離子型稀土礦山污染治理修復技術研究

朱新偉

（江西省核工業地質局機械研究所，江西 南昌 330002）

我國是稀土資源大國[1]，特別是江西贛州市稀土資源豐富，是我國重要的稀土生產基地，20 世紀70 年代開始，隨著全球經濟的快速發展，各行各業稀土礦產的需求日益加劇，進而使得江西稀土礦產被快速、過度開采，在這迅速地開采過程中，帶來了極大的環境問題。近年來，在江西贛州地區，稀土礦藏開采導致周邊土壤的嚴重污染，使耕地退化、糧食減產甚至絕產，造成了嚴重的生態環境破壞[2，3]。南方稀土開采以池浸、堆浸和原地浸礦工藝為主，特別是采用原地浸礦工藝，殘留于山體中的硫酸銨通過淋濾作用和滲透作用污染礦區及周邊環境的土壤、地表水和地下水，破壞礦區及其周邊土壤理化性質，使礦區及其周圍的生態環境及生物多樣性失去平衡，同時大量的注液井、集液溝加劇了山體滑坡、泥石流等地質災害。本文選擇江西某稀土礦區，采用工程措施、土壤改良及植被恢復相結合的治理措施進行試驗研究。

1 廢棄離子型稀土礦山造成環境問題

江西贛南稀土以離子相存在，屬構造剝蝕丘陵地形，礦區大部分采用的原地浸礦工藝，引起的主要環境問題主要表現為。

1.1 引發地質災害

直接注入礦體的浸取液會使山坡發生裂縫，加之稀土礦體賦存于滲透性較好的風化殼中，當注液井布局不合理或遇到長時間、大范圍的降雨時，就可能引起山體滑坡，嚴重時會進一步發展為泥石流災害。

1.2 對礦區植被破壞較大

原地浸礦工藝需破壞礦區山體地面約1/3 的植被用以配備足夠數量的注液井和集液溝渠，同時硫酸銨溶液長時間地浸泡山體，會通過側滲和毛細管作用損壞地表植被。

1.3 污染礦區土壤和水體

殘留于山體中的硫酸銨會通過淋濾作用和滲透作用污染礦區及周邊環境的土壤、地表水和地下水，而當發生地質災害時，礦體內殘留的硫酸銨外流會加重危害。

2 稀土礦山污染治理修復方案

2.1 工程措施

2.1.1 遺留物治理工程

開采遺留物主要包括開采材料設備和開采構筑物，其中開采材料設備主要包含礦區內開采遺留下的PVC 管、塑料膜、過濾布等物料。首先將礦區分散的廢棄物進行分類暫存，一般固廢材料可能附著有污染土壤或采礦所用的高濃度化學物質，需對其進行清洗，清洗廢水應收集起來進入水質凈化工程的調節池內進行處理。清洗后的物料進行分類規整，可循環利用的循環利用，不能再利用的經檢測合格后運至固廢填埋場。對經判別和檢測后發現為危險廢物的，委托有資質的危險廢物處置單位進行處理，并辦理危險廢物轉移手續。

2.1.2 土地整理工程

土地整理滿足建設過程中施工、進場、運輸、種植、水土保持、邊坡穩定等各方的要求，主要是提高坡面的穩定性，便于施工作業；同時通過微地形的整理，增加天然降水地表徑流的利用率，從而提高植被的成活率。添加土壤改良劑，改善土壤結構和成分，使之滿足植物生長需要。土地整理要與總體規劃相結合，要符合礦區對本區域土地的最終利用方向，有條件的地方可以利用坑洼改建為蓄水池，蓄積降水，合理開發利用水資源，因地制宜、隨坡就勢的平整，利于植被恢復為宜。

2.1.3 生態河道治理

因稀土礦點內存在崩崗，且在崩崗處形成了大匯水區，為滿足項目區內灌溉及排水的需要，提高治理區溝道兩側崩崗邊坡的穩定性，需要對治理區內的溝道進行修葺和整理，本項目整修工程主要有清淤和邊坡綠化兩個方面，其中邊坡綠化還包括部分削坡工程。

