CN103949466B - 铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，包括以下步骤：a）植物凋落物的选择与收集；b）废渣堆场覆盖或表层混合；c）降解处理；d）恢复或修复。本发明利用适宜铅锌矿冶炼废渣堆场生长的先锋物种的凋落物为修复材料，通过表面覆盖或混合发酵降解，原位有效固定堆场特征污染重金属、抑制释放，增加铅锌冶炼废渣的持水、保水性，明显提高堆场介质矿物养分含量和土壤微生物活性，有效改善堆场植生条件，为后期植被恢复工作奠定良好前期基础。

Description

铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法

技术领域

本发明涉及工矿废弃地生态修复技术领域，尤其是一种铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法。

背景技术

近年来我国的金属冶炼行业发展越来越快，一方面为我国的经济发展做出了巨大贡献，另一方面由于生产和治理工艺的落后，产生的固体废弃物带来了下游水体污染、土壤污染及生态失调等严峻的二次环境问题，矿业废弃地对土地的侵占和环境污染已成为区域性社会经济发展的制约因素。我国铅锌矿资源丰富，例如，黔西北铅锌矿带水城—赫章矿带是贵州铅锌的主要产地。黔西北土法炼锌具有300多年的历史，至2000年基本制止，但却残留了2000万吨废渣，1200hm²的渣场废弃地。由于冶炼工艺落后，矿渣中一般含有较高的重金属。黔西北铅锌土法冶炼废渣具有重金属含量高、盐度较大、养分贫瘠、含水率较低、保水持水能力差等一系列特点，加上黔西北威宁高寒的气候影响，导致了该区域铅锌废渣渣场生物生存环境恶劣，数十年来植物难以自然定居，造成渣场及周边生态环境恶化、大量水土流失的恶性循环，继而带来富含重金属的铅锌矿渣颗粒物在有风时四处扬尘污染大气，下雨时颗粒物及溶出物污染下游水体和农田，已给区域生态环境、农业生产及食品安全带来极大的潜在风险。因此，有效控制铅锌冶炼废渣中重金属的溶出释放减轻下游重金属污染，减少铅锌矿渣粉尘随风扩散及随水迁移已成为当地及下游投资数十亿元的黔中水利枢纽工程需要及时解决的重要问题之一。

现阶段针对重金属污染地控制及修复方面，主要是通过有机化学淋洗修复，石灰、磷酸盐、硫化钠等化学固定，物理电动修复，但由于其极高的投入成本，容易破坏修复地生态或土壤，给后来的植被恢复带来巨大困难，而且容易带来二次污染，因而难于在大面积的污染区域实施。微生物重金属污染修复方面也是近年来发展起来的热点研究领域，但由于微生物对生长条件要求苛刻，并且受环境影响极大，不易于技术推广应用；受土壤微生物类群影响极大，很难成为优势菌群，处理效果明显受到抑制；且现有微生物修复，仅为实验室条件下分离的专属菌类，对pH、温湿度气候特征、具体养分含量及配比，土壤类型要求过于苛刻；实地现场的应用成功案例较少。而以渣场植被重建为主的生态修复处理，由于其基本不破坏堆场土壤生物环境，明显较低的处理、维护费用，较满意的污染控制效果，且能明显改变周边环境景观，而受到多数人们的广泛青睐。目前渣场植被重建的主要途径是改良基质后选择适宜植物。目前基质改良的方法多为客土、换土翻土及去表土法，以及采用养殖粪污与活性污泥等有机质、非有机质肥料、石灰作为改良剂在“非自然”力量条件下进行改良，而对植物凋落物这种“自然改良剂”在自然降解条件下对堆场废渣污染释放及基质生态恢复性能影响的研究尚未见报道。相比传统治理方法的局限，在少土或无土的典型喀斯特山区，考虑利用当地丰富的农林生物质（凋落物）进行铅锌废渣渣场重金属污染原位控制和无土生态恢复成为一种可能的方法。虽然植物凋落物能有效改善介质矿物养分状况，明显促进修复植物的生长的功能方面在现有文献或专利中多有报道，然而使用植物凋落物控制铅锌矿土法冶炼废渣中重金属污染方面尚未见报道。特别是使用即将在该铅锌矿渣场大量建植先锋植物的凋落物对废渣中重金属控制效果、堆场废渣中营养盐指标的改良与生理生化指标的影响的研究方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，它抑制废渣堆场中铅锌铜铬等主要污染重金属的溶出，降低重金属的毒性，明显提高堆场介质矿物养分含量和土壤微生物活性，有效改善堆场植生条件，为后期植被恢复奠定良好基础，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，包括以下步骤：

