2026年地下水修复工程施工方案及监测注意事项

2026年地下水修复工程施工方案及监测注意事项一、项目背景与污染特征本项目位于长江中游冲积平原，原为化工仓储与灌装区，运营期长达38年。2024年详调结果显示：潜水层（埋深2.8-6.5m）苯系物最大浓度63.4mg·L⁻¹，氯代烃（PCE+TCE）合计28.7mg·L⁻¹，1,2-DCA14.2mg·L⁻¹；微承压水（埋深9.0-14.5m）MTBE11.5mg·L⁻¹，顺式1,2-DCE9.8mg·L⁻¹。污染羽呈NW-SE向，长轴约420m，短轴180m，面积约6.8×10⁴m²。含水层为中砂，渗透系数K=4.3×10⁻³cm·s⁻¹，孔隙度0.31，地下水流速0.18m·d⁻¹，水力梯度0.003。场地内存在3条废弃地下管廊，成为优先通道，局部流速提高至0.45m·d⁻¹。2025年健康风险评估表明：苯致癌风险7.3×10⁻⁴，TCE危害商6.1，均超过可接受水平2个数量级，需立即开展工程修复。二、修复目标与策略采用“风险管控+污染物削减+长期监测”三级目标体系：1.风险管控目标：暴露点苯系物≤0.12mg·L⁻¹，氯代烃≤0.09mg·L⁻¹，MTBE≤0.18mg·L⁻¹，满足《地下水质量标准》IV类限值；2.污染物削减目标：施工期540d内，高浓度核心区（>10mg·L⁻¹）污染物质量削减≥80%，中浓度区（1-10mg·L⁻¹）削减≥60%，低浓度区（<1mg·L⁻¹）遏制扩散；3.长期监测目标：修复完成后20年内，污染羽边界不再扩大，浓度年衰减率≥5%。技术路线：采用“多相抽提-化学氧化-生物强化-自然衰减”耦合工艺，分三区四阶段实施。高浓度核心区（>10mg·L⁻¹）采用“MPE+高锰酸钾原位氧化+生物缓释碳源”；中浓度过渡区（1-10mg·L⁻¹）采用“过硫酸盐活化氧化+厌氧生物强化”；低浓度外围区（<1mg·L⁻¹）采用“监测自然衰减（MNA）+电子供体缓释”。三、工程分区与井群布置场地按污染浓度、水文地质条件及建筑障碍划分为A、B、C三区。A区（高浓度核心）：面积1.2×10⁴m²，布设多相抽提井24口，井径DN150，筛管长度4.5m，井距12m，呈六边形加密；氧化注入井48口，井径DN100，筛管长度3.0m，井距6m；生物注入井24口，井径DN80，筛管长度2.5m。B区（中浓度过渡）：面积2.4×10⁴m²，布设氧化注入井36口，生物注入井18口，井距15m；监测井12口。C区（低浓度外围）：面积3.2×10⁴m²，布设监测井16口，井距30m。废弃管廊区域增设水平注入管12条，管径DN50，开孔率8%，长度45-60m，沿管廊轴线布置，间距3m。井群坐标采用CGCS2000，高程系统1985国家高程基准，井口统一高出地面0.3m，设置防雨帽与锁闭装置。四、多相抽提系统设计抽提井采用0.25mm割缝PVC滤管，外包土工织物+中砂反滤，井口安装变频旋片真空泵，单井抽气量3.2m³·h⁻¹，真空度-0.085MPa。抽提气体经气液分离罐→颗粒过滤器→VOCs吸附罐（活性炭纤维+疏水沸石双床）→低温等离子体净化（2kW）→达标排放。液相经潜水泵（扬程25m，流量0.8m³·h⁻¹）提升至地面储罐，投加Fenton试剂（H₂O₂/Fe²⁺=4:1，摩尔比）预处理，COD去除率>50%，再进入一体化生物反应器（HRT6h，MLSS3500mg·L⁻¹），出水苯<0.05mg·L⁻¹后回注地下。抽提控制采用“真空-液位-浓度”三参数联动：真空度<-0.07MPa且液位下降>0.5m时，自动降频20%；出气VOCs<50ppm时，进入间歇模式（运行2h停4h）。预计运行180d，累计抽气量1.1×10⁶m³，抽液量3.2×10⁴m³。五、原位化学氧化实施细节氧化剂选用高锰酸钾（KMnO₄）与过硫酸钠（Na₂S₂O₈）双体系。A区KMnO₄投加量按理论需氧量1.5倍，浓度40g·L⁻¹，注入速率2.5L·min⁻¹，单井注入量1.2t，分3轮次，每轮间隔14d；B区Na₂S₂O₈投加量按1.8倍，活化剂采用Fe²⁺+碱热联合（FeSO₄·7H₂O5g·L⁻¹，升温至35℃），注入速率3.0L·min⁻¹，单井注入量0.9t，分2轮次。