离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法技术方案

本申请提供一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法，涉及浸矿场污染防治领域。该系统包括沿所述采场下游依次布设的捕获井、隔水屏障、注水补气井和吸附反应墙。该方法包括：在开采期和淋洗初期，向注水补气井中注水；通过隔水屏障降低地下水流速；当所述捕获井所处位置的地下水中氨氮浓度不小于30mg/L时，启动捕获井，抽取渗漏液并集中泵至母液处理车间，回收有价资源；在淋洗后期和闭矿期，吸附反应墙内的吸附材料吸附氨氮，并在吸附材料表面形成生物膜；向注水补气井内装入释氧材料，生物膜通过微生物作用进行微生物氨氮处理；隔水屏障降低地下水流速，促进所述吸附反应墙均匀进水。附反应墙均匀进水。附反应墙均匀进水。

【技术实现步骤摘要】
离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法


[0001]本申请涉及浸矿场污染防治领域，尤其涉及一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法。

技术介绍

[0002]离子吸附型稀土矿床分布于高差不大的丘陵地貌，离子吸附型稀土矿床是由含稀土的花岗岩等火山岩类在温湿气候和低山丘陵条件下经强烈风化作用而形成的风化壳，矿体一般赋存于全风化及半风化带。
[0003]目前离子吸附型稀土矿开采工艺有铵盐、镁盐两种，原地浸矿场开采、淋洗及闭矿后，注入及残留母液及淋洗液携带高盐、低酸、氨氮、硫酸盐等污染物，进入地下水，从而污染原地浸矿场周边水土环境。
[0004]现有技术对原地浸矿全生命周期地下水污染治理研究较少，而全生命周期的治理是一个系统性工程，需要考虑诸多影响因素，因此暂未发现有实际应用的原地浸矿全生命周期地下水污染治理系统及方法。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统，包括沿所述采场下游依次布设的捕获井、隔水屏障、注水补气井和吸附反应墙；所述捕获井用于生产期和淋洗初期收集渗漏液，所述隔水屏障用于降低地下水流速，所述注水补气井生产期和淋洗初期用于注水增加注水处地下水水压，淋洗后期和闭矿期用于增加地下水中氧含量；所述吸附反应墙淋洗后期和闭矿期用于吸附和处理部分污染物；所述吸附反应墙满足以下条件：；其中，B为吸附反应墙的厚度，m；v为地下水流速，v=K2×
I/n
e
，K2为吸附反应墙填料渗透系数，m/d，由室内达西试验获得，I为水力梯度，无量纲，由等水位线图计算获得，n
e
为含水层介质的有效孔隙度，无量纲，通过实验柱饱水后在重力作用下充分疏干排出水的体积与含水层饱水介质总体积之比计算；为污染物修复目标浓度，mg/L；为污染物的初始浓度，mg/L；k为反应速率常数，1/d，R为安全系数，无量纲， 2.0
‑
3.0；所述捕获井的直径为150
‑
300mm；所述隔水屏障位于所述离子型原地浸矿采场下游10
‑
30m；所述注水补气井的直径为150
‑
300mm；所述吸附反应墙位于所述注水补气井下游1
‑
2m；相邻两个所述捕获井的间距W采用以下公式计算：
；式中：Q为单个捕获井抽水量，m3/d；K1为天然含水层渗透系数，m/d；h
1、
h2分别为流线上距捕获井等距离的上下游观测孔处含水层厚度，m；L为观测孔之间的距离，m；n为井间重叠率，无量纲，1.2~2；相邻两个所述注水补气井的间距及注水补气井与隔水屏障距离采用以下公式计算：；式中：r为注水补气井间距以及注水补气井与隔水屏障距离，m；s为注水补气井水位抬升值，m；H为含水层厚度，m；K1为天然含水层渗透系数，m/d；n为井间重叠率，无量纲，1.2~2；所述捕获井与所述隔水屏障的距离d采用以下公式计算：；式中：Q为单个捕获井抽水量，m3/d；K1为天然含水层渗透系数，m/d；h1、h2分别为流线上距捕获井等距离的上下游观测孔处含水层厚度，m；L为观测孔之间的距离，m；f为保证系数，无量纲，1.5~2；所述捕获井、所述隔水屏障、所述注水补气井的底部均设置于地下水最低水位线以下2
‑
3m；所述注水补气井内设置有释氧材料。
[0007]优选地，所述吸附反应墙以吸附材料作为填料，顶部高于地下水水位变动带，底部进入下部隔水层。
[0008]优选地，所述吸附材料包括改性沸石。
[0009]优选地，所述改性沸石为斜发沸石。
[0010]优选地，所述吸附反应墙的宽度以确保不发生地下水绕流为标准。
[0011]优选地，所述注水补气井以PVC材料作为井壁，所述井壁上设置有交换孔。
[0012]优选地，所述释氧材料包括过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡中的一种或多种。
[0013]优选地，所述吸附反应墙的下游设置有监控井。
