原位修復技術的應用

關鍵詞：遺留廢渣；原位修復技術；污染防治；綜合治理；貴州省 中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）07-0065-06 DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.018

Application of In-Situ Remediation Technology —Taking the Residual Waste Residue Treatment Project inaLocal Metallurgy Area in Guizhou Province as an Example

DENGChaohan，ZHOU Yi，ZHOUWeijian，LIFangyan，ZHANGQin （Chonfar Engineering and Technology Co.，Ltd.，Changsha41O116， China）

Abstract：Due to historical reasons，many mining areas in China have leftalargeamountof industrial wasteresidue inthe processesof mining，selection，andsmelting，which has beenaccumulatedforalongtimeandcauseddamage to thelocalecological environment.In-situremediation technologyisan important methodfordealingwiththis typeof pollution.Taking the in-siturestorationand treatment planof alocal alchemyarea in Guizhou province asan example， themaincontentof itsengineeringdesigniselaborated.Basedonthecurrentstatusofwasteresiduestorage，overalayout requirements，andvegetationgrowth，theprojectwilldividetheestorationareaintoslopetreatmentarea，platformtreatment area，current restoration area，and naturalrestorationarea.The main treatment plans include slopeadjustment andshaping， polutionstabilizationandseepage prevention，slopesurfacetreatment，constructionof interceptionanddrainagesystems， ecological greening，etc.The implementation of the design plan can effectively control approximately 1.46×10⁶m³ of exposedwasteinthearea.This studycanprovidereferencefor theengineering designof othersimilarprojects in China， especially in Guizhou province.

Keywords：residual wasteresidue;in-situ remediation technology;polution preventionandcontrol; comprehensive treatment; Guizhou province

廢渣的原位修復技術（在污染的原地點進行修復）是以原位（綜合治理）修復為主、散渣收集為輔，采用物理穩定、封存、隔離或者化學堿性化等方法固定污染物，并采取植物覆蓋及相應工程措施綜合治理的一類方法]。該方法能增強重金屬污染地塊的穩定性，抑制重金屬淋溶與遷移，降低環境風險并恢復生態功能，同時具有降低施工難度、節約工程投資等優勢，是當前生態環境治理中值得推廣的技術路徑[2]。本研究涉及的污染地塊為20世紀90年代當地居民進行土法煉金活動所遺留的歷史污染區域。2004年，地方政府全面取締此類非正規冶金作業，導致原煉金區域廢棄至今。該地曾主要采用氰化法進行生產，其工藝環節未配套建設工業固體廢物貯存及處置設施，致使廢礦石、礦渣無序堆存。這些固體廢物不僅侵占大量土地資源，更易引發滑坡等地質災害。在降雨淋溶作用下，重金屬元素通過地表徑流-下滲作用發生遷移，易造成土壤重金屬累積、地表水與地下水污染，破壞區域生態安全，對居民健康安全及農業灌溉系統構成威脅。本文依托該土法煉金區遺留廢渣治理項目，構建一種歷史遺留礦冶廢渣綜合治理模式[3]，以期為其生態環境整治與區域可持續發展提供實踐依據。

1研究區基本情況

研究區位于貴州省西南部，區域內分布有3個廢渣堆場。一號廢渣堆場治理面積（投影面積，下同）約為 2.5hm² ，二號廢渣堆場治理面積約為 0.75hm² ，三號廢渣堆場治理面積約為 7.3hm² ，治理總面積約為 10.55hm² ，總廢渣量約為 1.46×10⁶m³ 。3個地塊的礦渣均為土法煉金時遺棄的廢礦渣，堆填時間超過10年，其素填土呈稍密狀，渣堆總體穩定性較好。根據項目巖土工程勘察，地塊土層劃分為素填土、可塑紅黏土兩個土質單元，地塊巖層劃分為中風化石灰巖一個巖質單元。

研究區中，一、二、三號地塊呈北東－南西向分布，一號地塊在中間，二號地塊在一號地塊北東側，三號地塊在一號地塊南西側，三地塊被兩山頭隔開，分別相距約 200m 。3個地塊總體呈南高北低，有鄉村道路連接3個地塊，研究區范圍如圖1所示。治理前期，一號地塊高程分布為 1502.11～1567.56m （基于1985國家高程基準，下同），相對高差約為 65.5m 二號地塊是該項目面積最小的1個區域，高程分布為 1558.91～1609.22m ，相對高差約為 50.3m ；三號地塊是該項目面積最大的1個區域，高程分布為（204號 1497.92～1578.26m ，相對高差約為 80.3m 。二號地塊與三號地塊內均分布有植被生長較好的區域。

