齐齐哈尔富拉尔基区电池污水处理

1. 齐齐哈尔市地下水水质评价与污染预警

一、研究区概况

（一）自然地理与社会经济概况

研究区位于松嫩平原西部齐齐哈尔市内，嫩江东侧，北临富裕县，东接林甸和杜尔伯特蒙古族自治县，南部是泰来县。研究区地理坐标：东经123°53′～124°15′，北纬47°10 ′～47°24′，东西长27.39 km，南北宽26.32 km，总面积为720.9 km²，海拔高度一般在200～500 m 之间。地形以平原为主，地势呈马蹄型，东南两侧高、中间低，由北向南逐渐降低。齐齐哈尔市属寒温带大陆性季风气候，南部属温暖干旱农业气候区，中部属温和半干旱农业气候区，北部属温凉半湿润农业气候区。年平均气温在0.7～4.2℃之间，南北相差3.5℃左右。年降水量在400～550 mm 之间，年平均无霜期122～151 d。齐齐哈尔地区土壤主要有暗棕壤、黑土、黑钙土、草甸土、沼泽土、草甸碱土、砂土。齐齐哈尔市大部分土壤具有热量高、透性好、质地轻的特点。

齐齐哈尔市是以重型机械、冶金工业为主体的东北地区老工业基地之一，是黑龙江省第二大城市，具有包括化工、轻工、纺织、建材、食品、电子、医药等门类齐全的工业体系，是黑龙江省西部地区的政治、经济、科技、文化教育、商贸中心和重要的交通枢纽，全市辖7个区、1个市、8个县，人口561.1×10⁴人（市区143.9×10⁴人）。

（二）水文地质概况

齐齐哈尔市位于嫩江低平原，地貌上跨越冲积倾斜平原、冲积－河谷平原、冲积－湖积低平原3个地貌单元。水文地质条件较为复杂，地层由巨厚的白垩纪、新近纪陆相碎屑岩沉积物和第四纪砂、砂砾石为主的松散堆积物组成。

研究区第四系松散堆积物较厚，一般160～190 m。在40～60 m处普遍存在一层弱透水的亚粘土或亚砂土层，厚度一般小于7 m，将区内含水层分隔成水力特征有明显差异的上部潜水和下部承压水。上部潜水含水层厚度24.3～43.0 m，含水介质以砂砾石为主，次为中粗砂、中细砂，夹数层亚粘土、亚砂土透镜体，水位埋深2～5 m，水量丰富，单井涌水量大于2000 m³/d。下部承压水含水层较厚，中更新统含水层厚度一般70～85 m，含水介质为含砾中粗砂、砂砾石，下更新统含水层厚度一般20～50 m，含水介质为含砾中粗砂、中细砂。水位埋深3～5 m，水量较丰富，北部单井涌水量大于2000 m³/d，南部及东南部单井涌水量1200～2000 m³/d。

潜水主要补给来源为大气降水渗入补给、河水渗入补给、侧向径流补给及灌溉水回渗补给，主要排泄方式是人工开采、蒸发、越流补给承压水。承压水的主要补给来源为上部潜水的越流补给、侧向径流补给，主要排泄方式为人工开采和侧向径流排泄。

区内第四系潜水和承压水均为中性低矿化重碳酸型淡水。pH 值一般在6.6～8.36之间；TDS潜水为230～800 mg/L，承压水为140～380 mg/L；总硬度：潜水120～500 mg/L，承压水90～170 mg/L；水化学类型两者基本相同，均以HCO₃-Ca、HCO₃-Ca—Na、HCO₃-Na—Ca型为主，其次为HCO₃-Ca—Mg型水。由于潜水已经受到比较严重的污染，水化学类型变得比较复杂，在中心城区－大民屯－榆树屯一带形成了一种以含大量硝酸盐和氯化物为特征的污染水化学类型。另外，受原生环境影响，含水层中普遍有淤泥质亚粘土夹层，其淤泥质中有机质分解，形成还原环境，使介质中高价铁、锰还原成低价铁、锰，因此，地下水中铁、锰含量普遍较高，但含量年变化不大。

