【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境工程领域，涉及一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，尤其涉及基于疏排地下水、封堵地表水补给通道、巷道连续产碱系统和末端人工湿地的原位多技术协同处理方法。
技术介绍
1、我国拥有废弃矿山近10万座，每年产生酸性矿井水(acid mine drainage,amd)约100亿吨。酸性矿井水的产生不仅量大面广，且具有持续性和突发性的特点，已造成严重的区域性污染，是我国全域生态文明建设面临的重大挑战。然而，目前我国针对酸性矿井水治理仍以“封堵矿井+修建污水处理厂”这一“短期应急+长期持续”的主动措施为主，尚缺乏低成本、可持续原位治理技术体系。由于传统的矿区地下水污染治理模式单一，系统性和可持续性不足，已无法支撑我国矿区生态环境质量进一步改善。因此，开展矿区酸性矿井水低成本、可持续治理研究是我国地下水污染防治的重大战略需求。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，包括以下步骤：
4、步骤一、通过设置围堰和导水通道疏排补给采空区的地下水；
5、步骤二、对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵，对采空区的渗漏区段进行防渗改造，同时在渗漏区段上游建立地表排水、导水工程设施，减少地表水和大气降水对采空区的入渗补给；
6、步骤三、利用废弃巷道或沿采空区地下水渗流路
7、步骤四、针对采空区矿硐涌水，采用厌氧-好氧人工湿地串联处理。
8、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
9、步骤一中，所述的疏排补给采空区的地下水是通过在与采空区具有水力联系的主要通道口设置围堰和导水通道，使地下水选择性地绕过采空区流动，消减采空区矿井水的补给水量。
10、围堰材料为碱渣和水泥混合制备的抗酸胶结材料；导水通道为导水管。
11、步骤二中，对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵的具体方法为：通过地面调查、示踪试验以及地球物理勘探手段，确定地表水补给采空区的优势通道，然后对这些优势通道进行注浆封堵。
12、步骤三中，连续产碱系统由从上到下设置的有机基质层和凹凸棒石和碱渣复合材料层组成，层间填充有铁还原菌和硫酸盐还原菌混合菌液。
13、所述的连续产碱系统的有机基质层厚度为0.3～0.6m，凹凸棒石和碱渣复合材料层厚度1.0～1.5m。
14、步骤四中，厌氧-好氧人工湿地包括厌氧人工湿地和好氧人工湿地，厌氧人工湿地水深>0.6m，从上到下分别填充土壤、有机基质层、凹凸棒石和碱渣复合材料；好氧人工湿地水深<0.3m，填充凹凸棒石和碱渣复合材料；好氧人工湿地种植的植物为香蒲。
15、厌氧人工湿地的土壤厚度0.2m，有机基质层厚度0.3～0.6m，凹凸棒石和碱渣复合材料厚度0.6～1.0m，好氧人工湿地的凹凸棒石和碱渣复合材料厚度0.3～0.6m。
16、凹凸棒石和碱渣复合材料的制备方法为：将天然凹凸棒石矿物与氨碱法制碱副产物碱渣分别用研钵研磨，使其通过0.150mm尼龙筛；研磨后的凹凸棒石和碱渣按质量比5:5混合均匀，然后加入质量占比7.5％的无水碳酸钠作为粘结剂，再按以质量计固液比为2:1～3:1比例加入去离子水，接着将上述材料反复搓揉制成团粒状，再放置在烘箱中105℃烘至恒重，冷却后用研钵研磨，并通过分样筛制成1.0～1.5cm颗粒，陈化48h后放置马弗炉中于450℃条件下焙烧2h，冷却后得到凹凸棒石和碱渣复合材料。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、本专利技术提供一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，通过设置围堰和导水通道疏排补给采空区的地下水；通过对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵，对渗漏区进行防渗改造，同时在渗流区段上游建立地表排水、导水工程设施；利用废弃巷道或沿采空区地下水渗流路径构建多级连续产碱系统；针对采空区矿硐涌水，采用厌氧-好氧人工湿地串联处理，将实现废弃矿区地下水低成本、可持续治理。
19、具体的：
20、1、通过设置围堰和导水通道疏排补给采空区的地下水，消减采空区矿井水的补给水量；通过对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵，对渗漏区进行防渗改造，同时在渗流区段上游建立地表排水、导水工程设施，阻断地表水和降雨对采空区的入渗补给，可使采空区受污染水体水量减少60～75％。