圖1研究區范圍及歷史使用分區衛星影像圖（2021年）

研究區按歷史使用情況劃分為浸提區和廢渣堆放區。一號地塊存有早期冶金活動時期的廢棄員工宿舍，三號地塊存有浸提池，其余區域多為荒廢地。區域內廢渣呈不均勻堆積狀態，長期裸露，未設置有效的防滲、截污和導排設施。根據項目環境調查報告及實施方案，經鑒定，地塊內堆存廢渣屬一般工業固體廢物，相關區域土壤檢測數據顯示，研究區存在重金屬污染，主要污染因子為砷（As）和汞（ Hg ）。項目周邊主要有居民區、農田及地表水體等環境敏感目標。

2 主體工程設計

在實施過程中，該項目以《貴州省鉛鋅礦采冶廢渣污染場地原位（綜合治理）修復工程指南（試行）》（簡稱《指南》）為指導，采取污染隔離、阻斷等措施，對廢渣進行風險管控。該治理路線已在項目申報階段通過技術可行性論證。《指南》推薦的原位修復技術措施如表1所示。

表1各污染區劃分及技術措施

針對渣堆斜坡面的實際情況，原《指南》推薦的專 30cm 厚黏土防滲 +30cm 厚種植土回填”方案存在施工可行性不足問題及邊坡失穩風險。該項目對放坡斜坡面（放坡治理區）采用‘ 20cm 厚黏土防滲 + 20cm 厚種植土回填 + 三維植被網（簡稱三維網）護坡\"替代方案，既可保證防滲效果，又可增強邊坡穩定性，提高施工便利性。渣堆放坡平臺（平臺治理區）及現狀恢復區（地形坡度較緩或不需調坡區域）仍采用《指南》規定的敏感地區治理措施，即“ 30cm 厚黏土防滲 +30cm 厚種植土回填”。

根據環保治理中重金屬污染阻隔和現場實際的雙重需求，該項目采用原位治理方案。渣堆各平臺治理區及現狀恢復區實施“石灰穩定層 +30cm 厚壓實黏土防滲層 +30cm 厚種植土回填層 + 生態復綠”工藝，斷面結構如圖2所示。放坡治理區實施“石灰穩定層 +20cm 厚壓實黏土防滲層 +20cm 厚種植土回填層 + 三維網 + 生態復綠”工藝，斷面結構如圖3所示。項目范圍內部分區域植被生長狀況良好，定為自然恢復區，維持現狀，不做人為干預。

圖2平臺治理區及現狀恢復區斷面示意圖

圖3放坡治理區斷面示意圖

2.1 調坡整形及總圖布置

該項目對3個地塊均進行大量的調坡整形工作，清理邊坡松石和不穩定泥土，清除局部不穩定塊體。

2.1.1一號地塊

該地塊劃分為3個治理體系，即放坡治理區（三維網護坡）、平臺治理區和現狀恢復區。工作內容主要有2點。一是調坡整形。廢渣堆外邊坡坡比優化至 1.0：1.5 ；各平臺設置的排水坡度 ?5% （排向兩側截水溝，下同）。自坡腳（海拔 1504m ）起，按8m 垂直高差設置6級平臺（坡比 1.0：1.5 ）至海拔1552m ；續接2級 6m 高差平臺（坡比 1.0：2.5 ）至海拔 1 564m 。二是地塊內劃定4處現狀恢復區，北側坡腳修建漿砌石護腳墻。

2.1.2 二號地塊

采用2000國家大地坐標系和1985年國家高程基準，二號地塊平面布置如圖4所示，一號地塊和三號地塊因圖幅限制不予展示。該地塊劃分為4個治理體系，即放坡治理區（三維網護坡/錨桿支護）、平臺治理區、現狀恢復區和自然恢復區。具體工作內容主要有2點。一是調坡整形。廢渣堆外側整體坡比≤1.0：1.5 ；各平臺設置的排水坡度 ?5% 。總圖設計將其分為3段。下級坡段，海拔 1558～1590m 設置5級平臺（垂直高差 8m ，坡比 1.0：1.5? ；過渡段，海拔 1590m 至現狀道路（鄉道）采用錨桿支護；上級坡段，海拔 1597m 平臺作為上級坡段過渡節點，北/南側形成坡比 1.0：2.5 的放坡區，東側為現狀恢復區；海拔 1603～1608m 設置放坡區（坡比 1：3 ）。二是地塊內劃定2處自然恢復區、3處現狀恢復區，西北側坡腳修建漿砌石護腳墻。

