Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５７４ Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１７ 现代矿业 总第５７４期 ２０１７年２月第２期 Ｍ０ＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ 湖南某锰渣库重金属污染的综合治理 赵燕鹏 ２ 李 刚 ， ， （１．中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；２．金属矿山安全与健康国家重点实验室： ３．华唯金属矿产资源高效循环利用国家．ｚｒ＿ｆｆ＿ｔ．￣－究中心有限公司） 摘要湖南花垣县某锰渣库因导排措施瘫痪、渗滤液收集系统不完善，导致库底地下水涌水 和雨水冲刷锰渣，造成周边土壤和水体被重金属污染。在分析锰渣和渗滤液性质及影响的基础上， 提出了增设渣库截排水系统、石灰法一ＰＡＭ絮凝工艺与锰砂接触氧化滤池工艺结合的综合治理技 术。方案实施后，有效控制了锰等重金属的污染源，锰减排１．４８ ｔ／ｄ，渗滤液排放量降到２ ５００ １３１ ／ｄ左右，出水水质达到国家二级标准，消除了该锰渣库对环境的污染，可供类似渣库的重金属污 染治理提供参考。 关键词锰渣重金属污染渗滤液收集截排水系统 随着经济发展，我国重金属污染日益加剧。近 几年我国重金属污染事件时有发生，２０１０年来相继 １锰渣库现状与存在问题 １．１锰渣库现状 发生了江苏大丰、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肃瓜州、湖 北崇阳、安徽怀宁等多起重金属污染事件，尤其是老 旧尾矿库、渣库堆场成为重灾区。国家随即出台了 湖南花垣县某锰渣库始建于１９９８年，并于当年 投入使用。该锰渣库位于县城郊一个天然山谷的一 条冲沟内，冲沟中间高、两端低，设计库容８５．３４× １０ １ＴＩ ，初期坝高１１ ｒｎ，坝长５４ １ＴＩ，厚２．５ ｍ，库长 ４６０ ｒｎ。目前实际库长１ ２００ ｒｎ，锰渣堆积量２００ ｔ／ 以《重金属污染综合防治“十二五”规划》和“土十 条”为代表的一系列文件，也体现了国家对重金属 污染问题的重视¨ 。 ｄ，渣量巨大。由于渣库初始设计缺少防洪、雨污分 湘西花垣县位于湖南、贵州和重庆三省市交界 的三角地带，矿产资源丰富，已探明矿产有锰、铅、 锌、钒、磷、滑石、石煤等２０余种，其中锰矿、铅锌矿 储量均居湖南省之首，素有“有色金属之乡”之称。 采矿业及有色金属冶炼是当地的主要经济来源，但 由于长期以来技术落后、环保意识薄弱、约束和监督 流、渗滤液和地下水收集系统，且该位置建库前属于 天然河床，周围地下水丰富，因此在库底修建了排水 涵洞。涵洞前１／３段采用浆砌石块涵洞，后２／３段 采用长度１ １１１、直径８０ ＣＩＴＩ的混凝土圆管。运行多 年后，涵洞出现腐蚀塌陷、圆管接头错位等问题，导 致大量地下水经涵洞冲刷锰渣后涌出。溢出渣库的 污染水直接排人紧邻渣库东面的花垣河的支流兄弟 河，造成该河流域锰超标。目前渣库中段及下段闭 库区域只进行了简单覆土处理，并未采取导排及防 渗措施。雨季大量雨水经表层覆土直接冲刷渣堆， 使得被锰渣污染的雨水向渣库周边农田、土壤扩散， 机制缺乏等原因，采矿、冶炼及废渣到处堆放。不仅 矿产资源有效利用率低，还给当地环境带来严重的 重金属污染 。 花垣县某锰渣库导排涵洞瘫痪，雨季时大量雨 水及周边地下水从瘫痪的排水涵洞中溢出冲刷库内 废渣后，与渗滤液混合在一起排人周边河流及生活 用地，造成严重的重金属污染扩散问题。针对该现 状，采取一系列综合治理措施，以达到从根本上减少 重金属污染的目的。 