本實(shí)用新型涉及重金屬?gòu)U渣治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
錳是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)物質(zhì)，是國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源之一，目前我國(guó)已成為全球最大的電解錳生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)、出口國(guó)。作為典型的濕法冶金行業(yè)，電解錳行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，也引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中電解錳渣污染尤為突出。電解錳渣已成為該行業(yè)發(fā)展的主要制約因素之一。
電解錳渣是在碳酸錳礦粉加入硫酸溶液生產(chǎn)電解金屬錳時(shí)產(chǎn)生的濾渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)每年錳渣排放約1000萬(wàn)噸，存量高達(dá)8000萬(wàn)噸，錳渣數(shù)量巨大。由于生產(chǎn)工藝中添加劑的使用以及錳礦石本身含有一定半生元素，錳渣中含有大量的可溶性錳Mn(Ⅱ)、氨氮NH3-N、硒Se和重金屬鎘Cd等物質(zhì)，大量堆存的錳渣給周圍生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。
目前我國(guó)電解錳大多采用將電解錳渣填埋入庫(kù)的方式處理，筑壩濕法堆存，然而相當(dāng)一部分的填埋場(chǎng)地建設(shè)不符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定，建設(shè)極為不規(guī)范，長(zhǎng)期堆放的電解錳渣在雨水沖刷等自然因素的影響下，通過(guò)地表徑流滲濾液，滲濾液嚴(yán)重污染填埋場(chǎng)地周邊土壤、地表水及地下水。因此在電解錳渣的填埋處理過(guò)程中，如何安全處置電解錳渣滲濾液成為電解錳行業(yè)發(fā)展中的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種穩(wěn)定化固定化效果好，二次污染風(fēng)險(xiǎn)較低，環(huán)境安全性高的一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下方案：
本實(shí)用新型提供一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，包括電解錳渣堆體層，所述電解錳渣堆體層上方由下至上依次設(shè)置封場(chǎng)中間覆土層、封場(chǎng)排氣層、封場(chǎng)壓實(shí)粘土層、封場(chǎng)排水層、營(yíng)養(yǎng)土層、綠化層，所述電解錳渣堆體層下方由上至下依次設(shè)置第一高密度聚乙烯土工膜層、滲濾液導(dǎo)流層、第二高密度聚乙烯土工膜層、壓實(shí)粘土層、第三高密度聚乙烯土工膜層、地下水導(dǎo)流層、第四高密度聚乙烯土工膜層和庫(kù)底基礎(chǔ)層。
優(yōu)選的，所述庫(kù)底基礎(chǔ)層為黏土層，壓實(shí)密度≥93％，厚度為700～800mm。
優(yōu)選的，所述第二高密度聚乙烯土工膜層與所述壓實(shí)粘土層之間設(shè)置有第五高密度聚乙烯土工膜層。
優(yōu)選的，所述第一高密度聚乙烯土工膜層和所述第四高密度聚乙烯土工膜層的規(guī)格均為240g/㎡，所述第二高密度聚乙烯土工膜層的規(guī)格為600g/㎡，所述第五高密度聚乙烯土工膜層厚度為1～2mm，所述第三高密度聚乙烯土工膜層的規(guī)格為300g/㎡。
優(yōu)選的，所述地下水導(dǎo)流層為粒徑為Φ25～60mm的卵石、礫石或碎石的填充層，所述地下水導(dǎo)流層的厚度為350～450mm。
優(yōu)選的，所述地下水導(dǎo)流層內(nèi)設(shè)置有地下水導(dǎo)流盲溝，所述地下水導(dǎo)流盲溝內(nèi)設(shè)置有地下水導(dǎo)排管，所述地下水導(dǎo)流盲溝與所述地下水導(dǎo)排管之間填充有粒徑為Φ16～32mm的卵石、礫石或碎石；
所述地下水導(dǎo)排管為高密度聚乙烯管，所述高密度聚乙烯管上設(shè)置有地下水集水孔，所述地下水集水孔孔徑為15～20mm，相鄰的兩個(gè)所述地下水集水孔的孔距為50～100mm。
優(yōu)選的，所述壓實(shí)粘土層壓實(shí)密度≥95％，厚度為900～1100mm，水力傳導(dǎo)系數(shù)≤1×10-7m/s。
