T-GIA 018-2023 有色金属矿区地下水重金属污染防治技术指南

CCSZ05团体标准T/GIA018—2023有色金属矿区地下水重金属污染防治技术指南(试行)pollut,on,nnon-ferrousmetalm,n,ngarea中关村中环土壤地下水污染防控与修复产业联盟T/GIA018—2023前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 5有色金属矿区地块调查 6地下水重金属污染源与迁移路径识别 7地下水重金属污染防治技术选择 8效果评估与后期监管 附录A(资料性)阻氧隔水封闭技术施工工艺 附录B(资料性)通道阻隔注浆效果评估方法 附录C(资料性)阻氧隔水封闭工程效果评估和监测 参考文献 IT/GIA018—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中关村中环土壤地下水污染防控与修复产业联盟提出并归口。本文件起草单位:中国地质大学(北京)、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、同济大学、贵州大学、中山大学、上海良渲环境科技有限公司。本文件在实施过程中,如发现需要修改或补充之处,请将意见和有关资料邮寄给中关村中环土壤地下水污染防控与修复产业联盟标准委员会,以便修订。联系邮箱:cngpc-org@126.com1T/GIA018—2023有色金属矿区地下水重金属污染防治技术指南(试行)本文件提出了有色金属矿区地下水重金属污染防治的总则、地块调查、地下水重金属污染源与迁移路径识别、地下水重金属污染防治技术选择、效果评估与后期监管的方法。本文件适用于在产或废弃有色金属矿区地下水重金属污染防治。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T12719矿区水文地质工程地质勘查规范GB/T14848地下水质量标准GB18598危险废物填埋污染控制标准GB18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB50009建筑结构荷载规范GB50014室外排水设计标准GB50015建筑给水排水设计标准GB50069给水排水工程构筑物结构设计规范GB50108地下工程防水技术规范GB50141给水排水构筑物工程施工及验收规范GB50191构筑物抗震设计规范GB50268给水排水管道工程施工及验收规范GB/T50600渠道防渗衬砌工程技术标准GB50863尾矿设施设计规范GB51060有色金属矿山水文地质勘探规范AQ2061金属非金属地下矿山防治水安全技术规范DZ/T0282水文地质调查规范(1:50000)DZ/T0285矿山帷幕注浆规范DZ/T0287矿山地质环境监测技术规程DZ/T0388矿区地下水监测规范HJ25.1建设用地土壤污染状况调查技术导则HJ25.2建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则HJ25.6污染地块地下水修复和风险管控技术导则HJ164地下水环境监测技术规范HJ2014生物滤池法污水处理工程技术规范2T/GIA018—20233术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1有色金属矿区non-ferrousmetalminingarea由若干矿井或露天矿区及辅助区域组成的有色金属矿区。注:包括在产和废弃的有色金属矿区。3.2有色金属矿区地下水重金属污染源heavymetalpollutionsourcesofgroundwaterinnon-ferrousmetalminingarea由有色金属矿区诱发或导致地下水重金属污染的污染源。