一种矿山污染土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种矿山污染土壤修复剂及其制备方法和应用，属于矿山修复技术领域。本发明专利技术矿山污染土壤修复剂由营养剂和抑菌剂混合而成，其中，营养剂是以污泥为原料水热处理后经固液分离得到上清液，选择性投加调理剂制备而成，抑菌剂是以生物质为原料水热处理后经固液分离得到上清液，选择性投加调理剂制备而成。修复剂的应用方法是将修复剂稀释后，每间隔24小时施入矿山污染土壤中修复30天。本发明专利技术修复剂富含N、P等营养元素、生长激素，以及苯酚、酮类抑菌成分，可抑制化能自养型硫氧微生物的活性，提高土壤中异养微生物的含量，实现对矿山污染土壤生物群落结构的调节，降低酸性淋溶废水的产生和重金属的释放。淋溶废水的产生和重金属的释放。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山污染土壤修复剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种矿山污染土壤修复剂及其制备方法和应用，属于矿山修复


技术介绍

[0002]随着我国采矿业的快速发展，矿山开发带来巨大经济效益的同时也对生态环境造成严重破坏。矿山开发首先对当地的生态平衡产生显著的影响。由于表层土壤被清除，导致大面积的矿山突然裸露在外，土壤的养分，水分以及有机质严重流失。由于我国多数尾矿为多金属硫化矿物，含有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。硫化尾矿中的硫化物等在空气、水和微生物作用下氧化、酸化形成酸性废水，随降雨径流造成严重的重金属、磷、氟、持久性有机物污染物等的冲淋污染。产生的酸性矿山废水不仅对受纳水体造成严重污染，还有可能渗入到地下水环境，通过食物链富集对人体健康造成威胁。因此，抑制酸性废水的产生和重金属的释放是矿山污染土壤修复的问题根源。
[0003]多金属硫化尾矿中酸性矿山废水的产生主要有两个来源。一是化学氧化过程：尾矿中的Fe
2+
在氧气和水的作用下氧化为Fe
3+
，Fe
3+
发生水解，产生铁沉积物的同时产生H
+
，使矿山环境初步酸化。同时在缺氧的环境下，Fe
3+
氧化黄铁矿，将其部分氧化为硫代硫酸盐。随后硫代硫酸盐将被三价铁攻击再次完全氧化为硫酸盐；二是生物氧化作用：尾矿中还原性硫在硫氧化菌的作用下转化为硫酸根的过程。目前研究证明，微生物的氧化作用是造成酸性矿山废水产生的主要原因，其中大多数微生物的营养类型为化能自养型，且需要生活在酸性和较高的氧化还原电位环境中。而现有技术中矿山土壤的修复技术主要包括两个技术方向：一是通过物理化学的方式吸附固定土壤中的重金属；二是通过化学药剂或生物浸滤的方式去除土壤中的重金属。这些技术方法对矿山土壤中硫氧微生物的活性影响较小，并没有从生物群落组成的角度根本解决矿山土壤产生酸性废水和重金属淋溶的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种矿山污染土壤修复剂及其制备方法和应用，该土壤修复剂利用城市污泥和木质纤维素类生物质的水热液制备，不仅可以实现废弃物的资源化利用，而且所制备的土壤修复剂可以提高矿山污染土壤中异养型微生物的活性，抑制以硫氧微生物为代表的化能自养型微生物的活性，从而改善矿山土壤中生态群落组成，从根本上改善矿山土壤结构，抑制酸性矿山废水的产生。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种矿山污染土壤修复剂，所述的修复剂由营养剂和抑菌剂组成。
[0007]优选地，所述的修复剂中的营养剂和抑菌剂的质量比为(5
‑
10):1。
[0008]优选地，所述的营养剂中溶解性蛋白质的浓度在8
‑
12g/L、溶解性胡敏酸的浓度在2
‑
4g/L、吲哚
‑3‑
乙酸的浓度在0.2
‑
0.5mg/L、羟基苯基乙酸的浓度在0.8
‑
1.2mg/L；和/或，所述的抑菌剂中苯酚浓度在200
‑
300mg/L、酮类物质浓度在100
‑
150mg/L。
[0009]上述矿山污染土壤修复剂的制备方法，所述的修复剂由营养剂和抑菌剂混合而成，所述的营养剂以污泥为原料制备，所述的抑菌剂以生物质为原料制备，所述的营养剂的制备方法包括如下步骤:(1)碱化污泥制备：向污泥中投加碱化剂，混合均匀并调节污泥pH至11
‑
13，得到碱化污泥；(2)营养剂前体制备：将步骤(1)中的碱化污泥于80
‑
180℃下水热处理5
‑
60min，水热处理后的水热污泥进行固液分离，得到的上清液作为营养剂前体；(3)营养剂的制备：选择性地向营养剂前体中投加调理剂，得到营养剂。
[0010]优选地，所述的调理剂为溶解性蛋白质、溶解性胡敏酸、吲哚
‑3‑