2.1.3 三號地塊

該地塊面積較大，設計放坡形成17個平臺。地塊內劃定6處現狀恢復區和2處自然恢復區。三號地塊設置2座漿砌石護腳墻，分別位于項目西北側及東北側坡腳位置。

2.1.4堆體穩定性分析

該項目參照《有色金屬礦山排土場設計標準》（GB 50421—2018）進行堆體的穩定性分析與評價[4]。按照排土場等級劃分，該堆積體等級為三級（堆置高度介于 50～100m ），三級排土場的標準安全系數為 1.15～1.20 。根據該標準，地震工況下，排土場整體安全穩定性標準可在標準規定的基礎上降低0.05～0.10 ，但最低安全系數不得低于1.10，故該項目正常運行條件下安全系數取 1.15～1.20 ，正常運行遇地震條件下安全系數取 1.10～1.15 。針對典型人工堆積體的穩定性分析，項目組采用Morgenstern-

圖4二號地塊平面布置

Price極限平衡法開展多工況數值模擬。計算結果表明，在基本荷載組合與特殊荷載組合下，經優化設計的堆積體各典型剖面抗滑穩定安全系數均滿足標準要求。

2.2污染穩定化與防滲

渣堆整形處理后，首先進行污染穩定化處理。該項目選用生石灰（ CaO?90% ）作為穩定劑，均勻鋪撒于廢渣表層。后續遇到同類型項目，可選用鈣基穩定劑作為穩定化層的主要材料（具體材料及施用量通過試驗確定），施工時可采用拌合工藝，即將穩定劑均勻布撒于翻松預處理后的廢渣表面，通過機械混合方式對表層廢渣與穩定劑實施適度拌合處理。石灰穩定層可實現重金屬組分的化學穩定化（通過緩慢提高體系 pH 值，促使廢渣中重金屬組分轉變為低溶解性、低遷移性物質），同時通過膠結作用提高表層廢渣及相鄰黏土層的強度與密實性，增強抗侵蝕能力和防滲性能。完成穩定化工藝后，該項目采用黏土覆蓋層進行防滲處理，放坡區域壓實度 ?0.90 ，平臺區域壓實度 ?0.93 。壓實后，平臺區黏土層厚度為 30cm ，放坡區黏土層厚度為 20cm 。

2.3坡面治理

針對渣堆放坡治理區的修復治理需求，設計采用掛三維網噴播植草復合工藝進行原位治理。該技術體系包含3項關鍵內容。一是坡面預處理。首先實施黏土層噴播作業，形成厚度均勻的基礎層；其次進行種植土層噴播，為后續植被生長提供基質保障；隨后進行坡面修整，確保表面平整度在相關標準的允許范圍之內。二是三維網鋪設。選用符合相關標準的黑色或綠色三維網，其技術參數應滿足要求，即縱向抗拉強度 ?4kN/m ，抗光老化性能符合Ⅲ級標準。鋪設時，保持網寬方向與路線走向平行，標準幅寬為 1.5m ，相鄰網片搭接寬度 ?10cm ，采用U型錨釘（防銹處理后）實施坡面錨固，幅中位置布設鋼釬輔助固定。三是植生層構建。完成三維網固定后實施分層培土工藝，采用液壓噴播設備均勻播撒草種混合料，終期覆蓋可降解無紡布進行保熵養護。針對二號地塊海拔 1590m 至現有鄉道之間的特殊情況（坡比 ?1.0：1.5， ），設計采用錨桿支護與生態復綠協同技術。一是機械成孔 -低壓注漿試驗 - 分段高壓注漿；二是鋪設和固定鋼筋網片（配加強筋）；三是實施 10cm 厚C25混凝土噴射作業；四是鄉道與支護區接合部位進行硬化處理；五是支護完成后采用藤本植物實施立體綠化。

2.4截排水系統

截排水系統設計內容包括環場截水溝和表面排水溝。為防止周邊山體雨水進入堆場內，該項目沿廢渣堆與山體交界處布設環場截水溝。截水溝設計斷面形式一般可分為矩形、梯形和U形等，考慮結構穩定性、抗沖刷能力和施工維護的便利性等相關因素，該項目優先考慮梯形截水溝。截水溝采用漿砌石結構，厚為 0.3m ，截水溝坡度按原山體坡度控制，將雨水引至坡腳集水池回用于綠化養護，或引至下游排放。其中，一、二號地塊截水溝設計底寬為 0.4m ，頂寬為 0.8m ，渠高為 0.6m ；三號地塊截水溝設計底寬為0.4m ，頂寬為 0.8m ，渠高為 0.8m 。環場截水溝過流能力復核時，雨水設計流量在項目設計階段采用式（1）進行計算[5。其中，設計暴雨強度按式（2）計算。對于截水溝的過流能力計算，明渠均勻流公式是工程常用的簡化方法，適用于斷面規則、非高精度要求的場景。該項目采用式（3）進行估算。項目設計過程中，根據環場截水溝梯形斷面尺寸、渠道渠底縱坡等參數，復核確定一、二、三號地塊截水溝的設計過流能力均大于雨水設計流量（含安全余量），滿足行洪要求。為更好導排地塊內部雨水，防止雨水沖刷，在渣堆平臺內側設計表面排水溝。表面排水溝采用磚砌結構，截面寬度為 0.3m ，高度為 0.3m 。

