一种蓝藻-苔藓结皮与生物碳-半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法技术

本发明专利技术公开了一种蓝藻

【技术实现步骤摘要】
一种蓝藻
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苔藓结皮与生物碳
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半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法


[0001]本专利技术属于环境工程领域，具体涉及一种蓝藻
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苔藓结皮与生物炭
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半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法。

技术介绍

[0002]尾矿是指选矿中分选作业的产物中有用目标组分含量较低而无法用于生产的部分，随着我国大规模的矿山开采活动，带来了严重的矿山生态环境破坏和土壤重金属污染，并威胁到人体健康。尾矿库沉积滩面产生的风蚀扬尘会污染周边空气，含重金属尾矿产生的废水可能污染地表水与地下水，扬尘及地下水导致重金属迁移将导致周边土壤污染。同时，重金属还会通过食物链在人体器官和生物体内积累，对人体造成相当大的危害。
[0003]尾矿修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复。其中，物理修复通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等；生物修复即利用生物体来实现土壤重金属的迁移转化，比如植物修复、微生物修复等。
[0004]生物土壤结皮是由藻类、地衣、苔藓、细菌和真菌等生物组分与其下薄层土壤结合形成的一种复杂的生物土壤复合体。生物结皮具有很强的环境适应性，广泛分布于各种生境中，尤其在一些维管束植物通常难以定植的退化生境中，在改善极端土壤环境中具有重要作用。金属尾矿库作为一种严重退化的污染生境，生物结皮往往是最初拓殖的生物复合体。生物结皮能够影响土壤的多项生态过程，如加速土壤的碳氮循环、稳定土壤、减少水流侵蚀、提高土壤肥力等。蓝藻与苔藓是生物结皮中的重要组成部分，也是主要光合物种。在合适的环境中，生物结皮最终演替为以苔藓结皮为主的形态，并可能为其他高等植物取代。藻类结皮可以显著积累营养物质，显著改善其生境，蓝藻分泌的胞外多聚物，能够降低土壤重金属含量，从而促进苔藓的生长。
[0005]通常，重金属尾矿自然形成生物结皮需要漫长的过程，人工诱导结皮技术能够大大缩短这一时间。人工诱导蓝藻结皮的主要步骤包括藻种的分离纯化、大规模培养和工程化接种，诱导苔藓结皮主要包括自然苔藓的采集与接种，结皮接种后需要一定时间养护。通过筛选重金属耐受的蓝藻与苔藓，并接种于尾矿砂表面，可以快速在尾矿砂表面形成生物结皮。
[0006]生物炭是生物质原料经过热裂解转化形成的，一种富有孔隙结构、含碳量高的碳化物质。生物炭具有多孔性，且表面官能团丰富，能够吸附环境中的有机污染物和重金属，从而有效地降低污染物的迁移性和生物可利用性。同时，生物炭具有良好的理化性质和养分调节能力，可以有效改善土壤理化性质和微生物活性，降低土壤养分的流失，从而提高土壤肥力，促进作物的生长。碳化污泥是以污泥为原材料，在无氧或缺氧条件下进行热解处理，以获得含碳固体产物为主要目标产物的污泥稳定化过程，其具有良好的稳定性。通过降
低污泥碳化温度、缩短碳化时间得到半碳化污泥，可以降低碳化程度，提高有机碳和氮硫元素含量，并减少碳化过程能源消耗。
[0007]通过蓝藻
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苔藓结皮与生物炭
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半碳化污泥改良剂的联合作用，可以对尾矿砂产生以下影响：1)生物炭固化以及生物吸收重金属，降低重金属的有效性；2)改善土壤结构；3)提高土壤肥力与微生物活性；4)快速实现尾矿砂表面生物结皮的覆盖，加快植物的生长，实现尾矿砂“复绿”。因此，生物炭与生物结皮的联合应用，为治理重金属尾矿提供了一种新思路。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种蓝藻
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苔藓结皮与生物炭
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半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法。本专利技术的目的还在于提供了一种尾矿修复组合物。
[0009]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0010]一种蓝藻
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苔藓结皮与生物炭
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半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法，包括如下步骤：
[0011](1)往尾矿砂中加入生物炭
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半碳化污泥改良剂，混匀后平铺。所述的生物炭
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半碳化污泥改良剂主要包括如下按质量百分比计的组分：20
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40％生物炭、50
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75％半碳化污泥与5
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10％羧甲基纤维素钠。
[0012](2)浇水至尾矿砂含水率为10％
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40％，均匀播撒苔藓碎皮，然后喷洒蓝藻液。
[0013](3)接种后10
