《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》

《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》编制说明编制组二〇二一年十二月1项目背景任务来源为了解决我国酸性矿山的生态问题，尤其是历史遗留尾矿库酸性矿山废水带来的生态环境污染、农业生产受害与人群健康受损等问题。针对矿山污染的控制与治理，结合国外技术的相关内容和国内成熟的酸性矿山废水治理技术、工程化运行管理模式，制定符合我国国情的酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南，为国内酸性矿山，尤其是历史遗留酸性矿山存在和产生的污染问题解决提供技术支持。根据《中共中央、国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》，为了更好解决酸性矿山带来的生态问题，打好生态保卫战，中国国际科技促进会标准化工作委员会设立了首批《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》编制项目，并由昆明理工大学组织相关单位共同完成编写。标准起草单位本标准的主要起草单位是昆明理工大学、中国科学院南京土壤研究所、云南农业大学、中冶南方都市环保工程技术股份有限公司、滇鹰生态建设集团有限公司参与起草。1.3工作过程我国拥有丰富的矿产资源，金属矿山开采产生的酸性矿山废水一直是我国备受关注的生态环境问题。标准提出酸性矿山污染全过程控制与治理要“因地制宜”，即我们的酸性矿山污染全过程控制与治理技术作为一个开放的体系，应将适应于我国酸性矿山污染控制与治理的方法都纳入进来，可以按照标准建议的方法从中筛选出适合本地方矿山区域特点的治理方法。并在长期的治理中不断摸索，修正完善，使之更适合我国酸性矿山污染控制与治理的需要。标准的编制经历了如下过程：2022年1月至2022年3月，成立标准编制小组，根据《国家环境保护标准制修订工作管理办法》和《云南省生态环境保护督察实施办法》环境保护相关文件的要求，对目前国内外酸性矿山污染全过程控制与治理修复技术的相关标准和文献资料进行全面收集和整理分析，分别查阅和整理了酸性矿山污染控制与治理的源头控制、过程阻断及末端治理相关技术的文献资料。在此期间调研了国内部分典型酸性矿山污染治理实际情况，最后编制了标准的开题论证报告。2022年4月至2022年5月，中国国际科技促进会标准化工作委员会与标准项目编制组召开标准开题报告专家审查会，评审专家听取了编制组关于撰写标准的汇报，并审阅了相关资料，最后经讨论确定了此标准的编制技术路线和技术原则，确定标准名称为《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》。2022年6月至2023年12月，召开了讨论会及专家座谈会，经论讨论确定了标准编写的框架结构，标准主要包含适用范围、引用文件、相关术语和定义、工作程序及主要内容。编制组根据专家组的意见对标准经行编写和修改，并进一步完善《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》和《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南编制说明》。2标准编制的必要性分析2.1酸性矿山污染控制与治理的重要性酸性矿山污染一直是国家重视的生态环境问题，最严重的是矿山固体废物在水和氧气的条件下产生的酸性矿山废水引发的环境问题。性矿山废水排入湖泊、河流等地表水域，会导致水体酸化进而破坏整个水生生态平衡。同时，酸性矿山废水会加剧有毒变价重金属离子的危害，这对于历史遗留矿山则会持续产生。根据

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《云南省固体废物污染治理攻坚战实施方案》和《云南省水污染防治工作方案》，要保护和改善生态环境，防治固体废物污染环境，保障公众健康，维护生态安全，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展。矿山污染作为酸性矿山废水的源头，所以编写一套《酸性矿山污染控制与治理技术指南》对于整个生态环境保护至关重要。《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》综合了国内外的酸性矿山污染控制与治理的修复方法。该标准指南适用于酸性矿山废水及与其水源性质相似的其他水体的全过程控制与治理，可作为酸性废水源头控制、过程阻断以及末端治理的技术依据。2.2推动全国矿山污染控制与治理，贯彻落实国家生态环境政策的需要2016年习近平在《全国卫生与健康大会上的讲话》指出“绿水青山不仅是金山银山，也是人民群众健康的重要保障，对生态环境污染问题，要高度重视，着力解决，而不要去掩盖问题”。