重金屬危廢原位封存和地下水污染防治方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于重金屬污染防治領域，具體涉及重金屬危廢原位封存和地下水污染防治方法。
【背景技術】
[0002]由于歷史原因，有很多重金屬危廢被堆積在陡峭山區的山谷中，根據現場調查，其危廢主要來源于上世紀六十年代以來土法煉金、土法煉鋅、土法煉鋼等廢渣，由于當時工藝條件差，有效開采率較低，導致廢渣重金屬含量高，經鑒定危廢主要含有砷、鋅、鎘、鉛、鉻、銅、銀、錳等。根據《危險廢物填埋污染控制技術標準》(GB18598-2001)及《危險廢物安全填埋處置工程建設技術要求》(環發
[2004] 75號)文件，必需對其進行治理。
[0003]若采用目前流行的穩定/固定化技術方案，在實施過程中存在著:1)危廢填埋場場址選擇困難；2)危廢穩定/固定化安全處置工期長；3)滲濾液處理量大；4)安全隱患多；5)工程造價高等諸多問題。并且不利于這些危廢的二次資源開發。此危廢中含有很多有價值的金屬，如鉛、鋅、銅、銀等。據統計，土法煉鋅廢渣中鋅的含量在5%、鉛的含量在3%、銀的含量在0.1%左右。未能回收主要原因有:1)提煉回收工藝相對落后，尤其是復合重金屬提煉工藝；2)歸屬問題復雜；3)企業回收后二次污染治理難以落實。這些原因導致目前回收困難。但經歷十年或以后回收工藝進步、歷史遺留歸屬及二次污染問題解決后，有價值重金屬二次回收將可變為現實。若目前對重金屬危廢進行穩定/固定化后，必將對有價值重金屬二次開發帶來極大困難。
[0004]但是，這些堆積在陡峭山區山谷之中的重金屬危廢若不治理，長期雨水沖刷對山谷下游和流域地表水及地下水造成污染。因此，采用一種方法既能防治重金屬危廢污染，又能確保有價值的重金屬原位封存，為便于以后條件成熟之后再回收，同時能節省投資、縮短工期，減少安全隱患，是非常必要的。
【發明內容】
[0005]針對現有技術不足，本發明提供一種重金屬危廢原位封存和地下水污染防治方法，具有安全可靠、保護功能好、防治成本低、無二次污染，可以廣泛應用于歷史遺留重金屬危廢的原位封存，為今后的資源回收打下良好的基礎。既保護了資源，又防治了地下水的污染。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
[0007]一種重金屬危廢原位封存和地下水污染防治方法，首先對山谷中原有重金屬危廢堆體進行封場覆蓋；然后在山谷下游的谷口處設置垂直防滲帷幕，對封場后受污染的地下水進行初級阻隔；最后，按照水流方向，在垂直防滲帷幕的下方設置可滲透反應墻修復地下水污染；
[0008]所述對原有重金屬危廢進行封場覆蓋是在裸露的重金屬危廢堆體上從下往上依次覆蓋粘土屏障層、卵石排氣層、長絲土工布1、HDPE 土工膜、卵石排水層、長絲土工布I1、自然土層、營養層和植被層；
[0009]所述垂直防滲帷幕的設置方法為:在原地貌鉆若干個鉆孔至基巖，若干個孔排列成一排，再在孔內灌漿，灌漿時先灌入奇數鉆孔內，然后灌入偶數鉆孔內；
[0010]所述可滲透反應墻包括墻壁和位于墻壁內的墻腔，所述墻壁由具有過濾功能的材料制成，所述墻腔內設置有用于修復污染地下水的混合填料。
[0011]優選方案:所述粘土屏障層為壓實粘土，厚度為450-550mm ;所述卵石排氣層的厚度為350-450mm，粒徑為16_32mm ;所述長絲土工布I規格為200_300g/m2;所述HDPE 土工膜的厚度為l_2mm ;所述卵石排水層的厚度為250-350mm，粒徑為8_16mm ;所述長絲土工布II的規格為150-200g/m2;所述自然土層的厚度為400-500mm ;所述營養層的厚度為200-300mm ;所述植被層的厚度為200_300mm。
