尾矿库流域生态环境综合治理与修复技术比选及方案选定

尾矿库流域生态环境综合治理与修复技术比选及方案选定1.1污染防控的思路居环境安全。1.2修复技术选择的原则函[2014]564号的要求，土壤和地下水修复技术的筛选需要考虑多种因素，鉴于康与环境。具体选择原则如下:(1)场地修复技术的目标是保障人的健康，使得场地土壤和地下水中污染物的环境风险降低到可以接受的水平。(2)将具有不同类型污染物和不同风险值的土壤和地下水区别对待，分别处置。(3)在技术上，场地修复技术选择可以达到目标的最简化的途径或方法，而不单纯追求技术的先进性。(4)在经济上，场地修复技术兼固考虑目前在修复费用方面的实际承受能力适的。(5)在可行性上，修复技术的选择从我国目前的现状水平出发，充分考虑我国现有场地修复队伍的能力以及现有固体废弃物和污染水处置设施的可操作性。(6)修复技术应被大多数公众接受，在修复过程中产生的噪音，造成的不便以及对景观的影响在公众的可接受范围内。1.3重金属污染治理修复技术概述进行广泛的研究，具体有如下几种修复措施：填埋法1.3.1.1技术原理污染物在地表的暴露及其迁移性。1.3.1.2技术特点小于其它技术。1.3.1.3适用范围进行检查和维护，确保顶盖不被破坏。异位淋洗技术1.3.2.1技术原理HYPERLINK壤回填或运到其他地点。异位二次淋洗工艺流程见图4-1。上清回用 液回用水处理系统1.3.2.2技术适用性

污泥安全处置土壤堆存泥水分离药剂筛下物一次淋洗装置污泥安全处置土壤堆存泥水分离药剂筛下物一次淋洗装置二次淋洗装置土壤挖掘筛分筛上物稳定化装置泥水分离输送上清液一般不采用异位淋洗工艺。1.3.2.3技术要求合适的工艺条件，包括粒径、固液比、pH值，同时应保证充分的反应时间。水处理系统应具有一定的储存和缓冲能力，要能适应不同浓度梯度淋洗液的处理；絮凝剂的选择在考虑成本外还应着重考虑污泥的减量化问题。异位淋洗过程中作业场所的粉尘浓度应满足GBZ2的要求。异位淋洗产生的废水应尽量返回工艺路程进行循环使用，如需外排时，应进行处理，满足GB8978的要求后排放。重新进行处理，满足标准后方可进行综合利用和最终处置。原位淋洗技术1.3.3.1技术原理淋洗剂地表水处理系统非饱和区地下水位线污染羽饱和区抽提井土壤原位淋洗技术是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶HYPERLINK的液体从地下水中分离出来的技术，作用原理见图淋洗剂地表水处理系统非饱和区地下水位线污染羽饱和区抽提井图4-2原位淋洗技术示意表1.3.3.2技术适用性10-5cm/s）的土壤，尤其是沙地或沙砾土壤、冲积土和海滨土。对于渗透系数较小的红壤，因为污染物与土壤之间吸附能力较强，所需修复时间较长。同时，土壤pH、有物。1.3.3.3技术要求满足GB3838的要求。污染土壤原位淋洗修复技术一般与地下水异位抽出-处理-回灌技术或地下水原位PRB技术组合使用，其核心是如何通过控制地下水的流场达到控制污染行详细和全面的研究。异位固化/稳定化技术1.3.1.1技术原理固化剂/稳定化药剂达标后堆存水土壤异位固化剂/稳定化装置养护异位固化/稳定化技术通过将污染土壤挖出后与硫化物、亚铁盐等还原剂及粉煤灰、水泥、石膏等固化/稳定化药剂混合，通过化学还原和重金属络合等作用将重金属固定在混合体内，降低重金属的释放，达到污染土壤的无害化处理，异位固化/HYPERLINK稳定化工艺流程图见图固化剂/稳定化药剂达标后堆存水土壤异位固化剂/稳定化装置养护图4-3重金属污染土壤异位固化/稳定化工艺流程表1.3.1.2技术适用性异位固化/稳定化技术一般适用于污染浓度高的重金属污染土壤修复，对土质类型适应性强。固化/稳定化工艺主要作用于土壤中水溶态、酸溶态及可还原但该技术主要存在土壤中重金属难释放，增容比大和固化/稳定化后的混合体需要进行安全处置、后期需要长期监测和跟踪等缺点。1.3.1.3技术要求在选择异位固化/稳定化工艺路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。异位固化/稳定化装置应配备自动控制系统和在线监测系统，以控制进含水率、pH、养护时间等。应根据不同土壤特性、不同污染程度土壤来确定合适的工艺条件，包括粒径、固液比、pH值、搅拌方式，同时应保证充分的反应时间。异位固化/稳定化技术修复后的土壤在满足土壤修复目标的同时，还需满足最终处理处置的相应浸出浓度要求。原位固化/稳定化技术1.3.5.1技术原理水固化剂/稳定化药剂搅拌或注入原位固化/稳定化技术通过机械搅拌或注入的方式将硫化物、亚铁盐等还原剂及粉煤灰、水泥、石膏等固化/稳定化药剂与污染土壤混合，通过化学还原和的无害化处理，原位固化/HYPERLINK稳定化工艺流程图见图4-4。水固化剂/稳定化药剂搅拌或注入达标后封存达标后封存铬渣污染土壤搅拌养护图4-4重金属污染土壤原位固化/稳定化工艺流程表1.3.5.2技术适用性原位固化/稳定化技术一般适用于中度或轻度污染的重金属污染土壤修复，对土质类型适应性强。原位固化/稳定化工艺主要作用于土壤中水溶态、酸溶态及可还原态污染物，固化/稳定化前后污染物含量基本不变。原位固化/稳定化技1.3.5.3技术要求在选择原位固化/稳定化工艺路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。原位固化/稳定化装置应配备自动控制系统和在线监测系统，以控制进料量、转速、含水率等运行参数；并显示运行工况，包括搅拌桨速度、搅拌时间、含水率、pH、养护时间等。应根据不同土壤特性、不同污染程度土壤来确定合适的工艺条件，包括含水率、pH值、搅拌方式，同时应保证充分的反应时间。原位固化/稳定化技术修复后的土壤在满足土壤修复目标的同时，还需满足最终配备地下水监测系统，长期监测地下水水质。异位微生物还原技术1.3.6.1技术原理营养液水菌种铬渣污染土壤反应搅拌或注入污染土壤异位微生物还原技术是通过添加菌种或营养液促进微生物的新陈HYPERLINK营养液水菌种铬渣污染土壤反应搅拌或注入达标后封存达标后封存1.3.6.2技术适用性