a）植物凋落物的选择与收集：采集柳杉、芦竹、刺槐、构树或三叶草中的一种或几种的凋落物；

b）废渣堆场覆盖或表层混合；将收集的凋落物直接覆盖在铅锌冶炼废渣堆场上，厚度为2-5cm，再将覆盖的凋落物与堆场表层5-20cm混合；

c）降解处理：在混合了凋落物的渣堆场表面覆盖无纺布或遮阳网，进行自然发酵降解2-5个月（春夏季2个月左右，秋冬季4到5个月）；

d）恢复或修复：降解后进行后期植被恢复或修复处理。

在步骤c）进行降解的过程中，进行日常洒水，洒水的量为每平米堆场矿渣使用5-15L为宜。以促进发酵降解。

与现有技术相比，本发明利用适宜铅锌矿冶炼废渣堆场生长的先锋物种的凋落物为修复材料，通过表面覆盖或混合发酵降解，原位有效固定堆场特征污染重金属、抑制释放，增加铅锌冶炼废渣的持水、保水性，明显提高堆场介质矿物养分含量和土壤微生物活性，有效改善堆场植生条件，为后期植被恢复工作奠定良好前期基础。

具体实施方式

本发明的实施例1：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，于春夏季节收集柳杉的枯枝、落叶等凋落物，剪切破碎至2cm以下；称取500 g铅锌冶炼废渣置于营养钵中，按2 cm的覆盖厚度放入即将在铅锌矿渣场大量建植的先锋植物柳杉（杉科柳杉属，针叶常绿乔木）的凋落物，然后将覆盖的凋落物与堆场表面5cm混合；同时以未添加植物凋落物铅锌冶炼废渣组作空白（对照），喷洒清水后混合均匀，覆盖无纺布后自然降解3个月，挑选去除未降解凋落物部分，按以下各测定指标方法要求过筛后备用。

按土壤养分分析的国标中标准分析方法，测定废渣pH、EC、含水率、Eh，废渣水浸态重金属溶出量和氮、磷、有机质及酶活性等指标。其中，pH值用玻璃电极法(土：水=1：2.5)测定，EC值用原位电极法测定，Eh采用铂电极直接测定法，介质含水率采用烘干法测定，矿渣特征重金属溶出含量采用水平震荡法测定。总氮采用硫酸-高氯酸消煮一蒸馏法，总磷采用硫酸-高氯酸消煮一钼锑抗比色法 ，有效氮采用破解扩散法 ，有效磷采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法，有机质采用重铬酸钾容量法一外加热法。参照关松荫《土壤酶及其研究法》，脲酶活性采用靛酚蓝比色法，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定｡

本发明的实施例2：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，于秋冬季节收集芦竹的枯枝落叶等凋落物，剪切破碎至2cm以下；其它同实施例1。

本发明的实施例3：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，于秋冬季节收集刺槐的枯枝落叶等凋落物，剪切破碎至2cm以下；其他同实施例1。

本发明的实施例4：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，于秋冬季节收集构树的枯枝落叶等凋落物，剪切破碎至2cm以下；其他同实施例1。

本发明的实施例5：铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，于秋冬季节收集三叶草的枯枝落叶等凋落物，剪切破碎至2cm以下；其他同实施例1。

上述实施例中，各先锋植物的凋落物处理废渣堆场中铅锌铜铬等主要污染重金属的水浸溶出的控制效果见表1，各先锋植物的凋落物处理对冶炼废渣中主要矿物养分含量的改善效果见表2，对介质含水率、土壤酶活性的影响见表3。

根据表1-3可以得知，各实施例凋落物均可显著抑制铅锌冶炼废渣中Zn、Pb、Cd、Cu的释放，并可明显改善铅锌冶炼废渣的水分状况、养分状况和生物活性，凋落物处理后，铅锌冶炼废渣的总氮、有效氮、总磷、有效磷、有机质等均显著高于堆场空白冶炼废渣中；先锋植物凋落物的添加还显著提高了介质的过氧化氢酶、脲酶活性，表明几种先锋植物凋落物的添加能有效抑制铅锌冶炼废渣中重金属等有毒有害污染物的释放，并能显著提高铅锌冶炼废渣的生态恢复性能。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应落入本发明的权利要求的范围内。此外，尽管本发明中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (2)

1.一种铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）植物凋落物的选择与收集：采集柳杉、芦竹、刺槐、构树或三叶草中的一种或几种的凋落物；

b）废渣堆场覆盖与表层混合：将收集的凋落物直接覆盖在铅锌冶炼废渣堆场上，厚度为2-5cm，再将收集的凋落物与堆场表层5-20cm混合；

c）降解处理：在混合了凋落物的废渣堆场表面覆盖无纺布或遮阳网，进行自然发酵降解2-5个月；

d）恢复或修复：降解后进行后期植被恢复或修复处理。

2.根据权利要求1所述的铅锌冶炼废渣的重金属原位控制与植生改良方法，其特征在于：在步骤c）进行降解的过程中，进行日常洒水，洒水的量为每平米堆场矿渣使用5-15L。