論廢棄礦井水污染治理創新方法的研究應用

黔南州第一生態環境監測站 張應梅

銻（Sb）是元素周期表中第5周期VA的金屬元素，在地殼中的質量比約為0.5×10-6，豐度為 0.2-0.3Kmg·kg-1,是環境中微量但分布廣泛的有毒元素，也是生物體的非必需元素。但由于銻及其化合物在半導體、制造PET的催化劑、阻燃劑、彈藥、醫藥、鉛字印刷、冶金電鍍等行業廣泛應用，至19世紀以來，銻礦就大規模進行開采，銻礦山的開采成為銻進入環境的重要途徑，大量的銻進入到各種環境介質中，對環境和人體健康造成的危害也逐漸凸顯出來，因而銻污染問題越來越受到人們的重視。歐盟將銻及其化合物列為優先污染物，同時巴塞爾公約中關于危險廢物的越境遷移限定中將其列入危險廢物之列。世界上產銻大國中，中國的銻礦儲量居世界第一位，產銻量占87%，而中國79%的銻產于西南大面積低溫成礦域的湘、黔銻礦帶，貴州銻礦主要富集于處于都柳江流域的三都、獨山兩縣境內。因20世紀早期長達60余年的銻礦粗放式開采加工，都柳江流域內存在較多歷史遺留廢棄銻礦礦井和含銻廢渣，造成都柳江流域黔南段銻污染問題突出。

為此，在國家及省的大力支持下，在黔南州委州政府的正確領導下，州、縣兩級堅決扛起突出生態環境問題整改政治責任，累計投入治理資金2億余元，完成治理項目19個，實現流域水體銻濃度大幅下降。經過近幾年持續治理，黔南州都柳州流域內歷史遺留的銻廢渣基本治理完畢，但歷史遺留的廢棄銻礦井涌水的治理才剛開始起步，據排查，流域內需實施礦井水治理的廢棄銻礦井有9口，涌水量約8000方/天。在2019年之前，主要采用的處理技術均是傳統的石灰絮凝處理技術，治理技術雖然成熟效果好，但仍存在一定不足，一是運行期水處理成本高，資金投入大，二是水處理后產生的污泥較多，造成次生環境壓力。為解決都柳江銻礦井水治理問題，2019年，在實驗室建模實驗的基礎上以貴州省三都縣壩輝河老八井廢棄銻礦礦井涌水治理為示范工程開展了歷史遺留廢棄銻礦井涌水治理新技術研究，擬通過實施生物生態的治理技術，達到既能有效消減礦井水中銻濃度的目的，又能夠較好緩解后期運行中存在的高成本和污泥次生環境壓力的問題。

一、示范工程項目名稱及地點

（一）名稱

貴州省三都縣壩輝河老八井廢棄銻礦礦井涌水治理示范工程。

（二）地點

三都縣都江鎮壩街社區壩輝河上游老八井礦洞。

二、示范工程使用的新技術原理及處理預期目標

（一）新技術原理

是在現有處理技術基礎上，結合廢棄礦洞廢水特點，利用有機質及碳酸鹽巖聯合處理含銻廢水的生物生態被動綜合處理工藝。

1.巷道充填技術

選用天然無污染的充填材料充填采礦巷道。主要有：改性石灰石、凹凸棒土、鐵粉、活性炭和基質包等。

（1）通過吸附作用，吸附水體中溶解的銻；

（2）構建厭氧環境，抑制原生礦物氧化銻的釋放；

（3）促進微生物生長，利用生成的硫化物與溶解性銻反應，產生沉淀；

（4）增加水流路徑，增加水巖反應的時間，促進水體凈化。

2.濕地綜合處理系統

通過多級升流式反應池處理后，大幅降低廢水中的銻含量，礦井出水進入濕地系統。濕地是模擬自然濕地的人工生態系統，它是一種利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，持續對廢水進行綜合處理。結合工藝要求，反應池分四組，每組由上行流濕地和下行流濕地串聯而成。

流程圖如圖1所示。

圖1 新技術工藝流程圖

（二）新技術處理預期目標

（1）無運維費或微運維費；

（2）pH值在6-9之間；

（3）水體水色正常，懸浮物（SS）＜20mg/L;

（4）持續削減水中銻，消減率≥70%。

三、示范工程治使用新技術創新成效

（一）銻濃度得到有效削減且改善流域水質

貴州省三都縣壩輝河老八井廢棄銻礦礦井涌水治理項目，2018年12月動工，2019年12月建設完成并開始運行。根據該項目實施治理前后水質對比，項目治理前礦井出水銻平均濃度達8118微克每升，項目治理后礦井出水水質平均濃度達1320微克每升，銻去除率平均值為83.73%，治理效果基本實現既定目標。根據生態環境部門對都柳江流域三都出境壩街斷面水質監測得知，新技術的治理不僅讓礦井出水水質銻濃度得到削減，還很大程度改善了流域水質。三都壩街斷面銻指標具體濃度值如表1所示。

表1 三都縣壩街出境斷面銻含量

由表1可知，2020年三都壩街出境斷面銻濃度均值為11.4微克每升，同比下降34.9%，且2020年1月至12月三都壩街出境斷面銻濃度同比2019年每月均逐步下降，銻濃度得到有效削減。

（二）生態環境得以改善和恢復

生物生態被動綜合處理工藝采用了濕地綜合處理系統，水土保持措施得到加強，生態環境得到改善和恢復，一定程度為動植物提供了棲息場所，增加了物種的多樣性。

（三）降低運行成本

生物生態被動綜合處理工藝實施治理的后期運維參照獨山東峰銻業股份有限公司運營成本估算，該項目年平均可節省直接運行費用約73萬元，運行成本低，一定程度緩解財政壓力。

四、結論

由于廢棄礦井現基本無業主管理，有些廢棄礦井雖已經封閉，但仍存在涌水現象，要解決廢棄礦井涌水治理，需政府投入大量財力、人力、物力。通過貴州省三都縣壩輝河老八井廢棄銻礦礦井涌水治理示范工程的實施，可見生物生態被動綜合處理工藝滿足設計目標要求，可復制，可借鑒。