岩溶山区电解锰渣库地下水环境污染特征及其污染控制.pdf
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1、第 卷第期 年月矿冶M I N I N GAN D ME TA L L UR G YV o l ,N o A u g u s t d o i:/j i s s n 岩溶山区电解锰渣库地下水环境污染特征及其污染控制王万金楚敬龙崔 贺郑明英(贵州省地质矿产勘查开发局 地质大队,贵阳 ;矿冶科技集团有限公司,北京 ;中国水电基础局有限公司,天津 )摘要:我国西南某岩溶山区电解锰行业较为发达,电解锰产出的同时也产生了大量锰渣,锰渣主要采用填埋存储的方法进行处理,区内电解锰渣场有 余处.锰渣场多位于岩溶洼地区,地下水环境极脆弱,有 座锰渣库存在渗漏污染地下水的环境问题.针对该区域内某个电解锰渣库渗漏,污
2、染下游岩溶地下河出口的具体问题,以改善地下水环境、节约污水治理资金为目标.以水文地质单元为研究范围,重点研究地下水污染途径及水文地质条件,通过调查、采样分析、钻探、物探、连通试验、抽水试验等工作方法,查明了这个锰渣渣库渗漏是地下河出口污染的主要原因,渣库高悬于地下水水位之上,渣体内污染物通过种途径进入地下水;锰渣库位于地下水系统排泄区,库区范围及下游地下水已被污染,占地下河流域面积的 ;地下水系统的补给径流区全为岩溶洼地,地下水未受污染,存在处地下水集中径流带.根据研究区地下水污染特征及水文地质条件,提出了“分区治理、清污分流”的源头防控治理思路.抽水试验结果表明,按照该治理方法实施治理后,被
3、污染地下河出口水量总体可减少 以上,节约污水治理资金 万元/年.关键词:电解锰渣库;地下水污染;清污分流;岩溶洼地中图分类号:X 文献标志码:A文章编号:()G r o u n d w a t e r e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dp o l l u t i o nc o n t r o l o f e l e c t r o l y t i cm a n g a n e s e s l a gs t o r a g e i nk a r s tm o u n t a i
4、 n o u sa r e a sWANG W a n j i nCHUJ i n g l o n gC U IH eZ HE NG M i n g y i n g(N o G e o l o g i c a lP a r t y,G u i z h o uB u r e a uo fG e o l o g ya n dM i n e r a lE x p l o r a t i o n&D e v e l o p m e n t,G u i y a n g ,C h i n a;B G R I MM T e c h n o l o g yG r o u p,B e i j i n g ,C
5、h i n a;S i n o h y d r oF o u n d a t i o nE n g i n e e r i n gC o L t d,T i a n j i n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h ee l e c t r o l y t i c m a n g a n e s ei n d u s t r yi nak a r s t m o u n t a i n o u sa r e ai ns o u t h w e s t e r n C h i n ai sr e l a t i v e l yd e v e l o p e d Wh i
6、l ep r o d u c i n ge l e c t r o l y t i cm a n g a n e s e,al a r g ea m o u n to fm a n g a n e s es l a gi sa l s op r o d u c e d T h em a n g a n e s e s l a g i sm a i n l y t r e a t e db y l a n d f i l l s t o r a g e,a n d t h e r e a r em o r e t h a n e l e c t r o l y t i cm a n g a n
7、e s es l a gy a r d s i nt h ea r e a M a n g a n e s es l a gy a r d sa r em o s t l yl o c a t e di nk a r s td e p r e s s i o na r e a s,a n dt h eg r o u n d w a t e re n v i r o n m e n t i s e x t r e m e l y f r a g i l e T h e r e a r e m a n g a n e s e s l a g i n v e n t o r i e s t h a
8、t a r e l e a k i n ga n dp o l l u t i n gt h eg r o u n d w a t e re n v i r o n m e n t I nr e s p o n s et ot h es p e c i f i cp r o b l e m o fl e a k a g ef r o m t w oe l e c t r o l y t i cm a n g a n e s es l a gr e s e r v o i r s i nt h ea r e a,w h i c hp o l l u t e s t h ed o w n s t
