本發明屬于礦山廢水處理產生的底泥修復治理
技術領域：
，具體涉及一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑及其制備方法。
背景技術：
：土壤修復是指利用物理、化學和生物的方法轉移、吸收、降解和轉化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受水平，或將有毒有害的污染物轉化為無害的物質。從根本上說，污染土壤修復的技術原理可包括為：(1)改變污染物在土壤中的存在形態或同土壤的結合方式，降低其在環境中的可遷移性與生物可利用性；(2)降低土壤中有害物質的濃度。美國在20世紀90年代用于污染土壤修復方面的投資有近1000億美元。污染土壤修復的理論與技術已成為整個環境科學與技術研究的前沿。土壤的修復的過程相當漫長，當前解決土壤污染問題，需要有不同學科的科學家如土壤學、農學、生態學、生物地球化學、海洋科學以及涉及農業、林業、漁業等有關的生產單位和政府決策者的共同努力。中國土壤污染已對土地資源可持續利用與農產品生態安全構成威脅。全國受有機污染物污染的農田已達3600萬公頃，污染物類型包括石油類、多環芳烴、農藥、有機氯等；因油田開采造成的嚴重石油污染土地面積達1萬公頃，石油煉化業也使大面積土地受到污染；在沈撫石油污水灌區，表層和底層土壤多環芳烴含量均超過600mg/kg，造成農作物和地下水的嚴重污染。全國受重金屬污染土地達2000萬公頃，其中嚴重污染土地超過70萬公頃，其中13萬公頃土地因鎘含量超標而被迫棄耕。對于重金屬污染地、化工區污染地、沙化地、鹽堿地、石漠化地、板結地等污染嚴重的土地，其不適宜種植任何莊稼和果蔬，這就造成了土地的嚴重浪費。正因為如此，中國的污染土壤修復研究，正經歷著由實驗室研究向實用階段的過渡，即將進入一個快速、全面的治理時期。我國各種類型礦區的土地環境破壞問題一直以來都十分突出。據中國土地礦產法律事務中心處長劉燕萍介紹，保守估計，目前全國1500個各類礦區開發占用和損壞的土地面積多達200萬公頃(200億平方米)，并且每年仍以3.3萬到4.7萬公頃的速度遞增。而在土地復墾完成方面，我國目前礦區土地復墾率只有15％，遠低于國際上50％-70％的平均礦地復墾率水平，更低于歐美國家超過80％以上的數字。全國土地復墾的現實十分嚴峻。劉燕萍表示，200萬公頃中屬于礦山開發占用的耕地面積達60萬公頃。目前國家大力提倡生態文明建設，特別是強調加大耕地保護力度，恢復礦山占用和被破壞的耕地面積迫在眉睫。礦山生態修復涉及面廣，單體投資規模巨大。據市場測算，以目前礦山土地復墾每平方米100元到200元的綜合投資測算，全部200萬公頃的受破壞礦區土地要修復，將帶動的總體投入將達上萬億元規模，市場空間十分巨大。2011年2月，國務院頒布實施《土地復墾條例》，成為推進礦山土地復墾的綱領性文件。隨著《土地復墾條例實施辦法》的制定，未來礦山土地復墾的主要目標將著眼于實現受損壞土地恢復為耕地及其他生態化用地，而非以往的簡單覆蓋植被。環保部今年以來也在開始圍繞礦山生態修復醞釀制定相關政策。環保部印發的《礦山生態環境保護與恢復治理技術規范》便是其中的首要政策文件。該技術規范提出，將根據礦山生態環境保護和生態治理的重點任務，劃定礦山生態保護和恢復治理分區，采用新技術和新工藝提高生態保護和修復治理水平。除政策“倒逼”之外，一系列激勵措施也將加速落實。據上述國土部人士透露，中央財政每年將投入40億元，地方財政還將從每年收取的礦山企業生態治理保證金中提取資金進行配套支持，形成的總體政府投入規模每年可達500億元。開展礦山復墾需要巨大數量的土壤作為植生基質，異地取土用于礦山復墾會給生態環境造成嚴重的生態破壞。硫化銅礦酸性水處理年產生底泥約50萬噸，現行的處置方式是直接或壓濾后堆存在廢石場，占用寶貴的礦山空間且易發生二次污染。硫化銅礦酸性廢水利用現行工藝處理后所產生的底泥其主要成分是硫酸鈣、氫氧化鐵等，銅、鉛、鋅等金屬含量均低于一級標準(GB8978-1996)，屬于Ι類工業固體廢物，底泥含水40-50％，植物生長所需的磷、鉀0.01-0.04％，在正常范圍內，而含氮極少。根據《中華人民共和國環境保護法》；《中華人民共和國水土保持法》；《礦山地質環境保護規定》(國土資源部令第44號)；《礦山生態環境保護與污染防治技術政策》(環發[2005]109號)；《土地復墾條例》(國務院令第592號)等國家和地方頒布的有關法律、法規、政策文件以及技術規范等，調理修復后的底泥可以運用于礦山復墾，不會產生二次污染。