粤北某选矿厂固废堆场环境调查和整治实例

朱月琪 郭艳平

（广东环境保护工程职业学院 广东佛山 528216）

引言

随意堆放的工业固体废弃物是导致土壤重金属污染的主要因素。土壤重金属污染具有难降解、持续时间长、隐蔽性和滞后性等特点[1～3]，对生态环境安全影响较大。因此，作为《土壤污染防治行动计划》（国发〔2016〕31 号）实施情况评估考核的重要内容之一，涉工业固体废物堆存场所环境整治要求加强工业废物处理处置，全面整治尾砂、煤矸石、工业副产石膏、粉煤灰、赤泥、冶炼渣、电石渣、铬渣、砷渣以及脱硫、脱硝、除尘产生固体废物的堆存场所，完善“防扬散、防流失、防渗漏”（三防）等设施，制定整治方案并有序实施，尽早消除堆场环境风险隐患，提升区域生态环境质量。

粤北某铅锌选矿厂在生产过程中遗留了大量弃土、废石或其他残留固体废弃物，这些固废堆体中的重金属在降雨过程中随着地表径流和下渗而扩散。固废堆场周边紧邻河流、农田和村镇居民区，重金属环境污染潜在危害大，直接关系到当地人民群众的身体健康和生命安全[4][5]。因此，应强化工业固废堆场的“三防”措施，依规提升区域生态环境质量，尽早消除堆场污染物环境风险隐患。

1 工作思路与技术路线

该堆场环境调查和整治工作思路主要是：（1）通过资料分析、人员访谈及现场踏勘，了解固废堆场的历史沿革、运营现状和周边敏感点等情况，对堆场进行环境风险预判；（2）通过现场采样检测分析，确定堆场尾砂、堆场滩水的特征污染物和环保措施存在的问题；（3）根据现场调查结果和分析评估，制定堆场的环境整治技术方案与工程措施。技术路线如图1 所示。

2 固废堆场现状调查

该厂尾矿堆场启用于1991 年，矿区面积0.2 km2。矿区原探明矿石量资源储量8.92 万t，经过约22 年的开采，至2008 年底保有矿石资源储量3.95 万t。堆场位于选矿厂下方一天然凹地，为山谷型，堆场同时存放尾砂和作为磁选废水沉淀池，尾砂坝采用堆石填筑，坝高8 米，有效库容为8.3 万m3，已堆积尾砂1.3 万m3，为五等库，目前已停用。根据《尾矿库环境风险评估技术导则（试行）》，固废堆场“矿种类型（包括主矿种、附属矿种）/尾砂（或尾砂水）成分涉重金属，位置处于岩溶地貌区，堆场下游居民点人口大于100 人和涉及农田保护区，综合判定该固废堆场属于重点环境监管堆场。经调查，该厂废石堆堆放零散，无遮蔽设施，堆体坡度较大，容易发生滑坡现象。选矿区随意堆放矿渣堆，渣堆淋溶水已流至尾砂池滩面和选矿区路面上，留下锈黄的痕迹。尾矿库滩面尾砂裸露，坡面未植草固坡；尾矿库南侧排洪土沟未经人工修整和砌筑，北侧未设排洪沟。目前已筑三级坝，坝体采用砂包堆积，坡比不满足《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）的要求；滩面未平整，有积水，底部未设防渗措施。

3 采样检测分析

3.1 尾砂成份分析

（1）样品采集。尾砂样品分别采集于选矿区尾砂堆和堆场滩面。堆场滩面采用梅花型布点采样法，分别在不同位置采集5 个样品，采样深度为0-20 cm，充分混匀后采用四分法取1 kg 左右样品装入测试袋。

（2）尾砂重金属成份判定。采用X 射线荧光光谱仪（XRF）对尾砂中典型的几种重金属进行定性全测定，初步判定尾砂的主要重金属元素和大致含量。由表1 可知，尾砂的主要重金属成份为：砷、铜、铅、锌。

表1 尾砂XRF测试结果

（3）尾砂重金属浸出毒性测试。在确定尾砂中主要重金属元素的基础上，依据《固体废物浸出毒性浸出方法-水平振荡法》HJ557-2010 测定尾砂中主要重金属等的浸出浓度和浸出液pH。pH 采用玻璃电极法GB/T15555.12-1995，汞采用冷原子吸收分光光度法GB/T15555.12-1995，锌、镉、铅、铬、铜、镍和砷采用电感耦合等离子体质谱法HJ766-2015。由表2 可知，尾砂堆的铜、铅超过《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中规定的I 类一般工业固体废物限值17.1 倍和7.33 倍，pH 低至3.38。固废堆场中尾砂除砷浓度超过一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中规定的I 类一般工业固体废物限值的15.4%之外，其他重金属浓度和浸出液pH 均在限值以内。因此，两种尾砂都属于II 类一般工业固体废物。