9、r e a mk a r s tu n d e r g r o u n dr i v e ro u t l e t,t h eg o a l i s t o i m p r o v e t h eg r o u n d w a t e r e n v i r o n m e n t a n ds a v e f u n d s f o r s e w a g e t r e a t m e n t W i t ht h eh y d r o g e o l o g i c a lu n i t a st h er e s e a r c hs c o p e,t h er e s e a r
10、c hf o c u s e so nt h eg r o u n d w a t e rp o l l u t i o np a t ha n dh y d r o g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s,t h r o u g hi n v e s t i g a t i o n,s a m p l i n ga n a l y s i s,d r i l l i n g,g e o p h y s i c a le x p l o r a t i o n,c o n n e c t i v i t yt e s t,p u m p i n gt e
11、 s ta n do t h e rw o r k m e t h o d s I th a sb e e ni d e n t i f i e dt h a tt h el e a k a g eo ft w om a n g a n e s es l a gr e s e r v o i r s i s t h em a i nc a u s eo fp o l l u t i o na t t h eo u t l e to f t h eu n d e r g r o u n dr i v e r T h es l a g收稿日期:基金项目:贵州省地勘基金资助项目(黔自然资函 号);贵
12、州省水文地质志修编项目(MC HC Z G )第一作者:王万金,硕士,高级工程师,主要从事水文、工程和环境地质研究等.E m a i l:w w j t x y o u t l o o k c o m王万金等:岩溶山区电解锰渣库地下水环境污染特征及其污染控制r e s e r v o i r sa r es u s p e n d e d a b o v et h e g r o u n d w a t e rl e v e l,a n d p o l l u t a n t si nt h es l a g b o d y e n t e rt h eg r o u n d w a t e
13、r t h r o u g hs i xc h a n n e l s T h em a n g a n e s es l a gr e s e r v o i ri sl o c a t e di nt h ed i s c h a r g ea r e ao ft h eg r o u n d w a t e rs y s t e m,a n dt h eg r o u n d w a t e ri nt h er e s e r v o i ra r e aa n dd o w n s t r e a m h a sb e e np o l l u t e d,a c c o u n t
14、 i n gf o r o ft h e u n d e r g r o u n d r i v e r b a s i n a r e a T h er e c h a r g ea n d r u n o f fa r e a s o ft h eg r o u n d w a t e rs y s t e m a r ea l lk a r s td e p r e s s i o n s,a n dt h eg r o u n d w a t e ri sn o tp o l l u t e d T h e r ea r et h r e ec o n c e n t r a t e
15、dg r o u n d w a t e rr u n o f fz o n e s A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fg r o u n d w a t e rp o l l u t i o na n dh y d r o g e o l o g i c a l c o n d i t i o n si nt h es t u d ya r e a,t h ei d e ao fs o u r c ep r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fd i v i s i o n a
16、 lt r e a t m e n t,s e p a r a t i o no f c l e a nw a t e ra n ds e w a g e i sp r o p o s e d T h er e s u l t so f t h ep u m p i n gt e s ts h o wt h a ta f t e r i m p l e m e n t i n gt h e t r e a t m e n tp r o j e c t a c c o r d i n gt ot h i s t r e a t m e n tm e t h o d,t h eo v e r a
17、l lw a t e rv o l u m ea tt h eo u t l e to f t h ep o l l u t e du n d e r g r o u n dr i v e rc a nb er e d u c e db ym o r et h a n,s a v i n gm i l l i o n¥/ai ns e w a g e t r e a t m e n t f u n d s K e yw o r d s:e l e c t r o l y t i c m a n g a n e s es l a gs t o r a g e;g r o u n d w a t
