中图分类号：TF802.1

前言：随着工业快速发展，产生和排放的各种废渣给环境带来了较大威胁。含砷废渣是一类有毒工业废物，易对环境造成危害极大。蓝山县荆竹乡存在大量历史遗留含砷废渣，且长期未进行有效管理和处置，已对当地生态环境造成严重的不良影响。深入研究含砷废渣的危害性和影响，制定切实可行的治理对策，对保护当地生态环境和人民身体健康有重要意义。

1工程概述

蓝山县荆竹乡历史遗留含砷废渣处置工程项目范围（见图1）。荆竹乡蒲林村牛鼻源废渣堆放场历史遗留有害废物1191.2m³；荆竹乡荆竹村大路坳废料场历史遗留有害废物3800.8m³，合计约4992m³；通过对历史遗留废渣进行清理，可实现原堆放区的生态修复，恢复4716㎡的生态环境。

图1：地理位置图

2含砷废渣对环境的危害影响

2.1对土壤环境的影响

根据湖南品标华测检测技术有限公司2019年12月5日对路坳堆场周边土壤进行检测，发现路坳堆场周围土壤中镉、铅、锌、砷等元素均存在超标情况（见表1），最大超标倍数分别为170.67、13.17、0.53、776.5倍，镉和砷超标情况较为严重；牛鼻源堆场周围土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、As均存在超标情况，超标倍数分别为12.4、3.14、0.74、0.65、64.5倍。因此，在降雨条件下，土壤中的重金属污染物会随降雨进入周围环境与水体中，具有扩散风险，易造成土壤砷超标^[1]。土壤中砷具有较强的富集能力，难以自然降解。长期受砷污染，土壤理化性质会发生变化，导致pH值不平衡、结构被破坏、通气透水性受到影响。

表1：大路坳堆场周边土壤监测结果

2.2对地表与地下水的影响

现场废渣和土壤监测结果表明，该位置重金属Cu、Zn、Cd、As等超标，淋滤液中砷含量超标，在春季和夏季雨水充沛的季节，这些因素易随废渣淋溶释放至地表水和地下水中，引起污染。通过对大路坳和牛鼻源废渣堆料场的监测资料进行分析，发现大石坳溪下游300m监测断面砷含量高于GB3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类指标，超标率最高达41倍；牛鼻源溪下游300m监测断面，发现砷含量指标超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类指标，最大超标率达9.84倍，表明研究区地表水受污染。现场土壤中砷、镉、铅、锌为主要特征污染物，通过污染物理化性质分析，确定其可能存在的暴露途径，主要为受污染动植物、土壤、大气挥发性物质和颗粒物吸入、土壤与皮肤接触等。高剂量砷可致水生生物中毒致死，破坏水生态平衡。另外，受砷污染的地表水体也会影响周围居民生活用水安全，如果长期饮用含砷超标水，将给人类健康带来较大危害。

3含砷废渣治理对策

3.1无害化处理

本工程严格按照《危险废物转移管理办法》要求，在耒阳市焱鑫有色金属有限责任公司（耒阳市焱鑫有色金属有限责任公司）的危废库房进行含砷废渣无害化处理，对其进行综合再利用。

3.1.1浸出

采用湿法粉碎法对含砷废渣进行处理，利用锑酸钠、亚锑酸钠在水中几乎不溶，而锡酸钠、砷酸钠可在水中溶解的特点，实现含砷废渣分离^[2]。将高锑渣粉碎后，通过搅拌、分选、沉降至塔底的高锑渣，送入反射炉车间，对其进行还原熔解，将上浆的含砷废渣泵入压滤步骤，压滤后的残渣（少量）送入富氧侧吹炉中，作为冶炼配料，滤液送入下一道工序净化。板框式压滤机用于压滤。

3.1.2净化

将浸取液泵入纯化罐，利用水蒸气间接加热至75℃，添加CO₂调节pH，锡析溶液，滤除所得副产物氧化锡及沉锡液。将沉锡后的液体添加到石灰乳液中进一步反应，在85℃下进行2h反应处理，使大部分砷变成砷酸钙，随后通过压滤法进行分离，得到砷酸钙和除砷后液，接着把砷酸钙送入盘窑除砷，除去后的溶液以氢氧化钠、碳酸钠为主。除去砷后的液体被碳化或者氧化，在陶瓷反应器中进行加热，使其部分返回到锑白生产系统，剩余碳酸钠外售相关企业。

