甘肅省某廢棄礦區(qū)污染場地原位風(fēng)險管控工程實(shí)例

朱俊民，王云麗，周 虹，胡培良

（1.湖南有色環(huán)保研究院有限公司，湖南 長沙 410100；2.永清環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410100）

我國工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出，根據(jù)2014年公布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》［1］顯示“在調(diào)查的70個礦區(qū)的1 672個土壤點(diǎn)位中，超標(biāo)點(diǎn)位占33.4%，主要污染物為鎘、鉛、砷及多環(huán)芳烴，其中有色金屬礦區(qū)周邊土壤鎘、砷、鉛等污染較為嚴(yán)重”。

礦山的采選生產(chǎn)及冶煉加工過程均將產(chǎn)生大量固體廢物（如廢石、尾礦、冶煉渣等）［2］。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部頒布的《全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)［3］，2019年有色金屬產(chǎn)生一般工業(yè)固體廢物4.6億t，其綜合利用率為27.1%。固體廢物經(jīng)露天堆放或處置不當(dāng)，將會釋放大量有毒有害的重金屬元素，并進(jìn)入到土壤和水體中，給周邊土壤環(huán)境帶來危害。

原位阻隔技術(shù)在我國較為成熟，是污染場地治理中應(yīng)用較廣泛的風(fēng)險管控措施［4］，主要應(yīng)用于不宜大范圍開挖的污染場地，如污染土壤或固廢、老舊垃圾填埋場整治、尾礦庫防治、煤矸石山治理等領(lǐng)域。

原位阻隔技術(shù)原理是將污染區(qū)域通過在四周建設(shè)阻隔層，并在污染區(qū)域頂部覆蓋隔離層，將污染區(qū)域四周及頂部完全與周圍隔離，避免污染物與人體接觸和隨地下水向四周遷移，也可以根據(jù)場地實(shí)際情況綜合評估，選擇只在場地四周建設(shè)阻隔層或只在頂部建設(shè)覆蓋層。該技術(shù)雖不能降低土壤中污染物本身的毒性和體積，但可以明顯降低污染物在土壤地表中的暴露性及其可遷移性［5］。

本文結(jié)合甘肅某廢棄礦區(qū)污染場地實(shí)際治理案例，構(gòu)建原位風(fēng)險管控技術(shù)體系和工程措施，以期為日后類似項(xiàng)目的實(shí)施提供案例指導(dǎo)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 場地現(xiàn)狀

甘肅某無主金礦，礦區(qū)面積約4.4萬m2，遺留有3處礦采廢石礦區(qū)和6處氰化廢渣。由于該礦區(qū)無序開采和冶煉工藝落后，氰化廢渣、采礦廢石隨意堆放，加之礦區(qū)裸露無人管理，水土流失嚴(yán)重，對當(dāng)?shù)厝诵蠼】岛蜕鷳B(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。

1.2 水文地質(zhì)條件

場地調(diào)查主要為第四紀(jì)地質(zhì)調(diào)查。最大調(diào)查深度為15.9 m，根據(jù)鉆孔揭露，場區(qū)地塊地層構(gòu)造簡單，場地地層除場地南部渣堆的雜填土外主要為第四系沖洪積物卵石為主。地層巖性特征描述見表1。

表1 地層一覽表

經(jīng)過場地勘察，礦區(qū)區(qū)域地下水類型為松散巖類孔隙水，地下水為潛水，含水層巖性為第四系沖洪積砂礫卵石。地下水水位埋深0.4～2.8 m，隨著含水層埋深變化，包氣帶巖性上部為人工填土，下部為含礫粉質(zhì)粘土，隔水底板為三疊系砂巖（上部強(qiáng)風(fēng)化帶含水），地下水由南向北方向徑流，水力坡度6%～10.5%。根據(jù)抽水試驗(yàn)，礦區(qū)潛水含水層單井涌水量約0.76 m3／h，水量較小。

1.3 場地污染情況

根據(jù)調(diào)查結(jié)果及風(fēng)評結(jié)果，地下水未受到污染，主要污染介質(zhì)為廢渣和土壤，主要污染指標(biāo)為重金屬和氰化物。

場地內(nèi)礦采廢石分布于開采區(qū)，主要的集中渣堆共計(jì)三個片區(qū)，氰渣堆共計(jì)六處。對采礦廢石按照標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ 557-2010）進(jìn)行浸出毒性測試，對照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，所送檢樣品的浸出液中砷和氰化物均不超標(biāo)。對氰渣堆進(jìn)行重金屬含量分析，結(jié)果表明氰渣中砷的含量為211～10 085 mg／kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤樣品中砷含量值。根據(jù)本項(xiàng)目的場地環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險評估報告中對氰渣經(jīng)過《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》（GB 5085.3-2007）和《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ 557-2010）分析，結(jié)合《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599-2001）判斷本項(xiàng)目氰渣屬于第Ⅱ類固廢。