3.3阻氧隔水封闭技术oxygenandwaterisolatingtechnology利用阻氧隔水材料构建阻氧隔水层,阻断水和空气与地下水重金属污染源接触及发生化学反应,以降低矿体氧化产酸和重金属溶出的技术。3.4通道阻隔技术channelblockingandforceinterceptiontechnology通过注入浆体材料将围岩裂隙或孔隙封闭形成固结网络,阻断裂隙及孔隙中的水和空气与矿物接触及发生化学反应,以降低矿体氧化产酸和重金属溶出的技术。3.5矿物巷道填充技术mineralroadwayfillingtechnology利用天然无污染的矿物材料对有色金属矿山开采过程中的无用或废弃巷道进行充填,并通过中和作用或吸附作用对流经巷道的矿山排水进行原位净化处理的技术。3.6地下水原位注入技术groundwaterinsituinjectiontechnique在不移动修复目标的情况下,使用一定的设备将修复材料传输到地下水中,利用吸附、沉淀、氧化还原等物理和化学方法降低重金属离子在矿区地下水中浓度的技术。3.7滤床物化捕获技术filterbedmaterializedcapturetechnology通过滤床内的填料与地下水中的重金属离子进行离子交换、沉淀固化、氧化还原和配位络合等物理化学作用,去除矿区地下水中重金属离子的技术。3.8生物矿化反应技术biomineralizationreactiontechnology利用生物体中生物大分子的调控作用将离子态金属离子转化为固态单质或矿物的处理技术。综合考虑矿区的水文地质条件、污染物类型、污染特征、技术适用条件、监测目标、监测频率、监测数据分析方法和监测预警所受环境影响,采用程序化、系统化方式规范有色金属矿区地下水重金属污染防3T/GIA018—2023治过程,构建有色金属矿区地下水重金属污染防治技术,保证有色金属矿区地下水重金属污染防治技术体系的科学性[1]。根据有色金属矿区重金属污染成因、程度和范围、重金属迁移过程以及水文地质条件,综合考虑污染防治时效和经费投入等因素,结合当前科技发展和专业技术水平,合理选择重金属污染防治技术,因地制宜制定重金属污染防治技术方案,保障有色金属矿区地下水重金属污染防治技术切实可行。构建有色金属矿区地下水重金属污染防治技术时,确保现场施工安全,防止对施工人员、周边人群的生命健康以及生态环境产生二次危害。在保障有色金属矿区地下水重金属污染防治技术处理效果的前提下,结合材料制作或采购成本,综合施工工艺复杂程度,优先选择效果好、成本低和寿命长的材料以及施工相对简单的工艺。综合考虑技术科学性、可行性、安全性和经济性原则下,对有色金属矿区地下水重金属污染防治技术进行选择,在完成技术施工后进行效果评估与后期监管。有色金属矿区地下水重金属污染防治工作程序包括有色金属矿区地块调查、地下水重金属污染源与迁移路径识别、地下水重金属污染防治技术选择和效果评估与后期监管,详见图1。4T/GIA018—20235有色金属矿区地块调查收集有色金属矿区地质环境背景和因开采引发的各类地质环境问题等相关资料。资料收集范围包括:气象资料,水文资料,土壤资料,地形地貌、地质、水文地质资料,土地利用规划资料,社会经济发展资料,采矿、选矿及洗矿工艺资料,污染源、监测井资料等,具体可参考HJ25.1。矿区基本生产情况、开采工作面管理以及地质环境问题等资料参照DZ/T0287的要求进行收集。5.2.1装备必要的防护用品[2],根据资料收集分析结果,制定现场污染源调查工作计划,内容包括:核查已有信息、判断矿区污染的范围、制定采样方案、制定健康和安全防护计划、制定样品分析方案以及质量保证和控制方案。采样要求具体见HJ25.2,质量保证和控制的具体要求见HJ164。调查范围以矿区为主,周围区域为辅,且周围区域的范围由前期资料收集和分析结果进行判断。5.2.2进行针对性的矿床地质特征调查,查明与成矿体有关的地质体和地质构造,调查矿区污染防治工程技术应用条件,评估其实施的可行性。