一种金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法

1589 编辑：中冶有色技术网来源：北京首创环境科技有限公司

2021-12-08 15:12:32

权利要求

1.金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、对金属矿山污染场地的固体废物及受污染土壤进行浸出鉴别分类；

S200、对不同类别的污染介质进行相应处理；

S300、对处理后的金属矿山污染场地进行生态复绿。

2.根据权利要求1所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，步骤S100中，所述固体废物通过危险废物鉴别、浸出试验鉴定并分类为危险废物、Ⅰ类固废及Ⅱ类固废。

3.根据权利要求2所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，步骤S100中，所述污染土壤分为高浸出污染土壤及低浸出污染土壤。

4.根据权利要求3所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，步骤S200具体为：Ⅰ类固废和低浸出污染土壤直接进行原址阻隔填埋；Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后进行原址阻隔填埋；危险废物进行集中处置。

5.根据权利要求4所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，所述稳定化处理具体包括以下步骤：

S210、预处理：将Ⅱ类固废和高浸出污染土壤进行筛分破碎；

S220、药剂计量混合：根据Ⅱ类固废和高浸出污染土壤的体积及污染物浓度计算稳定化药剂的添加量，将稳定化药剂与筛分破碎后的Ⅱ类固废和高浸出污染土壤均匀混合；

S230、静置养护：将步骤S230中通过稳定化药剂修复后的Ⅱ类固废和高浸出污染土壤静置养护3-7天。

6.根据权利要求4所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，所述原址阻隔填埋的标准不低于Ⅰ类固废填埋场的建设标准。

7.根据权利要求4所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后，污染物浸出浓度达到国家或地方风险控制标准。

8.根据权利要求4所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，原址阻隔填埋过程具体为设置阻隔层及覆盖层。

9.根据权利要求8所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，所述阻隔层为压实的粘土层、土工膜或膨润土垫。

10.根据权利要求8所述的金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其特征在于，所述覆盖层为天然土壤层，天然土壤层的厚度为350-500mm。

说明书

技术领域

本发明属于矿山土壤修复技术领域，具体地说涉及金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，有色金属的需求量巨大，我国金属矿山开采、选矿以及冶炼活动非常活跃。金属矿山的大量开采，原生景观生态系统遭到破坏，矿区生态系统也严重退化；金属矿山采选冶活动产生的废弃物排放和堆存也日益带来一系列的环境问题，大量含重金属的废弃物经雨水冲刷和淋溶，造成周边土壤和下游水体的严重污染，对生态环境、农业生产和人生安全构成极大威胁。因此，对于金属矿山污染场地的风险管控生态恢复已经成为亟待解决的问题。

目前针对矿区重金属污染土壤的治理技术主要有化学淋洗和固化稳定化，但由于成本较高，给存在污染地块数量众多的矿区带来严重的经济负担，技术推广和治理修复工作也较难开展。因此，针对污染源头管控选择一种经济高效的治理方案具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其通过对金属矿山污染场地的固体废物及受污染土壤按照相关标准做分类鉴别，针对不同性质的污染物进行分类处理，阻断污染物通过地表径流或淋溶污染周边土壤和水体，实现矿山生态环境的恢复以及周边人居及生态环境的安全。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其包括以下步骤：

S100、对金属矿山污染场地的固体废物及受污染土壤进行浸出鉴别分类；

S200、对不同类别的污染介质进行相应处理；

S300、对处理后的金属矿山污染场地进行生态复绿。

进一步地，步骤S100中，所述固体废物通过危险废物鉴别、浸出试验鉴定并分类为危险废物、Ⅰ类固废及Ⅱ类固废。

进一步地，步骤S100中，所述污染土壤分为高浸出污染土壤及低浸出污染土壤。

进一步地，步骤S200具体为：Ⅰ类固废和低浸出污染土壤直接进行原址阻隔填埋；Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后进行原址阻隔填埋；危险废物进行集中处置。

进一步地，所述稳定化处理具体包括以下步骤：

S210、预处理：将Ⅱ类固废和高浸出污染土壤进行筛分破碎；

S230、静置养护：将步骤S230中通过稳定化药剂修复后的Ⅱ类固废和高浸出污染土壤静置养护3-7天。

进一步地，所述原址阻隔填埋的标准不低于Ⅰ类固废填埋场的建设标准。

进一步地，Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后，污染物浸出浓度达到国家或地方风险控制标准。

进一步地，原址阻隔填埋过程具体为设置阻隔层及覆盖层。

进一步地，阻隔层为压实的粘土层、土工膜或膨润土垫。

进一步地，所述覆盖层为天然土壤层，天然土壤层的厚度为350-500mm。

综上所述，本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)根据污染介质浸出分类结果进行分类处理，阻断污染物通过地表径流或淋溶污染周边土壤和水体，实现矿山生态环境的恢复以及周边人居及生态环境的安全。