危害周边居民的身体健康。 １．２存在问题 通过对渣库的综合分析，该渣库存在两个主要 问题。 （１）库底导排措施瘫痪，严重影响地下水，导致 赵燕鹏（１９９ｌ～），男，硕士研究生，２４３０００安徽省马鞍山市经济 技术开发区西塘路６６６号。 １８０ 水体中重金属超标，同时库区含有大量地下水源，对 周边居民、农业灌溉水构成威胁。 （２）渗滤液收集系统不完善，处理设施设计规 赵燕鹏 李 刚：湖南某锰渣库重金属污染的综合治理 ２０１７年２月第２期 真较小，地下水涌进、部分处理设施老旧导致污水量 股山边溪流，经渣库底部流人兄弟河的支流白水河。 大超出了原设计处理量。 分别从兄弟河苗河断口、县自来水口（ｐＨ分别为 锰渣和渗滤液性质 ８．１７，８．０３）取水样进行水质监测，发现Ｍｎ、ＮＨ，一Ｎ ，．１锰渣性质 均超过国家标准，监测结果见表５。 库区内锰渣主要是电解锰生产过程中浸出和压 表５ 兄弟河水质监测结果 ｍｇ／Ｌ 虑环节及电解废水产生的含锰废渣，呈黑色软塑一流 塑状态，含水率约３５％～４５％，表层呈硬塑态。渣 荤按网格划分后进行随机采样，采取渣库样品，并在 荬验室分析其含水率、堆积干湿密度、平均粒径等指 际后，将渣样自然晾干后粉碎、研磨，分析其主要化 学成分。锰渣主要理化性质见表１，主要化学成分 分析结果见表２。 ３．２对周边地下水的影响 表１锰渣主要理化性质 在渣库周围设置地下水监测井监测周边地下水 孔隙／ （ｔ／ｍ３）／器 然 （ｐＨ＝５．７３—６．５８，平均５．９８），结果见表６。 表６ 锰渣库周边地下水监测结果 ｍｇ／Ｌ 表２ 锰渣主要化学成分分析结果 ％ 堕坌 ！ ！ 兰 盒量 竺： ： 丝：！ ：！ ： ：！ ：望 鱼量 ： 竺： 竺 ： ：竺 旦： 竺：旦 ： 对锰渣进行浸出毒性（水浸）试验，结果表明锰 渣ｐＨ＝４．２３，与Ｍｎ、ｐＨ、ＮＨ，一Ｎ等指标均严重超过 ３．３对周边土壤的影响 国家标准，见表３。 渣库堆积的大量的锰渣直接露天堆积在土壤表 表３ 锰渣浸出毒性试验结果分析 ｍｅ，／Ｌ 面，没有任何防护措施，在雨水的长期淋溶下，产生 盛坌 ！ ： 酸性渗滤液浸入土壤，污染区域土壤环境。同时废 鱼量 ：丝 ： ： ！ ：箜 ：竺 ！： ： ： ：墅 渣表面形成的酸性废水，随地表径流进入周边农田， ２．２渗滤液性质 危害农作物。 由于渣库排水设施瘫痪，渗滤液直接排放。在 ４重金属污染综合治理技术 库内积水、渣库下方水沟及排水涵洞出口处采集渗 由于该锰渣库占地面积大、渣量多，采用异位处 滤液样品（ｐＨ分别为４．８５，４．６６，５．７３）进行污染成 置存在资金量巨大且难以在当地找到合适的填埋场 分分析，结果见表４。 等问题。此外，渣库所在地的水文地质条件复杂，对 表４ 渣库渗滤液分析结果 ｍｇ／Ｌ 渣库进行修复或对渣堆进行原位修复也存在很多不 确定因素。重金属综合治理技术方案重点是先将库 区与周边地下水系隔绝，在减少库区渗滤液污水量 的同时，对受锰污染的地下水涌水进行处理。 ４．１渣库截排水系统设计 （１）修建环堆场排水沟，并在已闭库的中段和 下段覆土和废渣之间铺盖防水布层，主要导流降水 及地下出水，避免雨水流经废渣，造成重金属污染物 ３对周边环境的影响 通过地表水径流流出或汇入废水塘中。 ３．１对周边地表水的影响 （２）修建截排水沟，将原有流经库底的排水涵 花垣河位于兄弟河以北２００ １７／１，是该区主要的 洞入口封闭，将上游来水一并引入截排水沟以达到 纳污水体，兼有排污和灌溉作用。渣库附近原有一 清污分流的目的，减少渗滤液处理量，为污水治理提 】８】 总第５７４期 供便利。 ４．２处理工艺设计 现代矿业 ２０１７年２月第２期 直接回填到锰渣库中。