CN104646404A

CN104646404A - 利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法

Info

Publication number: CN104646404A
Application number: CN201510081340.6A
Authority: CN
Inventors: 袁雪涛; 谷海红; 李富平; 艾艳君; 卢倩倩
Original assignee: Hebei United University
Current assignee: Hebei United University
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2015-05-27

Abstract

本发明涉及尾矿生态修复技术，尤其涉及一种利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其步骤是：取城市剩余污泥，并将其晾干，用粉碎机粉碎过筛，筛下污泥粉备用；将尾矿进行18~22cm深度的翻耕；将污泥粉按照重量百分比0.5%~5%的施用量与尾矿充分混匀，将施有污泥粉的尾矿摊平，平整成为种植作物的土地。施用城市剩余污泥可改善尾矿的氮、磷、有机质等养分状况，并且能够降低尾矿中重金属的生物有效性，有利于促进植物定植，改善植物生长状况，提高尾矿的景观形象。防止污染扩散，做到以废治废提高经济效益、环境效益和社会效益。

Description

利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法

技术领域

本发明涉及尾矿生态修复技术领域，具体地说是一种利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法。

背景技术

矿产资源开发在为国家提供重要战略资源的同时，也造成了环境污染的严重后果。据统计，开采1吨金属矿石将有0.9吨尾矿形成，尾矿产生量可占到工业固体废弃物产生总量的30%。尾矿堆积不仅使尾矿库压占的土地受到重金属污染，而且尾矿常以风、水为载体不断扩散，并通过地球化学链、食物链进入生物体，给矿区及其周边地区的生态安全和社会稳定带来了严重威胁。

尾矿环境修复及其关键技术研究，不仅是当前国际资源与环境研究领域的热点问题，也是当前环境保护所面临的紧迫任务。目前，尾矿治理方法主要有尾矿返井充填法、固结用作建筑材料法、生态修复等方法。充填和固结法由于存在处理量有限、对尾矿二次利用形成困难、成本较高、不能改善生态环境等问题，难以广泛应用。尾矿生态修复法主要是通过尾矿库表层种植植物改善生态环境，具有较好的生态效益和社会效益，且较为经济。然而，由于尾矿大多存在重金属含量过高、养分贫瘠、微生物群落结构差等植物生长限制因素，植物自然定植非常困难。因此，通过人工辅助措施，改善尾矿的植物适生性质，促进植物定植，并最终实现生态系统可持续发展，是尾矿生态修复的重要内容。

基质改良是辅助生态修复的重要措施，其主要是通过改善尾矿的物理结构、肥力状况等促进植物定植。用于改良尾矿的材料极其广泛，覆土、化学肥料、有机废弃物（秸秆、城市污泥、垃圾、动物粪便，堆肥等）等都被用于尾矿的改良。但有些改良材料存在价格昂贵、来源不广、二次污染等问题，大多不适合大范围应用。城市污泥是城市污水处理厂在污水处理过程中产生的固体废弃物。目前，中国干污泥约占总垃圾量的0.3%，而且每年以10%以上的速度递增。而我国现有污泥的安全处置率小于10%，英国、瑞士、瑞典和荷兰等国城市污泥的农用资源化率已达40 %以上，污泥处理问题已经成为我们无法回避的城市环境问题。由于城市污泥往往含有一定的污染物, 如何对其进行妥善处理仍是个棘手的问题。主要的处理方法有填埋、焚烧、倒海和农业利用等。前三种处理方法, 一方面是浪费了资源, 因为城市污泥含有丰富的N、P、K 和有机质, 是良好的有机肥料, 优于猪牛粪等农家肥；另一方面是受到场地限制, 造成二次污染和处理费用昂贵等。相对而言，作为肥料是适合中国国情的处置方法。城市污泥的化学组成因污水来源而异，但一般都或多或少地含有一定量的Cu、Pb、Zn、Ni 、Cr 、Hg、Cd 等重金属、有机污染物及寄生虫、病菌等。尤其重金属问题，一直以来都是人们担心城市污泥农用的环境风险，并且成为限制其大规模土地利用的障碍因素。尾矿生态修复侧重于生态系统的恢复与重建，较少涉及食物链的物质传递，将污泥用于尾矿修复中的基质改良，可能具有较广泛的应用前景。施用城市污泥能有效地提高尾矿养分含量和改善其持水、保水性, 从而达到促进尾矿生态修复的目的。

发明内容

本发明的目的是针对尾矿环境污染问题，提供一种利用城市剩余污

泥辅助尾矿生态修复的方法。该方法有效促进植物定植，减少尾矿表面地表径流污染及沙尘污染，达到改善尾矿周边的景观形象的效果。

实现上述目的采用以下技术方案：

1. 一种利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

a.取城市剩余污泥，并将其晾干，用粉碎机粉碎过筛，筛下污泥粉备用；

b.将尾矿进行18- 22cm深度的翻耕；

c.将污泥粉按照重量百分比0.5%~5%的施用量与尾矿充分混匀，将施有污泥粉的尾矿摊平，平整成为种植作物的土地。

作为优选方案，将晾干的城市剩余污泥，用粉碎机粉碎过5 mm筛,筛下物为污泥粉。

作为优选方案，所述的污泥粉与其它肥料或改良剂配合利用，与尾矿充分混匀摊平。

作为优选方案，所述的其它肥料为硝铵或无机肥。

作为优选方案，所述的改良剂依据尾矿特征选择为秸秆、粉煤灰、钢渣、高炉渣。

采用上述技述方案，与现有技术相比，本发明利用城市剩余污泥进行尾矿生态修复的方法具有如下有益效益：

1. 改善生态环境：施用城市剩余污泥可改善尾矿的氮、磷、有机质等养分状况，并且能够降低尾矿中重金属的生物有效性，有利于促进植物定植，改善植物生长状况，提高尾矿的景观形象。