调查内容包括:矿区水文地质结构调查、矿床地质条件调查、矿区工程地质信息调查、矿区冶炼工艺过程调查等,具体操作参照GB/T12719执行。5.2.3水文地质调查要明确:地下含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、水位及其变化特征、地下水的补给-径流-排泄条件、地下水开发利用状况、水文地质参数获取等[3]。结合前期调查的污染源位置、组分、性质,查明矿区地下水受污染的空间范围,详细调查过程中的技术要求参照GB/T12719中的规定执行。5.2.4矿区周边重点保护源调查一般包括:有可能受污染物影响的居民区、学校、医院、饮用水源保护区以及其他公共场所等,并明确其与矿区的位置关系。当前期收集资料不足以进行目标矿区地下水环境质量评价时,进行补充调查,参照HJ25.1中的第二阶段和第三阶段污染状况调查进行,并结合收集的地块资料,更新地块概念模型。详细工作计划及步骤见HJ25.1和HJ164。可采用文字、图、表等方式更新地块模型,具体见HJ25.6。6地下水重金属污染源与迁移路径识别矿区含重金属的水体通过下渗淋滤发生纵向和横向迁移,浸入地下水,基于地下水的“补给-径流-排泄”全过程,可参考HJ25.1、DZ/T0282、GB51060等进行地下水重金属污染源与迁移路径识别。6.2补给区污染源及迁移路径识别围绕采矿剥离面、降雨补给可达的矿山孔隙及裂隙等要素进行补给区重金属污染源及迁移路径识别。6.3径流区污染源及迁移路径识别围绕井采巷道、采空区、岩溶管道和含水层等要素进行径流区重金属污染源及迁移路径识别。5T/GIA018—20236.4排泄区污染源及迁移路径识别围绕巷道集水和地表排泄点等要素进行排泄区重金属污染源及迁移路径识别。7地下水重金属污染防治技术选择7.1防治技术的适用性评估与筛选在前期有色金属矿区地块调查以及地下水重金属污染源与迁移路径识别的工作基础上,根据有色金属矿区地下水重金属污染防治技术适用性评估表(表1),对有色金属矿区地下水重金属污染情况和特征进行分析,筛选合适的地下水重金属污染防治技术。6T/GIA018—20237T/GIA018—20237.2防治技术材料类型与工程设计常见的阻氧隔水材料见表2。表2常见的阻氧隔水材料材料类型化学组成特性常见材料适用范围刚性防水材料硅铝酸盐等无机物强度高、耐高低温、耐穿刺、耐久性好,但延展性低硅酸盐水泥、各种防水混凝土、水泥基渗透结晶型防水涂料易形变非稳定基面,如巷道破碎带、废石堆场等柔性防水材料沥青或高分子聚合物水性聚氨酯防水涂料、水性喷涂持粘高分子涂料、非固化橡胶沥青防水涂料、丙烯酸涂料、弹性体改性沥青涂岩体结构稳定的平整干燥基面,如巷道、尾矿库等复合防水材料硅铝酸盐-高分子有机物延伸率大、低温柔性和耐久性好、粘结力强聚合物水泥防水涂料、反应型聚合物水泥基防水涂料高低起伏较大、应力较大的基面或部位,也适于潮湿基面等多种复杂工况7.2.1.2.1对阻氧隔水封闭工程需求进行分析论证,依据工程功能性质和地下水修复目标,确定工程防水等级和设防要求。7.2.1.2.2根据矿区及周边地下水环境保护目标、工程区地质环境状况、工程防水等级和设防要求,分析不同阻氧隔水封闭材料的适用性和经济性,确定适宜的阻氧隔水材料和封闭技术。7.2.1.2.3涉及有色金属矿区露采矿坑和废石堆等地块的采矿剥离面的迎水面阻氧隔水封闭工程,参照GB50863、GB18599和GB18598的技术要求开展阻氧隔水封闭工程设计和施工。GB50108的相关技术要求开展阻氧隔水封闭工程设计和施工。GB/T50600等技术要求开展给排水工程设计和施工。7.2.1.2.6阻氧隔水封闭技术施工工艺见附录A。常见的通道阻隔注浆材料见表3,常见的通道阻隔注浆材料使用范围见表4。