通過對酸性水處理底泥綜合利用，替代土壤作為植物生長基質應用于露天邊坡、尾礦庫壩、廢石場、排土場的生態植被恢復，既解決底泥無處堆放、二次污染的問題，又解決礦山復墾對植物生長基質的巨大需求及避免取土造成的二次生態環境破壞問題，從而實現“以廢治廢”、節省礦山復墾項目所需大量資金的雙重目的，工藝技術可以推廣應用到其他類似礦山。目前，城市污水處理污泥資源化的應用研究國內外均有報道，相關污泥修復治理用的調理劑也有很多研究，但硫化銅礦礦山酸性水處理底泥的資源化、無害化的應用研究尚未見諸報道，對于眾多硫化銅礦開采過程中，酸化廢水處理后產生的大量底泥如何修復治理，研究發明相應的調理增肥劑尚沒有開展。底泥成分與城市污泥成分顯著不同，底泥修復增肥相對于城市污泥修復增肥更加復雜，尤其是酸化廢水處理后的底泥PH值為酸性，且所含水分為結晶水，容易板結，缺乏植物生長所需的大量微量元素，因而迫切需要開展底泥增肥修復研究，發明出相應的調理劑，實現底泥在礦山生態修復中的廢物利用目標。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是針對硫化銅礦酸性廢水底泥的修復治理，發明出相應的調理劑，實現底泥在礦山生態復墾中的廢物利用。本發明通過以下技術方案來實現上述發明目的。一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑，其組分主要包括：泥炭、麥飯石、方解石、乳香、有機肥、秸稈、保水劑、粘結劑。所述的調理劑，其組分按重量百分比包括20-60wt％泥炭、1-6wt％麥飯石、1-6wt％方解石、0.5-3wt％乳香、20-50wt％有機肥、10-30wt％秸稈、0.5-3wt％保水劑、0.5-3wt％粘結劑。所述的麥飯石，為商業購買的粉末狀物質，含有K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，對鎘、汞、砷、鉛等對人體有害的幾種元素有較強吸附能力。所述的乳香產自索馬里或埃塞俄比亞。所述的有機肥，其主要成份選自雞糞、鴨糞、鵝糞、豬糞、牛糞、羊糞、兔糞等家禽家畜糞便的一種或幾種。所述的秸稈選自水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈、蕎麥秸稈的一種或幾種。所述的保水劑是一種高吸水性樹脂，選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、淀粉接枝丙烯酸鹽的一種或幾種。所述的粘結劑選自聚醛基粘結劑、水溶性粘結劑、凝膠水基粘結劑、丙烯酸基粘結劑的一種或幾種。本發明還提供一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：20-60wt％泥炭、1-6wt％麥飯石、1-6wt％方解石、0.5-3wt％乳香、20-50wt％有機肥、10-30wt％秸稈、0.5-3wt％保水劑、0.5-3wt％粘結劑；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。泥炭：無菌、無毒、無污染，通氣性能好，質輕、持水、保肥、有利于微生物活動，增強生物性能，營養豐富，既是栽培基質，又是良好的底泥調解劑，并含有很高的有機質，腐殖酸及營養成份，是實現底泥增肥的主要成分。麥飯石：麥飯石對鎘、汞、砷、鉛等對人體有害的幾種元素有較強的吸附能力，可以一定程度上凈化底泥，含有K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，增強底泥肥力。麥飯石在贛南、山東、廣東、廣西、四川、新疆、福建、江蘇、湖北、陜西、甘肅、河南、河北、山西、吉林、黑龍江等地都有大量礦藏，方解石：在底泥中發酵后，主要是給植物補鈣，強健植物體質的作用。乳香：作為底泥調理劑的母料對各種酶起催化作用，使得各種礦物質達到轉化機能。有機肥：富含大量有益物質，包括：多種有機酸、肽類以及包括氮、磷、鉀在內的豐富的營養元素。不僅能為植物物提供全面營養，而且肥效長，可增加和更新底泥有機質，促進微生物繁殖，改善底泥的理化性質和生物活性，是綠色植物生產的主要養分。秸稈：秸稈中含有大量的有機質，氮、磷、鉀和微量元素，具有養分效應，改土效應和改善生態環境效應，能改善底泥板結，增加底泥養分。保水劑：保水劑可有效抑制水分蒸發，提高底泥的飽和含水量，降低底泥的飽和導水率，從而減緩底泥釋放水的速度，減少底泥水分的滲透和流失，達到保水的目的。