粵北某選礦廠固廢堆場(chǎng)環(huán)境調(diào)查和整治實(shí)例

朱月琪 郭艷平

（廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院 廣東佛山 528216）

引言

隨意堆放的工業(yè)固體廢棄物是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要因素。土壤重金屬污染具有難降解、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、隱蔽性和滯后性等特點(diǎn)[1～3]，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全影響較大。因此，作為《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國(guó)發(fā)〔2016〕31 號(hào)）實(shí)施情況評(píng)估考核的重要內(nèi)容之一，涉工業(yè)固體廢物堆存場(chǎng)所環(huán)境整治要求加強(qiáng)工業(yè)廢物處理處置，全面整治尾砂、煤矸石、工業(yè)副產(chǎn)石膏、粉煤灰、赤泥、冶煉渣、電石渣、鉻渣、砷渣以及脫硫、脫硝、除塵產(chǎn)生固體廢物的堆存場(chǎng)所，完善“防揚(yáng)散、防流失、防滲漏”（三防）等設(shè)施，制定整治方案并有序?qū)嵤M早消除堆場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患，提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

粵北某鉛鋅選礦廠在生產(chǎn)過程中遺留了大量棄土、廢石或其他殘留固體廢棄物，這些固廢堆體中的重金屬在降雨過程中隨著地表徑流和下滲而擴(kuò)散。固廢堆場(chǎng)周邊緊鄰河流、農(nóng)田和村鎮(zhèn)居民區(qū)，重金屬環(huán)境污染潛在危害大，直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳眢w健康和生命安全[4][5]。因此，應(yīng)強(qiáng)化工業(yè)固廢堆場(chǎng)的“三防”措施，依規(guī)提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，盡早消除堆場(chǎng)污染物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1 工作思路與技術(shù)路線

該堆場(chǎng)環(huán)境調(diào)查和整治工作思路主要是：（1）通過資料分析、人員訪談及現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解固廢堆場(chǎng)的歷史沿革、運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀和周邊敏感點(diǎn)等情況，對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判；（2）通過現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)分析，確定堆場(chǎng)尾砂、堆場(chǎng)灘水的特征污染物和環(huán)保措施存在的問題；（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果和分析評(píng)估，制定堆場(chǎng)的環(huán)境整治技術(shù)方案與工程措施。技術(shù)路線如圖1 所示。

2 固廢堆場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)查

該廠尾礦堆場(chǎng)啟用于1991 年，礦區(qū)面積0.2 km2。礦區(qū)原探明礦石量資源儲(chǔ)量8.92 萬(wàn)t，經(jīng)過約22 年的開采，至2008 年底保有礦石資源儲(chǔ)量3.95 萬(wàn)t。堆場(chǎng)位于選礦廠下方一天然凹地，為山谷型，堆場(chǎng)同時(shí)存放尾砂和作為磁選廢水沉淀池，尾砂壩采用堆石填筑，壩高8 米，有效庫(kù)容為8.3 萬(wàn)m3，已堆積尾砂1.3 萬(wàn)m3，為五等庫(kù)，目前已停用。根據(jù)《尾礦庫(kù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，固廢堆場(chǎng)“礦種類型（包括主礦種、附屬礦種）/尾砂（或尾砂水）成分涉重金屬，位置處于巖溶地貌區(qū)，堆場(chǎng)下游居民點(diǎn)人口大于100 人和涉及農(nóng)田保護(hù)區(qū)，綜合判定該固廢堆場(chǎng)屬于重點(diǎn)環(huán)境監(jiān)管堆場(chǎng)。經(jīng)調(diào)查，該廠廢石堆堆放零散，無遮蔽設(shè)施，堆體坡度較大，容易發(fā)生滑坡現(xiàn)象。選礦區(qū)隨意堆放礦渣堆，渣堆淋溶水已流至尾砂池灘面和選礦區(qū)路面上，留下銹黃的痕跡。尾礦庫(kù)灘面尾砂裸露，坡面未植草固坡；尾礦庫(kù)南側(cè)排洪土溝未經(jīng)人工修整和砌筑，北側(cè)未設(shè)排洪溝。目前已筑三級(jí)壩，壩體采用砂包堆積，坡比不滿足《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ2006-2005）的要求；灘面未平整，有積水，底部未設(shè)防滲措施。

