論廢棄礦井水污染治理創(chuàng)新方法的研究應(yīng)用

黔南州第一生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 張應(yīng)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(zhì)量比約為0.5×10-6，豐度為 0.2-0.3Kmg·kg-1,是環(huán)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(dǎo)體、制造PET的催化劑、阻燃劑、彈藥、醫(yī)藥、鉛字印刷、冶金電鍍等行業(yè)廣泛應(yīng)用，至19世紀(jì)以來，銻礦就大規(guī)模進(jìn)行開采，銻礦山的開采成為銻進(jìn)入環(huán)境的重要途徑，大量的銻進(jìn)入到各種環(huán)境介質(zhì)中，對(duì)環(huán)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(yōu)先污染物，同時(shí)巴塞爾公約中關(guān)于危險(xiǎn)廢物的越境遷移限定中將其列入危險(xiǎn)廢物之列。世界上產(chǎn)銻大國(guó)中，中國(guó)的銻礦儲(chǔ)量居世界第一位，產(chǎn)銻量占87%，而中國(guó)79%的銻產(chǎn)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(dú)山兩縣境內(nèi)。因20世紀(jì)早期長(zhǎng)達(dá)60余年的銻礦粗放式開采加工，都柳江流域內(nèi)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(guó)家及省的大力支持下，在黔南州委州政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，州、縣兩級(jí)堅(jiān)決扛起突出生態(tài)環(huán)境問題整改政治責(zé)任，累計(jì)投入治理資金2億余元，完成治理項(xiàng)目19個(gè)，實(shí)現(xiàn)流域水體銻濃度大幅下降。經(jīng)過近幾年持續(xù)治理，黔南州都柳州流域內(nèi)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(jù)排查，流域內(nèi)需實(shí)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(shù)均是傳統(tǒng)的石灰絮凝處理技術(shù)，治理技術(shù)雖然成熟效果好，但仍存在一定不足，一是運(yùn)行期水處理成本高，資金投入大，二是水處理后產(chǎn)生的污泥較多，造成次生環(huán)境壓力。為解決都柳江銻礦井水治理問題，2019年，在實(shí)驗(yàn)室建模實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)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(shù)研究，擬通過實(shí)施生物生態(tài)的治理技術(shù)，達(dá)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(yùn)行中存在的高成本和污泥次生環(huán)境壓力的問題。

一、示范工程項(xiàng)目名稱及地點(diǎn)

（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(diǎn)

三都縣都江鎮(zhèn)壩街社區(qū)壩輝河上游老八井礦洞。

二、示范工程使用的新技術(shù)原理及處理預(yù)期目標(biāo)

（一）新技術(shù)原理

是在現(xiàn)有處理技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合廢棄礦洞廢水特點(diǎn)，利用有機(jī)質(zhì)及碳酸鹽巖聯(lián)合處理含銻廢水的生物生態(tài)被動(dòng)綜合處理工藝。

1.巷道充填技術(shù)

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(zhì)包等。

（1）通過吸附作用，吸附水體中溶解的銻；

（2）構(gòu)建厭氧環(huán)境，抑制原生礦物氧化銻的釋放；

（3）促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，利用生成的硫化物與溶解性銻反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀；

（4）增加水流路徑，增加水巖反應(yīng)的時(shí)間，促進(jìn)水體凈化。

2.濕地綜合處理系統(tǒng)

通過多級(jí)升流式反應(yīng)池處理后，大幅降低廢水中的銻含量，礦井出水進(jìn)入濕地系統(tǒng)。濕地是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，它是一種利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，持續(xù)對(duì)廢水進(jìn)行綜合處理。結(jié)合工藝要求，反應(yīng)池分四組，每組由上行流濕地和下行流濕地串聯(lián)而成。

流程圖如圖1所示。

圖1 新技術(shù)工藝流程圖

（二）新技術(shù)處理預(yù)期目標(biāo)

（1）無運(yùn)維費(fèi)或微運(yùn)維費(fèi)；

（2）pH值在6-9之間；

（3）水體水色正常，懸浮物（SS）＜20mg/L;

（4）持續(xù)削減水中銻，消減率≥70%。

三、示范工程治使用新技術(shù)創(chuàng)新成效

（一）銻濃度得到有效削減且改善流域水質(zhì)

貴州省三都縣壩輝河老八井廢棄銻礦礦井涌水治理項(xiàng)目，2018年12月動(dòng)工，2019年12月建設(shè)完成并開始運(yùn)行。根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)施治理前后水質(zhì)對(duì)比，項(xiàng)目治理前礦井出水銻平均濃度達(dá)8118微克每升，項(xiàng)目治理后礦井出水水質(zhì)平均濃度達(dá)1320微克每升，銻去除率平均值為83.73%，治理效果基本實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部門對(duì)都柳江流域三都出境壩街?jǐn)嗝嫠|(zhì)監(jiān)測(cè)得知，新技術(shù)的治理不僅讓礦井出水水質(zhì)銻濃度得到削減，還很大程度改善了流域水質(zhì)。三都?jí)谓謹(jǐn)嗝驿R指標(biāo)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?jí)谓殖鼍硵嗝驿R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?jí)谓殖鼍硵嗝驿R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(tài)環(huán)境得以改善和恢復(fù)

生物生態(tài)被動(dòng)綜合處理工藝采用了濕地綜合處理系統(tǒng)，水土保持措施得到加強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境得到改善和恢復(fù)，一定程度為動(dòng)植物提供了棲息場(chǎng)所，增加了物種的多樣性。

（三）降低運(yùn)行成本

生物生態(tài)被動(dòng)綜合處理工藝實(shí)施治理的后期運(yùn)維參照獨(dú)山東峰銻業(yè)股份有限公司運(yùn)營(yíng)成本估算，該項(xiàng)目年平均可節(jié)省直接運(yùn)行費(fèi)用約73萬元，運(yùn)行成本低，一定程度緩解財(cái)政壓力。

四、結(jié)論

由于廢棄礦井現(xiàn)基本無業(yè)主管理，有些廢棄礦井雖已經(jīng)封閉，但仍存在涌水現(xiàn)象，要解決廢棄礦井涌水治理，需政府投入大量財(cái)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(shí)施，可見生物生態(tài)被動(dòng)綜合處理工藝滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，可復(fù)制，可借鑒。