還可以刺激作物根系生長和發育，使根的長度增加、條數增多，在干旱條件下保持較好長勢。減少可溶性養分的淋溶損失，達到節水節肥，提高水肥利用率的效果。保水劑具有良好的保溫性能，施用保水劑之后，可利用吸收的水分保持部分白天光照產生的熱能調節夜間溫度，使得底泥晝夜溫差減小。改善底泥結構，保水劑施入底泥中，隨著吸水膨脹和失水收縮的規律性變化，可使周圍底泥由緊實變為疏松，孔隙增大，從而在一定程度上改善底泥的通透狀況。粘結劑：可用于底泥修復的粘結劑主要有聚醛基粘結劑、水溶性粘結劑、凝膠水基粘結劑、丙烯酸基粘結劑，其作用為增強底泥粘度。本發明所提供的一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑，主要用于硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理，其使用方法是：每噸底泥使用本調理劑100公斤左右，均勻攪拌，堆放一周后使用。修復后的底泥用于部分替代土壤作為礦山復墾的植生基材。有益效果：(1)本發明所提供了一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，修復治理后的底泥可替代部分土壤作為復墾的植生基材，既解決底泥無處堆放、二次污染的問題，又解決礦山復墾對植物生長基質的巨大需求及避免取土造成的二次生態環境破壞問題，從而實現“以廢治廢”、節省礦山復墾項目所需大量資金，經濟效益和社會效益均很顯著。通過該調理劑與水的相互作用，迅速形成轉化機能，調節底泥的PH值至中性范圍，補充不足的微量元素，產生大量有益的生物菌群，改善底泥結構，恢復生態平衡，增肥后適合生物生長，從而實現替代土壤作為植生基質應用于礦山復墾，達到廢物利用，避免二次污染，節約大量礦山生態復墾資金的最終目的，具有顯著的技術效果。如果采用異地取土作為植生基材，異地取土平均成本為100元/立方米(含運輸成本)，而采用修復的底泥成本為50元/立方米，每方植生基材節約50元，以江西某硫化銅礦礦區復墾工作為例，實施本發明每年將從所需的巨大植生基材中節約2500萬元資金。采用底泥替代部分土壤作為復墾的植生基材具有明顯的成本優勢。(2)本發明所用原材料均為環境友好型材料，不會引起二次污染，制備方法簡單，使用方便，成本低。具體實施方式下面通過具體實施例進一步說明本發明，但不限制本發明的范圍。若未特別指明，下列實施例的材料均通過商業渠道進行購買。實施例一：一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：泥炭40wt％、麥飯石3wt％、方解石3wt％、索馬里產乳香1wt％、用雞糞制成的有機肥35wt％、水稻秸稈16wt％、保水劑聚丙烯酰胺1wt％、聚醛基粘結劑1wt％；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。將上述方法所制備的一種底泥修復治理用調理劑，以每噸底泥加入本調理劑100公斤，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，均勻攪拌，堆放一周后以上，可用作礦山復墾的植生基材。植生試驗效果：用修復治理后的底泥50％替代土壤，分別種上掃把草、石蒜、蘇丹草、皇竹草、野薏仁、蘆竹、鐵樹、對蘭、美人蕉、楊樹、桅子、黃花、松樹、玉米草、車前草、艾草等植物，其成活率如下表：序號植物物種種植方式成活率1掃把草撒種子90.8％，當年活，冬天枯。2石蒜撒種子99.5％，夏天枯。3蘇丹草撒種子90.9％，當年活，秋天枯。4皇竹草扦插99.1％，秋天枯。5野薏仁撒種子85.4％，當年活，秋天枯。6蘆竹移栽97.3％，秋天枯。7鐵樹移栽51.7％。8對蘭移栽70％，冬天枯。9美人蕉移栽90％，冬天枯。10楊樹扦插75％，冬天枯。11桅子扦插30.7％。12黃花移栽98.1％，冬天枯。13松樹移栽10％。14玉米草撒種子80％，冬天枯15車前草移栽80％，冬天枯16艾草移栽80％，冬天枯實施例二：一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：泥炭20wt％、麥飯石6wt％、方解石1wt％、埃塞俄比亞產乳香0.5wt％、用豬糞制成的有機肥50wt％、玉米秸稈20wt％、保水劑聚丙烯酰鈉2wt％、水溶性粘結劑0.5wt％；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。