3 采樣檢測(cè)分析

3.1 尾砂成份分析

（1）樣品采集。尾砂樣品分別采集于選礦區(qū)尾砂堆和堆場(chǎng)灘面。堆場(chǎng)灘面采用梅花型布點(diǎn)采樣法，分別在不同位置采集5 個(gè)樣品，采樣深度為0-20 cm，充分混勻后采用四分法取1 kg 左右樣品裝入測(cè)試袋。

（2）尾砂重金屬成份判定。采用X 射線熒光光譜儀（XRF）對(duì)尾砂中典型的幾種重金屬進(jìn)行定性全測(cè)定，初步判定尾砂的主要重金屬元素和大致含量。由表1 可知，尾砂的主要重金屬成份為：砷、銅、鉛、鋅。

表1 尾砂XRF測(cè)試結(jié)果

（3）尾砂重金屬浸出毒性測(cè)試。在確定尾砂中主要重金屬元素的基礎(chǔ)上，依據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》HJ557-2010 測(cè)定尾砂中主要重金屬等的浸出濃度和浸出液pH。pH 采用玻璃電極法GB/T15555.12-1995，汞采用冷原子吸收分光光度法GB/T15555.12-1995，鋅、鎘、鉛、鉻、銅、鎳和砷采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法HJ766-2015。由表2 可知，尾砂堆的銅、鉛超過《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）中規(guī)定的I 類一般工業(yè)固體廢物限值17.1 倍和7.33 倍，pH 低至3.38。固廢堆場(chǎng)中尾砂除砷濃度超過一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）中規(guī)定的I 類一般工業(yè)固體廢物限值的15.4%之外，其他重金屬濃度和浸出液pH 均在限值以內(nèi)。因此，兩種尾砂都屬于II 類一般工業(yè)固體廢物。

表2 尾砂重金屬浸出濃度

3.2 尾砂堆滲濾液和固廢堆場(chǎng)灘水成份調(diào)查分析

尾砂堆滲濾液采集于選礦區(qū)尾砂堆，灘水直接采集于固廢堆場(chǎng)灘面坑槽。依據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ-T91-2002）進(jìn)行采集。由表3 可知，固廢堆場(chǎng)尾砂堆滲濾液中各重金屬濃度均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）III 類標(biāo)準(zhǔn)和《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25466-2010）表3 中水污染物濃度直接排放限值較嚴(yán)者的限值，但pH 低于限值。固廢堆場(chǎng)灘水中砷、鉛、鋅分別超過GB 3838-2002 中III 類標(biāo)準(zhǔn)的2.24 倍、29 倍和1.24 倍，鉛、鋅分別超過GB 25466-2010 表3 中水污染物濃度直接排放限值較嚴(yán)者限值的0.5 倍和0.12 倍，對(duì)周邊環(huán)境污染較大。

表3 尾砂堆滲濾液和灘水測(cè)試結(jié)果

4 “三防”整治措施

4.1 整治目標(biāo)

固體廢物管控：從源頭上消除污染，阻斷污染物傳輸?shù)穆窂剑乐构腆w廢物污染環(huán)境。完善“三防”設(shè)施：工業(yè)固體廢物堆存場(chǎng)所整治參照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GBXX599-2001）等國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范中對(duì)防揚(yáng)散、防流失、防滲漏的要求進(jìn)行，結(jié)合堆場(chǎng)類型及主要污染問題，有針對(duì)性的采取整治措施，確保經(jīng)整治后的堆場(chǎng)“三防”設(shè)施健全，措施到位，污染可控。