注入工艺采用“脉冲-间歇-回流”模式：先脉冲注入15min，停30min，再回流抽取5min，形成水力循环，提高氧化剂利用率。注入压力控制在<0.3MPa，防止水力劈裂。每轮注入后48h内采样，氧化剂残留>200mg·L⁻¹时，立即投加硫代硫酸钠中和。氧化反应带设计半径3.5m，通过数值模拟（MODFLOW+MT3DMS+RT3D）预测，180d后苯削减率可达85%，TCE82%，副产物顺式1,2-DCE峰值<0.3mg·L⁻¹，满足后续生物强化要求。六、生物强化与缓释碳源A区氧化后30d，投加乳酸盐-植物油微乳液（体积比7:3），碳源浓度800mg·L⁻¹，氮磷按C:N:P=100:5:1补加NH₄Cl与K₂HPO₄；同时注入厌氧降解菌剂（Dehalococcoidesmccartyi195株，浓度1×10⁹cells·mL⁻¹，体积50L/井）。B区直接采用缓释碳源（大豆油+乳化剂+生物炭颗粒），粒径0.5-1mm，密度1.05g·cm⁻³，投加量2kg·m⁻³含水层，预期缓释周期240d。生物监测采用qPCR与16SrRNA高通量测序，每30d检测一次，Dehalococcoides丰度>10⁶copies·mL⁻¹即判定为有效。氧化还原电位（ORP）控制在-50—-200mV，pH6.5-7.8，DO<0.5mg·L⁻¹。若ORP>-100mV，补充碳源10%；若pH<6.0，投加NaHCO₃调节。七、施工组织与进度施工准备期30d：完成临时道路、围挡、临电、临水、化验室搭建、设备进场验收。第1阶段（1-90d）：MPE井施工、设备安装调试、抽提系统试运行；同步开展氧化注入井钻进。第2阶段（91-180d）：A区KMnO₄注入3轮次；B区Na₂S₂O₈注入2轮次；MPE连续运行。第3阶段（181-270d）：A区碳源+菌剂注入；B区缓释碳源投加；抽提系统降频。第4阶段（271-540d）：运行维护、效果评估、监测井加密、数据建模、编制竣工报告。劳动力投入：峰值人数65人，其中钻进班12人，注入班10人，化验班6人，机电维修4人，安全环保2人，管理6人，后勤5人。设备清单：车载螺旋钻机2台，Geoprobe7822DT1台，空压机组2套（6m³·min⁻¹），真空泵组12套，注入泵24套，便携式GC-MS2台，qPCR仪1台，无人机航测1套。八、质量控制要点1.井身结构：每口井全程取芯，岩芯回收率>85%，筛管位置与含水层对应率100%；2.注入精度：氧化剂浓度误差<±3%，流量误差<±2%，累计注入量误差<±5%；3.抽提气液：每6h在线测定VOCs，实验室平行样10%，相对偏差<15%；4.材料进场：KMnO₄纯度≥99%，Na₂S₂O₈有效氧≥6.2%，乳酸盐脂肪酸含量≥60%，菌剂活菌数≥1×10⁹cells·mL⁻¹；5.隐蔽工程：每道工序留存影像与坐标，上传云端，二维码追溯；6.第三方检测：由省级CMA机构承担，检测能力覆盖EPA8260D、EPA8270E、ISO10304-1、ISO17294-2。九、监测网络设计监测井分背景、对照、修复、扩散、敏感点五类，共布设72口。背景井3口，位于污染羽上游100m；对照井3口，位于侧向无染区；修复井48口，按井距12-30m网格布设；扩散井12口，沿污染羽下游及两侧；敏感点井6口，位于厂区饮用水源井及学校方向。监测指标：VOCs35项、SVOCs18项、ORP、pH、DO、电导率、TDS、NO₃⁻、SO₄²⁻、Fe²⁺、Mn²⁺、HCO₃⁻、CO₃²⁻、氧化剂残留、微生物丰度、水位、水温。监测频次：施工期每15d一次；修复完成后第1年每月一次，第2-3年每季度一次，第4-10年每半年一次，第11-20年每年一次。采样技术：低流速采样（0.1-0.3L·min⁻¹），洗井3倍井体积，现场参数稳定后取样；VOCs40mL零顶空采样瓶，加HCl至pH<2，4℃冷藏，24h内分析；微生物样品1L无菌瓶，0-4℃，6h内提取DNA。质量控制：现场空白、运输空白、平行样各10%，加标回收率80-120%；检出限满足EPA8260D0.5µg·L⁻¹。