場地土壤中銅、鉛、鋅、汞、鎳、鈹和鎘7種重金屬元素的含量均不超過《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中篩選值限值。場地土壤中砷的濃度范圍為15.7～2 087 mg／kg，跟篩選值進(jìn)行對照，超標(biāo)率為90%，超標(biāo)倍數(shù)為0.48～82.48；同管制值進(jìn)行對照，超標(biāo)率為45%，超標(biāo)倍數(shù)為0.04～19.87。土壤中氰化物的濃度范圍為0.005～1.42 mg／kg，均低于篩選值和管制值。

土壤中類金屬砷作為主要關(guān)注污染物。為了避免污染源擴(kuò)散，保障周邊居民身體健康以及牧區(qū)生態(tài)環(huán)境安全，針對該礦區(qū)治理工作十分必要緊迫。

2 修復(fù)目標(biāo)

2.1 氰渣修復(fù)目標(biāo)

場地內(nèi)的氰化物廢渣進(jìn)行填埋封場妥善處置，使其毒性不危害周邊環(huán)境。

2.2 阻隔填埋驗(yàn)收目標(biāo)

本方案對污染土壤原地風(fēng)險管控，不涉及污染土壤清挖，故不設(shè)置污染土壤清挖目標(biāo)。由于本方案采用原位阻隔技術(shù)并沒有降低土壤中污染物的濃度，只是通過工程措施將其與周邊環(huán)境隔離開來，降低污染物在地表的暴露及其遷移性，從而達(dá)到治理的效果。因此設(shè)置阻隔填埋驗(yàn)收目標(biāo)，其驗(yàn)收不以污染土壤的污染物濃度為驗(yàn)收目標(biāo)，只從填埋的效果及對環(huán)境的影響作為其評價驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，其場地防滲系數(shù)要不大于1×10-7cm／s。

3 項(xiàng)目技術(shù)路線

本工程根據(jù)特定的場地類型、水文地質(zhì)條件以及綜合考慮修復(fù)成本，構(gòu)建原位風(fēng)險管控體系，選擇“垂直防滲+水平封場+生態(tài)修復(fù)”等多種技術(shù)組合，對廢棄礦區(qū)進(jìn)行風(fēng)險管控。原位風(fēng)險管控技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 原位風(fēng)險管控技術(shù)路線圖

具體方案設(shè)計(jì)如下：

1.對場地內(nèi)的氰渣和污染土壤進(jìn)行原地封存阻隔填埋。

2.本項(xiàng)目氰渣屬于第Ⅱ類固廢，另外場地內(nèi)氰渣滿足《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ 943-2018）中對于入氰渣填埋場處置的氰渣的要求，即本場地氰渣中總銅、總鉛、總鋅、總砷、總汞、總鎘、總鉻、鉻（六價）低于GB 18598入場填埋污染控制限值要求，且根據(jù)HJ／T 299制備的浸出液中氰化物（以CN計(jì)）按照HJ484總氰化物測定方法測得的值不大于5 mg／L時，可進(jìn)入填埋場處置。為了節(jié)省環(huán)境工程治理成本，本項(xiàng)目擬將氰渣與污染土壤一并原地進(jìn)行阻隔封存處置。

3.場地滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18559-2001）中Ⅱ類場選址要求，并按照《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ 943-2018）中對填埋場的要求進(jìn)行防滲。采用“垂直阻隔+水平覆蓋”組合技術(shù)進(jìn)行場地填埋處置。

4.垂直阻隔采用“地下高壓旋噴+地上擋土墻”技術(shù)，水平封場結(jié)合“HDPE膜+GCL”復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行防滲。采用的高壓旋噴樁技術(shù)，在應(yīng)用于土壤修復(fù)之前，早已在水利、建筑等行業(yè)廣泛用作基地加固和防滲處理措施，技術(shù)成熟。

5.對治理區(qū)域進(jìn)行生態(tài)植被恢復(fù)，恢復(fù)場地內(nèi)生態(tài)環(huán)境，減少地質(zhì)災(zāi)害。

6.最后通過地下水長期監(jiān)測手段對場地內(nèi)氰渣進(jìn)行長期風(fēng)險管控。

4 主要工程措施

1.清挖收集工程。臨時氰渣占地面積1 310 m2，氰渣體積為11 790 m3。對臨時氰渣區(qū)進(jìn)行清挖，運(yùn)至氰渣堆存區(qū)，與堆存區(qū)氰渣一并阻隔封存。氰渣采用運(yùn)輸卡車和挖掘機(jī)進(jìn)行清挖和轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.地下防滲工程。氰渣清挖運(yùn)輸至堆存區(qū)后，將對堆存區(qū)自上游向下游采取三面防滲的施工，地下部分采用高壓旋噴樁阻隔措施。高壓旋噴樁雙重管工藝設(shè)計(jì)，平均深度為7.0 m，高壓旋噴樁樁徑一般為1.0 m，為保證成樁效果，搭接寬度0.2 m，樁深7.0 m，底部深入基巖1.0 m。高壓旋噴樁工藝參數(shù)見表2。施工流程及施工順序如圖2、圖3所示。