將上述方法所制備的一種底泥修復治理用調理劑，以每噸底泥加入本調理劑100公斤，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，均勻攪拌，堆放一周后以上，可用作礦山復墾的植生基材。植生試驗效果：用修復治理后的底泥50％替代土壤，分別種上掃把草、皇竹草、美人蕉、楊樹、玉米草等植物，其成活率如下表：序號植物物種種植方式成活率1掃把草撒種子90.8％，當年活，冬天枯。2皇竹草扦插99.1％，秋天枯。3美人蕉移栽90％，冬天枯。4楊樹扦插75％，冬天枯。5玉米草撒種子80％，冬天枯實施例三：一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：泥炭60wt％、麥飯石1wt％、方解石5.5wt％、索馬里產乳香1wt％、用羊糞制成的有機肥20wt％、小麥秸稈10wt％、保水劑淀粉接枝丙烯酸鹽0.5wt％、丙烯酸基粘結劑2wt％；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。將上述方法所制備的一種底泥修復治理用調理劑，以每噸底泥加入本調理劑100公斤，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，均勻攪拌，堆放一周后以上，可用作礦山復墾的植生基材。植生試驗效果：用修復治理后的底泥50％替代土壤，分別種上掃把草、皇竹草、美人蕉、楊樹、玉米草等植物，其成活率如下表：序號植物物種種植方式成活率1掃把草撒種子89.2％，當年活，冬天枯。2皇竹草扦插97.8％，秋天枯。3美人蕉移栽91％，冬天枯。4楊樹扦插72％，冬天枯。5玉米草撒種子78％，冬天枯實施例四：一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：泥炭30wt％、麥飯石4wt％、方解石2wt％、埃塞俄比亞產乳香2wt％、用雞糞+兔糞混合制成的有機肥35wt％、高粱秸稈25wt％、保水劑聚丙烯酰鉀1wt％、丙烯酸基粘結劑1wt％；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。將上述方法所制備的一種底泥修復治理用調理劑，以每噸底泥加入本調理劑100公斤，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，均勻攪拌，堆放一周后以上，可用作礦山復墾的植生基材。植生試驗效果：用修復治理后的底泥50％替代土壤，分別種上掃把草、皇竹草、美人蕉、楊樹、玉米草等植物，其成活率如下表：序號植物物種種植方式成活率1掃把草撒種子91.2％，當年活，冬天枯。2皇竹草扦插97.6％，秋天枯。3美人蕉移栽88.8％，冬天枯。4楊樹扦插75％，冬天枯。5玉米草撒種子78％，冬天枯實施例五：一種硫化銅礦酸性廢水底泥修復治理用調理劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：A、按照以下質量百分比配置調理劑混合物：泥炭50wt％、麥飯石2wt％、方解石4wt％、埃塞俄比亞產乳香1wt％、用雞糞+羊糞混合制成的有機肥30wt％、蕎麥秸稈10wt％、保水劑聚丙烯酰胺1.5wt％、凝膠水基粘結劑1.5wt％；B、將環境溫度控制在零上15℃以上，將步驟A所述的調理劑混合物加入攪拌機內進行攪拌均勻，而后加水至飽和；C、在攪拌過程中持續加溫至水蒸汽中聞到氨氣為止，停止加溫，自然冷卻到室內常溫。將上述方法所制備的一種底泥修復治理用調理劑，以每噸底泥加入本調理劑100公斤，施用在硫化銅礦酸性廢水底泥中，均勻攪拌，堆放一周后以上，可用作礦山復墾的植生基材。植生試驗效果：用修復治理后的底泥50％替代土壤，分別種上掃把草、皇竹草、美人蕉、楊樹、玉米草等植物，其成活率如下表：序號植物物種種植方式成活率1掃把草撒種子86.5％，當年活，冬天枯。2皇竹草扦插97.2％，秋天枯。3美人蕉移栽90％，冬天枯。4楊樹扦插76％，冬天枯。5玉米草撒種子82％，冬天枯以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發明并不限制于以上描述具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都涵蓋在本發明范圍內。當前第1頁1 2 3