一种矸石堆场介质生境的快速改良材料及其方法技术

本发明专利技术公开了一种矸石堆场介质生境的快速改良材料，包括有钝化材料和植生改良材料；植生改良材料包含有：混合厌氧发酵物85％～90％、磷矿粉9％～10％和硫酸盐还原菌群1％～5％；所述植生改良材料用以下方法制备得到：A.混合厌氧发酵物制备A1:混合物制备：按重量百分比计将35％～55％的豆粕和45％～65％的构树凋落物混匀；A2:向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，豆豉微生物加入量为混合物总重量的0.2～1.5％，厌氧条件下进行发酵得到混合厌氧发酵物；B.向步骤A的混合厌氧发酵物中加入磷矿粉和硫酸盐还原菌群，混匀得到植生改良材料。本发明专利技术能改善矸石堆场的物理性状，能提高矸石堆场的氮素、磷素和速效钾等养分含量，提高煤矸石中的微生物量，从而促进矸石堆场的生态重建。

A fast improving material and method for medium habitat of gangue yard

【技术实现步骤摘要】
一种矸石堆场介质生境的快速改良材料及其方法
本专利技术涉及一种快速改良材料及其方法，特别是一种矸石堆场介质生境的快速改良材料及其方法。
技术介绍
富含硫、铁的各类矸石在露天堆放后易氧化产酸而严重污染周边环境和威胁人体健康，其中，煤矸石的数量更为庞大、分布更广、污染也最为突出。煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，目前我国堆积量近50亿t，规模较大的煤矸石山有1600多座，占用土地约1.5万hm2。在自然环境中经过空气氧化、雨水淋溶及产酸微生物等综合作用下，极易风化形成低pH值、高铁、锰及硫酸根含量并含多种有害重金属离子的酸性矿山废水(acidminedrainage，AMD)，严重污染周边水体、土壤等环境，引起陆生和水生生态系统的退化。煤矸石的含硫尾矿的风化过程、污染释放及可能产生的环境生态风险，污染防治及生态修复等方面已引起广泛关注。植物修复是矿区生态恢复的主要内容和目标，通过利用不同植物吸收、富集、固定、降解土壤和水体(包括地下水)中的污染物并减少或避免水土流失，同时通过植物的生长增加植被覆盖，从而达到生态恢复或生态改良。但由于煤矸石堆场具有强酸度、强氧化性、物理结构差、保水持水能力差、高有毒有害金属浓度、高硫酸盐以及低营养物质等原因，在煤矸石堆场上，植物着生极其困难。专利(申请号为“201911078464.3”)利用改性灰岩和改性硅石-过氧化钙钝化材料，能对高硫高铁矸石中污染物的释放能进行有效控制，并显著抑制硫氧化细菌的生物活性，快速降低矸石的产酸能力，综合实现矸石堆场污染释放的控制，从而有效保护矸石堆场周边的生态环境。而上述专利所用材料的养分含量低，虽然改善了矸石堆场的理化性质，但由于养分状况不佳，阻碍了矸石堆场生态修复的进展。因此，在进行矸石堆场植物修复之前对煤矸石进行基质改良尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种矸石堆场介质生境的快速改良材料及其方法。本专利技术在专利(申请号为“201911078464.3”)的基础上，添加了植生改良材料，能改善矸石堆场的物理性状，能提高矸石堆场的氮素、磷素和速效钾等养分含量，提高煤矸石中的微生物量，从而促进矸石堆场的生态重建，同时，对专利(申请号为“201911078464.3”)所提供的高硫高铁污染物释放原位控制的效果影响也不大。且本专利技术所用材料易获取、易加工，价格低廉，施工工艺简单，效果显著，可操作性强。本专利技术的技术方案：一种矸石堆场介质生境的快速改良材料，包括有钝化材料和植生改良材料；植生改良材料按重量百分比计包含有：混合厌氧发酵物85％～90％、磷矿粉9％～10％和硫酸盐还原菌群1％～5％；所述植生改良材料用以下方法制备得到：A.混合厌氧发酵物制备A1:混合物制备：按重量百分比计将35％～55％的豆粕和45％～65％的构树凋落物混匀；A2:向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，豆豉微生物加入量为混合物总重量的0.2～1.5％，厌氧条件下进行发酵得到混合厌氧发酵物；B.向步骤A的混合厌氧发酵物中加入磷矿粉和硫酸盐还原菌群，混匀得到植生改良材料。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述豆豉微生物按重量百分比计包含有45％～75％的细菌和25％～55％的真菌。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述细菌按重量百分比计包含有：蓝细菌50％～60％，厚壁菌30％～40％，放线菌和变形菌1％～10％；所述真菌按重量百分比计包含有：接合菌门横梗霉90％～100％和子囊菌0～10％。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述步骤A2中，向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，并调节其含水量为55％～65％，25～35℃厌氧条件下发酵10～15天即得所需混合厌氧发酵物。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述钝化材料包含有钝化材料A和钝化材料B，所述钝化材料通过以下方法得到：钝化材料A：将灰岩粉碎后，添加NaOH对灰岩进行改性，使其pH达9～11；钝化材料B：向粉碎后的硅石中加入NaOH混匀进行改性，并加入适量水，使硅石-NaOH体系中的含水率为40％～50％，使其pH稳定至10～11，将稳定后的改性硅石烘干至含水率为15％～20％，再向烘干后的改性硅石中加入CaO2，CaO2的加入量为烘干后的改性硅石质量的5％～12％。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述钝化材料制备过程中，将灰岩和硅石分别粉碎至50目以下。