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15天内每天补充营养液和水；修复期间，在修复地上方覆盖防晒网以降低光照强度，减少样地水分蒸发，以保证结皮生长尤其是接种初期所需的光照强度、营养和水分。
[0014]所述的苔藓碎皮的苔藓种源采集自尾矿库或其周边，铲取苔藓结皮层(1cm)，置在温度小于30℃、相对湿度不大于60％的背阴处晾干，挑出结皮中杂质，将结皮层粉碎为长度均匀分布在0.01
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0.5cm间的茎叶碎片，得到苔藓种源。苔藓碎皮的接种量优选为每平方米0.5kg
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5kg。
[0015]所述的蓝藻筛选自尾矿原位结皮，将结皮置于培养液中直至出现藻类生长，将藻液进行稀释涂布至固体培养基培养至出现单一藻类斑块，选取丝状藻进行分子发育鉴定，将其中蓝藻门藻株接种至培养液中扩大化培养至稳定期得到蓝藻液，所述的培养液优选为BG
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11培养液。蓝藻液的接种量优选为每平方米2L
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20L。
[0016]所述的生物炭
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半碳化污泥改良剂优选通过包括如下步骤的方法制备得到：以玉米秸秆为原材料、限氧控温法制备生物炭，以城市污水污泥为原材料、通过水热碳化法制备半碳化污泥，以羧甲基纤维素盐为粘合剂保持改良剂形态，将生物炭、半碳化污泥和羧甲基纤维素盐充分混合制备得到生物炭
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半碳化污泥改良剂。生物炭
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半碳化污泥改良剂的加入量优选为尾矿砂质量的1％
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20％。
[0017]一种修复尾矿的组合物，包含苔藓、蓝藻和生物炭
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半碳化污泥改良剂，其修复效果显著优于仅接种苔藓与仅接种苔藓和蓝藻。
[0018]上述方法和组合物在修复尾矿中的应用，在一些实施方式中，所述的尾矿为铅锌尾矿。
[0019]本专利技术的优点和有益效果：使用本专利技术方法能够快速在尾矿砂表面形成结皮。同
时，钝化尾矿砂中的重金属，降低尾矿砂重金属的迁移性和毒性，改善土壤理化性质，提高土壤酶活性，促进植物的生长，实现尾矿的“复绿”。本专利技术使用蓝藻
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苔藓结皮和生物炭
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碳化污泥改良剂联合修复尾矿，是一种创新性强、环境友好且十分具有潜力的尾矿砂治理技术。
附图说明
[0020]图1：实验材料：苔藓种源、蓝藻培养、生物炭
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半碳化污泥改良剂实物图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝藻
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苔藓结皮与生物碳
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半碳化污泥改良剂联合修复尾矿的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)往尾矿砂中加入生物炭
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半碳化污泥改良剂，混匀后平铺；所述的生物炭
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半碳化污泥改良剂主要包括如下按质量百分比计的组分：20
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40％生物炭、50
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75％半碳化污泥与5
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10％羧甲基纤维素钠；(2)浇水至尾矿砂含水率为10％
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40％，均匀播撒苔藓碎皮，然后喷洒蓝藻液；(3)接种后10
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15天内每天补充营养液和水；修复期间，在修复地上方覆盖防晒网。2.根据权利要求1所述的蓝藻
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苔藓结皮与生物炭改良剂联合修复尾矿的方法，其特征在于：所述的苔藓碎皮的苔藓种源采集自尾矿库或其周边，铲取苔藓结皮层，置在温度小于30℃、相对湿度不大于60％的背阴处晾干，挑出结皮中杂质，将结皮层粉碎为长度均匀分布在0.01
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0.5cm间的茎叶碎片，得到苔藓种源。3.根据权利要求1所述的蓝藻
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苔藓结皮与生物炭改良剂联合修复尾矿的方法，其特征在于：所述的苔藓碎皮的接种量为每平方米0.5kg
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5kg。4.根据权利要求1所述的蓝藻
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苔藓结皮与生物炭改良剂联合修复尾矿的方法，其特征在于：所述的蓝藻筛选自尾矿原位结皮，将结皮置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兰洲，廖克俊，曾昱扬，陶越，侯亮辉，付瑶佳，陈子旭，李研，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：