8T/GIA018—2023表3常见的通道阻隔注浆材料材料类型特性材料组成颗粒性注浆材料单液水泥浆浆液结石体强度高,抗渗性能好;采用单液方式注入,工艺及设备简单,操作方便;原料来源丰富,价格低廉。可注性差,难以注入中细粉砂层及裂隙岩层;浆率低以水泥为主,添加一定量的附黏土水泥浆水泥黏土浆液较单液水泥浆液成本低,流动性好,抗渗性强,结石率高;抗压强度因配方不同有所差异,一般情况下为5MPA~10MPA,适用于充填注浆;浆液无毒性,对地下水和环境无污染水泥-水玻璃浆浆液可控性好,凝胶时间可准确地控制在几秒至几十分钟的范围内;浆液结石体强度高,可达10.0MPA~20.2MPA;浆液的结石率高,可达100%;结石的渗透系数小,为10—3cm/s;适宜于0.2mm以上的裂隙化学溶液注浆材料丙烯酰胺类浆液浆液黏度小,凝胶时间可准确地控制在几秒至几十分钟的范围内;凝胶体抗渗性能好,渗透系数为10—9cm/s~/s;凝胶体抗压强度低凝聚剂、氧化剂木质素类浆液浆液的黏度较小,可灌性好,渗透系数为10—3cm/s~—4cm/s的基础均可适于灌浆;防渗性能好,其渗透系数达10—7cm/s~10—8cm/s;胶凝时间可在几秒至数十分钟范围内调节;新老凝胶体之间的胶结较好,结石体的强度达0.4MPA~0.9MPA铬木质素、硫木质素、固化剂、促进剂脲醛树脂类浆液浆液结石体的强度较高,达40MPA~80MPA,但较脆;浆液黏度较大,并且在酸性条件下,对设备有腐蚀性;凝胶体抗渗性差聚氨酯类浆液浆液能均匀地分散或溶解在大量水中,凝胶后形成包有水的弹性体;结石体的抗渗性能好,一般在10—6cm/s~/s之间外加剂环氧树脂浆液浆液粘结力强,其结石体强度高,收缩小;浆液可在室温固化,其化学稳定性好;但黏度偏大,固化时间长环氧树脂、邻苯二甲酸二丁丙烯酸盐浆液浆液的黏度低,可注性好,浆液的凝胶时间可控制在几秒至几个小时的范围内;浆液化学稳定性好丙烯酸盐、引发剂甲凝浆液浆液黏度低,可注性好;浆液固化后,其结石体抗压强度及抗拉强度高;该浆液在有水的条件下难以聚合,粘结力大大下降,适用于混凝土干细裂缝的补强注浆9T/GIA018—2023表3常见的通道阻隔注浆材料(续)材料类型特性材料组成有机-无机复合注浆材料硅酸盐无机-有机复合注浆材料好;凝结固化时间可控,固化体力学性能良好,早期强度高;抗压强度及抗折强度可随硅酸盐和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的含量的变化进行调整,粘结性能好,可很好地与围岩表面结合,固结体抗压强度、抗折强度良好二苯甲酸二甘醇(DBDE)、交纳米无机-有机复合注浆材料高渗透、高强度、高粘结,有良好的可注性,可注入裂度,2h抗压强度达到10MPA酸盐等无机矿物;碳纳米管和纳米黏土等;树脂等有机高分子聚合物表4常见的通道阻隔注浆材料使用范围分类材料名称砾石(大裂隙)砂粒(中裂隙)粉砂(小裂隙)黏土(微裂隙)大中小粗中细颗粒性注浆材料单液水泥浆黏土水泥浆水泥-水玻璃浆化学溶液注浆材料丙烯酰胺类浆液木质素类浆液脲醛树脂类浆液聚氨酯类浆液环氧树脂浆液丙烯酸盐浆液甲凝浆液有机-无机复合注浆材料硅酸盐无机-有机复合注浆材料纳米无机-有机复合注浆材料粒径/mm渗透系数/(cm/s)T/GIA018—20.1有色金属矿山帷幕注浆设计宜考虑帷幕自身稳定性,考虑对矿区生态环境的影响以及帷幕耐久性等因素。常用的有色金属矿山注浆方式有纯压式、孔内循环式和自流式:A)纯压式:适用于孔壁地层较完整地段;b)孔内循环式:适用于孔深小于200m的孔壁地层欠完整地段;c)自流式:适用于溶洞或裂隙发育、注浆量大的地段。.2孔内注浆方法可选上行法注浆和下行法注浆两种,一般宜采用下行法注浆,当注浆段裂隙不发育时,可采用上行法注浆。.3具体有色金属矿山帷幕注浆设计施工规范可参照DZ/T0285进行。7.2.3矿物巷道填充技术常见的巷道填充材料见表5。