18、e rp o l l u t i o n;c l e a na n ds e w a g ed i v e r s i o n;k a r s td e p r e s s i o n电解锰是工业领域重要的原材料之一,我国电解锰年产量可达 万t,占全球总产量的 以上.在电解锰生产过程中会产生大量的电解锰渣,目前电解锰主要还是采用填埋存储的方法进行处理,锰渣属于第类一般工业固体废弃物,颗粒微小,粒径主要集中在 m以下,渣体渗透系数小于 c m/s,为弱透水介质.锰渣体内部渗滤液中的锰、氨氮浓度分别可达 m g/L,如渣体处置不当,将对地下水、土壤及地下水集中排泄点下游地表水环境造成严重污染.我国
19、西南某岩溶山区锰矿资源丰富,电解锰行业较为发达,在支撑经济发展的同时,也产生了大量的电解锰渣.锰渣大部分采取填埋存储方法进行处理,该区域电解锰渣场有 余处,堆放约 万m锰渣.锰渣场多位于岩溶洼地区,地下水环境极脆弱.据统计有 座锰渣库存在渗漏污染地下水的环境问题.目前受污染地下水主要采取末端收集处理,达标排放的治理方式,治理经费高,约 万元/年.本文以其中某个电解锰渣库渗漏,污染下游岩溶地下河出口为例.通过测试分析、水文地质勘察等工作方法,对地下水环境污染特征、研究区水文地质条件进行研究.根据锰渣库位于地下水系统排泄区、而地下水系统的补给径流区全为岩溶洼地的特点,提出了“分区治理、清污分流”的
20、源头防控治理方法.以期为下一步研究区电解锰渣库地下水环境污染治理工程提供治理思路,并为类似水文地质条件及污染途径的尾矿库地下水环境污染治理提供参考.研究区地下水污染现状 污染源概况研究区分布有S 地下河出口、渣库、渣库这处地下水污染源(图).地下河出口S 为研究区被污染地下水的集中排泄点,位于排泄基准面图研究区地下水污染现状图F i g C u r r e n t s i t u a t i o no fg r o u n d w a t e rp o l l u t i o n i nt h es t u d ya r e a矿冶右岸,紧邻河床,流量 万m/d.渣库为污染源,距地下河出口 m
21、,原始地貌为岩溶洼地,堆渣量约 万m;渣库为污染源,距S 地下河出口 m,渣库区原始地貌也为岩溶洼地,堆渣量约 万m.现地下河出口S 已全部收集处理达标后排放,处理费用 万元/年;个渣库均已标准化封场.地下水环境污染现状监测结果(表)表明,研究区地下水主要污染指标为锰及氨氮.地下水背景值中锰 m g/L、氨氮 m g/L,均能达 到 地下 水 质 量 标 准(G B/T )类水标准.S 出口锰含量 m g/L,超 过类 地 下 水 标 准 倍,氨氮含量 m g/L,超标 倍.通过系列监测资料分析,渣库范围及下游地下水已被污染,面积约 k m,占地下河流域范围的 (图).S 地下河出口中锰浓度、
22、氨氮浓度与降水量正相关,降雨时浓度升高、无降雨时浓度平稳,且具有季节性和周期性(图).表地下水监测结果T a b l eG r o u n d w a t e rm o n i t o r i n gr e s u l t sc o n c e n t r a t i o n/(m gL)监测指标S 出口Z K Z K Z K 锰 氨氮 图地下河出口(S)中污染物浓度历时曲线图F i g D u r a t i o nc u r v e so fp o l l u t a n t c o n c e n t r a t i o n i nu n d e r g r o u n dr i v e
23、 ro u t l e t(S)研究区水文地质条件 地下水系统及特征研究区位于河间地块,S 地下河系统边界条件较为清晰;根据研究区阻水断层、阻水地层、地表分水岭、井泉分布情况,划分了S 地下河系统,系统面积 k m(图).系统北东侧出露地层为寒武系第三统至芙蓉统娄山关地层(l s)岩性主要为白云岩,含水介质为溶孔溶隙,富水性中 等.系 统 南 东 部 为 寒 武 系 第 二 统 清 虚 洞组(q)岩性主要为石灰岩,含水介质为溶洞裂隙、管道溶洞,富水性强.图研究区水文地质略图F i g H y d r o g e o l o g i c a lm a po f t h es t u d ya r
24、 e a王万金等:岩溶山区电解锰渣库地下水环境污染特征及其污染控制 补、径、排条件补给:S 地下河系统内地貌类型为峰丛洼地,无入河的地表溪流,所有大气降水除蒸发等正常损耗外均通过落水洞、裂隙进入地下转化为地下水,S 地下河流域内长年有水注入落水洞有K、K、K、K 落水洞.径流:系统内地下水以集中式径流为主、分散式径流为辅.北东部白云岩出露区域地下水埋深较浅,主要在相对均匀的溶孔、溶隙中呈“分散式”径流;而南西部的石灰岩区域地下水埋藏较深,地下水主要是以相对孤立的大裂隙、溶洞和岩溶管道中呈“集中式”径流.根据研究区高密度电法、瞬变电磁法的解译成果、钻探验证及相关水文地质试验成果分析,在系统的南西
25、部石灰岩出露区分布有条地下水集中径流带(图、图).根据K S 连通试验资料显示,K 瞬时投放示踪剂 h后,S 接收到信号,h后浓度达最大(图),证明了石灰岩出露区地下水流速较快,具有“快补快排”的径流特征.排泄:S 地下河系统的排泄区位于南西面的排泄基准面;该河段的高程为 m,低于锰渣库地 m;研究区内地下水集中排泄点为S 地下河出口,排泄量 万m/d,出口高程为 m(图).图瞬变电磁法地下水集中径流带解释结果图F i g I n t e r p r e t a t i o nr e s u l t so fg r o u n d w a t e rc o n c e n t r a t e
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- 岩溶 山区 电解锰 地下水 环境污染 特征 及其 污染 控制
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