要模式和澎响因素的基础上，
采用毛细管润湿式污水自然净化技术模仿自然界净化原理，利用土壤-微生物-植物复合系统的物理、化学及
生物作用，对受污染地下水展开综合净化处理。将盐城市作为研究对象，对该市水利工程施工过程的受污染地
下水进行处理。试验结果表明，上述设计的生态净化处理技术对COD和BOD5的总去除率平均值均可达到
88%，对SS的总去除率平均值为93%，对氨氮的总去除率平均值为69%。
关键词：水利工程；地基施工过程；地下水污染；生态净化处理
中图分类号：X703文献标志码:A
Study on Ecological Purification Treatment of Groundwater
Pollution During Foundation Construction of Water Conservancy Project
Zhou Fujun,Lu Fenghua,Shang Zhiqing,Guo Zhiyong,Tang Peng
(Jiangsu Yancheng Water Conservancy Facility Limited Company,Yancheng224014,China) Abstract：For more effective ecological purification treatment of contaminated groundwater,this paper summarizes the main mode and influencing factors of ecological purification technology on the basis of the use of sewage natural purification technology of capillary wettability imitate nature purification principle.It uses the complex system of plants,microorganisms,soil physical, chemical and biological function,an integrated purification treatment of contaminated groundwater.Taking Yancheng City as the research object,this paper deals with the polluted groundwater during the construction of the city's water conservancy project.The experimental results show that the average total removal rates of COD and BOD5,SS and ammonia nitrogen are88%,93%and 69%respectively by the designed ecological purification technology.
Key words:water conservancy project；foundation construction process；groundwater pollution；ecological purification treatment
***
刖旨
目前，在社会经济迅猛发展的态势下，污染物的排放量也在日益增加，例如废水、工业废渣等的排放，
导致本就严重的水资源短缺问题变得更加严重⑷。尤其是在中国北方城市，地下水在供水中占收稿日期：2021-02-15
作者简介：周阜军(1971-)，男，大学本科，高级工程师，研究方向：水利工程建设施工、地基加固处理及水环境治理。据十分重要的地位，地下水的污染加剧了水资源的短缺，所以对地下水污染的研究工作迫在眉睫。目前，水污染问题已经引起了人们普遍的关注，国家也投入了大量的人力和物力。现阶段水污染治理问题已经取得了初步的成效。对水利工程地基施工过程地下水安全性展开调查，使得地下水污染有效控制成为可能⑵。水利工程地基施工过程地下水污染净化是当前缓解保护领域面临的全新问题和挑战。
为此，文章重点采用毛细管润湿式污水自然净化技术对地下水污染进行生态净化处理。
1水利工程地基施工过程地下水发展现状从目前水利工程地基施工过程地下水污染的情况来看，污染范围在持续增加，污染程度也在持续加深，所以地下水污染的生态净化处理刻不容缓S"O 现阶段地下水污染生态净化处理主要存在以下几方面的问题：
(1)相关法律法规不完善：目前，地下水污染防治相关法律还不完善，其中部分内容间相互矛盾，同时还存在很多的漏洞，导致地下水开发利用和污染治理工作内容不符，降低了地下水的治理效果。