（三）地下水水质监测数据

本次研究水质监测数据主要来源于齐齐哈尔市地质环境监测站设置的地下水动态长观井1998～2002年枯水期的水质分析结果，水质监测点共31个，其中潜水14个、承压水17个（表13—14、表13—15）。监测的项目主要有pH、总硬度、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、砷、汞、铬、铅、氟、镉、铁、锰、硫酸盐、氟化物、铜、锌、碘化物等。齐齐哈尔市地下水水质评价与污染预警系统，实现了对这些监测数据的增加、修改、删除、查询等基本管理功能，见图13—7。

表13—14 齐齐哈尔市地下水潜水水质监测资料统计表

表13—15 齐齐哈尔市地下水承压水水质监测资料统计表

（四）研究区空间信息

空间信息包括研究区地理底图、岩性分布图、地下水水质预警参数分区图、水源地及污染源分布图和土地利用现状图（见图13—8～图13—10）。

图13—7 齐齐哈尔地区地下水水质监测数据管理

图13—8 研究区空间信息界面

图13—9 研究区地形示意图

原比例尺1:50000

图13—10 研究区包气带岩性分布示意图

原比例尺1∶50000

二、齐齐哈尔市地下水水质评价

采用国家标准、模糊综合评判、BP神经网络三种方法分别对每年的潜水和承压水进行评价。评价结果既有数据表格，也有等值线和等值面图。如图13—11是2002年潜水采用BP神经网络评价方法得到的评价结果表格，图13—12是1998年潜水采用国家标准综合评价得到的等值线图。

图13—11 2002年潜水BP神经网络评价结果

图13—12 1998年潜水国家标准综合评价等值线示意图

评价结果表明，齐齐哈尔市地下水水质具有以下特点：

（1）区内超标组分有：氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、砷、总硬度、氯化物、硫酸盐、铁、锰。

（2）“三氮”污染严重，14个潜水监测点中氨氮超标的有10个，最高含量2.35 mg/L（100号点2000年），超水质标准的8倍；硝酸盐超标的有7个，最高含量444.12 mg/L（228号点2002年），超水质标准的4倍；亚硝酸盐超标的有12个，最高含量1.680 mg/L（2号点2002年），超水质标准的24.6倍。

（3）局部地方总硬度超标（15、27、228号点），最高含量1043.67 mg/L（228号点2002年）；局部地方砷超标（2、27、183号点），最高含量0.079 mg/L（27号点2001年）。

（4）区内地下水中铁、锰含量普遍较高，这主要是受原生环境控制，区内含水层中多有淤泥质亚粘土夹层，其淤泥质中有机质分解，形成还原环境，使介质中高价铁、锰还原成低价铁、锰物质，因此，地下水中铁、锰含量普遍较高，但历年变化不大。

三、齐齐哈尔市地下水水质预测

利用系统提供的灰色模型GM（1,1）和时间序列分析两种预测模型，可以对全部井的水质同时进行预测，也可以根据年份、点号、水期、水层等条件对特定井的水质进行预测。其中灰色模型GM（1,1）适合于对水质进行中短期预测，见图13—13。时间序列分析适合于对水质进行中长期预测，利用时间序列分析进行预测之前，除了要选择预测的点号，水期及含水层之外，还要为预测设置相应的权值。权值的设定范围理论上为0～1，但在应用中权值的设定应根据客观具体情况。如果相临年份之间的数据差异比较大时，设置较大的权值；反之，设置较小的权值。一般权值大小不宜超过0.3，见图13—14。

四、齐齐哈尔地区地下水污染风险评价

（一）含水层固有脆弱性评价

将含水层固有脆弱性评价的7个评价因子数据进行处理，绘成7张图件。

图13—13 灰色预测结果

图13—14 时间序列分析预测结果

（1）含水层埋深D

含水层埋深信息主要来自钻孔数据，利用克里金插值后得到含水层埋深空间分布图，然后按照评价标准表13—2重新分类。齐齐哈尔地区潜水含水层埋深一般在2～5 m，含水层埋深分级见图13—15。

