一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法技术

本发明专利技术公开了一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法，包括以下步骤：(1)构建新土堆；(2)底层基底构建；(3)底层营养构建；(4)中层基底构建；(5)中层营养构建；(6)上层基底构建；(7)上层营养构建；(8)构建植被。通过无机

【技术实现步骤摘要】
一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法


[0001]本专利技术涉及环境治理
，具体涉及到一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿是我国重要的战略资源，主要分布在南方的江西、广东、福建等省，其中以江西赣南开采时间最早、开采量最多。赣南离子型稀土资源具有储量大、分布广、中重稀土含量高、配比好、采冶性能优和放射性活度低等特点；其资源开采始于上世纪70年代。近20年来，赣南稀土资源遭受大量非法开采，地表表土及含稀土资源的风化层被剥离，通过“搬山运动”，将含稀土的风化土逐层堆积浸提，进而形成高度可达4-8m、边坡长200-230m、坡角30
°-
60
°
的稀土“堆场”，堆浸地遗弃之后，形成巨量的稀土“尾砂山体”。堆场中采用原始的硫酸铵、碳酸铵池浸与堆浸工艺进行稀土元素提取，造成大量植被破坏、水土流失、土壤砂化与酸化；产生的氨氮废水不仅会通过渗滤作用进入地下水体，而且在雨水的冲刷和地表径流的作用下经沟渠汇入附近的河流，造成堆场附近的水体污染，形成流域高含量的氨氮“稀土尾水”，其含量可达150mg/L，远远超过国家地表水质劣V类标准。高浓度氨氮尾水进入地表，其pH值为3左右，水体中几乎所有生物都无法生存，给下游流域生态造成严重的威胁。
[0003]目前，国外针对工业污染场地重金属与有机污染修复已研究开发了众多修复材料及配套施用技术。近年来，我国很多高校和科研机构与一些环境修复公司借鉴欧美国家先进经验和技术，在工业场地与污染农田环境修复方面也取得了一定的成绩，特别是在农田重金属污染环境修复方面开展了大量的机理与试验示范研究，取得了显著的成绩。在重金属固化稳定化方面(钝化)开发了多种无机、有机、生物和复合材料。主要有1)无机材料，包括黏土矿物、磷灰石、铁锰氧化物等；2)生物材料，主要为通过各种农业废弃物制备的生物炭、微生物菌剂；3)复合材料，将矿物材料与生物材料，通过一定的工艺进行复合制备的材料。近年来，纳米材料以其极高的表面催化活化能力受到关注，也有一定的应用。但由于纳米材料的团聚性限制了其在土壤污染修复中的应用，必须将其复合到其他材料的表面才能发挥作用。
[0004]天然矿物，如沸石、凹凸棒石、蒙脱石、高岭土、海泡石、蛭石、伊利石、磷灰石等，以及生物质炭，通过热、酸、碱、盐等改性后，可大大增加材料的比表面积和孔隙率，增强材料颗粒的官能团与污染离子的结合能力。目前市场上已有比较成熟的以上各种改性材料。同时，一些硝化菌、反硝化菌剂和硫酸盐还原菌剂，也已相对成熟，并实现了商业化应用。
[0005]氨氮进入土壤后，一部分转化为硝酸根和亚硝酸根，导致土壤严重酸化。土壤酸化不仅破坏土壤性质，且不利于植物根系的生长，在极低的pH条件下，植物根系的生长受到阻碍。土壤酸化可抑制早稻、小麦、玉米、油菜种子萌发，降低种子活力，影响幼苗生长，最后导致农作物减产。氮素属于生物养分，但是超过一定的阈值后却对生物产生毒害作用。大量氨氮进入水体，可导致江河湖泊出现严重的富营养化，水生植物消失，鱼类无法生存，水生生
态系统崩溃。
[0006]大量研究表明，基于物理与化学的过程很难完成氨的脱氮化，而必须依赖微生物的硝化－反硝化作用。硫酸盐还原，既可通过化学，也可通过微生物来实现。但化学还原需要投入大量的还原剂，成本高，需专门的搅拌反应装备，施工工程量大，且容易形成二次污染，并不适用于离子型稀土矿区广泛分布的巨量稀土尾砂的修复治理。通过硫酸盐还原菌，将硫酸盐转化为硫化物，赋存在相对缺氧的土体深部，其活性和移动性较低，可维持长期的稳定性。
[0007]迫于环境压力，目前赣南稀土资源开采利用处于停产状态。国家正整顿稀土资源开采管理，在稀土资源开采利用的同时保护生态并修复环境是今后的必然要求。因此亟待解决实现稀土资源开采利用与污染控制、生态恢复协同的技术方法。