前述的矸石堆场介质生境的快速改良材料中，所述灰岩中CaCO3含量为82％～90％。一种矸石堆场介质生境的快速改良方法，具体的改良方法包括以下步骤：(1)将矸石翻松，加入钝化材料A混匀，反应至pH稳定到5～6；(2)再向经钝化材料A反应后的矸石中加入钝化材料B，混匀；(3)再向经钝化后的矸石中加入植生改良材料，混匀即可。前述的矸石堆场介质生境的快速改良方法中，所述钝化材料B的加入量为矸石干重的3％～12％。前述的矸石堆场介质生境的快速改良方法中，所述植生改良材料的加入量为矸石干重的3％～12％。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供了一种强酸高硫高铁矸石堆场介质生境的快速改良方法及其改良材料，该方法所用的材料为豆粕和构树凋落物混合厌氧发酵物、磷矿粉和硫酸盐还原菌群；在上述组分中，豆粕的主要成分为蛋白质，赖氨酸，色氨酸，蛋氨酸，且氮磷钾及有机质含量丰富。其中，氮磷钾等的加入可直接提高土壤养分，氨基酸可直接被作物直接吸收利用，有利于养分的吸收转化及积累，同时增强土壤酶活性，加速养分转化。构树凋落物中含有糖类、蛋白质等可溶性营养物质，促进微生物的生长与繁殖。豆粕和构树凋落物经过厌氧发酵后能固定氮素，释放磷素促进微生物对磷的吸收，磷素在一定程度上会产生亏损，但磷矿粉的添加则能弥补这点不足。豆豉中的细菌组成丰富、真菌数量大，其添加能显著提升矸石堆场的微生物数量及多样性，且硫酸盐还原菌群的添加能释放碱度，提高煤矸石中的pH值，将矸石中的SO42-转化为S2-，S2-与金属离子形成稳定的硫化物沉淀，从而降低矸石中污染物质的释放。上述各组分合理搭配能够充分发挥多种作用，最终有效促进矸石堆场生境的改良，并能协同钝化材料一起控制煤矸石中污染物质的释放。附图说明附图1是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液pH的曲线图附图2是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Eh的曲线图附图3是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Fe含量的曲线图附图4是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Mn含量的曲线图附图5是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Cd含量的曲线图附图6是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Cr含量的曲线图附图7是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Zn含量的曲线图附图8是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液Cu含量的曲线图附图9是高硫高铁矸石(煤矸石)淋滤液SO42-含量的曲线图附表1是改良前后对高硫高铁矸石(煤矸石)主要金属离子和SO42-释放的汇总表附表2是改良本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矸石堆场介质生境的快速改良材料，其特征在于：包括有钝化材料和植生改良材料；植生改良材料按重量百分比计包含有：混合厌氧发酵物85％～90％、磷矿粉9％～10％和硫酸盐还原菌群1％～5％；所述植生改良材料用以下方法制备得到：/nA.混合厌氧发酵物制备/nA1:混合物制备：按重量百分比计将35％～55％的豆粕和45％～65％的构树凋落物混匀；/nA2:向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，豆豉微生物加入量为混合物总重量的0.2～1.5％，厌氧条件下进行发酵得到混合厌氧发酵物；/nB.向步骤A的混合厌氧发酵物中加入磷矿粉和硫酸盐还原菌群，混匀得到植生改良材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种矸石堆场介质生境的快速改良材料，其特征在于：包括有钝化材料和植生改良材料；植生改良材料按重量百分比计包含有：混合厌氧发酵物85％～90％、磷矿粉9％～10％和硫酸盐还原菌群1％～5％；所述植生改良材料用以下方法制备得到：
A.混合厌氧发酵物制备
A1:混合物制备：按重量百分比计将35％～55％的豆粕和45％～65％的构树凋落物混匀；
A2:向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，豆豉微生物加入量为混合物总重量的0.2～1.5％，厌氧条件下进行发酵得到混合厌氧发酵物；
B.向步骤A的混合厌氧发酵物中加入磷矿粉和硫酸盐还原菌群，混匀得到植生改良材料。


2.根据权利要求1所述的矸石堆场介质生境的快速改良材料，其特征在于：所述豆豉微生物按重量百分比计包含有45％～75％的细菌和25％～55％的真菌。


3.根据权利要求2所述的矸石堆场介质生境的快速改良材料，其特征在于：所述细菌按重量百分比计包含有：蓝细菌50％～60％，厚壁菌30％～40％，放线菌和变形菌1％～10％；所述真菌按重量百分比计包含有：接合菌门横梗霉90％～100％和子囊菌0～10％。


4.根据权利要求2所述的矸石堆场介质生境的快速改良材料，其特征在于：所述步骤A2中，向A1步骤的混合物中接种豆豉微生物，并调节其含水量为55％～65％，25～35℃厌氧条件下发酵10～15天即得所需混合厌氧发酵物。


5.根据权利要求1所述的矸石堆场介质生境的快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴玉，吴永贵，孙航，吴宇，徐佳，朱岑，
申请(专利权)人：贵州大学，贵州碧泰环境生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52