Q=Ψ×q×F

Q₀=AC（Ri）^0.5

式中： 為雨水設計流量， L/s ： q 為設計暴雨強度， ΔL 0 ）； Q₀ 為設計過流能力， m³/s ； Ψ 為綜合徑流系數，取0.2； F 為匯水面積， hm² ，按3個地塊分別核算； P 為設計重現期，取50年；t為降雨歷時，取 10min ; D 、C、b、 n 為常數，根據統計方法進行計算確定（該項目取用臨近城市公布數據）；A 為過流斷面面積， m² c 為謝才系數； R 為水力半徑，m ： i 為渠道渠底縱坡坡比。

2.5生態復綠

該項目放坡治理區采用客土噴播工藝營造 20cm 厚種植土層，平臺治理區及現狀恢復區鋪設 30cm 厚種植土層。種植土技術指標應滿足《綠化種植土壤》（CJ/T340—2016）主控指標[要求，土源選自渣場周邊 10km 范圍內經檢測無污染的取土點，通過科學取土方案降低生態擾動。土壤改良按每立方米摻入10kg 有機肥與 0.03kg 復合肥的配比實施。

種植土層鋪設后，該項目采用以草本為主、搭配灌木/藤本的復合種植模式進行生態復綠。根據具體設計方案，草本層按狗牙草與三葉草 1：1 的質量比混合播種，播種量為 30g/m² ；沿截/排水溝邊緣單排種植多花木藍灌木苗，以增強水土保持能力及景觀協同性。針對二號地塊邊坡支護區，采用藤本植物構建立體綠化系統。植被種植后，采用無紡布對生態復綠區域進行保養護，并通過定期灌溉與補植實現植被群落穩定恢復。

2.6環境監測與治理成效

該項目在設計階段依據《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB18599—2020）等技術規范和項目實際情況，制定涵蓋實施過程、工程驗收及后期跟蹤的全周期監測計劃。針對固體廢物堆存可能引發的地下水污染風險，在場區布設地下水監測井5口。其中，對照井布設于二號地塊上游；污染監測井（ 1～4 號井）沿地下水流方向布設于一、二、三號地塊（1口、1口、2口）下游。該項目已于2023年底完成全部施工建設內容，達成績效目標（就地風險管控歷史遺留廢渣約146萬 m³ 、群眾滿意度達到 95% 等）。治理后區域衛星影像如圖5所示。

圖5治理后區域衛星影像

3結論

該項目是一個以貴州省地方指南為標準進行工程化應用的歷史遺留廢渣原位修復治理的典型案例，治理總面積約為 10.55hm² ，管控廢渣量約為 1.46× 10⁶m³ ，主要污染因子為As和 Hg 。該項目將治理范圍劃分為放坡治理區、平臺治理區、現狀恢復區及自然恢復區，分別采取不同的工藝措施，不僅對廢渣場進行有效治理，控制污染因子不遷移至外環境，而且充分體現因地制宜的思想，優化投資，確保景觀協調，避免過度修復。在該設計方案的指導下，工程實施取得良好效果，可為歷史遺留廢渣的原位修復提供技術參考。后續同類型項目可建立統籌性的長效監測－評估－調控機制，重點圍繞修復區域土壤-地下水系統的污染物遷移通量、植被群落演替及微生物功能活性開展周期性動態監測，根據監測數據實施適應性管護措施，以保障修復效果的長期穩定性。

參考文獻

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2吳攀，羅有發，劉鴻雁，等.歷史遺留采冶廢渣重金屬污染原位控制技術理論與實踐[M].北京：科學出版社，2023.

3藍蓉，劉子茜，胡學偉，等.某歷史遺留硫磺冶煉廢渣綜合治理工程[J].黃金，2024（12）：37-42.

4 住房和城鄉建設部，國家市場監督管理總局.有色金屬礦山排土場設計標準：GB50421—2018[S].北京：中國標準出版社，2018.

5 住房和城鄉建設部，國家市場監督管理總局.室外排水設計標準：GB50014—2021[S].北京：中國標準出版社，2021.

6 住房和城鄉建設部.綠化種植土壤：CJ/T340—2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2021.

7 生態環境部，國家市場監督管理總局.一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準：GB18599—2020[S].北京：中國環境出版集團，2020.