（2）净补给量R

净补给量＝降水入渗系数×多年平均有效降雨量（mm），齐齐哈尔地区的多年平均有效降雨量为419.9 mm，入渗系数按大小分为五个区，自西向东依次为0.30、0.05、0.23、0.18、0.07。将计算结果按照评价标准重新分类后得到净补给量分级图，见图13—16。

图13—15 含水层埋深分级示意图

图13—16 净补给量分级示意图

（3）含水层介质类型A

齐齐哈尔地区含水层岩性主要为砂砾石、细砂夹砾石、细砂、含砾中粗砂、含砾中细砂、含砾粗砂、中砂、粉细砂及含砾中砂土，其对应的特征值见表13—16。含水层介质类型分级见图13—17。

表13—16 含水层介质类型特征值

（4）土壤介质类型S

齐齐哈尔地区土壤介质类型主要有砂、亚砂土、亚粘土、黄土状亚粘土、杂填土。其对应的特征值见表13—17。含水层介质类型分级见图13—18。

表13—17 土壤介质类型分级标准

图13—17 含水层介质类型分级示意图

图13—18 土壤介质类型分级示意图

（5）地形坡度T

地形坡度是由高程点高程通过空间分析中的表面分析而计算出的坡度图，齐齐哈尔地区坡度分级见图13—19。

（6）包气带介质类型J

齐齐哈尔地区包气带介质类型主要有砂、亚砂土、黄土状亚粘土、亚粘土。其对应的特征值见表13—18。包气带介质类型分级见图13—20。

表13—18 包气带介质类型特征值

图13—19 地形坡度分级示意图

图13—20 包气带介质类型分级示意图

（7）含水层渗透系数C

含水层渗透系数划分为四个区，其分级标准参考表13—2，级别与脆弱性结论的对应关系见表13—19，分级见图13—21。

表13—19 级别与脆弱性结论的对应关系

将得到的各评价指标的分类图按下列公式加权叠加，得出齐齐哈尔地区含水层固有脆弱性分区图，见图13—22。

图13—21 含水层渗透系数分级示意图

图13—22 齐齐哈尔地区含水层固有脆弱性分区示意图

（二）污染源荷载风险评价

齐齐哈尔市污染源荷载风险评价是以2000年的资料进行的，该市2000年污染物排放总量为33 044.39 t，其中化学需氧量21 149.77 t，悬浮物11 576.81 t，石油类223.31 t，挥发酚59.46 t，氰化物103.39 t，六价铬2.04 t，砷7.30 t，硫化物15.05 t。主要排污区是龙沙区。

市区化肥农药使用情况（1999年），化肥施用量13 750 t，其中氮肥7563 t、钾肥2275 t、磷肥953 t、复合肥2959 t、农药使用量295 t。

工业固体废物与城市垃圾：固体废物主要集中在铁锋区和龙沙区。“九五”工业固体废物共15种，1335.58×10⁴t，其中以粉煤灰、炉渣、冶炼废渣、危险废物、尾矿为主，计950.41×10⁴t，占总量的71.31%。2000年各种固体废物如下：危险废物3.3206×10⁴t，冶炼废渣9.30×10⁴t，粉煤灰125.04×10⁴t，炉渣54.01×10⁴t，煤矸石0.01×10⁴t，其他68.63×10⁴t，合计260.31×10⁴t。

2000年固体废物利用情况：危险废物2.68×10⁴t，冶炼废渣7.58×10⁴t，粉煤灰74.83×10⁴t，炉渣53.85×10⁴t，其他64.46×10⁴t，合计203.41×10⁴t。

“九五”末期，危险废物的数量由初期的8.878×10⁴t下降到3.3206×10⁴t，综合利用量2.68× 10⁴t，利用率为80.71%，处置量0.6403×10⁴t，处置率为99.99%，排放量0.000226×10⁴t，仅占总量的0.0068%。危险废物的产生主要分布在富拉尔基、龙沙和碾子山区的机械电气、电子设备制造业和其他行业。区域分布高度集中，富拉尔基区占危险废物总量的99.86%。

