【深度】地下灌注与控制技术如何化解地下污染？

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文源自：环保人才网

        2015年年初，环保部对内蒙古乌审旗世林化工厂污染地下水一事做出公告，称不论是该公司的地下水还是晒盐池，铁、锰、总大肠菌群、细菌总数和其他检测指标均未达标。这不禁让人想起两年前山东潍坊部分化工企业、造纸厂的地下排污事件，惊人的地下水污染数据曝光后引发各界关注，由其产生的危害甚至可以诱发癌症。震惊的同时，很多专家和媒体纷纷建议参考美国的地下灌注废液技术。

地下排污后期危害

       1、污水中的有害物质会一直沉淀在土壤底层中，而且长期无法根除，会影响农作物，人一旦食用了被污染的农作物将对人体产生直接影响。

        2、影响居民饮用水。目前，我国华北西北东北均以地下水为主，山东淄博一带本身地下水层水质不好，水中氯化物、硫酸盐含量很高，水喝起来又苦又涩又咸，一旦确实存在这样的情况，当地的水质将十分堪忧。

        3、一些化工排污企业附近的癌症村，正是由于化工厂排放的污水中含有的氯化有机物，流入土壤，再通过种植庄稼，村民间接接触到氯化有机物，诱发癌症。

        4、化工厂原料中的内分泌干扰物将会通过农作物和饮用水，致新生儿畸形，影响儿童发育。

美国处理方法

        在美国，也有一种“地下排污”。与中国的违规排污不同，这种被称为“地下灌注排污”的技术从一开始就是为了避免对生活地下水造成污染。它一般用来处置常规方法难以处理或处理成本过高的废料。作为一种环境处置技术，它在美国已经有50余年的历史，主要用于处置工业或市政废液、废水。

技术介绍

        地下灌注与控制技术(简称UIC)，是通过深井将污染物等物质注入地下多孔岩石或土壤中的一种技术，该技术利用深层地质环境来雪藏污染物，确保污染物不进入生物圈的物质循环。该技术充分利用了地球地质结构的特点，将污染物通过高压深井灌注到地层深处，由于地层深处与浅表地下水层之间有多个隔离岩层，只要无法发生物质交换，那么被灌注的污水就不会污染到可能被人类使用的地下水。

>>>>美国地下灌注井有六类

        美国环保署在《地下灌注技术规范》文档中对六类井做了分级。

        第一类井目前有680口，用于灌注有害废液(含炼油、金属生产、化工生产、制药等产生的废液)、工业无害废液或市政废水等，根据灌注物种类，本类井具体分为4种：有害废水井、无害工业废水井、市政废水处理井和辐射性废水井。本类井的深度最浅为1700英尺(518米)，保证在饮用水地层之下，最深达10000英尺(3048米)。

        第二类井有172068口，用于灌注石油天然气开采过程中产生的废液，本类井的深度一般是到储油层。现代石油天然气生产过程中产生的盐水等废液数量惊人，如果冒出地面对环境危害非常大。每天，美国因石油天然气开采产生的废液有20亿加仑(约75.7亿升)被灌注到本类井中。

        第三类井有22131口，用于灌注液体提取铀、盐、铜、硫等资源，因此本类井的深度一般是到矿脉深度。在美国，一半以上的盐是用清水注入地下再抽回地面开采出来的;80%的铀是用碱液注入铀矿脉后抽回表面，再将铀分离出来的。

        第四类井目前约有33口，最初用于将有害或辐射性废水灌注到最低可饮用含水层之上，因此属于浅井。由于其可能危害饮用水，美国环保署1984年禁止此类井再用于灌注有害或辐射性废水。如今此类井只用于地下水净化，即抽出井下被污染的可饮用地下水，尽可能将污染物清除后再回灌到原地层中，如此反复操作直到水质达标。

        第五类井估计有65万口，用于灌注无害废水到饮用水地层之上的区域，如果管理不善，会威胁饮用水源头，从井深上看也是浅井。本类井大部分用来向地下灌注人类生活中产生的无害废水，如暴雨排水井，生活污水池等，有少数用于灌注工业设施产生的无害废水。但第五类井经过检验已经被污染，那么就要归入第四类井。

        第六类井属于试验性质的深井，用于向地层深处灌注二氧化碳以控制温室效应，也就是大家常说的碳埋存。此类井是为2010年8月奥巴马政府提出的《机构间碳捕获和储存特别工作组》而准备的，旨在实现二氧化碳的捕获、压缩、运输和永久储存。预计到2016年会有6到10口此类井投入商业运营。

>>>>灌注井建造要求高

        灌注井的建造要求是很高的，可以用“层层加套”来形容其基本结构。

        首先，打通一个竖井到灌注层深度，插一根很结实的钢管，钢管外面灌水泥;接着，在钢管内再往下打一口直径小一点的竖井，插进一根细一些的管子，外围也灌上水泥;井的末端开有孔，可以让废液泄出;然后在这个井里面插一根耐腐蚀的管子，在它和外面的管子之间灌有非腐蚀性的液体，又加上一层隔离措施;最后在地面上修一个灌注站。如此重重密封之下，方可保证灌注过程中没有废液渗出。

        灌注井的施工建设有很多注意事项，其一是选址很苛刻，既要地质结构简单，没有复杂断层和褶皱现象，又要地层结构稳定，地震活动少或受地震破坏影响小，同时又保证岩石矿物能与污水相容。其二是在灌注层选择上，井太深会提高灌注压力和成本，井太浅则会存在污染地下水的风险，所以需要达到足够的厚度，即必须位于地下含水层之下，而且其间有隔水层，并且具有足够的孔隙率去吸收和过滤污染物。

>>>>专家说法

(中国工程院院士、水文水资源专家王浩)

        我国普遍采用的渗坑渗井排放和浅井水层排放，“深井灌注”这项创新技术已被许多国家采用，被证明是一种成熟、领先的污水、废液处理方式。美国在这方面动手最早。

        深井灌注的优点是灌注液储存在深层地质层中，可以避免污染物进入生物圈循环系统，减轻对大气、水体和浅地层的环境压力，安全系数远远高于其他废弃物处置技术。

        但是，深井灌注作为一种安全的地下排污方式，对地质条件、挖井深度以及深井的安全保护度要求极高，并且难以经受地壳运动的长期考验。

        首先，在灌注井选址上，既要地质结构简单，没有复杂断层、褶皱现象，又要地层结构稳定，地震活动少或受地震破坏影响小。

        同时，又要保证岩石矿物能与污水相容，而能同时满足这些条件的地方不多，像日本这种处在板块连接处的国家就不适合进行深井灌注，而在中国则有不少适合的地方。(资料：中国的几大盆地，包括松嫩、松辽、华北、江汉盆地等，以及许多废弃的油气田地区等，都是很好的灌注地址)。

        对这种新型的地下排污方式，我国在技术层面上是基本可行的，但要完全做到安全的地下排污，还需建立相应的执行标准及监管措施。

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