一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法
阅读说明：本技术 一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法 (Trinity treatment structure applied to harmful arsenic slag pile and construction method thereof ) 是由 代群威 郭军 张永德 周磊 赵玉连 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法,该治理结构主要包括位于砷渣堆体底部的防渗层、位于砷渣堆体内部的砷渣混合层和位于砷渣堆体外周的修复层一,修复层一上方设置有混合覆土层,混合覆土层上方设置有植被层,防渗层上方设置有修复层二。本发明以有害砷渣堆体的底部、内部和外周顶部三个不同点位为作用点,结合不同类型的微生物作用,外加铁盐、钙盐和植物对砷的联合作用,从而形成一个整体的结构,实现对砷的变价和稳定化矿化和堆存,从而降低环境风险,可有效解决现有砷渣堆体治理中存在的处理成本高和易造成二次污染的问题。(The invention discloses a three-in-one treatment structure applied to a harmful arsenic slag pile and a construction method thereof. The invention takes three different point positions of the bottom, the inside and the top of the periphery of the harmful arsenic slag pile as action points, combines the actions of different types of microorganisms, and additionally adds the combined action of iron salt, calcium salt and plants on arsenic, thereby forming an integral structure, realizing the valence change, the stabilization, the mineralization and the pile storage of the arsenic, further reducing the environmental risk, and effectively solving the problems of high treatment cost and easy secondary pollution in the existing arsenic slag pile treatment.)
技术领域
本发明涉及砷渣堆体治理技术领域，具体涉及到一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法。
背景技术
在化工、冶金生产过程中，溶液脱砷处理常采用硫化物沉淀法，从而产生砷含量很高的砷渣。长期以来，砷渣大多采用囤积贮存的方法处理，随着时间推移，高浓度砷渣越积越多。然而，这些砷渣稳定性差，长期露天堆存/填埋，经生物迁移、雨雪冲刷、淋溶会释放出砷。如果渗入河流和土壤，将对生态环境造成严重危害。
目前砷渣的施工方法主要有：(1)进行综合利用，形成砷的产品，如白砷法、金属砷法等，这一类方法存在砷回收率低，劳动条件差等问题；(2)对含砷固废的进行无害化处理，主要为采用物理、化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种稳定化/固化技术，如水泥固化等，这一类方法存在水泥添加量大、需作涂层处理，导致处置成本高，而且处理后增容比大，不利于填埋，且易产生二次污染。虽然对于砷渣治理方法的报道有很多，但针对砷渣堆体的治理方法却鲜有报道。鉴于此，提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法也就显得十分的有意义。
发明内容
针对上述的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法，可有效解决现有砷渣堆体治理中存在的处理成本高和易造成二次污染的问题。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构，包括位于砷渣堆体底部的防渗层、位于砷渣堆体内部的砷渣混合层和位于砷渣堆体外周的修复层一，修复层一上方设置有混合覆土层，混合覆土层上方设置有植被层，防渗层上方设置有修复层二。
进一步地，防渗层从下到上依次设置有膨润土层、蒙脱石层、高岭土层和海泡石层，防渗层的厚度为20～50cm，优选为40cm。
进一步地，膨润土层、蒙脱石层、高岭土层和海泡石层的厚度比2～4:1～2:1～2:1～2，优选为2:1:1:1。
本发明中防渗层从下到上依次为膨润土层、蒙脱石层、高岭土层和海泡石层，可实现对渗滤液体中砷污染的滞留，防止对于地下水的污染。
进一步地，修复层二的填料由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按1～3:1～3:1质量比混合制成，其厚度为5～10cm，优选为8cm；其中，铁盐:钙盐:微生物菌悬液的质量比优选为2:2:1。
进一步地，铁盐为黄铁矿和褐铁矿中的一种或两种，钙盐为石灰和钙华颗粒中的一种或两种，微生物为厌氧的考克氏菌。
进一步地，修复层一的填料由钙华颗粒与外部修复剂按照体积比10～15:1混合制成，其厚度为10～15cm，优选为12cm。
进一步地，外部修复剂由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按1～3:1～3:1质量比混合制成；其中，铁盐:钙盐:微生物菌悬液的质量比优选为2:2:1，铁盐为黄铁矿和褐铁矿中的一种或两种，钙盐为石灰和钙华颗粒中的一种或两种，微生物为好氧的氧化亚铁硫杆菌。
本发明中修复层一中好氧的氧化亚铁硫杆菌，可以对砷进行氧化处理，促进与铁盐的反应，从而实现对砷污染的治理。
本发明中修复层二实现对砷污染的截留率达到30～40％。
进一步地，砷渣混合层的填料由砷渣与内部修复剂按照体积比10～20:1混合制成。
进一步地，内部修复剂由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按1～3:1～3:1质量比混合制成；其中，铁盐:钙盐:微生物菌悬液的质量比优选为2:2:1，铁盐为黄铁矿和褐铁矿中的一种或两种，钙盐为石灰和钙华颗粒中的一种或两种，微生物为厌氧的硫酸盐还原菌。
