某鉛鋅礦區(qū)重金屬污染治理工程設(shè)計(jì)

吳霞 鐘慧敏

摘要：對(duì)某鉛鋅礦區(qū)重金屬污染情況進(jìn)行了分析，針對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀提出了礦區(qū)重金屬污染治理的總體方案和實(shí)施設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)舊窿口實(shí)行封堵，對(duì)遺留廢渣實(shí)行原位安全處置，對(duì)破壞的生態(tài)環(huán)境實(shí)行植被恢復(fù)，使礦區(qū)污染消除，生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)。

關(guān)鍵詞：鉛鋅礦區(qū);重金屬污染;治理;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）8-0079-03

1 引言

礦山的開(kāi)采使深埋地下的熏金屬礦物暴露于地表，通過(guò)選礦和冶煉，使礦物的化學(xué)組成和物理狀態(tài)發(fā)牛改變，并使部分重金屬元素向生態(tài)環(huán)境釋放和遷移[1]。

礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的廢石，冶煉廢石中產(chǎn)生的廢渣、尾礦等都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這些廢棄物的任意堆放，使得廢渣巾的重金屬物質(zhì)淋溶下滲至土壤中，造成土壤的污染。由于技術(shù)、管理等原因的影響，我國(guó)資源開(kāi)發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重。隨著時(shí)間的推移，礦區(qū)環(huán)境中重金屬不斷積累，使礦區(qū)重金屬污染日趨嚴(yán)重，因此，有必要對(duì)礦區(qū)含重金屬的廢石、廢渣等進(jìn)行妥善處理，以減少其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害。

2 工程概況

該鉛鋅礦區(qū)位于湖南省永州市內(nèi)，在數(shù)十年的開(kāi)采過(guò)程中，存有舊窿口上百個(gè)，遺留礦渣高達(dá)18萬(wàn)t，堆放面積約20000 m2，礦區(qū)植被和生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞。本項(xiàng)目擬通過(guò)對(duì)舊窿口實(shí)行封堵，對(duì)遺留廢渣實(shí)行原位安全處置，對(duì)破壞的生態(tài)環(huán)境實(shí)行植被恢復(fù)，使礦區(qū)污染消除，生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)。

3 項(xiàng)目區(qū)污染狀況

3.1 廢渣堆存現(xiàn)狀

礦區(qū)內(nèi)廢渣主要為采礦廢石、選礦尾砂及部分生活垃圾和其他廢棄物，廢渣對(duì)占地面積約20000m2，平均堆積高度約4.7～4.8 m，廢渣總量約18萬(wàn)t。項(xiàng)目區(qū)廢渣堆存現(xiàn)狀如圖1所示。

3.2 廢渣成分分析

項(xiàng)目區(qū)廢石、尾礦的主要成分及浸出毒性分析結(jié)果，如表1所示。

表1中浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，各測(cè)定項(xiàng)口濃度均低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）[2]中最高允許濃度限值，且pH值在6～9之間，據(jù)此可推判：本項(xiàng)目堆存的廢石、尾礦均為第Ⅰ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物。

3.3 土壤污染現(xiàn)狀

礦區(qū)渣堆周邊土壤污染調(diào)查結(jié)果如表2所示。

由表2可知，堆場(chǎng)周邊土壤環(huán)境質(zhì)量超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GBl5618-2008）[3]征求意見(jiàn)稿二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，但在三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)，土壤環(huán)境質(zhì)量尚可。

4 主要工程設(shè)計(jì)

4.1 處理技術(shù)比選

目前，我國(guó)對(duì)廢渣的處置方式主要為以下幾種：①首先要盡量做好廢渣資源有用組分的綜合回收利用，采用先進(jìn)技術(shù)和合理工藝對(duì)廢渣進(jìn)行再選，最大限度地回收廢渣中有用組分，這樣可以進(jìn)一步減少?gòu)U渣數(shù)量，提高資源利用率。②用廢渣作為建筑材料的原料：制作水泥、廢渣磚、瓦等。⑧用廢渣修筑公路、制做路面材料和防滑材料、海岸造田等。④廢渣填埋、尾礦庫(kù)。⑤原位治理，廢渣場(chǎng)復(fù)墾，種植農(nóng)作物或植樹(shù)造林。