乙酸和羟基苯基乙酸中的至少一种，所述的选择性地向营养剂前体中投加调理剂，指的是，当营养剂前体中的目标物质浓度在目标范围时即营养剂前体中溶解性蛋白质的浓度在8
‑
12g/L、溶解性胡敏酸的浓度在2
‑
4g/L、吲哚
‑3‑
乙酸的浓度在0.2
‑
0.5mg/L、羟基苯基乙酸的浓度在0.8
‑
1.2mg/L时，则无需向营养剂前体中投加调理剂直接得营养剂，当营养剂前体中任一目标物质的浓度小于目标范围时，则需向营养剂前体中投加适量调理剂以使营养剂中各目标物质(溶解性蛋白质、溶解性胡敏酸、吲哚
‑3‑
乙酸和羟基苯基乙酸)的浓度在目标范围。
[0011]优选地，所述的抑菌剂包括如下制备步骤：向反应器中加入生物质和反应溶剂，于200
‑
350℃下水热液化处理30
‑
60min，所得混合液进行固液分离，取上清液选择性地添加苯酚，即得抑菌剂。
[0012]进一步优选地，所述的取上清液选择性地添加苯酚，指的是，当上清液中苯酚浓度在200
‑
300mg/L时，无需向上清液中加入苯酚即可直接得抑菌剂，当上清液中苯酚浓度小于200mg/L时，则需向上清液中投加适量苯酚以使上清液中苯酚浓度在200
‑
300mg/L。
[0013]进一步优选地，所述的生物质与反应溶剂的质量比为1:(10
‑
20)，所述的反应溶剂为水。
[0014]优选地，所述的污泥为初沉污泥、剩余活性污泥、浓缩污泥、脱水污泥、消化污泥中的至少一种，污泥的含固率为1
‑
20％；和/或，所述的生物质为至少一种木质纤维素类生物质。
[0015]优选地，所述的碱化剂为氢氧化钙、氧化钙、1.0
‑
4.0mol/L氢氧化钠溶液中的一种，碱化剂的投加量为污泥干重的5％
‑
10％。
[0016]上述矿山污染土壤修复剂的应用，包括如下步骤：将所述的修复剂稀释100
‑
1000倍，然后施入矿山污染土壤中修复30天以上，其中，稀释后的修复剂采用每间隔24h施加一次的方式施入，每次施加量为土壤质量的0.4
‑
2％。
[0017]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0018](1)造成矿山污染土壤重金属淋溶的根本原因是土壤中化能自养型硫氧微生物造成的土壤酸化和酸性废水的产生，现有技术多采用吸附固定等方式来实现矿山污染土壤的修复，并没有解决矿山污染土壤的根本问题。本专利技术矿山污染土壤修复剂可以提高矿山污染土壤中异养型微生物的活性，抑制以硫氧微生物为代表的化能自养型微生物的活性，从而改善矿山土壤中生态群落组成，从根本上改善矿山土壤的微生态结构，提高土壤基质的理化性质，避免土壤酸化和酸性淋溶废水的产生。
[0019](2)本专利技术矿山污染土壤修复剂采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山污染土壤修复剂，其特征在于，所述的修复剂由营养剂和抑菌剂组成。2.如权利要求1所述的矿山污染土壤修复剂，其特征在于，所述的修复剂中的营养剂和抑菌剂的质量比为(5
‑
10):1。3.如权利要求1或2所述的矿山污染土壤修复剂，其特征在于，所述的营养剂中溶解性蛋白质的浓度在8
‑
12g/L、溶解性胡敏酸的浓度在2
‑
4g/L、吲哚
‑3‑
乙酸的浓度在0.2
‑
0.5mg/L、羟基苯基乙酸的浓度在0.8
‑
1.2mg/L；和/或，所述的抑菌剂中苯酚浓度在200
‑
300mg/L、酮类物质100
‑
150mg/L。4.如权利要求3所述的矿山污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述的修复剂由营养剂和抑菌剂混合而成，所述的营养剂以污泥为原料制备，所述的抑菌剂以生物质为原料制备，所述的营养剂的制备方法包括如下步骤:(1)碱化污泥制备：向污泥中投加碱化剂，混合均匀并调节污泥pH至11
‑
13，得到碱化污泥；(2)营养剂前体制备：将步骤(1)中的碱化污泥于80
‑
180℃下水热处理5
‑
60min，水热处理后的水热污泥进行固液分离，得到的上清液作为营养剂前体；(3)营养剂的制备：选择性地向营养剂前体中投加调理剂，得到营养剂。5.如权利要求4所述的矿山污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述的调理剂为溶解性蛋白质、溶解性胡敏酸、吲哚
‑3‑
乙酸和羟基苯基乙酸中的至少一种，所述的选择性地向营养剂前体中投加调理剂，指的是，当营养剂前体中的目标物质浓度在目标范围时即营养剂前体中溶解性蛋白质的浓度在8
‑
12g/L、溶解性胡敏酸的浓度在2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董滨，陈仁杰，孙相娟，徐祖信，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：