本发明中砷渣混合层中硫酸盐还原菌主要促进砷的变价和对其吸附，整体实现对砷污染的滞固率达到50～60％。
进一步地，混合覆土层的填料由土壤和腐殖质按照15～20:1质量比混合制成；其厚度为20～50cm，优选为35cm。
进一步地，植被层的栽种植物为蜈蚣草。
本发明还提供上述应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构的施工方法，具体包括以下步骤：
S1：修整砷渣堆场；
S2：铺设砷渣堆场底部的防渗层；
S3：铺设砷渣堆场底部的修复层二；
S4：铺设砷渣堆体内部的砷渣混合层；
S5：铺设砷渣堆场外周的修复层一；
S6：铺设砷渣堆场表面的混合覆土层；
S7：种植植被。
进一步地，S1中修整砷渣堆场的具体过程为：通过挖高填低的方式将堆场地面修整为平面场地。
进一步地，S2中铺设砷渣堆场底部的防渗层的具体过程为：在步骤(1)所得的平面场地从下到上依次铺设膨润土、蒙脱石、高岭土和海泡石。
进一步地，S3中铺设砷渣堆场底部的修复层二的具体过程为：首先将铁盐:钙盐:微生物菌悬液按1～3:1～3:1质量比混合制成修复剂，然后将修复剂铺设于S2中海泡石上方。
进一步地，S4中铺设砷渣堆体内部的砷渣混合层的具体过程为：首先将含砷废渣与内部修复剂混合均匀作为填料，最后均匀堆放于修复层二上方，形成砷渣堆体。
进一步地，S5中铺设砷渣堆场外周的修复层一的具体过程为：首先将钙华颗粒与外部修复剂混合均匀作为填料，然后将填料均匀铺设于砷渣堆体外周形成修复层一。
进一步地，S6中铺设砷渣堆场表面的混合覆土层的具体过程为：首先将土壤和腐殖质混合均匀作为填料，然后将填料均匀铺设于S5中的修复层一上方。
进一步地，S7中种植植被的具体过程为：于S6中混合覆土层种植蜈蚣草，栽种间距为10～15cm。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供的应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构以有害砷渣堆体的底部、内部和外周顶部三个不同点位为作用点，结合不同类型的微生物作用，外加铁盐、钙盐和植物对砷的联合协同作用，从而形成一个整体的结构，实现对砷的变价和稳定化矿化和堆存，从而降低环境风险；
2、本发明利用钙盐与铁盐对砷的作用，通过微生物条件，实现砷酸钙和砷酸铁类矿物的生成，因其溶解度较低，可以进行稳定化处理，方便于后续的堆存；模拟自然环境中相关反应，利用微生物作用，主要为对砷的变价、吸附和促进低溶解度矿物生成；
3、本发明利用废弃的钙盐类和铁盐类矿物作为原材料，具有变废为宝的特点；提供一种低成本、简单易行且无二次污染的处理砷污染的方法。
附图说明
图1为本发明实施例1中应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构的示意图；
其中，1、防渗层；2、修复层二；3、砷渣混合层；4、修复层一；5、混合覆土层；6、植被层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本例提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构，包括位于砷渣堆体底部的防渗层、位于砷渣堆体内部的砷渣混合层和位于砷渣堆体外周的修复层一，修复层一上方设置有混合覆土层，混合覆土层上方设置有植被层，防渗层上方设置有修复层二；
其中，防渗层从下到上包括有厚度比为2:1:1:1的膨润土层、蒙脱石层、高岭土层和海泡石层，防渗层的厚度为40cm；
修复层二的填料由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按2:2:1质量比混合制成，其厚度为8cm；铁盐为黄铁矿，钙盐为石灰和钙华颗粒的混合物，微生物为厌氧的考克氏菌；
修复层一的填料由钙华颗粒与外部修复剂按照体积比10～15:1混合制成，其厚度为12cm；外部修复剂由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按2:2:1质量比混合制成；铁盐为黄铁矿，钙盐为石灰和钙华颗粒的混合物，微生物为好氧的氧化亚铁硫杆菌；
砷渣混合层的填料由砷渣与内部修复剂按照体积比15:1混合制成；内部修复剂由铁盐:钙盐:微生物菌悬液按2:2:1质量比混合制成；铁盐为黄铁矿和褐铁矿的混合物，钙盐为石灰和钙华颗粒的混合物，微生物为厌氧的硫酸盐还原菌；
混合覆土层的填料由土壤和腐殖质按照15:1质量比混合制成，其厚度为,30cm；
植被层的栽种植物为蜈蚣草。
本发明还提供上述应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构的施工方法，具体包括以下步骤：
S1：修整砷渣堆场；具体过程为：通过挖高填低的方式将堆场地面修整为平面场地；
S2：铺设砷渣堆场底部的防渗层；具体过程为：在步骤(1)所得的平面场地从下到上依次铺设膨润土、蒙脱石、高岭土和海泡石；
S3：铺设砷渣堆场底部的修复层二；具体过程为：首先将铁盐:钙盐:微生物菌悬液混合均匀制成修复剂，然后将修复剂铺设于S2中海泡石上方；
S4：铺设砷渣堆体内部的砷渣混合层；具体过程为：首先将含砷废渣与内部修复剂混合均匀作为填料，最后均匀堆放于修复层二上方，形成砷渣堆体；
S5：铺设砷渣堆场外周的修复层一；具体过程为：首先将钙华颗粒与外部修复剂混合均匀作为填料，然后将填料均匀铺设于砷渣堆体外周形成修复层一；
S6：铺设砷渣堆场表面的混合覆土层；具体过程为：首先将土壤和腐殖质混合均匀作为填料，然后将填料均匀铺设于S5中的修复层一上方；
S7：种植植被；具体过程为：于S6中混合覆土层种植蜈蚣草，栽种间距为10cm。
实施例2
本例提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法，与实施例1的区别仅在于：防渗层的厚度为50cm，植被层中植物的栽种间距为12cm，其余参数及施工步骤均相同。
实施例3
本例提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法，与实施例1的区别仅在于：防渗层的厚度为30cm，植被层中植物的栽种间距为15cm，参数及施工步骤均相同。
实施例4
本例提供一种应用于有害砷渣堆体的三位一体治理结构及其施工方法，与实施例1的区别仅在于：修复层一的厚度为15cm，修复层二的厚度为10cm，植被层中植物的栽种间距为15cm，参数及施工步骤均相同。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。
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