[0012]進一步優選方案:所述植被層選自東南景天和蜈蟻草，種植密度為5-7株/m2。
[0013]優選方案:所述鉆孔的孔徑為1.5_2m。
[0014]進一步優選:所述灌漿所用的漿液的質量配比為:水:水泥:膨潤土:碳酸鈉=1:0.8-1.2:0.02-0.04:0.01-0.02，漿液相對密度為 1.1-1.2。
[0015]優選方案:所述墻壁厚度為500-600mm，材料為粘土和石英砂，質量配比為粘土:石英砂=1:1-1.2，粒徑為 0.9-1.3mm。
[0016]優選方案:所述混合填料由粒徑為0.4-lmm的鋼澄、粒徑為0.4-lmm的鐵澄、粒徑為1.2-1.6mm的煤渣、粒徑為1.8-2.4mm顆粒污泥、粒徑為2.6-3.0mm的核桃殼粒組成，其質量配比比例鋼渣:鐵渣:煤渣:顆粒污泥:核桃殼粒=1:1-1.5:1-1.5:0.5-1:0.5_1。
[0017]優選方案:所述可滲透反應墻的頂部設置有活動蓋板。
[0018]本發明的技術原理為:首先對裸露的重金屬堆體進行封場覆蓋，以消除污染源；再對封場覆蓋后受污染的地下水用垂直防滲帷幕進行初級阻隔，若有漏滲，最后用可滲透反應墻修復地下水污染。在可滲透墻腔內設置有以鋼、鐵粒為主的混合填料，能夠對溶解的有機重金屬、核素等污染起到降解、吸附、沉淀或去除作用。其中Fetl由于具有很強的還原性，并在地下水中可以起到催化劑的作用，其化學反應式為:
[0019]3Fe°+3H20+R-Cl — 3Fe2++30H_+H2+R-H+Cl_
[0020]4Fe°+S042>9H+— 4Fe 2++HS>4H20
[0021]Cr042>Fe°+8H+ — Fe3++Cr3++4H20
[0022]與現有技術相比，本發明的優勢在于:對于歷史遺留重金屬危廢采用原位封存技術以及對污染地下水進行修復，既保護了環境，又便于以后條件成熟之后再對重金屬進行提煉回收提供了資源。
[0023]目前，國內仍有許多山谷型重金屬危廢堆場項目有待治理，若采用穩定/固化技術進行危廢治理有許多不可實施性，而為了防止重金屬污染和今后的資源化利用，本發明提供了可借鑒的參考，具有重要的工程價值和推廣前景。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明實施例的平面示意圖；
[0025]圖2是圖1的A-A剖面圖；
[0026]在圖中:
[0027]A-原有重金屬危廢堆體
[0028]1-封場覆蓋系統
[0029]1-1 一粘土屏障層；1_2—卵石排氣層；1_3—長絲土工布I ;1_4一HDPE 土工膜；1-5—卵石排水層；1_6—長絲土工布II ；1-7一自然土層；1_8—營養土層；1_9一植被層。
[0030]2-垂直防滲帷幕
[0031]2-1—奇數鉆孔；2-2—偶數鉆孔
[0032]3-可滲透反應墻
[0033]3-1 一墻壁；3_2—混合填料；3_3—活動蓋板。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明
[0035]實施例1
[0036]如圖1、圖2所示，本發明的一種重金屬危廢原位封存和地下水污染防治方法，首先對山谷中原有重金屬危廢堆體進行封場覆蓋，形成封場覆蓋系統I ;然后在山谷下游的谷口處設置垂直防滲帷幕2，對封場后受污染的地下水進行初級阻隔；最后，按照水流方向，在垂直防滲帷幕的下方設置可滲透反應墻3修復地下水污染；
[0037]所述的封場覆蓋系統I由原有重金屬危廢堆體A依次由下往上分別