图4-5异位微生物还原技术工艺流程表术工艺简单，前期基础设施建设成本较低，但该技术的应用具有一定的局限性。需根据实地场地重金属浓度及形态分布特性，制定合适的组合修复技术。1.3.6.3技术要求在选择异位微生物还原工艺路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的添加量、pH、温度、含水率等运行参数；并显示运行工况，包括搅拌速度或频次、搅拌时间、含水率、pH、温度、氧化还原电位等。应根据不同土壤特性、不同污染程度土壤来确定合适的工艺条件，包括温度、含水率、pH、营养液投度要求。原位微生物还原技术1.3.7.1技术原理原位微生物还原技术通过机械搅拌或注入的方式将菌种或营养液等与污染土壤混合，通过微生物的新陈代谢、生长繁殖将有害物质变成无害物。1.3.7.2技术适用性无需土壤开挖。1.3.7.3技术要求在选择原位微生物还原工艺路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的添加量、pH、温度、含水率等运行参数；并显示运行工况，包括搅拌速度或频次、搅拌时间、含水率、pH、温度、氧化还原电位等。应根据不同土壤特性、不同污染程度土壤来确定合适的工艺条件，包括温度、含水率、pH、营养液投加类型、搅拌方式等，同时应保证充分的反应时间。质，控制淋溶液在地下水中的扩散。原位电动修复技术1.3.8.1技术原理HYPERLINK从而清洁污染土壤，电动修复示意见下图4-6。1.3.8.2技术适用性