3.1.3脱砷转盘窑脱砷

将砷酸钙、砷渣等粉碎成粒度小于10mm、含有2%～5%碱含量的还煤粉，经过搅拌制粒后，将其密封送到转盘窑回转炉底部，在20个脱砷圆盘上依次均匀地铺满50mm厚的脱砷圆盘，转动送入着火区，将其引燃，使其烧成红色层，再转动送入下一加料区。在此过程中，加入200mm厚的混合料，通过鼓风燃烧除去水分和低沸点的挥发性物质，同时，从集尘室中收集炭黑回到混合系统^[3]。在进入二次除砷阶段时，利用温度传感器将风扇的风量控制在6000m/min，从而将温度维持在420～700℃之间，保证炉内微正压，避免高温下挥发的三氧化二砷转化为五氧化二砷，从而降低产品品质。进入除砷工序后，将脱砷后的炉渣旋入排放口排出，随后在布上继续循环脱砷，卸出的渣回富氧侧吹炉挥发冶炼装置，实现对有价金属的进一步脱砷和回收。转盘式脱砷窑产生的50%～70%三氧化二砷用密闭空气流送到粗馏贮存仓，然后通过螺旋输送到φ9.6m粗馏转盘窑中，使其处于450～600℃的温度范围内。其中，三氧化二砷为升华反应，五氧化二砷为分解^[4]。确保窑体呈弱氧化状态，有利于净化产物。升华净化后的三氧化二砷，采用表面冷却方法，利用负压法，将其送入二级螺旋槽进行沉淀与分离。回转窑烟气90%～98%的砷尘用密闭空气流送入蒸馏贮存仓，通过螺旋输送到蒸馏转盘回转窑，使其均匀地分布在回转炉底面。在负压作用下，挥发性烟气经表冷式冷却后，进入三段螺旋槽进行沉淀与分离。沉淀段在料仓中以桶装法生产99.5%三氧化二砷产品。

3.2废渣清运处理

该工程中有害固体废弃物的清运量为4992m³，密度为1.5t/m³，总质量7488t。开挖和运输时间约为一个月，施工期间需避免雷雨天气，采用长臂反铲挖土机和封闭式翻斗车对废渣进行挖掘和清理。根据场地地形条件，在堆渣场周围布置截洪沟，并在其开挖过程中，将堆渣场周围的雨水收集、导排放到周围水域^[5]。在基坑开挖前，先对基坑进行勘测、定位，确定基坑宽、深，随后根据放样分段开挖。为确保工程作业安全，在堆料场的范围内进行四边边坡控制，边坡坡度不超过1:1.75。垃圾填埋场周边设排水沟，对垃圾填埋场所产生的污水进行集中收集，污水由专用槽车运输到渗滤液处理厂进行处理。

为了降低在运输过程中产生二次污染的概率，以及由此带来的潜在环境风险，由专业固体废物运输企业来承担。同时，使用具有良好密闭性能的专用运输车进行专业化运输。在运输车辆上安装车辆行驶记录仪^[6]。在运输期间，所有废渣运输车皆安装GPS定位系统和无线通信设备，若在运输途中发生泄漏或者交通事故，处理中心可及时警报。在运输时，对有害废渣进行密封包装，并用塑料布覆盖，以避免中途洒落。荆竹乡蒲林村牛鼻源废渣堆场和荆竹乡荆竹村大路坳废渣堆场途经县道081→县道082→厦蓉高速→京港澳高速→耒阳市焱鑫有色金属有限公司，共计209km，见图2。