2. 防止污染扩散：城市剩余污泥具有促进植物生长，提高尾矿表层植被覆盖度，可以有效防止尾矿砂经风吹、降水等产生的空气污染、土地污染、水污染等效果。

3. 以废治废：利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复，既能够实现城市污泥资源化利用，又能够改善尾矿生态环境，可同时提高经济效益、环境效益和社会效益。

4. 本发明所提供的利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复方法可应用于各类金属尾矿。城市剩余污泥施用方式可单独使用，也可与其他肥料或改良剂配合使用；施用量和施用时间可根据具体情况灵活掌握。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：利用城市剩余污泥改善铅锌尾矿植物生长环境的方法

将铅锌尾矿表面进行20 cm深度的翻耕，再将用粉碎机粉碎后过5 mm筛的风干的城市剩余污泥粉与翻耕的尾矿进行充分混匀。污泥粉按照城市剩余污泥风干重/尾矿风干重的重量比例，施用量为1%、2%和5%。将施入污泥粉的尾矿摊平，成为种植做无的土地，然后种植耐性植物黑麦草。黑麦草播种方式可撒播也可条播，条播行距为0.2~0.3 m。播种量为每亩1~1.5 kg，播种后覆土1~2 cm。黑麦草种子需经消毒、浸种、催芽前处理后条播于播种沟中，生长50天后收获。黑麦草生长期间不需人为干预。收获后分析尾矿的理化性质变化，试验结果主要为：

1) 施加城市剩余污泥能够显著促进植物生长。污泥施加量为1%、2%和5%的处理中种植的黑麦草的生物量分别是对照的2.0、4.1和3.3倍。

2) 施用城市剩余污泥显著改善了铅锌尾矿的氮养分状况。污泥施加量为1%、2%和5%的处理中碱解氮含量分别是对照的1.3、1.9和2.0倍。

3) 施加城市剩余污泥能够降低铅锌尾矿中1 mol/L NH₃NO₄提取态铅、锌和镉的生物有效性。具体数值见下表：

实施例2：利用城市剩余污泥改善铅锌尾矿植物生长环境的方法

将铅锌尾矿表面进行22cm深度的翻耕，再将用粉碎机粉碎后过5 mm筛的风干的城市剩余污泥粉与风干的改良剂玉米秸秆（剪碎粉碎为2~3 cm的碎段）按98：2的重量比例混合，制得污泥粉与改良剂的混合物，将污泥粉与改良剂的混合物与翻耕后的尾矿进行充分混匀。施用量为1%、2%和5%（城市剩余污泥与秸秆的混合物/尾矿风干重）。将施入污泥粉的尾矿摊平，成为种植作物的土地，然后种植耐性植物紫花苜蓿。紫花苜蓿播种方式可撒播也可条播，条播行距为0.2~0.3 m。播种量为每亩1.5 kg，播种后覆盖尾矿1 cm。紫花苜蓿种子需经消毒、浸种、催芽前处理后条播于播种沟中，生长50天后收获。紫花苜蓿生长期间不需人为干预。收获后分析尾矿的理化性质变化，试验结果主要为：

4) 施加城市剩余污泥能够显著促进植物生长。污泥施加量为1%、2%和5%的处理中种植的紫花苜蓿的生物量分别是对照的2.0、4.1和3.3倍。

5) 施用城市剩余污泥显著改善了铅锌尾矿的氮养分状况。污泥施加量为1%、2%和5%的处理中碱解氮含量分别是对照的1.5、2.2和2.6倍。

6) 施加城市剩余污泥能够降低铅锌尾矿中1 mol/L NH₃NO₄提取态铅、锌和镉的生物有效性。具体数值见下表3：

本发明污泥施用量（城市剩余污泥与改良剂混合物的风干重/尾矿风干重），具体用量需根据尾矿特点及修复目标进行确定。

上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

b.将尾矿进行18~22cm深度的翻耕；

2.根据权利要求1所述的利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，将晾干的城市剩余污泥，用粉碎机粉碎过5 mm筛，筛下物为污泥粉。

3.根据权利要求1所述的利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，所述的污泥粉与其它肥料或改良剂配合利用，与尾矿充分混匀平整。

4.根据权利要求3所述的利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，所述的其它肥料为硝铵或无机肥。

5.根据权利要求3所述的利用城市剩余污泥辅助尾矿生态修复的方法，其特征在于，所述的改良剂据尾矿特征选择为秸秆、粉煤灰、钢渣、高炉渣。