图4-6原位电动修复技术示意一般来说，粘土更适合使用电动修复技术进行修复，重金属含量很高的土在某一区域内而难以去除的现象。聚焦现象会极大地增加电动修复所需额时间，状、电能供应方式等。这四方面的原因是阻碍其推广应用的关键。原位植物修复技术解的作用机制来清除环境中污染物质。等特点使得其在工业污染场地方面受到极大的限制。1.4重金属污染防控技术工程阻隔技术阻隔技术是采用物理墙技术将污染土壤的范围与周围的未污染土壤分隔开处置方法。生态隔离修复技术生态隔离技术是在受污染物质（如土壤、填埋垃圾或尾矿）上铺设覆盖层，防止降雨或其他地表水流入污染物质，其主要形式为蒸散覆盖（即：Evapotranspiration(ET)Cover水能力，防止水分下渗进入污染土壤隔离层形成渗滤液。放水量平衡循环过程。主要类型包括以下两大类：1) 单一土层型：通常由一层适合植物生长的较厚的细粒土组成，如粉土、根系长且适宜当地生长的植被，如草本、灌木或小乔木；2) 毛细阻滞型：在污染物与细粒土层间增加一层粗粒土，如砂砾或碎石，量。被没有受到天气和动物活动的影响，可以继续阻隔污染物。目前该技术正越来越多的应用在废弃物处置场地，根据美国环保署（USEPA）统计，在美国已有超过200个项目场地成功使用该技术。生态隔离技术的优点在于：1）经济快速的方式阻隔污染物，结构简单，对土料要求低，可就地取土，造价低；2）对于低污染土壤或污染物，可避免大面4）不会因为季节变化而反复损坏，服务年限长，容易维护。但是，该项技术也性等。因此，对于不同场地，还需要进行进一步的优化设计。1.5污染场地地下水修复技术简介1.5.1异位抽出-处理-回灌技术1.5.1.1技术原理HYPERLINK质中的污染物通过向水中转化而得到清除。地表水处理系统地表水处理系统处理后地下水回灌污染地下水抽出抽提井非饱和区地下水位线污染羽饱和区回灌井1.5.1.2技术适用性

图4-7地下水抽提-处理-回灌技术示意自20世纪80离子存在吸附/解吸反应，致使重金属离子通过含水层比水通过含水层要慢（存本高、周期长、易造成地下水二次污染等关键问题。1.5.1.3技术要求系统；并显示运行工况，包括抽水量、药剂投加量、pH、回灌速度等。抽出处化问题。1.5.2原位PRB技术1.5.2.1技术原理可渗透反应屏障(PermeableReactiveBarrier，PRB)也称可渗透反应墙技术，可分为微生物PRB技术、化学还原PRB技术、物理吸附PRB技术。含污染地下水含污染地下水填充反可渗修复后的地下水污染的羽状体重金属渗透反应岩床图48渗透反应墙技术意1.5.2.2技术适用性绘，比如污染深度，地下水位、断层情况等。同时，地下水污染物浓度较高时，反应墙易失效，因此，该技术更适合于污染程度较轻的情况。此外，还需注意，造成污染的扩散。因此，对于地下水流场的模拟控制需要进行详细的研究。1.5.2.3技术要求在选择原位PRB技术路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。原位PRB系统应配备在线监测系统，显示运行工况，包括工艺条件，包括介质填充量、填充厚度、停留时间、填充介质更换频次等。原位反应带技术1.5.3.1技术原理原位反应带技术利用注入井（井排）在污染源的下游地带注入反应介质，复，原位反应带技术按作用机制又分为化学反应带和微生物反应带。1.5.3.2技术适用性制，此外，由于微生物降解缓慢，达到降解目标的时间可能受到限制。1.5.3.3技术要求在选择原位反应带技术路线时应确保不引入可能造成新的环境污染的物质。原位反应带系统应配备自动控制系统和在线监测系统，以控制药剂/营养液添加量、温度、pH、氧化还原电位等运行参数；并显示运行工况，包括pH、温度、定合适的工艺条件，包括温度、pH、氧化还原电位、药剂/营养液投加类型、药剂/营养液投加方式、药剂/营养液投加配比等，同时应保证充分的反应时间。自然衰减1.5.1.1技术原理称监测下的自然衰减（monitorednatural1.5.1.2技术适用性一般来说，MNA方法对于那些污染程度低的场地更为适合，如：严重污染MNA技术是否可行。有时，为提高自然衰减的效率，也可以通过向地下环境注E-MNA）技术。MNA技术的优点包括：一般不会产生次生污染物，对生态环境的干扰程度术的局限在于：污染物去除的时间较长，在风险较大的敏感场地不能单独使用。物理阻隔技术物理阻隔技术是采用物理墙技术将污染地下水与周围的未污染地下水分隔的处理处置方法。组合人工湿地技术合人工湿地系统包含了垂直流、潜流和表流湿地单元。流失对周边环境的影响。但人工湿地技术不能直接用以重金属污染土壤的修复，仅可以作为辅助系统用以处理土壤的渗滤液和地表径流。1.6治理修复技术筛选总比较（HYPERLINK表4-1、HYPERLINK表复工程实施时间和环境影响等因素进行比较分析（如HYPERLINK表4-3最适合本场地污染特性的修复技术。PAGEPAGE73表4-1污染土壤修复技术汇总技术治理修复技术污染防控技术电动修复技术固化/稳定化技术植物修复技术异位淋洗技术原位淋洗技术微生物修复技术热处理修复技术填埋法工程阻隔生态隔离