4.2 整治思路

結(jié)合該廠固廢堆場(chǎng)“三防”設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，針對(duì)其存在的問題和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患，按照國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范制定環(huán)境整治方案。在兼顧施工安全的基礎(chǔ)上，采取整治思路如下：

（1）固體廢物管控方面。①?gòu)U石堆場(chǎng)整理。廢石臨時(shí)堆場(chǎng)采取針對(duì)性的工程措施進(jìn)行治理，主要包括將零散廢石堆集中，加設(shè)遮蔽設(shè)施，周邊修筑截洪溝。其余場(chǎng)地內(nèi)隨意堆放的廢石堆體必須集中清運(yùn)。陡峭的廢石堆體，容易發(fā)生滑坡現(xiàn)象，需要進(jìn)行削坡及生態(tài)復(fù)綠。②遺留污染物管控。遺留污染物集中存放，堆存區(qū)并遮蓋防滲處理。

（2）三防設(shè)施方面。①防揚(yáng)散措施。固廢堆場(chǎng)采用覆膜措施，防止尾砂揚(yáng)散。②防流失措施。結(jié)合堆存場(chǎng)所地形和雨水徑排情況，設(shè)雨水導(dǎo)排系統(tǒng)，防止徑流引起流失；對(duì)少部分坑洼區(qū)域進(jìn)行灘面整理，避免雨水積存。控制堆場(chǎng)表面坡度，削坡減載，避免雨水沖刷引起流失。③防滲漏措施。采取覆膜阻隔措施，減少雨水下滲；加強(qiáng)日常巡查，完善應(yīng)急預(yù)案，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4.3 整治技術(shù)方案

4.3.1 廢石堆整治

為方便礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)清運(yùn)廢石，保留廢石臨時(shí)堆場(chǎng)一個(gè)，廢石臨時(shí)堆場(chǎng)采取針對(duì)性的工程措施進(jìn)行治理，主要包括將零散廢石堆集中，加設(shè)遮蔽設(shè)施，周邊修筑截洪溝。具體治理措施如下：

（1）零散廢石堆整治。①零散廢石堆集中：修建完成后，對(duì)廢石堆外邊坡按1:2 進(jìn)行調(diào)整，對(duì)廢石臨時(shí)堆場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行整平處理。②加設(shè)遮蔽設(shè)施：對(duì)廢石堆體上方覆蓋PVC 防水篷布，避免雨水直接淋溶，大大減少淋溶液的產(chǎn)生，預(yù)防大風(fēng)、暴雨等不利天氣對(duì)周圍環(huán)境的影響。③修筑截水溝：為防止山體雨水進(jìn)入堆場(chǎng)內(nèi)，在沿廢石堆與山體交接位置處修筑截洪溝，截洪溝斷面形狀為梯形，上底寬60cm，下底寬40cm，高40cm，兩側(cè)及溝底均采用0.3m 厚M7.5 漿砌石襯砌，M10 水泥砂漿抹面。截洪溝坡度按原山體坡度控制，在下游設(shè)置沉砂池，雨水經(jīng)截洪溝匯入沉砂池，經(jīng)沉淀后外排入山澗小溪。