優(yōu)選的，所述滲濾液導(dǎo)流層為粒徑為Φ16～32mm的卵石、礫石或碎石的填充層，所述地下水導(dǎo)流層的厚度為450～550mm；
所述滲濾液導(dǎo)流層內(nèi)設(shè)置有滲濾液導(dǎo)流盲溝，所述滲濾液導(dǎo)流盲溝內(nèi)設(shè)置有滲濾液導(dǎo)排管，所述滲濾液導(dǎo)流盲溝與所述滲濾液導(dǎo)排管之間填充有粒徑為Φ8～16mm的卵石、礫石或碎石；
所述滲濾液導(dǎo)排管為高密度聚乙烯管，所述高密度聚乙烯管上設(shè)置有滲濾液集水孔，所述滲濾液集水孔孔徑為15～20mm，相鄰的兩個(gè)所述滲濾液集水孔的孔距為50～100mm。
優(yōu)選的，所述封場(chǎng)中間覆土層為厚度為250～350mm的粘土層；所述封場(chǎng)排氣層為粒徑為Φ32～64mm的卵石、碎石或多孔材料的填充層，所述封場(chǎng)排氣層厚度為250～350mm；所述封場(chǎng)壓實(shí)粘土層厚度為250～350mm；所述封場(chǎng)排水層為粒徑為Φ4～8mm的石英砂填充層，所述封場(chǎng)排水層的厚度為250～350mm；所述營(yíng)養(yǎng)土層為厚度為450-550mm的土壤層。
優(yōu)選的，所述綠化層為種植有小飛蓬的綠化層，小飛蓬的種植間距為1.6～1.8m。
本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：
1、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的庫(kù)底基礎(chǔ)層作為庫(kù)區(qū)的最底層，庫(kù)底基礎(chǔ)層和第四高密度聚乙烯土工膜層可防止地下水滲漏，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的收集，并通過(guò)地下水導(dǎo)流層將地下水導(dǎo)流輸出；
2、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的第三高密度聚乙烯土工膜層可防止地下水導(dǎo)流層發(fā)生堵塞從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水導(dǎo)流層的保護(hù)；
3、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的電解錳渣堆體層的穩(wěn)定化處理采用石灰粉作為單一的穩(wěn)定劑，此技術(shù)原料便宜易得，錳渣與生石灰的質(zhì)量配比為10:1時(shí)，錳的固化率可達(dá)99％，氨氮去除率可達(dá)到68％，且其他各有害重金屬的浸出液濃度均在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限制以下；
4、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的第二高密度聚乙烯土工膜層、第五高密度聚乙烯土工膜層和壓實(shí)粘土層可防止電解錳渣堆體層內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液滲透到下層土壤，第五高密度聚乙烯土工膜層保護(hù)壓實(shí)黏土層，第二高密度聚乙烯土工膜層為第五高密度聚乙烯土工膜層的保護(hù)層；滲濾液導(dǎo)流層可收集并導(dǎo)流電解錳渣堆體層內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液，防止其下部的第二高密度聚乙烯土工膜層、第五高密度聚乙烯土工膜層和壓實(shí)粘土層受電解錳渣堆體層內(nèi)的滲濾液水壓過(guò)高而被破壞；
5、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的第一高密度聚乙烯土工膜層保護(hù)滲濾液導(dǎo)流層，當(dāng)電解錳渣堆體單元作業(yè)結(jié)束后，在填埋單元表面進(jìn)行覆蓋，形成封場(chǎng)中間覆土層，可以更好地隔離徑流，避免徑流浸入電解錳渣堆體形成滲濾液。封場(chǎng)排氣層收集電解錳渣堆體氣體并將其導(dǎo)入收集池；
6、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的封場(chǎng)壓實(shí)粘土層，可以防止?jié)B水進(jìn)入填埋堆體中，防止填埋氣體逸出；
7、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的封場(chǎng)排水層可以排出入滲的地下水，降低入滲水對(duì)下部防滲層的壓力；