矿山生态修复是时代的要求，2018年10月，自然资源部就《关于建立激励机制加快推进矿山生态修复的意见(征求意见稿)》，向社会公开征求意见，以解决我国矿山生态修复历史欠账多、现实矛盾多，“旧账”未还、“新账”又欠等突出问题，破解资金投入不足瓶颈制约，加快推进矿山生态修复。由此可知，酸性矿山污染全过程控制与治理已成为生态环境修复中的重中之重，将矿山生态治理与修复置于矿业发展乃至经济社会发展的整个脉络中，更有利于我们窥见其中的历史与现实意义。我国是一个矿产资源大国，矿业开发不仅为工业化建设提供了物质保障，支撑了我国经济社会发展并成为世界第二大经济体，而且为全球经济发展作出了巨大贡献。但是长期粗放式、压缩式发展，造成了“资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化”的严峻形势，突出表现为能源和其它矿产资源的消耗增长过快，资源环境代价过高，资源环境保护压力不断加大。面对发展与环境的矛盾与困境，党的十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局，明确提出大力推进生态文明建设，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。党的十九大更是提出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国。生态文明是中华民族永续发展的千年大计，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，像对待生命一样对待生态环境。为了更好地贯彻落实我国酸性矿山污染全过程控制与治理相关政策，有必要制定该技术指南，进一步推动我国酸性矿山污染防治工作。2.3完善我国环境保护标准体系的需要《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》是经中国国际科技促进会标准化工作委员会及相关专家技术审核，首次发布的酸性矿山污染全过程控制与治理的标准技术指南，也是国家和地方政府环境法规体系的一个重要组成部分，是环境管理的重要依据。国外在酸性矿山污染控制与治理方面已经有了成熟的治理方法，国内也在开展酸性矿山污染控制与治理工程，并且取得相关的工程技术经验。但截至目前尚未出台针对酸性矿山污染全过程控制与治理的相关标准、规范或技术措施。因此，从进一步完善我国环境保护标准体系的角度，有必要结合我国矿山污染及治理现状，总结国内外酸性矿山污染全过程控制与治理现有技术及研究进展，制定我国《酸性矿山污染全过程控制与治理技术指南》。3国内外相关标准概况3.1国外相关标准情况CleanWaterAct(USA,1972)ResourceConservationandRecoveryAct(USA,1976)MneSafety&HealthAct(USA,2006)GlobalAcidRockDrainageGuide(INAP,2014)3.2国家相关标准目前，我国发布与矿山污染治理修复相关的技术标准如下：（一）矿山生态环境保护与污染防治技术政策（环发[2005]109号）（二）《矿山生态环境保护与恢复治理技术规范(试行)》(HJ651—2013)（三）《矿山生态环境保护与恢复治理方案（规划）编制规范（试行）》(HJ652—2013)（四）《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）(五)《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）3.3地方或行业相关标准目前，部分省市或行业发布或处于报批阶段的与矿山污染治理修复相关技术规范如下：（一）《矿山地质环境保护与恢复治理验收标准》（DB43/T1393—2018）（二）《固体矿产绿色矿山建设指南（试行）》（T/CMAS0001—2017）（三）《矿山地质环境恢复治理工程技术规程》（DB11/T1732—2020）（四）《矿山及其他工程破损山体生态治理工程设计编制规范》（DB21/T2429—2015）（五）《矿山生态修复与利用指南》（DB4212/T34-2020）（六）《露天开采金属矿绿色矿山建设要求》（SB34/T3249-2018）（七）《矿山地质环境治理恢复技术与验收规范》（DB61/T1455-2021）4标准制定的基本原则和技术路线4.1标准制定的基本原则（1）适用性明确标准适用范围，以规范我省酸性矿山污染全过程控制与治理工作，助力提升矿山废弃物防治管理水平，有效控制矿山生态风险为首要任务，通过标准的实施改善矿山环境质量，保障人民群众身体健康。（2）可操作性在充分调研的基础上，明确酸性矿山污染全过程控制与治理技术应用特点及施工要求等，确保标准编制的科学性和合理性。与国家及我省现行环境法律、法规、政策、标准协调衔接，形成完整的环境保护标准体系。（3）技术经济可行性坚持客观性和前瞻性原则，以当前和未来技术水平为依托，充分考虑我省的气候条件、水体水文条件及经济发展水平。