（2）過陡廢石堆削坡及復(fù)綠。除零散廢石堆外，原有部分廢石堆沿山體邊坡堆砌，坡度過陡，極易形成山體滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需對(duì)過陡的原廢石臨時(shí)堆場(chǎng)進(jìn)行削坡平整及生態(tài)恢復(fù)，避免生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。為了確保復(fù)墾地邊坡的穩(wěn)定和長(zhǎng)期安全，防止平臺(tái)坡面的巖石、土層的刷塌、滑坡，消除安全隱患，必須根據(jù)山體的現(xiàn)場(chǎng)情況，做好邊坡加固危巖清理等工作，對(duì)廢石場(chǎng)內(nèi)的廢石進(jìn)行壓實(shí)、平整。平整后應(yīng)采取適當(dāng)措施恢復(fù)植被，進(jìn)行生態(tài)保護(hù)。平整后的山體上覆蓋一定厚度的回填植被土層。覆土厚度為0.5m，表土來源于堆放在臨時(shí)表土堆放場(chǎng)內(nèi)的剝離表土。為防止雨水沖刷，表層覆蓋營(yíng)養(yǎng)土壤并植草或小灌木進(jìn)行綠化。綠化時(shí)選擇種植根系較淺，對(duì)水分要求中等、草質(zhì)較好、耐沙，且對(duì)重金屬有較好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草類。根據(jù)堆場(chǎng)的自然環(huán)境、氣候和土壤條件，植被篩選應(yīng)著眼于植被品種的近期表現(xiàn)，兼顧其長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)。選擇適宜生長(zhǎng)且具有本地優(yōu)勢(shì)的植物，使堆場(chǎng)封場(chǎng)后能形成良好的生態(tài)環(huán)境，與周邊原有自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。根據(jù)礦區(qū)自然條件和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的營(yíng)林經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選喬木樹種為鄉(xiāng)土樹種馬尾松，并配置本地灌木馬纓丹以及草本植物芒箕、百喜草等鄉(xiāng)土草、豆科植物等根據(jù)地形，覆土后在堆土場(chǎng)平臺(tái)采取喬、灌、草混交模式，喬木、灌木按7:3的比例套種。其余空地種草，形成“草、灌、喬”相結(jié)合的立體生態(tài)景觀，邊坡栽種灌木和散播草籽。

4.3.2 遺留污染物處置

（1）遺留渣堆：覆蓋阻隔，在選礦區(qū)適當(dāng)位置選取一地塊作為廢渣堆存場(chǎng)所。首先對(duì)地面進(jìn)行水泥硬化，再敷設(shè)HDPE 膜作防滲處理，然后在四周砌0.5 米高的圍堰，堰周設(shè)截水溝。將渣堆及周邊被淋溶水污染表層土清理到堆渣池中，堆放、壓實(shí)，并集中成錐頂向四周形成2%的坡面，采用土工布膜進(jìn)行覆蓋。

（2）池體廢水：對(duì)選礦區(qū)池體內(nèi)的廢水投入適量石灰，進(jìn)行混凝沉淀反應(yīng)。廢水在池內(nèi)自然蒸發(fā)，不外排，沉淀池中的污泥放入上述堆渣池中。對(duì)池體采用彩鋼板遮蓋，避免雨天再次積水。

4.3.3 尾砂池壩體加固

固廢堆場(chǎng)為山谷型堆場(chǎng)。堆場(chǎng)壩體坡比為1:1，不符合《堆場(chǎng)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ2006-2005）要求。因此，對(duì)壩體采用削坡減載，壓坡培厚方式加固。堆場(chǎng)目前為三級(jí)壩，壩高為20m。對(duì)初期壩采用“削坡、壓腳”的施工方式，從最高點(diǎn)開始層層削坡、減載，并保留下部土條的重量以起到壓腳的效果。削坡工具采用小型履帶式挖掘機(jī)、壓路機(jī)、人工輔助等。坡比為1:2。壩體外坡采用塊石壓坡培厚。培厚前將壩下游地面清基到基礎(chǔ)持力層，從壩腳處到壩頂進(jìn)行塊石培厚。

4.3.4 尾砂池覆膜工程

首先對(duì)灘面進(jìn)行修整，原積存灘面水應(yīng)加入適量石灰，防止灘水中的重金屬污染周邊環(huán)境。通過實(shí)施覆蓋阻隔措施，盡量減少雨水和地表徑流入滲和揚(yáng)塵產(chǎn)生。建議采用0.5mmHDPE 覆蓋，熱焊連接、焊縫搭接，并采用沙包壓膜。考慮損耗和邊界覆蓋，膜的工程量按尾砂池的1.1 倍估算。