根據(jù)以上幾種廢渣處置方式分析，大體可以概括為3類(lèi)處理方案。一是資源綜合利用，如方法①、方法②和方法③;二類(lèi)是對(duì)廢渣進(jìn)行安全填埋，如方法④;三類(lèi)是進(jìn)行就地處置，如方法⑤。但從本項(xiàng)目的實(shí)際情況看，由于廢渣屬于一般工業(yè)固體廢物，且產(chǎn)生歷史長(zhǎng)，大部分有用及有害重金屬已經(jīng)流失或者趨于穩(wěn)定，基本沒(méi)有回收冶煉價(jià)值，因此資源綜合利用不可行。廢渣就地處置與安全填埋相比在投資成本、運(yùn)行維護(hù)等方面存在明顯的優(yōu)勢(shì)，因此本方案擬對(duì)廢渣進(jìn)行原位就地處置。

4.2 工程實(shí)施方案

該鉛鋅礦區(qū)大部分廢渣與廢石混合堆放在一起，為第Ⅰ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物，在穩(wěn)定狀態(tài)下這部分廢渣和廢石基本不存在環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，但在雨水、山洪的沖刷及人工和自然因素破壞下，有害重金屬物質(zhì)可能釋放出來(lái)，對(duì)環(huán)境造成污染，且這部分廢渣及廢石量較大，堆存在山體頂部，降雨量增大時(shí)還會(huì)造成滑坡事故。因此本著經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則，本項(xiàng)目擬對(duì)現(xiàn)有老窿口進(jìn)行封閉，從源頭截?cái)辔廴緛?lái)源，對(duì)廢石渣實(shí)施削坡、護(hù)坡以及覆土綠化措施，同時(shí)在下游建設(shè)攔截設(shè)施（攔截壩），以達(dá)到消除環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患的目的。

4.3 主要工程設(shè)計(jì)

4.3.1 窿口封閉

根據(jù)調(diào)查，礦區(qū)現(xiàn)有老窿口上百處，老窿口井口大致尺寸為Im×1.5 m。礦山已經(jīng)停產(chǎn)，但仍有不法分子進(jìn)行偷采偷挖，一方面容易造成安全事敞，另一方面偷采偷挖的廢石隨意丟棄，破壞了生態(tài)環(huán)境，也加劇了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

為從源頭降低環(huán)境污染和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，本項(xiàng)目擬對(duì)所有已發(fā)現(xiàn)的老窿口采取封閉措施，用M10漿砌毛石直接封堵，即沿巷道用漿砌毛石砌筑3m或5m的墻體堵塞巷道。

4.3.2 渣堆削坡整形

據(jù)調(diào)查，廢石渣堆場(chǎng)堆體邊坡較陡，坡度大都在60°～75°之間，為了防止水土流失，降低風(fēng)險(xiǎn)，在生態(tài)恢復(fù)前需要進(jìn)行削坡治理及表面整形。邊坡治理的方法通常有坡率法以及邊坡加固法。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)采用坡率法，修整邊坡，清理邊坡松石和不穩(wěn)定的泥土，將廢石渣堆體坡率降至45°以下，對(duì)局部不穩(wěn)定塊體應(yīng)清除。當(dāng)條件不允許或僅采用坡率法等措施不能達(dá)到穩(wěn)定邊坡的要求，需進(jìn)行邊坡加固。邊坡加固的方法主要有抗滑樁、錨桿（索）、錨桿（索）擋墻支護(hù)、巖石錨噴支護(hù)、格構(gòu)錨固、重力式擋墻、扶壁式檔墻、注漿加固等。本項(xiàng)目擬采用錨桿（索）和噴射混凝土結(jié)合的方法進(jìn)行邊坡加固。開(kāi)挖格構(gòu)梁基槽，格構(gòu)間距2.5～3.5 m，格構(gòu)及橫肋寬0.4～0.6 m;釘入錨桿。格構(gòu)梁節(jié)點(diǎn)處設(shè)置Φ2s～Φ28，一般長(zhǎng)8～12 m的錨桿;支設(shè)格構(gòu)梁模板并綁扎格構(gòu)梁鋼筋骨架，錨桿與鋼筋骨架應(yīng)焊接牢固：澆注混凝土。混凝土一般采用C20～C25，格構(gòu)梁兩邊和斜向橫肋下邊設(shè)置厚、寬均為60 mm的攔水混凝土塊。