土方量

生态效益

大、 优操作流程简方法简单、易于操作、势单、耗费人工

成本低、

周期短且快速且费

污染，染少、二次污染小未能根本去除污染物处置时间长

次污染小

小用低低用低

效果差

难

流程复杂、尾气达标可从根本无法从根本上进行不

需要废水处地下水污染只适合低浓度重排放困难、土壤传质上进行修本上进行修复治理足 需求

理

控制 不均

复治理

修复治理国内外没有成危险废物填埋预处理

国内外已有工程国内有工程应用案例国内外有国内外有国内外有现国内外无成功

国内有示范国内外有工

工程应用工程应用工程应用应用案状程应用案例的工程应用案力大

案例 案例 案例潜力大

例

展潜力大表4-2污染地下水修复技术汇总技术异位抽出-处理-回灌技术原位PRB技术原位反应带技术自然衰减物理阻隔技术优势理见效快根本去除地下水中的污染物，基本无能耗、维护成本低工程量小、费用低、操作简单、效率高工程实施简单、运行维护费低、修复费用远低于其他修复技术、工艺组合性强、无二次污染污染地下水不足高、易造成地下水的二次污染、很难彻底去除地下水中的污染物不适合高浓度地下水修复、PRB填料成本高、地下水流场控制难不能根本去除地下水重金注射的药剂存在安全性问题污染物去除的时间较长，在风险较大的敏感场地不能单独使用无法从根本上进行修复治理现状国外工程应用广泛，国内已启动相关研究，发展潜力很大国内外有修复工程应用案例，发展潜力很大国外有工程应用案例，在特定场景具有一定发展潜力需要与其他技术组合表4-3修复技术比选分析序号修复技术技术有效性技术成熟度修复成本修复工程实施时间环境影响比选意见1土壤淋洗较适用于砂质土壤不受当地水文地质条件影响技术成熟，国外已广泛应用高中对土壤环境影响小二次污染风险低不建议在修复方案中进一步考虑2固化/稳定化有效修复多种介质中的重金属污染，适用范围广技术成熟，国内外已广泛应用低短生态风险较高，对土壤结构影响大，需长期跟踪监测不建议在修复方案中进一步考虑3电动修复适宜地质均匀的粉土、粘土场地只适用小面积修复技术尚不成熟，未广泛应用高中对现场环境影响小二次污染风险低不建议在修复方案中进一步考虑4植物修复只适宜处理污染不太严重地区受当地气候条件和可用植物物种限制技术成熟、未广泛应用低场对土壤环境扰动小二次污染风险高不建议在修复方案中进一步考虑5工程阻隔适合低污染大面积污染场地修复技术成熟、国内外已广泛应用低短需要长期监测建议在修复方案中进一步考虑6生态隔离适合低污染大面积污染场地修复受场地条件影响技术成熟、国内外已广泛应用低短需要长期监测建议在修复方案中进一步考虑7填埋法可以用来临时存放或者最终处置各类污染土壤。该技术通常适用于地下水位之上的污染土壤技术成熟、国内外已广泛应用低短需要长期监测建议在修复方案中进一步考虑8PRB可渗透反应墙适用于处理污染范围较大、污染程度较严重的地下水污染技术成熟、国外已广泛应用低短需要长期监测建议在修复方案中进一步考虑PAGEPAGE791.7治理与修复技术方案确定1.7.1场地治理修复技术方案选择及地下水重金属污染修复技术，本项目可供选择的治理修复技术方案如下：方案一：异位填埋+工程阻隔+生态隔离对贵峰、化达三选2个场地内符合第II类一般固体废物浸出标准的尾砂，总计约0.87万m3开挖，并运至鑫丰选厂采取工程阻隔+生态隔离处置，开挖完成后对场地平整，并采取工程隔离+生态隔离方式处置；对鑫丰场地及贵峰及化达三选场地运来的尾砂一起实施工程阻隔+生态隔离+地下水采取PRB可渗透反应墙综合处理；对岗山、地发、兴达、化达场地采矿废石约1.55万m3进行工程阻隔+生态隔离处理；对双兴场地内尾砂进行平整，实行工程阻隔+生态隔离。