[0008]有研究表明，通过建T型蓄水沟，增强土壤蓄水、保水能力，结合土壤改良，植物选种，实现了堆场土壤的快速复绿，可有效恢复生态。但赣南离子型堆场是通过“搬山运动”所形成的，通常厚度达4-8m，而植被恢复层通常不超过50cm。稀土堆场中残留的浸矿剂氨氮、硫酸根以及由此产生的硝酸根、亚硝酸根仍会持续不断地通过径流进入地表水体，形成流域“稀土尾水”。而且，由于堆场中浸矿剂没能有效清除，堆场土体颗粒表面电荷趋同，双电层消失，导致堆场土体不稳定，暴雨季节易形成冲沟，并伴随垮塌事件，地表恢复的植被也随之被破坏。因此，解决稀土中残留的氨氮、硫酸根等才是解决稀土堆场污染的重中之重。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法，可以有效控制离子型堆场硝酸盐、氨氮与硫酸盐释放的问题，使堆场土体结构趋于稳定，地表生态得以恢复，达到污染控制-土体稳定-生态功能恢复一体化修复。
[0010]为达上述目的，本专利技术提供了一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法，包括以下步骤：
[0011](1)构建新土堆
[0012]将离子堆场的污染土运往平整地，破碎后堆积；
[0013](2)底层基底构建
[0014]将破碎的污染土堆置并平整，施入石灰，直至土壤pH值为6.6-7.8；
[0015](3)底层营养构建
[0016]向施过石灰的底层施入硫酸盐还原菌，同时施入经堆肥腐熟的畜禽粪便，并覆盖生物降解地膜；
[0017](4)中层基底构建
[0018]在步骤(3)处理好的底层上方继续堆放破碎的污染土，并向其中拌入占污染土质量百分比0.5％-0.7％的沸石和0.3％-0.5％的凹凸棒土，添加石灰直至土壤pH值为6.6-7.8；
[0019](5)中层营养构建
[0020]向步骤(4)处理好的中层施入反硝化菌和碳源；
[0021](6)上层基底构建
[0022]在步骤(5)处理好的中层上方继续堆放破碎的污染土，并向其中拌入占污染土质
量百分比0.4％-0.6％的生物炭，添加石灰直至土壤pH值为6.6-7.8；
[0023](7)上层营养构建
[0024]向步骤(6)处理好的上层施入钙镁磷肥和生物有机肥，堆置后平整土地并施入硝化菌剂；
[0025](8)构建植被
[0026]养护步骤(7)处理好的土堆，1月后播种草种，同时挖掘径流沟。
[0027]采用上述方案的有益效果是：通过无机-有机稳定化材料将堆场硝酸根、氨氮和硫酸根固定，减少其移动性和向外部环境的迁移性，再向堆场土壤中加入高效硝化菌、反硝化菌和硫酸盐还原菌，同时施入微生物呼吸所需的碳源，使氨氮、硝酸根通过硝化-反硝化作用转化为氮气、氧化亚氮逸散，硫酸根转化为硫化物在堆场土体深部固定；表层播种能够在堆场快速萌发生长的草种，使堆场土体整体趋于稳定；其中，畜禽粪便含大量有机质和养分可供微生物呼吸利用，被埋藏后发生有机质降解作用，可迅速耗竭氧气，形成还原环境，从而促使硫酸根充当电子受体，促进硫酸盐还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建新土堆将离子堆场的污染土运往平整地，破碎后堆积；(2)底层基底构建将破碎的污染土堆置并平整，施入石灰，直至土壤pH值为6.6-7.8；(3)底层营养构建向施过石灰的底层施入硫酸盐还原菌，同时施入经堆肥腐熟的畜禽粪便，并覆盖生物降解地膜；(4)中层基底构建在步骤(3)处理好的底层上方继续堆放破碎的污染土，并向其中拌入占污染土质量百分比0.5％-0.7％的沸石和0.3％-0.5％的凹凸棒土，添加石灰直至土壤pH值为6.6-7.8；(5)中层营养构建向步骤(4)处理好的中层施入反硝化菌和碳源；(6)上层基底构建在步骤(5)处理好的中层上方继续堆放破碎的污染土，并向其中拌入占污染土质量百分比0.4％-0.6％的生物炭，添加石灰直至土壤pH值为6.6-7.8；(7)上层营养构建向步骤(6)处理好的上层施入钙镁磷肥和生物有机肥，堆置后平整土地并施入硝化菌剂；(8)构建植被养护步骤(7)处理好的土堆，1月后播种草种，同时挖掘径流沟。2.如权利要求1所述的修复离子型堆场氨氮、硫酸根污染的方法，其特征在于，所述步骤(1)土地的堆层厚为30cm，土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦朝阳，杨芬，张萍，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：