21、2、利用废弃巷道或沿采空区地下水渗流路径构建多级连续产碱系统原位处理采空区受污染水体，既显著降低了治理成本，也降低了采空区周围含水层和地表水体的污染风险。
22、3、通过本专利技术步骤一、二、三，显著降低了矿硐涌水的水量和污染负荷，减轻了末端治理的压力。针对采空区矿硐涌水，采用厌氧-好氧人工湿地串联处理，综合治理成本大幅降低。
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1.一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤一中，所述的疏排补给采空区的地下水是通过在与采空区具有水力联系的主要通道口设置围堰和导水通道，使地下水选择性地绕过采空区流动，消减采空区矿井水的补给水量。
3.根据权利要求2所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：围堰材料为碱渣和水泥混合制备的抗酸胶结材料；导水通道为导水管。
4.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤二中，对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵的具体方法为：通过地面调查、示踪试验以及地球物理勘探手段，确定地表水补给采空区的优势通道，然后对这些优势通道进行注浆封堵。
5.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤三中，连续产碱系统由从上到下设置的有机基质层和凹凸棒石和碱渣复合材料层组成，层间填充有铁还原菌和硫酸盐还原菌混合菌液。
6.根据权利要求5所述的一
7.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤四中，厌氧-好氧人工湿地包括厌氧人工湿地和好氧人工湿地，厌氧人工湿地水深>0.6m，从上到下分别填充土壤、有机基质层、凹凸棒石和碱渣复合材料；好氧人工湿地水深<0.3m，填充凹凸棒石和碱渣复合材料；厌氧-好氧人工湿地种植的植物为香蒲。
8.根据权利要求7所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：厌氧人工湿地的土壤厚度0.2m，有机基质层厚度0.3～0.6m，凹凸棒石和碱渣复合材料厚度0.6～1.0m，好氧人工湿地的凹凸棒石和碱渣复合材料厚度0.3～0.6m。
9.根据权利要求7所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：所述的凹凸棒石和碱渣复合材料的制备方法为：将天然凹凸棒石矿物与氨碱法制碱副产物碱渣分别用研钵研磨，使其通过0.150mm尼龙筛；研磨后的凹凸棒石和碱渣按质量比5:5混合均匀，然后加入质量占比7.5％的无水碳酸钠作为粘结剂，再按以质量计固液比为2:1～3:1比例加入去离子水，接着将上述材料反复搓揉制成团粒状，再放置在烘箱中105℃烘至恒重，冷却后用研钵研磨，并通过分样筛制成1.0～1.5cm颗粒，陈化48h后放置马弗炉中于450℃条件下焙烧2h，冷却后得到凹凸棒石和碱渣复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤一中，所述的疏排补给采空区的地下水是通过在与采空区具有水力联系的主要通道口设置围堰和导水通道，使地下水选择性地绕过采空区流动，消减采空区矿井水的补给水量。
3.根据权利要求2所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：围堰材料为碱渣和水泥混合制备的抗酸胶结材料；导水通道为导水管。
4.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤二中，对地表水补给采空区的优势通道进行注浆封堵的具体方法为：通过地面调查、示踪试验以及地球物理勘探手段，确定地表水补给采空区的优势通道，然后对这些优势通道进行注浆封堵。
5.根据权利要求1所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：步骤三中，连续产碱系统由从上到下设置的有机基质层和凹凸棒石和碱渣复合材料层组成，层间填充有铁还原菌和硫酸盐还原菌混合菌液。
6.根据权利要求5所述的一种废弃矿山采空区地下水原位协同处理方法，其特征在于：所述的连续产碱系统的有机基质层厚度为0.3～0.6m，凹凸棒石和碱渣复合材料层厚度1.0～1.5m。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏坪，陈梦舫，李婧，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：
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