2.1.4 截、排水溝工程

根據礦區地形地貌、水文條件和環境現狀等，布置截流引流工程。截流溝的布設主要分兩種，第一種是設置環場截流溝，即沿著整個礦區，在一定高程上布設截流溝，最后在截流溝兩端設置排水溝，將收集到的清水排放。另外一種是排水分區的基礎上，分區設置截流溝，以及設置相應的排水溝，將該區域收集到的清水排放。前者主要適用于地勢均勻、簡單的地方，后者較適用于地勢相對復雜的地方，這樣避免了由于存在特殊地段導致的工程實施難度和工程量的增加。根據礦區各排水分區的特點，選擇合適的方式布設。

圖1 植被恢復示意圖

2.1.5 水質凈化工程

水質凈化工程主要針對雨水匯集的區域，采用合適的工程措施降低水中污染物氨氮的含量。根據污染情況和現場踏勘掌握的場地條件，建設水質凈化工程。

稀土礦區主要為含氨氮廢水，處理高濃度稀土廢水的處理方法主要有吹脫法、蒸發結晶法和反滲透法為代表的物理處理方法，該類方法因為高運行成本而抑制了其推廣應用，以吸附工藝和化學沉淀法為代表的物理化學方法所需設備龐大，運行成本較高。由于人工濕地系統在廢水處理中所表現出的優勢（出水水質穩定、處理效果好、操作簡便、投資省、抗水力沖擊負荷能力強），本工程中采用人工濕地作為礦山污染廢水的治理方式。

人工濕地系統水質凈化技術是一種生態工程方法，其原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，建立起人工濕地生態系統，當污水通過系統時，經砂石、土壤過濾，植物根際的多種微生物活動，污水中的污染物和營養物質被吸收、轉化或分解，水質得到凈化。經過人工濕地系統處理后的水，達到地表水質排放標準，可直接排入飲用水源的湖泊、水庫或河流中。本工程位于廢棄稀土礦區，可利用面積較大，人工濕地可采用表面流濕地系統，并與景觀相結合設計。

2.2 生態治理

2.2.1 土壤改良

主要采取化學改良和生物改良結合措施[4]。礦山廢棄地存在酸堿化問題，對于堿性廢棄地，宜采用硫酸亞鐵、碳酸氫鹽和石膏等進行改良。石膏可以將土壤中的鈉離子替化成鈣離子減輕土壤堿化程度，從而增強土壤中水的滲透能力改善土壤基質。對于酸性廢棄地，可以在基質中投入碳酸氫鹽和石灰中和廢棄地的酸性。同時應用菌根、酶等微生物對廢棄地進行改良，由于真菌和酶增加了土壤微生物菌群的活性，改善了根際周圍的微生物環境，可以明顯促進植物的生長發育。

2.2.2 植被恢復

植被重建應遵循“因地制宜，因礦而異”的原則，在樹種、草皮的種屬選擇、工藝的采選上要與礦區所處的地理位置、氣候條件、土石環境相匹配，以確保植被重建的成效。另外，礦山廢棄地植被恢復中需要盡快實現植被覆蓋并發揮固土作用，所以需要選擇一些適應當地條件、生長迅速的先鋒植物，初步篩選的植物包括黑莎草、芒萁、香根草、白喜草、狗牙根、紫穗槐、胡枝子等，修復后的前后效果圖對比如圖2。

圖2 修復治理效果對比圖

3 結論與展望

通過本研究中各項工程的實施，將為贛南生態環境質量的整體改善提供堅實的支撐。通過實施礦區綜合整治工程，將有效削減水體和土壤中各類污染物排放量，提升生態環境承載力。通過實施污染治理與修復工程，將有效解決礦區污染問題，使流域環境質量得到切實改善，同時也保障了下游水環境、農產品和食品安全，有力推進生態文明建設工作，有效提升經濟競爭力和社會經濟可持續發展能力。