2000年生活垃圾产生量71×10⁴t，其中填埋处理21.7×10⁴t，一般处理14.2×10⁴t，简易处理35.1×10⁴t。齐齐哈尔市废水排放量见表13—20。

表13—20 齐齐哈尔市废水排放量（单位：10⁴t）

齐齐哈尔北三区（铁锋区、龙沙区、建华区）共有红星、黎明、向阳生活垃圾处理厂三座，南山垃圾堆放场一座。其中黎明垃圾处理厂和南山垃圾堆放场占地面积大于30 000 m²，红星垃圾处理厂占地面积40 000 m²（3个池子）。向阳垃圾处理厂占地面积20 000 m²。红星、黎明、向阳三座垃圾无害化处理厂的卫生填埋区共计6个，总建筑面积121900 m²，容积1 463 000 m³。从2000年5月12日起红星、黎明、向阳三座无害化处理厂陆续建成投入使用，日处理生活垃圾800 t，到目前为止共处理中心城区生活垃圾近100×10⁴t、吸排垃圾渗滤液12.5×10⁴t、建筑垃圾150 000 m³。2003年10月1日医疗废物集中处置项目正式开工建设，建成投入使用后，中心城区医疗废物将实行无害化集中处置。

齐齐哈尔市城市氧化塘始建于1970年，位于市中心区域西南17.5 km的旧江套处，氧化塘西侧靠嫩江左岸，尾部和嫩江接通。全部工程由明渠、氧化－储存塘、闸门、抽水泵站等构筑物组成，明渠全长6 km，渠与塘首结合部设泵站一座，塘首至塘尾泄水闸门全长9.3 km。

氧化塘北起新立屯黄沙滩，南至昂昂溪区大五福玛，占旧河道面积8 km²，平均水面约5.6 km²，丰水期近7 km²。它承担着城区60×10⁴人口的城市混合污水的自理净化。齐齐哈尔氧化塘建塘初期日接纳污水10×10⁴m³，经1986年改建，日接纳污水达25×10⁴m³。1998年受嫩江大洪水破坏，1999年修复清淤后，日接纳污水能力达46×10⁴m³。因此齐齐哈尔地区主要的污染源为红星、黎明、向阳生活垃圾处理厂、工人屯工业固体废弃物堆放场以及氧化塘和排污渠。系统运行后，得到的齐齐哈尔地区污染源荷载风险见图13—23。

（三）污染危害性评价

根据齐齐哈尔土地利用现状图，将居民所在地的地下水视为饮用，菜地、水田、农田等区域的地下水视为非饮用，其余地区为不使用。系统得到的齐齐哈尔地区污染危害性见图13—24。

（四）污染风险评价

将含水层固有脆弱性、污染源荷载风险、污染危害性评价结束后，将三者综合考虑叠加，得到齐齐哈尔地区污染风险图，具体评价方法见表13—10，通过计算机运算，评价结果见图13—25。其中“0”表示低风险，“1”表示中等风险，“2”表示高污染风险。

图13—23 齐齐哈尔地区污染源荷载风险示意图

图13—24 齐齐哈尔地区污染危害性示意图

五、齐齐哈尔地下水污染预警

地下水污染预警综合考虑了地下水水质现状、地下水水质变化趋势、地下水污染风险三方面的因素，共有45种可能出现的状态，通过计算机的分析计算可以确定不同的状态。预警的结果用警度来表达，“0”表示“无警”；“1”～“4”依次为“轻度预警”、“中度预警”、“重度预警”和“巨度预警”，结果表示地下水的污染的威胁程度越来越严重。

（一）单项预警

通过地下水水质评价发现，齐齐哈尔地区地下水中的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、砷、总硬度、铁、锰超标现象比较严重，其中铁、锰主要受原生环境控制，历年变化不大。因此对于水质单因子预警可对氨氮、硝酸盐、砷进行预警。

以砷为例，首先从数据库中提取评价因子的浓度值，其次根据国家标准（GB/T14848—93）进行观测井中该因子的水质现状评价，通过空间插值得到该因子在研究区的空间分布图作为水质现状结果，见图13—26。然后利用Daniel的Spearman秩相关系数法分析观测井中该因子浓度多年变化趋势，空间插值后得到变化趋势分布图，见图13—27；最后由现状分布图、变化趋势图，污染风险图经计算机系统分析计算后获得预警结果图，见图13—28。