图2：运输路线

3.3生态恢复

对牛鼻源废料场、大路坳废料场弃渣处理后，开展堆料场生态修复工程，总占地4716㎡。在清除该地区的废渣和土壤后，将原来土地整平，并覆盖50cm左右的植物土。对需进行生态修复的地区，在土地平整后进行改良，以利于植物生长。在翻耕时，若发现部分土层较差或杂土较杂，需及时进行换土，做到全覆盖，否则易导致植株生长参差不齐，影响植株长势。在已平整好土地，按照设计要求，均匀地播撒有机肥、NPK、NPK，以及必需矿物质肥料等，最后进行平整，保证腐殖质、肥料与土壤完全融合^[7]。通过施肥，可改善土壤通透性，保持其保水固肥能力，形成团聚体结构，提高植物的耐透性，为植物生长发育提供必需的物质基础。选择具有较强抗逆性、根系发达、耐瘠薄、抗旱、生长快，对土壤质量有较大影响的本土草种。冷、暖两季草种混播，萌发率高。根据上述要求，选择的草种主要为狗芽根、百喜草、高羊茅、黑麦草等草种，各种植物草种配合比例见表2。

表2：植物类型及用量比例配比表

依据实际地形和景观效果，以草本为主，有株行距的按照株行距确定栽植点；无树栽的则采用自然栽植，按实地条件决定栽植方法，在单位面积上必须达到所需栽栽株数。按照预先制定的繁殖计划，一次性将所需草种投放施工区域内，按照不同的种植习性及施工要求，采取冷水浸泡、层积法、升温、化学药剂浸渍等方法，促进种子提前萌发，提高发芽率。在进行喷播作业前，做好机具、人员和材料等准备工作。在使用电力作为动力时，提前在施工现场安接电源，并保证具有对应管道连接水源。材料准备除种子外，还需备好各种原料，如土壤稳定剂、土壤固着剂、纸浆、橡胶粉（保湿剂）、复合肥、无纺布等。在喷播机中，加入经处理的种子和土壤改良剂、纸浆纤维、复合肥料、保湿剂，在喷播机中溶解，通过机械将其充分搅拌，使其成为一种均匀的混合液，再通过水流原理，将该混合物以较快速度、均匀地喷洒在已处理的地表，形成一层均匀的覆盖层，并在其表面形成一层半透明的湿润层^[8]。草种播种后立刻采用非织造布覆盖。非织造布的重叠部分（不低于15cm）和每一张非织造布首尾用钢丝钉或竹条固定，然后撒上少许细沙或细土。非织造布的主要功能是降低土壤中的水分蒸发，改善种子萌发环境，避免鸟类啄食，有效缓解暴雨冲刷种子。在幼苗长到3～5cm时，在阴天掀开无纺布。在出芽15天后，需追施一次氮（5g/㎡），然后在10天内追复合肥（15g/㎡），视天气条件进行适量浇水，起到养护作用。造林养护与管理包括松土、除草、施肥、浇水等。在农作物病虫害高发季节，进行经常观测，始终贯彻“预防为主”方针。在树种配置上，避免或少种植容易受虫害的植物，定期喷洒一定浓度的药剂，防止病虫害发生，必须遵循“安全第一”方针，一旦出现病虫害，立即进行控制，密切关注事态发展，决不扩散。

结束语：总之，蓝山县荆竹乡历史遗留的含砷废渣给当地生态环境带来了严重危害，主要表现为土壤、地表水及地下水污染，对生态环境和人体健康构成了威胁。通过实施含砷废渣进行无害化处理、废渣清运和生态修复等措施，可有效降低含砷废渣对环境造成的危害，逐步恢复当地生态环境。但含砷废渣治理是一项长期而复杂的系统工程，需要政府、企业及全社会共同努力。同时，加强工业废渣排放监督管理，从源头上降低废渣排放量，促进工业可持续发展，达到经济和环保双赢。

参考文献

[1]张明亮.飞灰基地聚合物固化含砷废渣及生态风险评价[D].大理大学,2024.

[2]池小锋.冶炼含砷废渣矿化处置技术的应用[J].化学工程与装备,2020,(05):294-295.

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[4]李宝花,王文祥,方红生,等.含砷废渣无害化处理新技术[J].广州化工,2022,50(03):30-32.

[5]曾磊.含砷废渣的稳定化处理研究[D].华中科技大学,2021.

[6]庞博.固化法处理含砷废渣的实验研究[D].沈阳化工大学,2022.

[7]欧阳光明,鲁敬姑,卢琦,等.某地历史遗留含砷废渣处置工程案例分析[J].湖南有色金属,2024,(02):82-84+89.

[8]俞正亮.多种含砷废渣资源化工艺方案研究[J].湖南有色金属,2021,(02):64-67.