8、本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)土層為可保護(hù)防滲層不受干燥收縮、凍融等的破壞，以防止排水層堵塞，維持穩(wěn)定，為綠化層提供營(yíng)養(yǎng)；綠化層，可種植綠化植物，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用；
本實(shí)用新型中的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，防滲標(biāo)準(zhǔn)高，二次污染風(fēng)險(xiǎn)較低，環(huán)境安全性高。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實(shí)用新型提供的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1-庫(kù)底基礎(chǔ)層、2-第四高密度聚乙烯土工膜層、3-地下水導(dǎo)流層、31-地下水導(dǎo)流盲溝、32-地下水導(dǎo)排管、4-第四高密度聚乙烯土工膜層、5-壓實(shí)粘土層、6-第三高密度聚乙烯土工膜層、7-第二高密度聚乙烯土工膜層、8-滲濾液導(dǎo)流層、81-滲濾液導(dǎo)流盲溝、82-滲濾液導(dǎo)排管、9-第一高密度聚乙烯土工膜層、10-電解錳渣堆體層、11-封場(chǎng)中間覆土層、12-封場(chǎng)排氣層、13-封場(chǎng)壓實(shí)粘土層、14-封場(chǎng)排水層、15-營(yíng)養(yǎng)土層、16-綠化層。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
本實(shí)用新型的目的是提供一種穩(wěn)定化固定化效果好，二次污染風(fēng)險(xiǎn)較低，環(huán)境安全性高的一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例一
本實(shí)施例提供一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，如圖1所示，包括電解錳渣堆體層10，電解錳渣堆體層10上方由下至上依次設(shè)置封場(chǎng)中間覆土層11、封場(chǎng)排氣層12、封場(chǎng)壓實(shí)粘土層13、封場(chǎng)排水層14、營(yíng)養(yǎng)土層15、綠化層16，電解錳渣堆體層10下方由上至下依次設(shè)置第一高密度聚乙烯土工膜層9、滲濾液導(dǎo)流層8、第二高密度聚乙烯土工膜層7、壓實(shí)粘土層5、第三高密度聚乙烯土工膜層4、地下水導(dǎo)流層3、第四高密度聚乙烯土工膜層2和庫(kù)底基礎(chǔ)層1。
庫(kù)底基礎(chǔ)層1為庫(kù)區(qū)的最底層，庫(kù)底基礎(chǔ)層1和第四高密度聚乙烯土工膜層2可防止地下水滲漏，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的收集，并通過(guò)地下水導(dǎo)流層3將地下水導(dǎo)流輸出；
第三高密度聚乙烯土工膜層4可防止地下水導(dǎo)流層3發(fā)生堵塞從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水導(dǎo)流層3的保護(hù)；
電解錳渣堆體層10的穩(wěn)定化處理采用石灰粉作為單一的穩(wěn)定劑，此技術(shù)原料便宜易得，錳渣與生石灰的質(zhì)量配比為10:1時(shí)，錳的固化率可達(dá)99％，氨氮去除率可達(dá)到68％，且其他各有害重金屬的浸出液濃度均在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限制以下；
第二高密度聚乙烯土工膜層7和壓實(shí)粘土層5可防止電解錳渣堆體層10內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液滲透到下層土壤，滲濾液導(dǎo)流層8可收集并導(dǎo)流電解錳渣堆體層10內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液，防止其下部的第二高密度聚乙烯土工膜層7和壓實(shí)粘土層5受電解錳渣堆體層10內(nèi)的滲濾液水壓過(guò)高而被破壞；
第一高密度聚乙烯土工膜層9保護(hù)滲濾液導(dǎo)流層8，當(dāng)電解錳渣堆體單元作業(yè)結(jié)束后，在填埋單元表面進(jìn)行覆蓋，形成封場(chǎng)中間覆土層11，可以更好地隔離徑流，避免徑流浸入電解錳渣堆體形成滲濾液。封場(chǎng)排氣層12收集電解錳渣堆體氣體并將其導(dǎo)入收集池；
封場(chǎng)壓實(shí)粘土層13，可以防止?jié)B水進(jìn)入填埋堆體中，防止填埋氣體逸出；