表5常见的巷道填充材料水体PH巷道填充材料PH<6.0中和反应类石灰石、白云石、碱性废渣等重金属吸附类针铁矿、蒙脱石、凹凸棒土等天然或合成矿物吸附材料还原抑氧化类有机质及微生物菌包PH≥6.0矿物吸附类生物吸附类天然或合成生物质吸附材料金属氧化物及其水合氧化物类铁锰复合氧化物、金属废渣、次生污泥(酸性矿山排水的污泥、改性粉煤灰)等.1根据矿井水的不同污染特征,选择不同的施工工艺,且工程设计符合GB50014要求。.2对于污染物浓度较高且结构稳定的矿井巷道,一般选择全井充填;对于污染物浓度较低且结构稳定的矿井巷道,一般选择分段充填;对于污染物浓度较低且结构稳定性较差的矿井巷道,一般选择井口部分充填。.3结合施工工艺、修复目标和巷道填充材料的选择进行实际工艺设计,可分为PH<6.0的酸性含铁矿井水治理和PH≥6.0的含重金属矿井水治理。.4碳酸盐岩(石灰石或白云石)处理PH<6.0的酸性含铁矿井水反应填料年消耗量和巷道填充量计算如下:碳酸盐岩年消耗量的计算见公式(1):式中:M—碳酸盐岩年消耗量,单位为吨每年(t/A);PH—进水PH,无量纲;T/GIA018—2023PI—进水铁的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);PO—出水铁的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);QA—年处理总水量,单位为立方米每年(m3/A)。.5碳酸盐岩巷道填充量的计算见公式(2):M总=M×n×1.5…………(2)式中:M总—碳酸盐岩巷道填充量,单位为吨(t);M—碳酸盐岩年消耗量,单位为吨每年(t/A);n—使用年限(一般巷道填充使用年限为5年~10年),单位为年(A)。.6吸附法处理PH≥6.0的含重金属矿井水的吸附材料年消耗量的计算见公式(3):Mx=0.001×[(PZI—PZO)/q]×QA…………(3)式中:Mx—吸附材料年消耗量,单位为吨每年(t/A);PZI—重金属设计进水质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);PZO—重金属设计出水质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);q—吸附剂对重金属的吸附容量,单位为毫克每克(mg/g);QA—年处理总水量,单位为立方米每年(m3/A)。.7吸附材料巷道填充量的计算见公式(4):MT=Mx×n×1.5…………(4)式中:MT—吸附材料巷道填充量,单位为吨(t);Mx—吸附材料年消耗量,单位为吨每年(t/A);n—使用年限(一般巷道填充使用年限为5年~10年),单位为年(A)。7.2.4地下水原位注入技术常见的地下水原位注入材料见表6。表6常见的地下水原位注入材料材料类型常见材料适用重金属种类铁氧化物铁氧化物复合材料铁锰氧化物、铁铜氧化物、铁铝氧化物等负载型铁氧化物石墨烯等负载型铁氧化物聚电解质包覆型铁氧化物聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸盐、淀粉等包覆型铁氧化物T/GIA018—2023表6常见的地下水原位注入材料(续)材料类型常见材料适用重金属种类零价铁金属加工废料铁屑、铁刨花等微米级铁粉铁粉硫化零价铁硫元素(硫化钠、硫代硫酸钠等)修饰的零价铁纳米零价铁金属掺杂型纳米零价铁Fe/cU等负载型纳米零价铁石墨烯等负载纳米零价铁高分子聚电解质包覆型纳米零价铁聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸盐、淀粉等包覆型纳米零价铁硫化纳米零价铁硫化钠、硫代硫酸钠等修饰的纳米零价铁碱基缓释材料碳酸盐岩和玉米棒为原料,氧化剂材料过硫酸盐、FentOn试剂等As(Ⅲ)矿物复配稳定化剂材料还原性硫化物和矿物