表2 高壓旋噴樁工藝參數(shù)

圖2 高壓旋噴施工流程圖

圖3 高壓旋噴施工順序示意圖

3.擋土墻工程。地面以上采用混凝土隔離墻墻體，墻體沿高壓旋噴樁頂部布設(shè)，共計(jì)400 m，墻高5.0 m，墻體C30砼，墻體頂寬0.5 m，底寬1.0 m?；炷翐跬翂κ┕ち鞒蹋簻y量放線→基礎(chǔ)開挖→鋪設(shè)墊層→隔離墻砌筑→勾縫、抹面、養(yǎng)護(hù)。

4.封場綠化工程。（1）對開采破碎區(qū)和氰渣堆存區(qū)進(jìn)行封場綠化。其中開采破碎區(qū)地勢較陡，對開采破碎區(qū)（廢石）采用挖高填低的分級平整方式，平整后的場地呈梯田狀，每級坡面高10 m，坡比為1∶2，共分9級，每兩級坡面間設(shè)置一道寬為5 m的馬道，馬道之間邊坡坡度＜35°，形成有利于植被恢復(fù)的地表?xiàng)l件。封場施工順序依次為：測量放線→場區(qū)平整→GCL層施工→HDPE膜施工→土工布施工→黏土層施工→植被層施工→撒播草籽→灑水養(yǎng)護(hù)；（2）錨固溝施工。為保證防滲膜邊坡鋪設(shè)的穩(wěn)定性，庫區(qū)周邊均設(shè)置頂部錨固溝。錨固溝直接開挖而成，距庫頂邊緣1.0 m，溝寬1.0 m，深度1.0 m，防滲膜鋪設(shè)后用開挖土料回填并壓實(shí)，并鋪設(shè)混凝土方磚一層。

5.截排水工程。為保障阻隔填埋場建設(shè)封場后，不被雨水和洪水沖走，設(shè)置排水渠。阻隔填埋場四周建永久排水渠，同時為保證填埋場場內(nèi)排水能夠順利排出，在場內(nèi)建設(shè)排水渠，并與場外排水渠連通，截留的雨水排入填埋場東側(cè)的自然河道中。

6.監(jiān)測井工程。在項(xiàng)目區(qū)域上游、下游以及山體側(cè)面各設(shè)置一座監(jiān)測井。上游井1個作為對照井，下游井2個、側(cè)面井2個，用于監(jiān)測污染向下游方向和側(cè)面方向污染的情況。主要施工工序?yàn)椋哼x定井位→鉆進(jìn)成孔→下井管→濾層、封隔層圍填→平臺、井口保護(hù)設(shè)施安裝→洗井。

7.隔離及標(biāo)識工程。場地外圍布設(shè)一道安全隔離欄，采用半Y型圓管立柱圍欄，將山上開采區(qū)及山下阻隔封存場與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，本工程建設(shè)隔離圍欄1 480 m，并配備一扇隔離門。在場地治理修復(fù)完成后，在場地入口處和封存場位置處分別設(shè)置場地標(biāo)識牌，以起到告知作用。

5 治理效果

該工程于2019年竣工驗(yàn)收，共投資約1千萬元。本工程經(jīng)監(jiān)理見證取樣，地下阻隔墻、擋土墻以及土工材料均符合設(shè)計(jì)要求。該區(qū)域地表水、地下水、土壤、空氣監(jiān)測均達(dá)標(biāo)，環(huán)境效益改善明顯。污染土壤及遺留廢渣全部處置完畢，未出現(xiàn)二次污染情況，該項(xiàng)目污染場地治理效果符合修復(fù)要求。項(xiàng)目通過填埋阻隔和植被恢復(fù)，有效的防止水土流失，同時重構(gòu)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會和諧。

6 結(jié) 論

本工程通過采用原位阻隔技術(shù)，對原有采礦區(qū)進(jìn)行風(fēng)險管控。項(xiàng)目充分利用原有場地地形、水文地質(zhì)條件，構(gòu)建原位阻隔填埋體系。通過地下高壓旋噴樁工程、地上擋土墻工程、封場系統(tǒng)以及生態(tài)恢復(fù)，將消除該區(qū)域堆浸渣、礦渣等對環(huán)境和人居安全的威脅，避免了廢渣及污染土壤對地下水的污染，為今后類似工程有借鑒作用。