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时间:2018-10-29
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1、粉煤灰充填塌陷区复垦技术研究 摘要:通过对样本的实验检测数据分析,得出粉煤灰中重金属含量低于塌陷区土壤水体中的重金属元素含量,符合国家相关标准。依据粉煤灰充填塌陷区复垦技术对徐庄煤矿塌陷区进行复垦,与传统复垦相比,投入成本大幅减低。既恢复了塌陷区耕地,又利用了粉煤灰,经济和社会效益巨大。 关键词:塌陷区复垦;粉煤灰充填;重金属元素;淋溶作用;经济效益 1概述 徐庄煤矿塌陷区塌陷深度从0.7~5.5m不等。由于该塌陷区属于高潜水位地区,故地表塌陷后积水严重,当前该区域主要为鱼塘、坑塘水面,部分塌陷影响较小区域为旱地。大屯发电厂每年用于发电、供热消耗
2、燃煤约166万吨,因而每年产生的粉煤灰40万吨。发电厂的粉煤灰、脱硫灰无场地存放,将严重影响电厂生产,甚至停炉。将粉煤灰作为充填材料,充填至徐庄煤矿塌陷区内,再在其上覆盖一定厚度的土壤,复垦为耕地。这样既可以解决粉煤灰的堆存问题,也能解决复垦充填材料的问题,大大降低复垦成本,减轻企业经济压力。 2粉煤灰重金属元素含量检测分析 实验通过对大屯发电厂粉煤灰中重金属元素含量检测,检测结果:砷7mg/kg;镉未检出;铬13mg/kg;铜29mg/kg;汞未检出;镍11mg/kg;铅11mg/kg;锌37mg/kg;硒4mg/kg;氟19.2mg/l。由此得出
3、以下结论:粉煤灰样品中重金属镉元素Cd和汞元素Hg均未检出,可见粉煤灰中这两种元素的含量极低,可以忽略。将粉煤灰中的重金属元素含量与国家相关标准的限制值对比,尤其是与《GB15618-2008土壤环境质量标准》相比较可见,除了硒Se和氟F两种元素外,其余重金属元素含量均低于限制值。 3粉煤灰中重金?僭?素对土壤的影响分析 由于粉煤灰充填至塌陷区后,在其上覆盖土壤,用于种植。粉煤灰中的重金属元素可能会渗出至水中,可能造成粉煤灰周围土壤受到污染。因此通过淋滤实验检测粉煤灰中重金属元素对土壤的影响。 实验以淋溶作用为理论基础,选择直径10cm的PVC管,
4、管下口放置滤纸。滤纸上方充填60cm粉煤灰,管道上部通过供液箱淋滤去离子水,管道下方用漏斗和烧杯装淋滤液,淋滤实验示意图如图1所示。实验先通过供液箱控制去离子水流速和流量,使粉煤灰达到水饱和状态,淋滤开始时,适当调高供液箱流量,确保在整个淋滤过程中,PVC管道中液面始终高于粉煤灰6cm左右,分别接7h、14h、21h、28h和35h的淋滤液,测定其中的重金属元素含量。通过测试淋滤得到的五种淋滤液中的重金属元素含量,得知淋滤液中重金属含量较低,除了硒Se之外,其余元素均为未检出。粉煤中的重金属元素在淋滤状态下,不易向土壤中转移。 同时对徐庄矿储灰场生长植
5、物重金属元素含量测试分析,该储灰已经超过三年,一直处于未利用状态,当地农民在储灰场的粉煤灰上直接种植多种作物,如高粱、黄豆、南瓜、芝麻、棉花等。其中黄豆为主要农作物,故测定黄豆在粉煤灰中生长过程中,粉煤灰中重金属元素向黄豆中转移的结果。经测定:黄豆中的重金属元素含量整体较低,在检测的十种重金属元素中,只有铜Cu和锌Zn两种元素含量较高,其余八种重金属元素均未检出。因《GB2762-2012食品安全国家标准食品中污染物限量》中,规定了食品中铅、镉、汞、砷、锡、镍、铬等重金属元素的限量指标,而无铜Cu和锌Zn的限量指标,说明铜Cu和锌Zn两种重金属元素不属于
6、对人体危害程度较高的重金属元素。而且相对于之前的旧标准,本标准取消了硒、铝、氟的限量规定。 4复垦土地利用方向及农作物选择 根据《上海大屯能源股份有限公司徐庄煤矿塌陷地复垦可行性研究》(2008.9)中对于徐庄煤矿塌陷地复垦的适宜性评价,徐庄煤矿塌陷土地原本为耕地的实际情况,徐庄煤矿塌陷地适宜的复垦方向为耕地。通过前文的研究结果,粉煤灰中的重金属元素含量低于国家相关标准,且析出情况较小,不会对复垦区域的土壤及农作物造成污染,故徐庄煤矿塌陷区采用粉煤灰充填复垦方法复垦后,土地适宜作为耕地使用。 而由于需要考虑复垦成本,故粉煤灰上方覆盖的表土不宜过厚,
7、一般最厚不超过1m。适合种植冬小麦、黄豆、玉米、棉花等。待复垦土地经过数年种植后,土壤重金属元素含量比较稳定,可考虑种植水稻。 5粉煤灰充填塌陷区复垦实施及经济效益 5.1具体实施步骤 (1)首先根据塌陷坑周边高程与覆土厚度,设计粉煤灰的充填标高,设计在粉煤灰上部压覆80cm厚土壤;(2)粉煤灰充填至设计标高后,静置并沉淀,上层清水从堤坝的水闸排至堤坝外,优先利用其它塌陷坑或顺堤河作为泄水区;(3)堤坝水闸深度要与粉煤灰设 计标高一致,待粉煤灰沉淀之后,提起水闸,将上层清水排出;(4)粉煤灰充填完毕后,先覆盖20cm粘土,并用打夯机夯实,作为隔离
8、层;(5)在隔离层上部再覆盖60cm厚耕植土。 在复垦过程中,要充分考虑粉煤灰
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