(2)对固体废物及污染土壤进行浸出鉴别后进行分类处理，分类处理方法包括集中处置、稳定化处理及阻隔填埋，处理后进行生态复绿，具有经济可靠、易于工程化实施的优点。

(3)通过设置阻隔层，在提高植被生长土层的储水能力的同时，有效减少填埋场的垃圾渗滤液的产生。

(4)通过设置天然土壤覆盖层，并在表层添加腐殖土等为植物生长提供营养，有利于植被的生长及生态复绿。

(5)本发明所述方法对其他污染场地的风险管控及生态恢复方法均适用，具有实用性广、适用性强的特点。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中金属矿山采选冶污染场地风险管控及生态恢复方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

如图1所示，一种金属矿山污染场地风险管控及生态恢复方法，其包括以下步骤：

S100、对金属矿山污染场地的固体废物及受污染土壤进行浸出鉴别分类；

S200、对不同类别的污染介质进行相应处理；

S300、对处理后的金属矿山污染场地进行生态复绿。

进一步地，步骤S100中，所述固体废物通过危险废物鉴别、浸出试验鉴定并分类为危险废物、Ⅰ类固废及Ⅱ类固废。

进一步地，步骤S100中，所述污染土壤分为高浸出污染土壤及低浸出污染土壤。

具体的，污染土壤按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法(HJ557-2010)》标准实验检测，有一种或一种以上的污染物浓度超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)最高允许排放浓度，或者pH在6～9范围之外的污染土壤鉴定为高浸出污染土壤，任何一种污染物的浓度均未超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)最高允许排放浓度，且pH在6～9范围内的污染土壤鉴定为低浸出污染土壤。

进一步地，所述稳定化处理具体包括以下步骤：

S210、预处理：将Ⅱ类固废和高浸出污染土壤进行筛分破碎；

S230、静置养护：将步骤S230中通过稳定化药剂修复后的Ⅱ类固废和高浸出污染土壤静置养护3-7天。

进一步地，所述原址阻隔填埋的标准不低于Ⅰ类固废填埋场的建设标准。

具体的，Ⅰ类固废填埋场的建设标准参见《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》GB 18599-2020，进入I类场的一般工业固体废物应同时满足以下要求：a)第I类一般工业固体废物(包括第II类一般工业固体废物经处理后属于第I类一般工业固体废物的)；b)有机质含量小于2％(煤矸石除外)，测定方法按照HJ761进行；c)水溶性盐总量小于2％，测定方法按照NY/T1121.16进行。

进一步地，Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后，污染物浸出浓度达到国家或地方风险控制标准。

进一步地，Ⅱ类固废和高浸出污染土壤经过稳定化处理后，污染物浸出浓度需达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水标准限值要求。

具体的，《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水标准限值要求为pH 6-9，溶解氧≥5，高锰酸盐指数≤6，化学需氧量≤20，五日生化需氧量≤4，氨氮≤1.0，总氮(以P计)≤0.2(湖、库0.05)，铜≤1.0，锌≤1.0，氟化物(以F-计)≤1.0，砷≤0.05，汞≤0.001，镉≤0.005，铬(六价)≤0.05，铅≤0.05，氰化物≤0.2。

进一步地，原址阻隔填埋过程具体为设置阻隔层及覆盖层。

进一步地，阻隔层为压实的粘土层、土工膜或膨润土垫。

优选的，阻隔层为膨润土垫或糙面高密度聚乙烯(HDPE)土工膜(厚度≥1.0mm)。膨润土遇水后体积膨胀，渗透性大大降低，起到阻止水分下渗的作用，从而提高植被生长土层的储水能力，能很大程度上减少填埋场降雨入渗。糙面高密度聚乙烯(HDPE)土工膜(厚度≥1.0mm)，有效减少渗滤液的产生。

进一步地，所述覆盖层为天然土壤层，天然土壤层的厚度为350-500mm。

优选的，天然土壤层的表层可添加腐殖土等为植物生长提供营养。

具体的，所述的金属矿山污染场地为金属矿山采选冶行业污染场地，风险管控及生态恢复方法是通过对场地固体废物及受污染土壤按照相关标准做分类鉴别，针对不同性质的污染物进行分类处理。本发明中的固体废物通过危险废物鉴别、浸出试验鉴定分类为危险废物、Ⅰ类固废和Ⅱ类固废，污染土壤为经过调查评估超过风险控制值的土壤，按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557-2010)浸出方法进行分析，鉴定为高浸出污染土壤和低浸出污染土壤。充分考虑了金属矿山采选冶污染场地大多远离人群聚居区的特征，主要通过地表径流或淋溶对周边土壤及水体造成污染，进而对下游的农作物安全生产及人身健康产生隐患。本发明针对污染源头进行生态修复及风险管控，着重解决污染场地的生态环境风险。根据鉴别分类结果，将Ⅰ类固废和低浸出污染土壤直接进行阻隔填埋；Ⅱ类固废和高浸出污染土壤进行稳定化处理，处理后污染物浸出浓度达到国家或地方标准后进行原址阻隔填埋，并对阻隔填埋场地进行阻隔与生态恢复；场地中的危险废物进行集中处置，实现了金属矿山污染场地的经济高效的治理。