十、在线监测与信息化建设地下水在线监测微站12座，集成多参数探头（pH、ORP、DO、电导、浊度、水温）、VOCs光声光谱传感器、水位计、GPRSDTU，每30min上传云端。平台采用B/S架构，SpringBoot+MySQL+Redis，支持GIS一张图、阈值报警、趋势预测、移动APP。报警规则：苯>0.15mg·L⁻¹或TCE>0.12mg·L⁻¹，立即短信+邮件推送项目经理、环保主管、监理、属地生态环境局；氧化剂残留>250mg·L⁻¹，推送技术负责人；ORP>0mV持续2h，推送生物班组。数据安全：HTTPS加密传输，JWT令牌，7×24h云端备份，等保三级。十一、环境与健康防护施工区设置2.5m硬质围挡，进出口车辆冲洗台，废水沉淀池≥50m³；抽提尾气经等离子体净化后，苯排放浓度<0.5mg·m⁻³，满足《大气综排》表2二级；氧化剂配制区防渗膜+HDPE托盘，泄漏报警探头3套，应急池10m³；现场配备正压式呼吸器12套，A级防护服6套，应急冲洗眼器4套，吸附棉500kg，硫代硫酸钠2t；职业健康：作业前体检，血苯、尿TCE基线建档；每季度复查，异常即调岗；噪声控制：真空泵加装隔声罩，厂界昼间<65dB(A)，夜间<55dB(A)；固体废物：废活性炭纤维按危废HW49900-039-49收集，周转箱密封，委托有资质单位焚烧；应急预案：编制《地下水修复突发环境事件应急预案》，设应急指挥长1名，现场指挥2名，应急小组5个，应急监测车1辆，应急井5口，应急药剂仓1座，每年演练2次。十二、效果评估与退场准则采用浓度-质量-通量三指标评估：1.浓度：连续3次采样（间隔30d）核心区目标污染物浓度<修复目标值；2.质量：质量削减核算误差<±10%，数值模型残差<15%；3.通量：下游控制断面污染物通量年衰减率≥10%。退场前完成回顾性风险评估：致癌风险<10⁻⁵，危害商<1，敏感受体暴露量<可接受水平。所有监测井、注入井、抽提井按规范封井：井内回填膨润土+水泥浆，封至地面下1m，浇筑混凝土盖板，编号归档，20年内可追溯。十三、长期监测注意事项1.井口保护：不锈钢锁闭帽，每年除锈刷漆，编号清晰；2.洗井维护：每年至少1次，防止生物淤堵；3.探头校准：在线传感器每6个月实验室比对，漂移>5%即更换；4.数据连续性：若缺失>7d，需人工补测；5.趋势分析：采用Mann-Kendall检验与Theil-Sen斜率，显著性水平α=0.05；6.边界管控：一旦发现污染羽边界外扩>5m，立即启动二次注入；7.公众沟通：每季度向社区发布简版报告，含浓度热力图、风险指数、投诉渠道；8.经费保障：设立20年专项基金，每年预算不低于初期投资3%，用于监测、设备更新、应急。十四、关键节点验收标准节点验收内容指标方法合格标准30d井群建成率100%现场清点井数、坐标、井深、筛管位置误差<0.2m90dMPE系统稳定运行抽气量、真空度、尾气浓度在线+实验室单井流量偏差<±10%，尾气苯<0.5mg·m⁻³180d氧化剂注入完成累计注入量、扩散半径氧化剂残留+采样实际/设计误差<±5%，半径≥3.5m270d生物强化启动ORP、pH、菌量现场+qPCRORP-50—-200mV，Dehalococcoides>10⁶copies·mL⁻¹540d修复效果评估浓度、质量、通量数值模型+采样核心区削减≥80%，通量年衰减≥10%竣工回顾性风险评估致癌风险、危害商EPA模型风险<10⁻⁵，危害商<1十五、典型问题与处置问题可能原因处置措施时限注入压力突升井筛淤堵反冲洗+酸洗2h氧化剂残留过高投加过量硫代硫酸钠中和4h生物菌量下降碳源不足补加乳酸盐20%1d在线数据断线DTU故障现场补测+更换模块6h下游检出顺式1,2-DCE升高氧化副产物加速生物强化7d厂界异味投诉尾气处理失效切换备用床+活性炭更换当日十六、成本测算与支付节点直接工程费：钻进与成井420万元，注入材料380万元，抽提设备与运行260万元，在线监测120万元，化验与评估150万元，环保安全80万元，合计1410万元。支付节点：合同签订15%，设备到场20%，注入完成30%，验收通过25%，质保金10%（两年后支付）。变更控制：单项变更>合同价2%，需业主、监理、设计、施工四方签证；累计变更>10%，启动重新招标。十七、技术经济对比若采用传统抽出