论废弃矿井水污染治理创新方法的研究应用

2021-07-30黔南州第一生态环境监测站张应梅

区域治理 2021年11期

黔南州第一生态环境监测站张应梅

锑（Sb）是元素周期表中第5周期VA的金属元素，在地壳中的质量比约为0.5×10-6，丰度为 0.2-0.3Kmg·kg-1,是环境中微量但分布广泛的有毒元素，也是生物体的非必需元素。但由于锑及其化合物在半导体、制造PET的催化剂、阻燃剂、弹药、医药、铅字印刷、冶金电镀等行业广泛应用，至19世纪以来，锑矿就大规模进行开采，锑矿山的开采成为锑进入环境的重要途径，大量的锑进入到各种环境介质中，对环境和人体健康造成的危害也逐渐凸显出来，因而锑污染问题越来越受到人们的重视。欧盟将锑及其化合物列为优先污染物，同时巴塞尔公约中关于危险废物的越境迁移限定中将其列入危险废物之列。世界上产锑大国中，中国的锑矿储量居世界第一位，产锑量占87%，而中国79%的锑产于西南大面积低温成矿域的湘、黔锑矿带，贵州锑矿主要富集于处于都柳江流域的三都、独山两县境内。因20世纪早期长达60余年的锑矿粗放式开采加工，都柳江流域内存在较多历史遗留废弃锑矿矿井和含锑废渣，造成都柳江流域黔南段锑污染问题突出。

为此，在国家及省的大力支持下，在黔南州委州政府的正确领导下，州、县两级坚决扛起突出生态环境问题整改政治责任，累计投入治理资金2亿余元，完成治理项目19个，实现流域水体锑浓度大幅下降。经过近几年持续治理，黔南州都柳州流域内历史遗留的锑废渣基本治理完毕，但历史遗留的废弃锑矿井涌水的治理才刚开始起步，据排查，流域内需实施矿井水治理的废弃锑矿井有9口，涌水量约8000方/天。在2019年之前，主要采用的处理技术均是传统的石灰絮凝处理技术，治理技术虽然成熟效果好，但仍存在一定不足，一是运行期水处理成本高，资金投入大，二是水处理后产生的污泥较多，造成次生环境压力。为解决都柳江锑矿井水治理问题，2019年，在实验室建模实验的基础上以贵州省三都县坝辉河老八井废弃锑矿矿井涌水治理为示范工程开展了历史遗留废弃锑矿井涌水治理新技术研究，拟通过实施生物生态的治理技术，达到既能有效消减矿井水中锑浓度的目的，又能够较好缓解后期运行中存在的高成本和污泥次生环境压力的问题。

一、示范工程项目名称及地点

（一）名称

贵州省三都县坝辉河老八井废弃锑矿矿井涌水治理示范工程。

（二）地点

三都县都江镇坝街社区坝辉河上游老八井矿洞。

二、示范工程使用的新技术原理及处理预期目标

（一）新技术原理

是在现有处理技术基础上，结合废弃矿洞废水特点，利用有机质及碳酸盐岩联合处理含锑废水的生物生态被动综合处理工艺。

1.巷道充填技术

选用天然无污染的充填材料充填采矿巷道。主要有：改性石灰石、凹凸棒土、铁粉、活性炭和基质包等。

（1）通过吸附作用，吸附水体中溶解的锑；

（2）构建厌氧环境，抑制原生矿物氧化锑的释放；

（3）促进微生物生长，利用生成的硫化物与溶解性锑反应，产生沉淀；

（4）增加水流路径，增加水岩反应的时间，促进水体净化。

2.湿地综合处理系统

通过多级升流式反应池处理后，大幅降低废水中的锑含量，矿井出水进入湿地系统。湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，它是一种利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，持续对废水进行综合处理。结合工艺要求，反应池分四组，每组由上行流湿地和下行流湿地串联而成。

流程图如图1所示。

图1 新技术工艺流程图

（二）新技术处理预期目标

（1）无运维费或微运维费；

（2）pH值在6-9之间；

（3）水体水色正常，悬浮物（SS）＜20mg/L;

（4）持续削减水中锑，消减率≥70%。

三、示范工程治使用新技术创新成效

（一）锑浓度得到有效削减且改善流域水质

贵州省三都县坝辉河老八井废弃锑矿矿井涌水治理项目，2018年12月动工，2019年12月建设完成并开始运行。根据该项目实施治理前后水质对比，项目治理前矿井出水锑平均浓度达8118微克每升，项目治理后矿井出水水质平均浓度达1320微克每升，锑去除率平均值为83.73%，治理效果基本实现既定目标。根据生态环境部门对都柳江流域三都出境坝街断面水质监测得知，新技术的治理不仅让矿井出水水质锑浓度得到削减，还很大程度改善了流域水质。三都坝街断面锑指标具体浓度值如表1所示。