(2)管理责任模糊，综合协调水平低：虽然中国已经设立了相关的管理部门，但是整个管理过程中涉及多个部门，没有进行明确的工作划分⑷，同时各个部门之间也没有形成高效的协调机制，导致地下水污染治理工作出现裂缝，治理工作的治理功能并没有得到充分发挥。
(3)没有对地下水资源进行合理定价：在地下水进行开发和利用的过程中，由于没有对地下水资源进行合理定价，且注意力全部集中在地下水的开采和成本管理方面，忽视地下水资源的环境问题，促使人类没有充分认识到地下水资源的珍贵性，造成大量的水资源浪费，同时也阻碍了地下水资源的发展。
2毛细管润湿式污水自然净化方法
传统的地下水污染生态净化处理技术难以从根本上解决水体富营养化等问题。其中活性污泥法以及生物膜法等常规人工生物处理，均存在投资大以及运行费用高等特点。以下主要采用毛细管润湿式污水自然净化技术对水利工程地基施工过程地下水污染进行生态净化处理。
毛细管润湿式污水自然净化方法的机理主要含有以下几方面：
(1)物理机理:①土壤颗粒具有过滤作用：当污水中的悬浮颗粒物进入到土壤颗粒间隙中时会被截留去除⑺。②土壤颗粒的表面吸附作用：土壤中的黏土和腐殖质具有较强的生物活性，能够有效吸附阳离子。
(2)化学机理：化学氧化还原作用；化学吸附、固定以及离子交换作用。
(3)生物机理：土壤微生物对有机物的分解作用；植物对无机营养成分的吸收。
在上述全部机理中，核心即为生物作用。当水利工程地基施工过程地下水经过土壤层时，土壤会将地下水污染中的悬浮物截留，有效促进微生物繁殖。通过微生物能够大面积吸收地下水中的悬浮物和胶体，并且逐渐形成生物膜。生物膜的主要作用是有效促进生物表面微生物新陈代谢。
(1)土壤-植物系统的导水能力，在湿润地区，毛细管湿式系统主要应该以处理污水为主要目的，通过以下公式计算最大允许污水水力负荷率，即：L”=ET_P”+P”(1)
式(1)中,6代表最大允许污水水力负荷率; ET代表土壤水分蒸发损失率;P”代表最大允许渗透速率;P”代表降水量。
(2)通过覆盖植被对灌溉的需求，在干旱区域和半干旱区域内，主要以灌溉为主要目的，通过以下公式计算最大允许污水水力负荷率，即:
L w=(E?-P r)(l+ZZ?/100)(2)
式(2)中,M代表种植作物的年淋溶率。土壤的堵塞问题将会导致土壤的传导性能下降，防止土壤进行通气传氧，严重影响最终的净化结果。
此外，在生活中，也会产生大量的污水，以下分别给出指标的具体计算方式：
(1)生活用水量的计算式为：
瞬=0.365xP”(3)
式(3)中,W代表生活用水;w代表人均用水量; P代表人口总数。
(2) 生活污水排放量的计算式为：Q ” = K w W
(4)
式(4)中,0”代表生活污水排放量;K ”代表人 口数生活污水排放系数。
(3) 生活污水COD 排放量的计算式为：
0 = Eg (5)
water pollution式(5)中,0代表生活污水COD 的排放量;
代表生活污水中COD 的平均浓度。
(4) 生活污水“凤-N 排放量的计算式为：
D n = 10-6K n Q w
(6)
式(6)中,D ”代表生活污水NH 3 -N 的排放量;
心代表生活污水NH 3 - N 的平均取值。
(5) 生活污水总磷排放量的计算式为：D p = IO'6 K p Q w
⑺
式(7)中,2，代表生活中污水总磷的排放量;« 代表生活中污水总磷的平均浓度。
3实验分析
3.1实验环境及实验准备
整个实验测试在盐城市开展，实验对象为水利
工程地基施工过程地下水。2019年1月开始对现
场进行调查分析，在2020年年初完成全部工作。 3.1.1监测的项目及对应的分析方法
COD 昭采用重洛酸钾作为氧化剂测定出的化
学耗氧量)：标准重銘酸钾法;BOD 5(五天生化需
氧量)：稀释法和接种法；SS (悬浮物含量)：重量
法；氨氮：纳氏试剂分光光度法。
3.1.2 实验水质和水量
(1)进水量现阶段约为60 m 3/d ~ 100 m 3/d o
表1不同污染指标取值范围
测试指标名称
取值范围/(m#L)
COD 280-500bod 5
150-300
nh 3 -n 50 〜150
POj-6~10
pH 值
6.5 ~9.0bod 5/cod
>1/3(生化性较好)
(2 )污水水质：经过采样测试，各项污染指标如
表］所示。3.1.3 工艺流程
使用厌氧生物滤池和毛细管润湿式自然净化技 术组合工艺，在机理上能够实现物理以及化学等多
种处理功能的结合，利用水利负荷和污染负荷在厌 氧生物滤池以及毛细管湿润式自然净化系统的合理
分配，有效实现工艺的最优化，其中具体工艺流程如
图］所示。
图1毛细管式润湿式污水自然净化工艺流程图
实验预处理系统主要使用常温厌氧生物滤池， 其中反应器的容积为85 n?，悬浮物填料为35 m 3, 每日的产污泥数量大约在15 kg 。