图13—25 齐齐哈尔地区污染风险示意图

图13—26 齐齐哈尔地区砷现状分布示意图

图13—27 齐齐哈尔地区砷变化趋势示意图

图13—28 齐齐哈尔地区砷污染预警结果示意图

研究区大部分区域砷浓度不超标，但西南部有三个观测井砷浓度达到五类水标准，而且多年监测结果表明有进一步恶化的趋势，因此该区域属于巨警区，污染十分严重。另外市区附近砷浓度符合三类水标准，历年无明显变化趋势，但污染风险高，因此该区域属于重警区，需重点关注。

氨氮、硝酸盐污染预警结果见图13—29，氨氮污染面积较小，硝酸盐污染十分严重，部分区域总硬度属于重警。

图13—29 齐齐哈尔地区氨氮、硝酸盐污染预警结果示意图

（二）综合预警

图13—30是齐齐哈尔地区地下水水质现状图，由图可以看出，研究区东部浅层地下水水质为三类水，研究区西部浅层地下水水质为四类水，已无法饮用。通过分析各监测井的水质污染综合指数变化趋势，顾甸车站附近的27号监测井的水质有所好转，位于查哈诺村的41号监测井的水质呈恶化趋势，其余监测井的水质无明显变化，见图13—31。图13—32为齐齐哈尔地区地下水污染预警图，由于该地区浅层地下水普遍已经遭受了污染，地下水中三氮的浓度达到了四类或五类水的标准，所以计算结果受地下水的现状影响较大，在市区及附近以重度、巨度预警为主。在市区东部预警以轻度、中度为主。

图13—30 齐齐哈尔地区地下水水质现状示意图

图13—31 齐齐哈尔地区地下水水质变化趋势分布示意图

图13—32 齐齐哈尔地区地下水污染预警结果示意图

实际上，地下水污染预警系统应该用于地下水未污染的地区，以起到预防污染的作用。而在齐齐哈尔地下水普遍遭受不同程度污染的地区，使用污染预警系统的作用和意义受到限制，发挥不出预警作用。

（三）齐齐哈尔地下水污染原因及防治措施

1.地下水污染原因

齐齐哈尔地区第四系潜水受到较严重的污染，主要污染原因有以下几点：

（1）地下水污染预警的巨警、重警区大部分靠近氧化塘、嫩江和劳动湖，地下水动态监测资料证实嫩江和劳动湖常年补给地下水，被污染塘、江、湖水直接渗透污染了第四系潜水。

（2）区内含水层埋深一般小于4.5 m，包气带岩性多为亚粘土、亚砂土和粉细砂，区内工业渗坑、井、生活污水井遍布，每年有11 720 t工业废水和生活污水通过渗坑、渗井渗入地下，造成了地下水污染。

（3）近郊区菜田和农业区长期大量施用农药、化肥，据统计每年使用化肥达17 531 t、农药178 t，这些化肥、农药灌溉水或雨水下渗污染地下水。

（4）工业废渣、生活垃圾等固体废物的堆放和土地填埋是地下水的重要的点污染源，据统计区内每年排放工业废渣186×10⁴t，生活垃圾63 t。这些废渣和垃圾未经无害化处理，大多无防渗措施，在大气降水的淋滤作用下，可产生大量的含多种污染物质的渗滤液，这些渗滤液向下通过包气带可直接渗入含水层中，是造成第四系潜水污染的重要途径。

2.地下水污染防治措施

（1）严禁工业废水超标排放，提高氧化塘和排污染渠道的防渗标准，防止污水渗入地下。

（2）加速城市排水设施建设，完善排水系统，逐步取消城市生活污水渗井和简易厕所，严禁采用渗坑（井）的形式排放工业废水。

（3）加快城市垃圾处理厂建设，提倡科学种田，合理施肥（可增加施肥次数，减少每次的施肥量），适量灌溉。

（4）搞好城市绿化，不仅可美化环境、调节气候，还能吸收土壤中的氨氮，减少对地下水的污染。

2. 富氢水作用

钟南山院士在2016年4月16日世界胸科大会上发言指出“氢分子主要针对慢性疾病，最基本的是抗氧化应激的加强作用，不是单纯修复作用，有利于机体恢复，理念是对因治疗而不是对症治疗”。