（4）公开性标准编制过程遵循公开、公平、公正的原则。4.2标准制定的技术路线根据《国家环境保护标准制修订工作管理办法》、等环境保护标准制修订有关文件的要求，考虑本技术导则适用范围、工作流程等特殊情况，制定本标准编制的技术路线，如图1所示。在编写时，还综合考虑了酸性矿山污染全过程控制与治理的工作实际情况，按照工作流程叙述，力求条理清楚、文字简洁。技术规范立项评估技术规范立项评估公开征集，确定项目承担单位下达标准制定修订项目计划任务技术规范主编单位成立编制组开展相关研究及调研，确定规范技术路线和工作方案编写开题论证报告召开审查会及座谈会编制标准文本及编制说明，形成征求意见稿标准管理部门组织征求意见编制组汇总处理意见编制标准文本及编制说明，形成征求意见稿编制组修改完善送审稿及编制说明，形成报批稿标准管理部门行政审查、报批、编号、发布报生态环境厅备案通过通过未通过未通过标准编制部门组织技术审查图1编制技术路线图主要内容说明主要框架本标准主要分为“适用范围”、“规范性引用文件”、“术语和定义”、“基本原则与工作程序”、“酸性矿山废水源头控制技术”、“酸性矿山废水过程阻断技术”、“酸性矿山废水末端治理技术”共7章。适用范围本指南规定了酸性矿山污染范围内的尾矿库、废土石堆场固废抑制酸性水产生、矿坑涌水与矿山（含各类尾矿库）径流治理、流域内径流干道生态修复以及酸性矿山废水末端治理等技术要求。本指南适用于酸性矿山废水及与其水源性质相似的其他水体的全过程控制与治理，可作为酸性废水源头控制、过程阻断以及末端治理的技术依据。根据《中华人民共和国专利法》，对于本指南中所涉及专利技术的使用，需获得专利权所有人书面许可。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；《云南省地表水功能区划》（2010-2020年）；《地表水环境功能区划技术导则》（2005年5月1日）；《地下水质量标准》（GB/T14848-1993）；《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）；《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；《环境空气质量标准》（GB3095-2008）；《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB36600-2018）；《固体废弃物处理处置工程技术导则》（HJ2035-2013）；《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）；《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）；《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）；《污水综合排放标准》（GB8978-96）；《场地环境调查技术导则》（HJ25.1-2014）；《场地环境监测技术导则》（HJ25.2-2014）；《污染场地风险评估技术导则》（HJ25.3-2014）；《污染场地术语》（HJ682-2014）；《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007)；《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJT299-2007）；《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ557-2010）；《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）；《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-2013）；《水土保持工程设计规范》（GB51018-2014）；《矿山生态环境保护与恢复治理技术规范（试行）》（HJ651-2013）；《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523-2011）。《河湖健康评估技术导则》（SL/T793）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）术语与定义5.4.1酸性矿山废水（AcidMineDrainage）：矿坑涌水、废矿石或矿渣在物理、化学、生物等综合的复杂的作用下产生的含有高浓度重金属的废水。5.4.2尾矿（Tailings）：研磨和矿物浓缩过程（洗涤、浓缩或处理）产生的固体废物产品（脉石和其他材料），应用于磨碎的矿石。5.4.3矿坑（Mine）：由于矿业资源开采而引起的地表下洼，又指矿业开采而形成的坑道。