(1) 厌氧生物处理的机理为：第一阶段的产酸 细菌大部分都为专性厌氧菌，同时也含有大量的兼 性厌氧菌，最为主要的功能是将难溶的复杂有机物
分解为脂肪酸以及二氧化碳等；第二阶段通过氢形
成乙酸细菌，细菌能够有效挥发不同的脂肪酸；第三 阶段形成产甲烷细菌，其中主要通过乙酸、氢气等产 生甲烷。
(2) 砂率池：由于项目的水量、水温以及水质具 有不确定性，导致厌氧处理参数的不确定性。为了 有效确保进入土地处理系统污染负荷的稳定性，设
计厌氧池为普通砂滤池，有效确保净化系统的稳 定性。
(3) 毛细管润湿式自然净化措施：将污水投配 到含有一定构造和良好扩散性的土层中，污水经过
土壤毛管浸润和渗率作用向周围和地下运动过程中
达到处理需求。
净化机理含有土壤的过滤截留、物理和化学的 吸附等作用。主要净化过程为：当污水经过土壤时,
土壤将污水中处于悬浮和溶解状态的有机物质截留下来，在土壤颗粒的表面组成一层薄膜，在薄膜中含有微生物，它能吸附污水中的有机物，同时采用空气中的氧气，在好氧微生物的作用下，将污水中的有机物转换为无机物。
3.2实验结果分析
3.2.1COD和BOD5的去除效果分析
在实验前期由于水温偏低，载体上的生物膜数量减少，厌氧段出水COD—宜偏高，同时加上毛细管润湿式污水系统并没有达到稳定运行的状态，造成最终的出水结果并不理想。在2019年的6月份将载体放置在水利工程地基施工过程中进行挂膜实验，其中挂膜前后COD的取值如表2、表3所示。
表2载体挂膜前COD浓度
测试日期
进水量
/(mg/L)
厌氧生物
滤池出水
/(mg/L)
砂滤
出水
/(mg/L)
最终
出水量
/(mg/L)
3.27400364270180
4.6456406403202
4.25489496427230
5.9404366293189
5.24375368287167
6.6436374249162 6.12389293230151平均值
/
(mg/L)
421381308183表3；挂膜后出水COD浓度和去除效果
测试日期
进水量
/(mg/L)
最终出水
/(mg/L)
毛细管润
湿式去除
率/(%)
总去
除率
/(%)
8.222281585982 8.253902306088
8.313482347693
9.33792286289 9.43292126687 9.102992086688
平均值/(mg/L)3292126588
分析表2、表3中的实验数据可知，采用毛细
管润湿式净化技术对地下水中COD的去除率在
57%-76%之间，平均去除率为65%；整个系统对
COD的总去除率平均取值高达88%，充分证明了
该项技术的优越性。
表4挂膜后BOD5的浓度以及去除效率变化情况
测试
日期
进水量
/(mg/L)
最终出水
/(mg/L)
毛细管润
湿式去除
率/(%)
总去
除率
/(%)
8.22129295384
8.25160306489
8.31150406489
9.3140276290
9.4122315883
9.10116127691
平均值136286388
利用表4给出挂膜后BOD5的浓度以及去除
效率。
分析表4中的实验数据可知，经过毛细管润湿
式净化技术对地下水中BOD5进行净化处理后，平
均去除率为63%，而系统的总去除率高达88%。
3.2.2SS去除效果
利用表5给出挂膜后SS的浓度以及去除
效率。
分析表5中的实验数据可知，地下水中的SS
经过毛细管式润湿式净化技术处理后，平均去除
率达到67%，而系统总去除率平均值高达93%。
表5挂膜后SS的浓度以及去除效率变化情况
测试
日期
进水量
/(mg/L)
最终出水
/(mg/L)
毛细管润
湿式去除
率/(%)
总去
除率
/(%)
8.22110246390
8.25184256594
8.31146266893
9.3177227396
9.4114197195
9.10164177292
平均值149226793
3.2.3氨氮的去除效率
分析挂膜后氨氮的浓度和去除效率，由实验数据可知，采用毛细管润湿式净化方法对地下水中的氨氮进行生态净化处理，其中平均去除率为43%，系统的总去除率平均值为69%。
4结语
在水利工程地基施工过程地下水污染事件持续发生的背景下，地下水污染问题逐渐引起人们的广泛关注。同时，国家有关部门也将地下水污染处理列入到生态保护工作的范围内。对水利工程地基施工过程中地下水的安全性展开调查，并实施相应的净化处理措施，使得地下水污染有效控制的可能性大大增加。为了有效对水利工程地基施工过程地下水污染进行生态净化，文章采用毛细管润湿式污水自然净化技术，利用土壤-微生物-植物复合系统的物理、化学及生物作用，对受污染地下水展开有效的净化处理。
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