中国氢水研究领军人物第二军医大学孙学军教授认为：“根据目前初步掌握的数据和信息，发现富氢水对80%以上的老年便秘患者有确定的效果，对恶性肿瘤治疗副作用、尿毒症、动脉硬化和代谢综合征患者都具有明显效果，如果这些现象确定无疑，那么氢气在控制人类慢性疾病方面肯定会带来难以估量的贡献。”

日本著名医学博士林秀光在他的著作《生命之水：富氢水排毒》中写道：“富氢水，即含丰富H2（分子氢）的水进入到我们的体内，那么活性氧就会被H（原子氢）即活性氢分解、消除。也就是说，富氢水进入我们的体内后，将体内不断产生的活性氧逐个消除掉。”

(2)齐齐哈尔富拉尔基区电池污水处理扩展阅读：

产生富氢水的方法：

1、氢水棒，又称水素水棒。由日本引入。利用镁和水反应产生氢气。将氢水棒放入装有饮用水的容器中，氢水棒周围就会产生氢气小气泡。 在密闭容器中使用氢水棒效果 稍好些。如果在敞开式容器中使用，氢气很容易从水中逸出。

2、富氢水机（滤芯式），里面装有PP棉、活性炭、镁粒子或者托玛琳等滤芯，当水流经过镁粒子滤芯或者托玛琳微电解滤芯时，产生微量氢气随水流一起流出。

3、电解式富氢水机，采用电解水的方法，通常我们 说的电解水机就是其中一种，在过去的几十年期间，电解水一直被认为可以针对某些疾病有辅助治疗效果。在日本，电解水是通过国家卫生管理部门认可和推广的。过去的理论认为电解水之所以具有医学效应，是因为电解后的水具有弱碱性、小分子团结构。自从发现氢分子医学效应以后，目前认为电解水效应的本质也是氢气效应。

4、瓶装或者袋装富氢水，这种成品富氢水，是通过特殊工艺将高纯度的氢气溶解在纯净水或者其它矿泉水中，然后密封在容器里而制成。氢气浓度取决于制造工艺，一般可以做到0.5~0.8PPM，采用高压工艺方法可以达到 3PPM甚至更高。

5、固体富氢水保健品，目前这种产品以日本引进为主。胶囊形式的包装，胶囊里面是粉状的白色粉末。负氢离子胶囊就是其中的一种。

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4. 富文乡的环境整治

富文乡地理位置独特，自然风光优美。随着淳安县生态建设步伐的加快和“百千工程”的深入实施，富文乡产业结构进一步调整优化、环境基础设施逐步完善、村容村貌得到有效改观。来自工业企业、农业面源、农村三产服务业农居点等各类生活污水未经有效处置就直排河道，造成区域部分河道水质富营养化，并在一定程度上影响了富文乡饮用水源安全。 富文乡创建成为中国环境优美乡镇，在相关部门通过加大监管力度、拆除排污口专项行动等一系列举措，使工业废水污染得到有效控制。富文乡已顺利完成畜禽养殖禁养任务并积极探索出适合区域特点的水产养殖污水处理管理模式。在农村生活污水处理上，采取了“集中处理”和“分散处理”相结合的运作模式，一方面通过城镇化的推进，借助集乡改造、道路建设等工程，带动富文乡区域污水管道铺设、逐步完善富文乡污水收集管网。另一方面，结合富文乡人口居住分散的实情，推广运行成本较低的农村小型生活污水处理工程，对农村生活污水进行有效处理，力争富文乡生活污水集中处理率达到70%。盘谷乡采取政府鼓励、“以奖代补”的方式，大力引导企业承担社会责任，快速提升农村生活污水处理率。