4.3.5 尾砂池雨水導(dǎo)排

在堆場(chǎng)兩側(cè)以及與山體交接位置處修筑截洪溝，既可將周邊匯水而來的雨水直接導(dǎo)出堆場(chǎng)范圍，減少雨水匯向堆場(chǎng)沿壩體下滲，又可將堆場(chǎng)灘面上的匯水直接通過截洪溝截流后排入下游，避免堆場(chǎng)積水過多，影響堆場(chǎng)安全；同時(shí)減少雨水與尾砂混合后形成的污水向下游排放，避免下游水體和土壤污染問題。

截/排洪溝的斷面尺寸根據(jù)匯水面積和降雨量確定。截污溝的斷面尺寸根據(jù)匯水面積和設(shè)計(jì)頻率的暴雨強(qiáng)度確定。截/排洪溝各段要盡量順接，在截/排洪溝的出口斷面處，設(shè)置消力池。截/排洪溝上部采用M7.5水泥砂漿砌MU30 塊石，底部采用C10 混凝土墊層，并用水泥砂漿抹面和勾縫。截/排洪溝每間隔10～15m 設(shè)置一齒槽，主要用于防止不均勻沉降和設(shè)置截/排洪溝伸縮縫。

4.3.6 地面硬化

為減少?gòu)U石堆場(chǎng)揚(yáng)塵，避免污染物擴(kuò)散，對(duì)廢石堆場(chǎng)地面進(jìn)行水泥硬化處理；為減少選礦區(qū)污染物下滲，污染土壤及地下水環(huán)境，對(duì)選礦區(qū)地面進(jìn)行水泥硬化處理。其中，選礦區(qū)表層土（地表以下5cm）應(yīng)先進(jìn)行清理并移入上述堆渣池中。地面硬化采用C30 混凝土，敷設(shè)厚度250mm。

4.3.7 地下水監(jiān)測(cè)井

為監(jiān)測(cè)尾砂堆場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境的影響，設(shè)置5 個(gè)地下水長(zhǎng)期觀測(cè)井，對(duì)周圍地下水水質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)污染物自然衰減情況及滲漏情況（監(jiān)測(cè)頻次豐水季、枯水季各一次）。檢測(cè)分析指標(biāo)為 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848-2017）》中的鎘、鉛、六價(jià)鉻、pH 等39 項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)。

4.3.8 設(shè)置標(biāo)識(shí)牌

在堆場(chǎng)、污水處理站等整治工程旁邊設(shè)置安全標(biāo)識(shí)牌、避險(xiǎn)路線標(biāo)志牌、等警示牌。警示牌的位置應(yīng)設(shè)在與安全或環(huán)保有關(guān)的明顯位置，并保證人們有足夠的時(shí)間注意到其所表示的內(nèi)容。警示牌的設(shè)置應(yīng)符合《礦山安全標(biāo)志》（GB 14161-2008）和《環(huán)境保護(hù)圖形標(biāo)志-固體廢物貯存（處置）場(chǎng)》（GB15562.2）的規(guī)定。

結(jié)語(yǔ)

該選礦廠固廢堆場(chǎng)尾砂pH 超標(biāo)，屬于II 類一般工業(yè)固體廢物。堆場(chǎng)灘水中砷、鉛、鋅均存在不同程度超標(biāo)，對(duì)周邊環(huán)境影響較大。項(xiàng)目主要以污染源控制（廢石堆整治、遺留污染物處置）、切斷污染物遷移途徑（壩體加固、尾砂池覆膜、雨水導(dǎo)排）為手段，以地下水監(jiān)測(cè)和設(shè)置標(biāo)識(shí)牌為輔助措施，有效開展環(huán)境整治，防止固體廢物造成的重金屬污染擴(kuò)散，為類似工業(yè)固廢堆場(chǎng)整治項(xiàng)目提供借鑒。