5.4.4生态修复（EcologicalRemediation）：在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。5.4.5中和技术（NeutralizationTestTechnique）：将NaOH、Na2CO3、NaHCO3、石灰石等碱性物质与废弃矿石掺和，提高体系内的pH值，降低Fe3+的活度，抑制微生物的活性，生成的Fe(OH)3等难溶性物质堆积在黄铁矿表面，延缓金属硫化物矿石的氧化速率。5.4.6覆盖层（CoveringLayer）：任何性质的材料，固结的或未固结的，覆盖在有用和可开采的材料或矿石的矿床上，尤其是那些通过露天开采或矿坑从地表开采的矿床。5.4.7回填（Backfilling）：将地质材料返回露天矿坑或放回地下矿井，在去除所需矿物后，将地表矿恢复到原始轮廓，部分重新填充露天矿坑，或者用于提高地下工程的稳定性。5.4.8可渗透反应墙技术（PermeableReactiveBarrier）：在地下水流方向上填充活性材料，利用天然地下水力梯度使污染地下水优先通过渗透系数大于周围岩土体的透水格栅并与填充在内的反应介质相接触反应达到去除污染物的目的。5.4.9渗滤液（Leachate）：酸性尾矿在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机或无机成份的液体，称之为渗滤液。5.4.10水质标准（WaterStandard）：水体的环境标准，规定了水体的用途，并建立了保护指定用途必须满足的水质标准。基本原则与工作程序基本原则（1）酸性矿山污染全过程控制与治理技术必须贯彻中共中央、国务院《关于加快推进生态文明建设的意见》、《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》、《土壤污染防治行动计划》等文件精神，根据酸性矿山的污染状况以及当地条件，提出技术经济可行的全过程风险管控措施，切实保障生态环境及正常农业生产与农产品安全，实现社会和谐稳定。（2）酸性矿山污染全过程控制与治理技术应坚持源头控制、过程阻断、末端治理、生态恢复的全面管控原则。（3）酸性矿山污染全过程控制与治理技术应坚持节约成本与投入产出比效益最大化原则，通过全过程工程优化管理，让有限经费发挥最大环境效益。（4）酸性矿山污染全过程控制与治理技术应坚持工程与环境风险可控原则，严格地质勘察质量与地灾风险评估，严格尾矿坝、截洪沟设计，确保尾矿浆体满足设计力学要求，渗滤液指标达到设计要求以及污染区域生态修复后植被覆盖率显著提升。（5）酸性矿山污染全过程控制与治理技术应应具备可靠的基础资料，调查与勘测宜按《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）的规定执行。工作程序污染调查酸性矿山废水调查点位布设参照《场地环境调查技术导则》（HJ25.1-2014）要求执行，具体采样点依据现场情况可适当增加。不同来源（例如，渗漏、径流或上清液）取样地点的设计必须考虑到是否会因采矿活动而发生其它影响。修复目标提出.1目标污染物确定依据调查发现的不同采样点位的酸性矿山废水，结合水域周边的地质背景、水体功能区划和人群健康等因素，合理确定废水污染治理修复的目标水体。.2修复目标值提出根据目标污染水体，宜以《污水综合排放标准》（GB8978-96）规定的二级标准要求为酸性矿山废水污染修复的目标值；当目标污染水体的水质低于当地的环境背景值或目标污染物不是GB3838-2002和GB/T14848-1993规定的污染物项目时，宜选择背景值作为污染水体修复的目标值。修复技术确定.1源头控制技术在酸性矿山采矿过程中，废水控制措施的目标通常是保持或控制硫化物矿物氧化的速率以及减少水的流动，从而防止或减少酸性矿山废水的形成。依据水体健康评估及修复目标，筛选确定适宜的水利屏障构建、矿石中和及干式覆盖技术。水体健康评估参照《河湖健康评估技术导则》（SL/T793）要求执行。.2过程阻断技术对于酸性矿山废水通过地表径流和地下渗透等方式污染水体和土壤，致矿区生态环境和水域生态系统遭到严重破坏的情况，依据pH值、金属离子成分及含量、来源以及现场情况等，宜选择可渗透反应墙（PRB）技术对矿山径流进行治理。.3末端治理技术废水处理技术可大致分为主动处理、被动处理和原位处理，在选择合适的处理工艺之前，应对处理目标进行充分理解。酸性矿山废水末端处理必须执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中III类水质标准，并根据废水流量、水质、成本和最终用水量选择合适的处理系统。.4全过程控制与治理为提高酸性矿山废水修复效果，根据工程实际情况，以上修复技术可联合运用。修复方案制定根据确定的修复技术，制定技术路线、建设工艺及相关配套工程和监测与管护工程，确定酸性矿山废水修复技术工艺参数，估算工程量、费用和周期，形成完整的修复技术备选方案。从技术指标、工程费用、环境及健康安全等方面比较备选技术方案，确定最优方案。