CN103272826B - 一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，包含以下步骤：a、堆放场地选择和防渗处理：选择的凹地、矿坑或其他堆放场地等，具有自然防渗要求或进行人工防渗处理，使其达到防渗要求；b、矸石堆放及进行有机水系覆盖处理：在煤矸石堆放的同时或堆场达到堆放容量以后，使用高浓度有机废水，如养殖粪污、沼液或垃圾渗滤液进行水系覆盖处理；c、日常维护或后继深度处理：煤矸石堆场定期监测浸没液氧化还原电位和补充有机废水，或对矸石堆场进行表面覆盖或植被生态修复。

Description

一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法
技术领域
本发明属于工矿固体废弃物污染控制技术领域，具体讲是一种使用有机废水浸没处理用于含硫煤矸石堆场污染的源头控制方法。
背景技术
煤矸石是煤矿开采和加工过程中形成的固体废弃物，大都占煤炭生产总量的15%以上。在国内，近几十年来，由于煤矸石的产生量迅速增加且资源化利用水平较低，导致大量煤矸石的堆积。露天堆放的煤矸石在水、氧气、微生物等因素的联合作用下产生的煤矿酸性废水(AMD)，由于其极低的pH，高浓度的重金属离子和其他有毒有害物质等特征，对环境造成了极大地危害。此外，煤矸石的堆放还会占用大量土地，产生扬尘、有毒气体等污染物污染环境。煤矿区已成为当今世界陆地生物圈最为典型、退化最为严重的生态系统，矿区生态环境问题已受到国内外的高度重视。然而传统煤矸石污染的末端治理技术(如酸性矿山废水的处理)由于煤矸石长年累月污染的释放，导致处理成本更高和处理周期更长，因而在经济贫困、生态脆弱的喀斯特煤矿区，积极研发煤矸石污染的源头控制理论和技术就显得尤为必要和迫切。
目前对于煤矸石污染原位控制技术的研究主要有表面覆盖包括表面覆土、添加石灰等碱性物质和覆盖富含有机质的物质如活性污泥或堆肥、钝化剂处理等。然而在水系覆盖控制技术方面研究较少，前人只是在如利用浅水、池塘浸没，采用地下矿井水淹封闭、尾矿水下储存煤矸石做了初步探索，但在应用上对应用场地、水深及其他环境条件等要求较为苛刻，有较大的局限性。同时，采用养殖粪污等有机废水对含硫煤矸石进行水系覆盖的原位污染控制方面的研究尚未见报道。
此外，随着经济发展及人们生活水平的提高，规模化畜禽养殖、种植业迅猛发展，人们消费水平显著提高，导致畜禽养殖粪污或生活垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液等高浓度有机废水急剧增加，已对周边及下游水体或农业生态系统，造成极其严重影响和危害；在世界范围内已产生极其严重的环境污染和生态危害，本发明中对其资源化利用作了积极探索。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了进一步拓展水系覆盖控制技术在含硫尾矿污染控制及治理方面的应用，同时客服目前水系覆盖处理煤矸石对应用场地、水深及其他环境条件苛刻要求的局限性，以及煤矸石大量堆放持续产生的严重的环境影响和生态危害的问题。本发明的目的是提供一种材料来源广泛、低廉，施工工艺简单，可操作性强，能有效抑制了含硫煤矸石氧化产酸及多种污染物质的溶出的用于含硫煤矸石堆场源头污染控制技术。
本发明的技术方案是：一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，包含以下步骤：
a、堆放场地选择和防渗处理：选择的凹地、矿坑或其他堆放场地等，具有自然防渗要求或进行人工防渗处理，使其达到防渗要求；
b、矸石堆放及进行有机水系覆盖处理：在煤矸石堆放的同时或堆场达到堆放容量以后，使用高浓度有机废水，如养殖粪污、沼液或垃圾渗滤液进行水系覆盖处理；
c、日常维护或后继深度处理：煤矸石堆场定期监测浸没液氧化还原电位和补充有机废水，或对矸石堆场进行表面覆盖或植被生态修复。
养殖粪污是奶牛、猪、鸡或鸭畜禽养殖产生的粪便及废水。
沼液是畜禽养殖或农业秸秆有机固体废物用于沼气发酵后的高浓度有机废水。
垃圾渗滤液是生活垃圾填埋场堆放产生的高浓度有机废水。
有机水系覆盖的操作方法是将养殖粪污、沼液或垃圾渗滤液的一种或几种加水稀释后将煤矸石浸没即可，或直接在煤矸石表面喷灌，然后加水浸没；浸没液深度，一般要求在表层煤矸石10-20cm以上。
有机废水添加量根据表层煤矸石20-30cm处浸没水样的氧化还原电位确定，一般要求Eh维持在100-150mv以下。
本发明通过对含硫煤矸石进行浸没覆盖处理，利用有机废水的耗氧特性，营造低Eh的还原环境，隔绝大气溶氧和煤矸石中含硫矿物的接触；同时通过还原环境及有机废水中的厌氧微生物类群抑制或杀灭煤矸石中及淋溶液中的古细菌、Tf菌及Af菌等产酸微生物；进而能有效抑制含硫煤矸石氧化,减少酸性矿山废水的产生和有毒有害污染物质的溶出。同时利用有机废水中高含量的磷、有机质通过共沉淀或络合固定和去除重金属等污染物。进而实现了从源头上对煤矸石污染控制和治理，进一步拓展水系覆盖控制技术在含硫尾矿污染控制及治理方面的应用，同时客服目前水系覆盖处理煤矸石对应用场地、水深及其他环境条件苛刻要求的局限性，以及煤矸石大量堆放持续产生的严重的环境影响和生态危害的问题。而且高浓度有机废水材料来源广泛、成本低廉，施工工艺简单，可操作性强，同时能较好的资源化利用养殖废物、垃圾渗滤液等高浓度有机废水，达到以害致害的目的，具有较好的环境效益、经济效益和社会效益，适合大面积应用实施。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
采集煤矿区开采新产生的含硫煤矸石样品（含硫量为7.3%）,在室内风干，破碎过2mm尼龙筛备用。
实验装置采用直径6cm，高20cm，PP材质柱形容器，装填50g煤矸石样品,设置养殖废水有机水系覆盖（按固液比为1:10添加30%的过滤奶牛养殖废水），同时设置对照处理(添加相同体积的自来水，其他同养殖废水有机水系覆盖)每组实验处理设置3个平行。分别于0d、7d、14d及550d后测定上覆水样中的pH、Eh、EC、酸度、Fe、Mn、重金属及硫酸根和氟离子浓度。具体处理效果见表1。
实施例2
沼液有机水系覆盖试验：设置沼液有机水系覆盖处理（按固液比为1:10添加30%的奶牛养殖粪污发酵后的沼液），同时设置对照处理(添加相同体积的自来水，其他同沼液有机水系覆盖处理)。
其他同实施例1。具体污染控制效果见表1。
实施例3
垃圾渗滤液有机水系覆盖试验：设置垃圾渗滤液有机水系覆盖处理（按固液比为1:10添加30%的生活垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液），同时设置对照处理(添加相同体积的自来水，其他同垃圾渗滤液有机水系覆盖)。
其他同实施例1。具体污染控制效果见表1。
经过前550的连续试验的指标测定及观察结果表明煤矸石在养殖废水、沼液、垃圾渗滤液三种有机水系覆盖处理后的550的内，上覆水样的pH一直保持中性偏碱，有机水系覆盖显著降低了煤矸石周边水环境的氧化还原电位并显著降低了煤矸石上覆水样中Fe、Mn、Cu、Zn及SO4 2-和F-等阴阳离子的浓度，同时三种有机水系覆盖上覆水样中的溶出离子浓度之间没有显著性差异。有机水系覆盖处理可以显著抑制含硫煤矸石的氧化酸化及多种特征污染物质的溶出释放。
实施例结果表明，本发明所提供一种有机水系覆盖的含硫煤矸石污染原位控制技术，能够有效地抑制含硫煤矸石氧化产酸，并能有效控制煤矸石污中多种染物质的释放。