锰络合物较为稳定，不会再 对环境产生危害。 原污水处理厂处理量较小，仅６００ ｍ ／ｄ，且工 ５实施效果 综合处理方案实施后，阻止了锰渣库对周边水 体、土壤、农田的继续污染，逐步恢复了渣库闭库段 及周边水土涵养能力，改善了生态环境，为居民的生 艺简单、设备简陋、占地面积大，因此对原污水处理 厂进行拆除，在原场地上重新规划建厂。 目前含锰及其化合物的污水处理技术主要分为 化学法、物化法、生物法三大类 ，其中化学法包括 中和沉淀法、絮凝沉淀法、硫化物沉淀法及电化学 法；物化法包括离子交换法、生物膜法、电渗析法、光 催化氧化法、吸附法；生物法主要是生物除锰滤池。 化学沉淀法是处理含锰废水的传统工艺，运行 产生活提供安全保障；有效控制了重金属锰渣污染 源的扩散，降低重金属中毒事件的发生几率，消除污 染的影响，恢复土壤种植能力；通过对被锰污染的地 下水进行处理，减少了区域随地下水涌水进入土壤 和地表水水体的重金属。经测算，方案实施后，减排 简单处理效果稳定，但缺点是运行费用高；物化法对 锰离子的去除率高，常用于饮用水的深度处理，但对 于高浓度含锰废水，处理能力有限。因此从经济性 与处理效果综合考虑，结合库区实际情况，方案采用 石灰法一ＰＡＭ絮凝工艺与锰砂接触氧化滤池工艺结 合的方法去除废水中的锰。综合处理工艺流程见图 １。 锰１．４８ ｔ／ｄ，渗滤液排放量由５ ０００～６ ０００ ｎｌ ／ｄ降 至２ ５００ ｍ ／ｄ左右，出水水质达到国家二级标准。 ６结论 针对湖南花垣县某导排设施瘫痪的锰渣库对周 边水土造成的重金属污染等问题，以现场勘查、采样 检测为基础，重新进行了渣库截排水系统和污水处 理工艺设计。 通过设计渣库截排水系统，并采用石灰法一ＰＡＭ 絮凝工艺与锰砂接触氧化滤池工艺结合的方法进行 锰污水处理，最终重金属污染源得到控制，减少了随 地下水涌水和雨水进入土壤和周边水体的重金属 量，减排锰１．４８ ｔ／ｄ，渗滤液排放量降至２ ５００ ｍ ／ｄ 左右，出水水质达到国家二级标准，消除了该锰渣库 对环境的不利影响，对于类似重金属渣库的治理有 定的参考价值。 一参考文献 ［１］ 孙［２］ 曹宁，王兆苏，卢 然，等．“十三五”重金属污染综合防治思 昌，李永华．湖南重金属污染令人触目惊心［Ｊ］．环境教 路和对策研究［Ｊ］．环境保护科学，２０１６（２）：１ ． 育，２０１４（１２）：２７－３０． ［３］ 樊玉川．含锰废水处理研究［Ｊ］．湖南有色金属，１９９８（３）：３６— 图１污水综合处理工艺流程 ３８． 污泥是污水处理过程中的产物，属于固体废弃 物的一种。方案中污水处理过程中污染物通过化学 沉淀法进入污泥中，污染从液相转移到了固相。其 中污泥组成主要为锰络合物沉淀，回收价值不大，可 ［４］杜兵，周长波．电解锰废水处理技术现状及展望［Ｊ］．工业 墙，高小娟．我国电解金属锰废水处理技术研究 水处理，２０１０（１２）：３４＿３７． ［５］汪启年，王进展［Ｊ］．中国锰业，２０１１（２）：１０—１４． （收稿日期２０１６一ｌ２ ６） ［７］ 崔峰．某露天矿坑南帮滑坡堆积体稳定分析与防治措施 敏，原先凡，等．某大型堆积体边坡成因机制分析 （上接第１７５页）隙拱结构研究［Ｊ］．现代矿业，２０１４ （１１）：３８－４０． ［Ｊ］．土工基础，２０１６，３０（２）：１３６—１３９． ［８］ 邓华锋，朱及治理措施研究［Ｊ］．岩土力学，２０１３，３４（Ｓ１）：２８５－２９１． ［５］ 张德圣．松散堆积体边坡锚索钻孔施工关键技术［Ｊ］．施工技 术，２０１３，４２（１９）：９２—１１１． ［６］ 王维早，许强，郑光，等．强降雨诱发缓倾堆积层边坡失稳 （收稿日期２０１６—１０－２５） 离心模型试验研究［Ｊ］．岩土力学，２０１６，３７（１）：８７－９５． １８２