封場(chǎng)排水層14可以排出入滲的地下水，降低入滲水對(duì)下部防滲層的壓力；
營(yíng)養(yǎng)土層15為可生長(zhǎng)植物的土壤以及其他天然土壤，可保護(hù)防滲層不受干燥收縮、凍融等的破壞，以防止排水層堵塞，維持穩(wěn)定，為綠化層提供營(yíng)養(yǎng)；綠化層16，可種植綠化植物，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用；
本實(shí)施例中的電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，防滲標(biāo)準(zhǔn)高，二次污染風(fēng)險(xiǎn)較低，環(huán)境安全性高。
實(shí)施例二
本實(shí)施例提供一種電解錳渣安全生態(tài)處置系統(tǒng)，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，如圖1所示，庫(kù)底基礎(chǔ)層1為黏土層，壓實(shí)密度≥93％，厚度為700～800mm，優(yōu)選為750mm。
第二高密度聚乙烯土工膜層7與壓實(shí)粘土層5之間設(shè)置有第五高密度聚乙烯土工膜層6。第二高密度聚乙烯土工膜層7、第五高密度聚乙烯土工膜層6和壓實(shí)粘土層5可防止電解錳渣堆體層10內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液滲透到下層土壤，第五高密度聚乙烯土工膜層6保護(hù)壓實(shí)黏土層5，第二高密度聚乙烯土工膜層7為第五高密度聚乙烯土工膜層6的保護(hù)層；滲濾液導(dǎo)流層8可收集并導(dǎo)流電解錳渣堆體層10內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液，防止其下部的第二高密度聚乙烯土工膜層7、第五高密度聚乙烯土工膜層6和壓實(shí)粘土層5受電解錳渣堆體層10內(nèi)的滲濾液水壓過(guò)高而被破壞。
第一高密度聚乙烯土工膜層9和第四高密度聚乙烯土工膜層2的規(guī)格均為240g/㎡，第二高密度聚乙烯土工膜層7的規(guī)格為600g/㎡，第五高密度聚乙烯土工膜層6厚度為1～2mm，優(yōu)選為1.5mm，第三高密度聚乙烯土工膜層4的規(guī)格為300g/㎡。
地下水導(dǎo)流層3為粒徑為Φ25～60mm的卵石、礫石或碎石的填充層，地下水導(dǎo)流層3的厚度為350～450mm，優(yōu)選為400mm。
地下水導(dǎo)流層3內(nèi)設(shè)置有地下水導(dǎo)流盲溝31，地下水導(dǎo)流盲溝31內(nèi)設(shè)置有地下水導(dǎo)排管32，地下水導(dǎo)流盲溝31與地下水導(dǎo)排管32之間填充有粒徑為Φ16～32mm的卵石、礫石或碎石；
地下水導(dǎo)排管32為高密度聚乙烯管，高密度聚乙烯管上設(shè)置有地下水集水孔，地下水集水孔孔徑為15～20mm，相鄰的兩個(gè)地下水集水孔的孔距為50～100mm。
壓實(shí)粘土層55壓實(shí)密度≥95％，厚度為900～1100mm，水力傳導(dǎo)系數(shù)≤1×10-7m/s。
滲濾液導(dǎo)流層8為粒徑為Φ16～32mm的卵石、礫石或碎石的填充層，地下水導(dǎo)流層8的厚度為450～550mm，優(yōu)選為500mm；
滲濾液導(dǎo)流層8內(nèi)設(shè)置有滲濾液導(dǎo)流盲溝81，滲濾液導(dǎo)流盲溝81內(nèi)設(shè)置有滲濾液導(dǎo)排管82，滲濾液導(dǎo)流盲溝81與滲濾液導(dǎo)排管82之間填充有粒徑為Φ8～16mm的卵石、礫石或碎石；
滲濾液導(dǎo)排管82為高密度聚乙烯管，高密度聚乙烯管上設(shè)置有滲濾液集水孔，滲濾液集水孔孔徑為15～20mm，相鄰的兩個(gè)滲濾液集水孔的孔距為50～100mm。
封場(chǎng)中間覆土層11為厚度為250～350mm的粘土層，優(yōu)選為300mm；封場(chǎng)排氣層12為粒徑為Φ32～64mm的卵石、碎石或多孔材料的填充層，封場(chǎng)排氣層12厚度為250～350mm，優(yōu)選為300mm；封場(chǎng)壓實(shí)粘土層13厚度為250～350mm，優(yōu)選為300mm；封場(chǎng)排水層14為粒徑為Φ4～8mm的石英砂填充層，封場(chǎng)排水層14的厚度為250～350mm；營(yíng)養(yǎng)土層15為厚度為450-550mm的土壤層，優(yōu)選為500mm。
綠化層16為種植有小飛蓬的綠化層，耐受能力強(qiáng)，小飛蓬的種植間距為1.6～1.8m。
本實(shí)用新型中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。