工程设计及施工根据修复技术方案，开展修复工程设计及施工。工程设计应以矿山废水处理专项规划及其他相关规划为依据，因地制宜地选择投资较少、管理简单、运行费用较低的修复工艺。工程施工包括施工准备和施工过程，在此基础上同时开展环境管理，做到保护环境、节约土地、经济合理、成熟可靠。工程运行监测.1定期监测水流量和水质。.2监测点（断面）布设应考虑代表性、合理性、连续性和准确性等因素，宜设置在矿区不同类型水体、污染物浓度较高、靠近敏感点等典型区域，采样深度依据现场情况确定。.3监测指标包括水质、农业产品品质与周边人群健康。水质指标指水体中的污染物浓度；农业产品品质为作物组织中的污染物含量；周边人群健康则通过疾病统计指标进行评价。工程性能指标包括屏障的阻隔性能、连续性及完整性。.4应每季度开展1次水质指标的监测；农业产品品质与周边人群健康指标监测宜每年开展1次；针对工程性能指标监测，宜每年开展1次。修复效果评估.1酸性矿山废水修复效果评估标准值为废水污染修复目标值。.2可通过周边农业产品品质及人群健康评估酸性矿山污染全过程控制与治理效果。对尚未达到修复目标的矿山酸性废水，应继续开展长期环境监测。5.6酸性矿山废水源头控制技术针对尾矿库、废土石堆场固废酸性水的产生，应因地制宜选取合适的源头控制技术。根据具体污染场地，可选择构建水利屏障、矿石中和及干式覆盖技术对矿山酸性废水的产生进行抑制。5.6.1构建污泥水力屏障将来自生活污水处理厂的脱水污泥平铺到露天矿坑及地下采空区的矿坑底部，经过简单的压实后，再回填入矿山废弃物，形成污泥底部衬里（图1）。图1污泥底部衬里示意图对于矿山废弃物地下采空区，可将含水率较高的新鲜污泥直接注入采空区，形成污泥层，再回填入尾矿砂等流动性较强的矿山废弃物，在重力作用下压密固结，形成低渗透性的水力屏障（图2）。图2污泥屏障在地下采空区回填示意图5.6.2污水处理工艺根据《给水排水设计手册》中《工业排水》的相关规定，酸性矿山废水的处理工艺主要有中和法、硫化物沉淀法和金属置换法等。结合目标水体中污染物种类和水文特征，选择中和法对废水进行处理。中和法处理工艺将NaOH、Na2CO3、NaHCO3、石灰石等碱性物质与废弃矿石掺和，提高体系内的pH值，降低Fe3+的活度，抑制微生物的活性，生成的Fe(OH)3等难溶性物质堆积在矿物表面，延缓金属硫化物矿石的氧化速率，从而减少酸性矿山废水的产生。主要构筑物和设备酸性矿山废水中和法处理的主要构筑物有中和池、沉淀池等。根据具体水质及修复目标值，可采用卧式石灰石（或白云石）滚筒，或石灰石升流膨胀池等。5.6.3干式覆盖技术将无机矿化物或有机废弃物制成低渗透性防渗层，铺设在废弃矿山表层，阻挡空气的流通和水的侵入，进而降低金属硫化物的氧化侵蚀速率。其中有机覆盖层中的微生物还能够通过代谢作用消耗覆盖层中的氧气，进一步抑制硫化物的氧化作用。5.7酸性矿山废水过程阻断技术酸性矿山废水在产生后可通过地表径流和地下渗透等方式污染水体和土壤，为实现废水的有效处理，采用可渗透反应墙（PRB）技术对矿山（含各类尾矿库）的径流进行治理。5.7.1PRB技术利用PRB技术在原位对污染物羽状体进行拦截、阻断和补救。系统主要由透水的活性反应介质组成,通常置于污染物羽流的下游，与地下水流相垂直（图3）。图3PRB系统处理污染物羽流示意图5.7.2设计原则（1）墙体渗透系数应大于含水层的渗透系数，以最大限度降低对地下水流场的影响。（2）根据污染物类型，通过室内试验确定合适的介质材料、墙体规模和方位，以保证修复效果。（3）设置监测井监控PRB的性能，保证其长期安全运行和降低当地生态环境的不良影响。5.7.3设计参数PRB安装位置的选择PRB的选址关系到整个工程项目的预算和修复效果，宜依据前期可行性调研，根据污染物特征、迁移方式和转化条件，当地的水文地质概况、地下水水动力参数和地球化学特性及现场微生物活性和群落等条件综合考虑，确定安装位置。PRB结构选择（1）承压层较深时，宜选取注处理带式PRB。（2）对于反应原料成本低廉、含水层埋藏浅且污染物羽流规模较小的情况，宜选取连续反应墙式PRB。（3）对于大型矿山废水污染羽状体的处理应采用漏斗-导水门式PRB结构。PRB的设计规模（1）PRB反应墙的厚度根据污染场地地下水流速和水力停留时间确定。（2）PRB反应墙的高度根据不透水层或弱透水层的埋深和厚度决定，底端嵌入不透水层至少0.60m，顶端需高于地下水最高水位。（3）PRB反应墙的宽度依据污染物羽流的尺寸决定，一般选取污染物羽流宽度的1.2-1.5倍。（4）PRB墙体的渗透系数应大于含水层的渗透系数，一般选取含水层渗透系数的2倍以上，对于漏斗-导水门结构可设计10倍以上。5.8酸性矿山废水末端治理技术在可渗透反应坝下游建设沉淀反应池，用于收集可能产生的渗滤液，并进一步对尾矿渗滤液进行收集处置。5.8.1沉淀反应工艺流程酸性矿山废水通过格栅井格出漂浮杂物后流入絮凝池内，经添加硫酸铝溶液及石灰浆后发生絮凝，调节pH值后形成重金属化合物沉淀。处理后的清水排放标准执