Claims (6)

1.一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：包含以下步骤：
a、堆放场地选择和防渗处理：选择的凹地或矿坑，具有自然防渗要求或进行人工防渗处理，使其达到防渗要求；
b、矸石堆放及进行有机水系覆盖处理：在煤矸石堆放的同时或堆场达到堆放容量以后，使用养殖粪污、沼液或垃圾渗滤液进行水系覆盖处理；
c、日常维护或后继深度处理：煤矸石堆场定期监测浸没液氧化还原电位和补充有机废水，或对矸石堆场进行表面覆盖或植被生态修复。
2.根据权利要求1所述的一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：养殖粪污是奶牛、猪、鸡或鸭畜禽养殖产生的粪便及废水。
3.根据权利要求1所述的一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：沼液是畜禽养殖或农业秸秆有机固体废物用于沼气发酵后的高浓度有机废水。
4.根据权利要求1所述的一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：垃圾渗滤液是生活垃圾填埋场堆放产生的高浓度有机废水。
5.根据权利要求1所述的一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：有机水系覆盖的操作方法是将养殖粪污、沼液或垃圾渗滤液的一种或几种加水稀释后将煤矸石浸没即可，或直接在煤矸石表面喷灌，然后加水浸没，浸没液深度要求浸没液在表层煤矸石以上10-20cm。
6.根据权利要求1所述的一种有机水系覆盖实现原位控制煤矸石污染的方法，其特征在于：有机废水添加量根据表层煤矸石20-30cm处浸没水样的氧化还原电位确定，要求Eh维持在150mv以下。
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