表2 尾砂重金属浸出浓度

3.2 尾砂堆渗滤液和固废堆场滩水成份调查分析

尾砂堆渗滤液采集于选矿区尾砂堆，滩水直接采集于固废堆场滩面坑槽。依据《地表水和污水监测技术规范》（HJ-T91-2002）进行采集。由表3 可知，固废堆场尾砂堆渗滤液中各重金属浓度均未超过《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）III 类标准和《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466-2010）表3 中水污染物浓度直接排放限值较严者的限值，但pH 低于限值。固废堆场滩水中砷、铅、锌分别超过GB 3838-2002 中III 类标准的2.24 倍、29 倍和1.24 倍，铅、锌分别超过GB 25466-2010 表3 中水污染物浓度直接排放限值较严者限值的0.5 倍和0.12 倍，对周边环境污染较大。

表3 尾砂堆渗滤液和滩水测试结果

4 “三防”整治措施

4.1 整治目标

固体废物管控：从源头上消除污染，阻断污染物传输的路径，防止固体废物污染环境。完善“三防”设施：工业固体废物堆存场所整治参照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GBXX599-2001）等国家相关标准和技术规范中对防扬散、防流失、防渗漏的要求进行，结合堆场类型及主要污染问题，有针对性的采取整治措施，确保经整治后的堆场“三防”设施健全，措施到位，污染可控。

4.2 整治思路

结合该厂固废堆场“三防”设施现场勘查情况，针对其存在的问题和环境风险隐患，按照国家相关技术规范制定环境整治方案。在兼顾施工安全的基础上，采取整治思路如下：

（1）固体废物管控方面。①废石堆场整理。废石临时堆场采取针对性的工程措施进行治理，主要包括将零散废石堆集中，加设遮蔽设施，周边修筑截洪沟。其余场地内随意堆放的废石堆体必须集中清运。陡峭的废石堆体，容易发生滑坡现象，需要进行削坡及生态复绿。②遗留污染物管控。遗留污染物集中存放，堆存区并遮盖防渗处理。

（2）三防设施方面。①防扬散措施。固废堆场采用覆膜措施，防止尾砂扬散。②防流失措施。结合堆存场所地形和雨水径排情况，设雨水导排系统，防止径流引起流失；对少部分坑洼区域进行滩面整理，避免雨水积存。控制堆场表面坡度，削坡减载，避免雨水冲刷引起流失。③防渗漏措施。采取覆膜阻隔措施，减少雨水下渗；加强日常巡查，完善应急预案，发现问题及时处理。

4.3 整治技术方案

4.3.1 废石堆整治

为方便矿区生产作业时清运废石，保留废石临时堆场一个，废石临时堆场采取针对性的工程措施进行治理，主要包括将零散废石堆集中，加设遮蔽设施，周边修筑截洪沟。具体治理措施如下：

（1）零散废石堆整治。①零散废石堆集中：修建完成后，对废石堆外边坡按1:2 进行调整，对废石临时堆场内进行整平处理。②加设遮蔽设施：对废石堆体上方覆盖PVC 防水篷布，避免雨水直接淋溶，大大减少淋溶液的产生，预防大风、暴雨等不利天气对周围环境的影响。③修筑截水沟：为防止山体雨水进入堆场内，在沿废石堆与山体交接位置处修筑截洪沟，截洪沟断面形状为梯形，上底宽60cm，下底宽40cm，高40cm，两侧及沟底均采用0.3m 厚M7.5 浆砌石衬砌，M10 水泥砂浆抹面。截洪沟坡度按原山体坡度控制，在下游设置沉砂池，雨水经截洪沟汇入沉砂池，经沉淀后外排入山涧小溪。

（2）过陡废石堆削坡及复绿。除零散废石堆外，原有部分废石堆沿山体边坡堆砌，坡度过陡，极易形成山体滑坡的风险。因此，需对过陡的原废石临时堆场进行削坡平整及生态恢复，避免生态风险。为了确保复垦地边坡的稳定和长期安全，防止平台坡面的岩石、土层的刷塌、滑坡，消除安全隐患，必须根据山体的现场情况，做好边坡加固危岩清理等工作，对废石场内的废石进行压实、平整。平整后应采取适当措施恢复植被，进行生态保护。平整后的山体上覆盖一定厚度的回填植被土层。覆土厚度为0.5m，表土来源于堆放在临时表土堆放场内的剥离表土。为防止雨水冲刷，表层覆盖营养土壤并植草或小灌木进行绿化。绿化时选择种植根系较浅，对水分要求中等、草质较好、耐沙，且对重金属有较好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草类。根据堆场的自然环境、气候和土壤条件，植被筛选应着眼于植被品种的近期表现，兼顾其长期优势。选择适宜生长且具有本地优势的植物，使堆场封场后能形成良好的生态环境，与周边原有自然环境相协调。根据矿区自然条件和当地有关部门的营林经验，优选乔木树种为乡土树种马尾松，并配置本地灌木马缨丹以及草本植物芒箕、百喜草等乡土草、豆科植物等根据地形，覆土后在堆土场平台采取乔、灌、草混交模式，乔木、灌木按7:3的比例套种。其余空地种草，形成“草、灌、乔”相结合的立体生态景观，边坡栽种灌木和散播草籽。