方案二：固化稳定化+生态隔离对鑫丰、贵峰、化达三选、岗山、地发、兴达6个场地内将II类一般固体废物约2.10万m3开挖，并进行固定稳定化处理后原地回填，并与I废物及污染土壤一起实施生态隔离处理。对化达场地约1.55万m3进行生态隔离处理。对双兴场地内尾砂进行生态隔离。的较大风险。另一方面对尾砂实行稳定化处理后，不利于有价值尾砂的再利用、再回收，一定程度上造成资源的浪费。方案三：原位工程阻隔+生态隔离6个场地内将尾砂进行原位工程阻隔，切断暴露途径。对化达场地约1.55万m3进行生态隔离处理。对双兴场地内尾砂进行生态隔离。盖层不被破坏，确保措施长期有效。农田治理修复技术方案选择一技术效果最佳的应用条件以及本项目修复方案选择时存在的客观限制性条件HYPERLINK项目范围内重金属污染土壤风险的目标。分类技术选择见表4-4表4-4分类技术选择技术名称安全利用区备注原位钝化√壤中有效态重金属含量品种√食用作物中的重金属的富集超富集植物×超富集植物能有效提取土壤重金属并高量边生产边修复目的施√等因素，土壤向作物的转移叶面阻控√籽粒的转运与积累表4-5分类技术选择技术名称严格管控区备注构√免人体危害退耕还林√种植林木本项目在修复方案选择过程中，还存在以下客观性限制条件：（2）本项目区域范围内重金属污染土壤修复后将继续用作农业用地，主要30cm~50但是，也存在有利条件，即前期污染调查工作已将区域内田块的所属关系、域的农田种植桑树等非食用性经济作物，种植面积合计约1500平米。因此，本项目在制定修复方案时，部分区域可充分结合目前该当地农民的作物种植习惯，通过改变种植作物品种，切断重金属的食物链暴露途径以达到控制风险的目标。体为：（1）+水肥管理农艺措施。“低积累水稻+土壤调理剂+叶面阻控剂推荐方案“低积累水稻+土壤调理剂+叶面阻控剂+水肥管理农艺措施。农田质量评估地表水监测+制度建设场地概念模型场地风险评估场地开发计划尾砂污染土壤农田质量评估地表水监测+制度建设场地概念模型场地风险评估场地开发计划尾砂污染土壤尾砂污染土壤污染土壤场地信息收集及现场调查风险控制目标区域人体健康评估单个场地健康评估生态风险评估鑫丰场地洞干场地贵峰场地化达三 化达场 地发场 岗山场选 地 地 地兴达场地才秀河尾染下区污地场砂土水积尾砂壤 水污尾染砂土壤管控措施调查评估管控目标管控范围 管控措施调查评估管控目标管控范围尾砂污场染区土积壤水尾砂污场染区土积壤水采污矿染废土石壤异位填埋生态隔离工程阻隔可渗透反应墙生态隔离工程阻隔生态隔离采污矿染废土石壤异位填埋生态隔离工程阻隔可渗透反应墙生态隔离工程阻隔生态隔离异位填埋喷播技术生异生生生生态位态态态态隔填隔隔隔隔离埋离离离离序如下HYPERLINK，相关修复工程措施一览表见表4-7，植被恢复措施见HYPERLINK表4-6。（1）场地信息收集及现场调查制订场地特征勘查方案，并进行场地特征勘查。位变动范围；地下水流向；地下水的化学特征；弱透水层的位置及渗透系数等。（2）概念模型在现有资料的基础上，形成初步的概念模型，概念模型是对场地污染特征、及暴露途径，未来土地用途等。（3）风险评估修复目标值或工程控制目标。（4）风险控制目标目标。（5）风险