[0014]本申请还提供一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理方法，使用所述的离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统进行治理，包括：在开采期和淋洗初期，向所述注水补气井中注水，增加注水处地下水水压，防止渗漏母液向下游径流；通过所述隔水屏障降低地下水流速，增强渗漏液截流；当所述捕获井所处位置的地下水中氨氮浓度不小于30mg/L时，启动所述捕获井，抽取渗漏液并集中泵至母液处理车间，回收有价资源；在淋洗后期和闭矿期，所述吸附反应墙内的吸附材料吸附氨氮，并在所述吸附材料表面形成生物膜；向所述注水补气井内装入释氧材料，释氧材料与地下水接触，增加地下水中氧含量，促进所述生物膜通过微生物作用进行微生物氨氮处理；所述隔水屏障降低地
下水流速，促进所述吸附反应墙均匀进水。
[0015]优选地，所述淋洗后期及所述闭矿期，所述捕获井所处位置的地下水中氨氮浓度大于等于1 mg/L、小于30mg/L，硫酸盐浓度小于等于250mg/L。
[0016]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：本申请还提供的离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统和方法，是针对离子吸附型稀土矿开采期、淋洗期、闭矿期全生命周期的地下水治理系统和方法。通过在不同时期对捕获井、隔水屏障、注水补气井和吸附反应墙进行搭配组合使用，针对每个时期的污染物成分及特点进行有效的治理，既能降低地下水治理成本、提高治理效率，又能回收有价资源，且基本不破坏天然水文地质条件，一举多得。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0018]图1为本申请提供的离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统的平面示意图；图2为本申请提供的离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统的剖面示意图。
[0019]附图标记：1
‑
捕获井；2
‑
隔水屏障；3
‑
注水补气井；4
‑
吸附反应墙；5
‑
监控井。
具体实施方式
[0020]如本文所用之术语：“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0021]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子型原地浸矿采场全生命周期地下水治理系统，其特征在于，包括沿采场下游依次布设的捕获井、隔水屏障、注水补气井和吸附反应墙；所述捕获井用于生产期和淋洗初期收集渗漏液，所述隔水屏障用于降低地下水流速，所述注水补气井生产期和淋洗初期用于注水增加注水处地下水水压，淋洗后期和闭矿期用于增加地下水中氧含量；所述吸附反应墙淋洗后期和闭矿期用于吸附和处理部分污染物；所述吸附反应墙满足以下条件：；其中，B为吸附反应墙的厚度，m；v为地下水流速，v=K2×
I/n
e
，K2为吸附反应墙填料渗透系数，m/d，由室内达西试验获得，I为水力梯度，无量纲，由等水位线图计算获得，n
e
为含水层介质的有效孔隙度，无量纲，通过实验柱饱水后在重力作用下充分疏干排出水的体积与含水层饱水介质总体积之比计算；为污染物修复目标浓度，mg/L；为污染物的初始浓度，mg/L；k为反应速率常数，1/d，R为安全系数，无量纲，2.0
‑
3.0；所述捕获井的直径为150
‑
300mm；所述隔水屏障位于所述离子型原地浸矿采场下游10
‑
30m；所述注水补气井的直径为150
‑
300mm；所述吸附反应墙位于所述注水补气井下游1
‑
2m；相邻两个所述捕获井的间距W采用以下公式计算：；式中：Q为单个捕获井抽水量，m3/d；K1为天然含水层渗透系数，m/d；h
1、
h2分别为流线上距捕获井等距离的上下游观测孔处含水层厚度，m；L为观测孔之间的距离，m；n为井间重叠率，无量纲，1.2~2；相邻两个所述注水补气井的间距及注水补气井与隔水屏障距离采用以下公式计算：；式中：r为注水补气井间距以及注水补气井与隔水屏障距离，m；s为注水补气井水位抬升值，m；H为含水层厚度，m；K1为天然含水层渗透系数，m/d；n为井间重叠率，无量纲，1.2~2；所述捕获井与所述隔水屏障的距离d采用以下公式计算：；式中：Q为单个捕获井抽水量，m3/d； K1为天然含水层渗透系数，m/d；h1、h2分别为流线上距捕获井等距离的上下游观测孔处含水层厚度，m；L为观测孔之间的距离，m；f为保证系数，无量纲，1.5~2；所述捕获井、所述隔水屏障、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，祝怡斌，林星杰，陈玉福，杨晓松，赵志龙，鞠丽萍，陈谦，刘子齐，李昉泽，周士捷，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：