以位于南岭成矿带、原为冶炼厂的金属矿山采选冶污染场地处理为例，该场地由于不规范生产，对冶炼后的冶炼废渣、烧结渣等没有采取环保措施，就地堆放，冶炼废渣中的砷、镍等污染物经长期风化、侵蚀，通过大气降水形成淋溶液，淋溶液通过包气带污染下层土壤。由于该场地周边多为农田用地，场内收集的雨水汇入场外灌溉明渠，若明渠水体受到污染，这将制约着土壤资源的可持续利用，并且威胁着周边居民的生活健康和生命安全。

基于上述情况，对该场地进行调查与风险评估并对该场地的固体废物及受污染土壤按照危险废物鉴别及浸出试验鉴定，场地中堆存废渣中危险废物体积为385.06m3，Ⅱ类固废体积为123.23m3，无Ⅰ类固废。按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法(HJ557-2010)》标准实验检测污染土壤的类别、深度及体积，受污染土壤的深度为0-3.5米，体积共计152128方，其中高浸出污染土壤的体积68937m3，低浸出污染土壤的体积83191m3。

风险评估后最终确定该场地目标污染物砷(As)、镉(Cd)、锑(Sb)、铅(Pb)的修复目标值分别为70.0mg/kg、28.6mg/kg、66.3mg/kg、800mg/kg；经过处置后的高浸出污染土壤及II类固废的水平振荡法浸出浓度需达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水标准限值要求，以实现治理超标的土壤和固废，控制重金属的污染风险的效果。

然后将场地内遗留的385.06m3危险废物运送至集中危废处置场进行处置，运距为10km；对Ⅱ类固废123.23m3和表层(0-1m)高浸出污染土壤15730.56m3通过稳定化处理后，水平振荡法浸出浓度需达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水标准限值要求，进行原址阻隔填埋；低浸出污染土壤83191m3，总面积23769m2，在原址进行工程阻隔，将环境风险降低到可控范围之内。

具体的，对高浸出污染土壤和Ⅱ类固废稳定化处理过程如下：

1)预处理：将高浸出污染土壤和Ⅱ类固废运至预处理场地，采用筛分破碎斗进一步筛分并进行破碎；经筛分破碎后通过筛分破碎斗和预处理药剂联合处理。当筛分破碎后的高浸出污染土壤和Ⅱ类固废中的含水率和粒径达到稳定化混合设备进料要求时，对加药搅拌设备进行稳定化修复处理。

2)药剂计量混合：筛分破碎后的高浸出污染土壤及Ⅱ类固废与药剂混合的均匀程度是决定稳定化处置效果的关键因素。本实施例采用土壤修复专业设备—移动式土壤改良机进行高浸出污染土壤、Ⅱ类固废与稳定化药剂的混合作业。该设备配备进土计量和药剂称量装置，可以通过程控系统精确控制药剂投加量。此外设备具有三重破碎、切削与混合功能，能明显提升药剂与高浸出污染土壤及Ⅱ类固废的混合均匀程度。在作业过程中，首先利用挖掘机向土壤改良机喂高浸出污染土壤及Ⅱ类固废，同时设备定量拨入稳定化药剂。在土壤改良机的两次切削和三次锤击的机械混合作用，使高浸出污染土壤及Ⅱ类固废与药剂均匀混合。根据小试试验药剂的添加比例为3％-5％，搅拌混合时间为≥10min，处置后含水率20％。

3)静置养护：经修复处置后的污染土壤达到浸出浓度标准后进行安全填埋处置及养护。待养护固体废物按照污染程度分别堆置成长条土垛，用防尘网覆盖。堆置养护期间定期采样检测土壤含水率，并根据情况及时补充水分，维持待检土壤含水率恒定在20％以上，养护3-7天。

为充分杜绝对周边环境的污染，加设一层阻隔层，本实施例封场结构从下至上为阻隔层和覆盖层。阻隔层直接的作用是阻碍水分渗过覆盖系统，间接作用是提高其上面土层的贮水和排水能力，保证植物生长。本实施例采用1.0mm厚度的HDPE土工膜作为阻隔层；覆盖层主要为天然土壤，有利于植被的生长，土层厚度充分考虑当地土壤条件、气候降水条件、植物生长状况进行合理选择。覆盖层厚度设置为500mm。封场绿化采用草皮和具有一定经济价值的灌木，不得使用根系穿透力强的树种。

本实施例采用“原址阻隔填埋+生态修复”组合措施，对场地填埋区域进行原址阻隔填埋区域防渗系统工程建设，最后进行场地平整，对整个场地进行生态恢复，控制场地污染土壤对周边环境污染，降低重金属污染风险，改善项目周边环境质量。

以上已将本发明做一详细说明，以上，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。