质按一定比例配制而成cr复合材料连二亚硫酸钠和纳米零价铁cr.1对原位注入工程需求进行分析论证,依据工程功能性质和地下水修复目标,确定原位注入工程的建设要求。.2根据污染地下水修复目标按照公式(5)计算注入材料的寿命:…………(5)式中:t—注入材料的寿命,单位为年(A);A—注入材料组分质量,单位为千克(kg);r—保持目标去除效率时,注入材料的平均消耗速率,单位为千克每年(kg/A)。.3根据矿区及周边地下水环境保护目标、工程区地质水文状况、污染物的分布及通量等,确定并建设适宜的注入系统施工工艺,如注入井注入工艺、直推式注入工艺和压裂注入工艺等。T/GIA018—20.4构建主要单元,包括药剂制备装置、药剂注入装置、注入媒介等。通过污染地块的地球化学、水文地质、低渗透性区域、污染物分布等基础信息计算注入影响半径,以确定注入媒介的数量和距离。并通过修复药剂持久性、土壤渗透系数、地下水水力传导系数等参数计算注入周期。.5在注入媒介周边及污染外围设置监测井,对药剂的迁移及污染修复效果进行监测,可参照HJ164、Dz/T0388等要求。7.2.5滤床物化捕获技术常见的滤床物化捕获材料见表7。表7常见的滤床物化捕获材料填料类型常见滤床捕获材料适用重金属种类离子交换类材料磺酸基树脂羟基磷灰石沸石水滑石沉淀固化类材料硫化物类石灰类氧化还原类材料零价铁纳米零价铁FeAl、FeFe和MgFeAl水滑石配位络合类材料不溶性淀粉黄原酸酯吡咯烷二硫代氨基甲酸铵活性炭.1依据地下水的使用功能确定修复后的水质目标,结合滤床填料的选择进行滤床物化捕获技术的工程设计。.3处理构筑物应根据当地气温和环境等条件,采取防冻、防臭、控制蝇虫和防腐蚀等措施,处理构筑物符合GB50069、GB50009和GB50191的有关规定。.4滤池有效面积和用水力负荷校核可参考HJ2014计算,滤床填料的质量可按公式(6)计算:…………(6)式中:ML—滤料总质量,单位为千克(kg);Q—滤床的设计流量,单位为立方米每天(m3/d);C1—滤床进水有色金属的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);T/GIA018—2023C2—滤床设计出水有色金属的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);T—滤床设计使用寿命,单位为天(d);QM—滤床填料对有色金属的最大吸附容量,单位为毫克每千克(mg/kg)。7.2.6生物矿化反应技术使用生物矿化技术时,先进行功能微生物的筛选和驯化,其筛选及驯化条件见表8。表8功能微生物筛选和驯化微生物种类适宜PH范围基质好氧/厌氧/兼性厌氧目标重/类金属碳源和氮源补充嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferroo父idans,A.f菌)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferroo父idans,T.f菌)PH≤4Fes2为基质好氧cr(Ⅵ)、cd、pb等否Fe(Ⅲ)还原菌[Fe(Ⅲ)-reducIngbActerIA,FeRB]3<PH≤4Fe(Ⅲ)离子厌氧/兼性厌氧Fe(Ⅲ)否硫酸盐还原菌(sulfAte-ReducIngBActerIA,sRB)和硫还原菌(sulPhur-ReducIngBAc-terIA,s0RB)3<PH≤4sOEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),4)—厌氧和秸秆、玉米芯等芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属芽胞八叠球菌属(sporosarcina)、节杆菌(Aspergillus)和拟青霉菌属(paecilomyces)等真菌4<PH≤6Mn等重金属离子好氧/兼性厌氧Mn等蛋白陈等希瓦氏菌属(she∞anella)、芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(pseudomonas)等PH>6se、U等稀贵金属离子好氧/厌氧/兼性厌氧se、U等反应构筑物内的微生物附着于载体上,载体材料的选择宜考虑如下标准:A)对微生物无毒害作用,反应温和;b)载体细胞活性强,单位容积内着床微生物密度大;c)传质性能好,对反应物和生成物的扩散阻力小;d)化学稳定性好、耐微生物分解、使用时间长和重复使用次数多;e)载体原材料广泛、操作方便、成本低廉。常见的微生物载体材料见表9。T/GIA018—2023表9常见的微生物载体材料载体固定方式固定型悬挂型悬浮型混合型流化床多孔载体、床柱式载体弹性载体悬浮球载体任意两种以上固定方式载体材料种类天然载体合成高分子有机载体人造无机载体复合载体琼脂、海藻酸盐等聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚氨酯(PU)活性炭、多孔陶瓷、微孔玻璃、泡沫金属等改性修饰的无机/有机载体材料根据有色金属矿区污染程度并结合工程修复目标,设计生物矿化技术工艺,生物矿化技术一般包括以下4级工艺流程。A)Fe(Ⅱ)氧化-Fe(Ⅲ)还原耦联一级生物矿化反应工艺:通过引流,向矿区地下水中投加或原位诱导驯化嗜酸性A.f菌,构建Fe(Ⅱ)氧化反应工艺。同时,将Fe(Ⅱ)氧化反应工艺中富含Fe3十的部分矿区地下水引流,并投加嗜酸性铁还原菌(FeRB),在厌氧条件下使Fe3十还原成Fe2十,构建Fe(Ⅲ)还原反应工艺。将Fe(Ⅲ)还原反应工艺中富含Fe2十的矿区地下水再回流至Fe(Ⅱ)氧化反应工艺,实现Fe(Ⅱ)氧化-Fe(Ⅲ)还原耦联,以去除矿区地下水中的As、Sb、cr(Ⅵ)等重金属。b)硫二级生物矿化反应工艺:将一级生物矿化反应工艺出水引流至硫二级生物矿化反应器,保持水体厌氧状态,且投加驯化的SRB或S0RB菌种和碳源,构建硫二级生物矿化反应工艺(包括SRB或S0RB还原厌氧反应池和金属硫化物沉淀池),以去除废水中的cu、zn、NI等重金属。c)生物矿化耦合石灰沟渠三级生物矿化反应工艺:经铁、硫两级生物反应工艺处理后的矿区地下水,若其PH<6,可构建碳酸盐岩组成的石灰沟渠以调节其PH,并投加驯化的芽孢杆菌和曲霉菌等微生物及碳源,将矿区地下水中的Mn、cd、Pb等重金属离子矿化为金属碳酸盐或羟基磷酸钙盐沉淀而去除。d)稀贵金属回收四级生物矿化反应工艺:经过三级生物矿化反应工艺处理后的矿区地下水,若矿区地下水中仍含有较高浓度的Au十、Ag十、Se6十/Se4十、U4十等稀贵金属离子,可投加驯化的she∞anella、Bacillus、pseudomonas等属的微生物和碳源,将其矿化为单质Au、Ag、Se以及UO2等,以回收矿区地下水中的稀贵金属。微生物的投加量可按公式(7)计算:…………(7)式中:G—反应工艺中微生物菌剂投加总量,单位为千克每次(kg/次);Q1—反应工艺的设计流量,单位为立方米每天(m3/d);T1—反应工艺水力停留时间,单位为天(d);T/GIA018—2023G0—微生物菌剂的使用浓度,单位为毫克每升(mg/L)。微生物菌剂投加频率:根据微生物的生长情况、出水PH以及重金属去除率进行调整。8效果评估与后期监管定期对矿区修复区域及周边监测井进行采样检测,监测指标和分析方法参照GB/T14848和HJ164执行。通道阻隔注浆效果评估方法可参考附录B,阻氧隔水封闭工程效果评估和监测可参考附录C。监测修复材料状态和地下水中重金属浓度变化,并通过污染物迁移及反应过程分析,判断修复地块内地下水中重金属污染是否达到修复目标。矿区地下水监测方法、监测点布设、数据采集、传输与运行维护可参考DZ/T0388执行。