4.3.3 覆土

為降低滲濾液的產(chǎn)生量，同時(shí)為生態(tài)恢復(fù)提供土質(zhì)條件，在經(jīng)修整的廢石渣堆體上進(jìn)行覆土。參照《一般工業(yè)固體廢物貯存處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599 -2001）[4]以及礦山復(fù)墾及生態(tài)恢復(fù)的相關(guān)要求，對(duì)堆體覆蓋結(jié)構(gòu)由下至上依次為：防滲層、營(yíng)養(yǎng)層。

（1）粘土保護(hù)層厚0.3 m，要求滲透系數(shù)小于1×10-7cm//s，并在保持一定的含水率的條件下分層壓實(shí)。

（2）營(yíng)養(yǎng)土層，厚度按0.3 m考慮，以利于植被種植和土地開(kāi)發(fā)利用。

4.3.4 生態(tài)恢復(fù)

結(jié)合地形變化選用不同植物配置方式，在平地及緩坡區(qū)可灌、草地搭配，豐富植物層次，在邊坡以保持水土為主，則可選用草本和小灌木為主。

4.3.5 攔砂壩建設(shè)

現(xiàn)有廢石渣堆場(chǎng)三面環(huán)山，僅在堆場(chǎng)南側(cè)有埡口。因此廢石壩擬在現(xiàn)有堆場(chǎng)下游埡口處。采用一面筑壩，三面環(huán)山，具有壩軸線(xiàn)較短、壩工程量小等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)《礦山設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]規(guī)定，壩頂無(wú)行車(chē)要求，結(jié)合管理要求，確定壩頂寬度為3.Om。

初步確定大壩高為12 m，按照《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]規(guī)定，初步確定壩內(nèi)坡坡比為1：0.25，外坡比為1：0.75。

5 項(xiàng)目實(shí)施效果

本項(xiàng)目實(shí)施后使約18萬(wàn)t的固體廢渣得到妥善處置;同時(shí)采取覆土綠化后，滲濾液產(chǎn)生量大大減少，項(xiàng)目地下游地表水水質(zhì)得到有效改善，消除了項(xiàng)目地現(xiàn)存的一大環(huán)境隱患，有效降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生幾率，維護(hù)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）本項(xiàng)目治理廢渣主要為采礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄的礦石，經(jīng)分析檢測(cè)屬于第Ⅰ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物，因此，僅需對(duì)固體廢物進(jìn)行封場(chǎng)綠化處理。

（2）該項(xiàng)目環(huán)境效益顯著，減少鉛流失量約6 kg/年，鋅流失量約12 kg/年。

（3）項(xiàng)目實(shí)施后，仍需加強(qiáng)對(duì)堆場(chǎng)周邊地表水與地下水的定期監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭奎，李林.我國(guó)鉛鋅礦區(qū)的重金屬污染現(xiàn)狀及治理[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（30）：14837-14838，14870.

[2]GB8978-1996，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[s].

[3]GB15618-2008，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）[s].

[4]GB18599 - 2001，一般工業(yè)固體廢物貯存處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)[s].

[5]GB50863-2013，礦山設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[6]SL25 - 2006，《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].

[7]孫杰，劉駿龍，胡晶晶，等，廣西錳礦區(qū)土壤重金屬垂直分布和賦存形態(tài)分析[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016 （1）：12～16.