4.3.2 遗留污染物处置

（1）遗留渣堆：覆盖阻隔，在选矿区适当位置选取一地块作为废渣堆存场所。首先对地面进行水泥硬化，再敷设HDPE 膜作防渗处理，然后在四周砌0.5 米高的围堰，堰周设截水沟。将渣堆及周边被淋溶水污染表层土清理到堆渣池中，堆放、压实，并集中成锥顶向四周形成2%的坡面，采用土工布膜进行覆盖。

（2）池体废水：对选矿区池体内的废水投入适量石灰，进行混凝沉淀反应。废水在池内自然蒸发，不外排，沉淀池中的污泥放入上述堆渣池中。对池体采用彩钢板遮盖，避免雨天再次积水。

4.3.3 尾砂池坝体加固

固废堆场为山谷型堆场。堆场坝体坡比为1:1，不符合《堆场安全技术规程》（AQ2006-2005）要求。因此，对坝体采用削坡减载，压坡培厚方式加固。堆场目前为三级坝，坝高为20m。对初期坝采用“削坡、压脚”的施工方式，从最高点开始层层削坡、减载，并保留下部土条的重量以起到压脚的效果。削坡工具采用小型履带式挖掘机、压路机、人工辅助等。坡比为1:2。坝体外坡采用块石压坡培厚。培厚前将坝下游地面清基到基础持力层，从坝脚处到坝顶进行块石培厚。

4.3.4 尾砂池覆膜工程

首先对滩面进行修整，原积存滩面水应加入适量石灰，防止滩水中的重金属污染周边环境。通过实施覆盖阻隔措施，尽量减少雨水和地表径流入渗和扬尘产生。建议采用0.5mmHDPE 覆盖，热焊连接、焊缝搭接，并采用沙包压膜。考虑损耗和边界覆盖，膜的工程量按尾砂池的1.1 倍估算。

4.3.5 尾砂池雨水导排

在堆场两侧以及与山体交接位置处修筑截洪沟，既可将周边汇水而来的雨水直接导出堆场范围，减少雨水汇向堆场沿坝体下渗，又可将堆场滩面上的汇水直接通过截洪沟截流后排入下游，避免堆场积水过多，影响堆场安全；同时减少雨水与尾砂混合后形成的污水向下游排放，避免下游水体和土壤污染问题。

截/排洪沟的断面尺寸根据汇水面积和降雨量确定。截污沟的断面尺寸根据汇水面积和设计频率的暴雨强度确定。截/排洪沟各段要尽量顺接，在截/排洪沟的出口断面处，设置消力池。截/排洪沟上部采用M7.5水泥砂浆砌MU30 块石，底部采用C10 混凝土垫层，并用水泥砂浆抹面和勾缝。截/排洪沟每间隔10～15m 设置一齿槽，主要用于防止不均匀沉降和设置截/排洪沟伸缩缝。

4.3.6 地面硬化

为减少废石堆场扬尘，避免污染物扩散，对废石堆场地面进行水泥硬化处理；为减少选矿区污染物下渗，污染土壤及地下水环境，对选矿区地面进行水泥硬化处理。其中，选矿区表层土（地表以下5cm）应先进行清理并移入上述堆渣池中。地面硬化采用C30 混凝土，敷设厚度250mm。

4.3.7 地下水监测井

为监测尾砂堆场对周边环境的影响，设置5 个地下水长期观测井，对周围地下水水质进行长期监测，监测污染物自然衰减情况及渗漏情况（监测频次丰水季、枯水季各一次）。检测分析指标为 《地下水质量标准（GB/T 14848-2017）》中的镉、铅、六价铬、pH 等39 项常规指标。

4.3.8 设置标识牌

在堆场、污水处理站等整治工程旁边设置安全标识牌、避险路线标志牌、等警示牌。警示牌的位置应设在与安全或环保有关的明显位置，并保证人们有足够的时间注意到其所表示的内容。警示牌的设置应符合《矿山安全标志》（GB 14161-2008）和《环境保护图形标志-固体废物贮存（处置）场》（GB15562.2）的规定。

结语

该选矿厂固废堆场尾砂pH 超标，属于II 类一般工业固体废物。堆场滩水中砷、铅、锌均存在不同程度超标，对周边环境影响较大。项目主要以污染源控制（废石堆整治、遗留污染物处置）、切断污染物迁移途径（坝体加固、尾砂池覆膜、雨水导排）为手段，以地下水监测和设置标识牌为辅助措施，有效开展环境整治，防止固体废物造成的重金属污染扩散，为类似工业固废堆场整治项目提供借鉴。