对施工中期和后期运行时可能产生对人和环境的风险,制定详细可行的防护措施和应急预案,风险后期运行期间的监管主要包括检查系统运行状态、水质参数指标、用电安全、设备保养与检修等。T/GIA018—2023附录A(资料性)阻氧隔水封闭技术施工工艺A.1阻氧隔水封闭喷涂施工工艺流程图如图A.1所示。图A.1阻氧隔水封闭喷涂施工工艺流程图A.2岩石基面是否满足施工要求是直接影响施工质量的主要原因,基面处理要求如下:A)基面粗糙程度:基面毛刺突出高度≥1cm,要将毛刺刮平;当基面较为粗糙时,要用防水水泥砂浆找平;b)基面凹凸程度:影响喷膜效果的基面凹凸程度实际与其凹陷范围有很大关系,最终确定基面凹陷处深度(D)与基面局部单个连通的凹陷面积(S)为影响参数;当基面凹陷处深度D≥20mm,且凹陷处面积S<20mm×20mm时,需用防水水泥砂浆覆盖找平处理;c)基面洁净度:基面上不存在明显、大块的松散物;d)基面附属物:如果基面上有铁管、钢筋、铁丝等凸出物,要齐根部切割,并用防水水泥砂浆覆盖找平处理。A.3排水材料铺设:影响阻氧隔水封闭施工质量的基面渗漏标准为是否出现流动的明水。对于基面干燥或局部表面湿润但无明显流水的情况,可直接进行阻氧隔水封闭施工。如果基面局部出现明水,则要铺设无纺布或者其他排水材料将渗水引流至排水管中。局部排水材料施作是否合格,以基面是否存在明水流动为标准进行检验。A.4阻氧隔水封闭喷涂施工工艺:喷涂施工工艺即采用专用高压喷涂设备,冷制冷喷,在岩石基面层直接喷涂,快速固化凝结形成阻氧隔水层(图A.2)。该工艺具有设备简单、施工操作容易、工期短、成本低、适应性强等特点。水性涂料或经外加剂调节黏度小的材料均可采用该工艺进行施工作业。采用该工艺进行施工作业时,要注意对如下工艺参数进行优化设置。T/GIA018—2023图A.2速凝阻氧隔水材料喷涂工艺A)喷涂压力:包括主液(涂料)和固化剂输送泵压力。压力过大虽然雾化效果好、扩散面积大、喷膜速度快,但是回弹较大,不利于材料在岩石基面附着凝结;压力过小虽然回弹量少,但是雾化差、扩散面积小、喷膜速度较慢,同样也不利于材料在岩石基面附着凝结。因此需要根据预喷效果适当优化调节喷涂压力。b)喷涂运动轨迹:从减小回弹和控制成膜均匀度出发,喷嘴的平面运动轨迹为螺旋形前进。需根据实际工况控制圆周运动的半径和水平运动的匀速速度。c)喷涂角度:为了控制回弹率、成膜质量和厚度,喷嘴以垂直岩石基面为宜。当岩石基面局部出现凹凸不平时,允许根据实际情况进行适当调整。d)喷涂距离:喷膜距离过大时,会造成雾化主液飞散面积过大,较难控制,对喷膜质量造成影响;喷膜距离过小时,又会使得主液与基面碰撞后回弹增加。经试验对比,确定在喷膜距离为40cm~60cm时喷膜效果较好。e)喷涂顺序:喷涂遵循分段、分部、分块进行的原则,按照由下而上、先局部构造后整体连续作业,依次多遍、交叉喷涂至设计厚度。A.5涂刷施工工艺:涂刷施工工艺即采用人工或辊轮辊刷将阻氧隔水材料均匀地涂刷到基岩表面。该工艺适用于各类阻氧隔水材料的施工作业,但需要注意材料的初凝时间和黏度的调节,以及涂刷成层或成膜的均匀度和厚度的控制。施工时序上宜采用多次间歇性涂刷直至设计厚度。T/GIA018—2023附录B(资料性)通道阻隔注浆效果评估方法注浆效果一般使用钻孔压力(注水)试验和钻孔取样进行物理力学性能试验来评价,这些方法虽然行之有效,但需要增加不少钻孔量。下面补充几种比较简便的方法。根据均衡原理,通过研究某一时期(均衡期)帷幕体内外地下水各均衡要素(补给量、消耗量和储存量)之间的关系,建立地下水均衡方程,计算出帷幕体在特定条件下的渗透特性,为评价帷幕体的堵水效果提供依据[公式(B.1)~公式(B.4)]。Q进=Q排=Q1十Q2…………(B.1)Q=kiA…………(B.2)ki1A1=ki2A2十Q1…………(B.3)k=Q1(B4)i1A1—i2A2