CN116694333A - 一种固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废弃矿山土壤修复领域，特别是涉及一种固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法。本发明提供了一种固废基生物土壤修复剂，所述固废基生物土壤修复剂包括固废和复合菌剂；所述固废和复合菌剂的质量比为10～20:1～1.5。本发明利用固废与微生物菌剂的联合作用，达到修复废弃矿山的目的，可用于大面积的修复治理，同时解决了固体废物堆存及废弃矿山生态恶化的环境问题，而且还具有成本低的优势。

Description

一种固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法
技术领域
本发明涉及废弃矿山土壤修复领域，特别是涉及一种固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法。
背景技术
历史遗留矿山是指现状废弃、今后不再进行采矿活动，由政府承担治理恢复责任的废弃矿山。
遗留废弃矿山在水污染方面危及矿区周围河道、土壤，甚至破坏整个水系，影响生活用水、工农业用水；在空气污染方面粉尘在干燥气候与大风作用会产生尘暴等，造成当地环境的空气污染；在资源利用方面使得大面积的土地遭到破坏或被占用；在自然安全方面导致岩(土)体变形诱发崩塌和滑坡等地质灾害；在人类安全方面废弃矿山中的有害物质使当地人类患癌率增加至70％。
目前，针对废弃矿山的修复，按原理大致分为：物理修复、化学修复、覆土法修复、植物修复、微生物修复等几种类型。但现有技术中的修复方式难以满足土壤体系中宏观角度(土壤增肥、植物促生机理)和从微观角度(土壤体系多界面)相互作用的机制，不能有效得到修复。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法。本发明所述固废基生物土壤修复剂能够有效修复历史遗留矿山。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种固废基生物土壤修复剂，所述固废基生物土壤修复剂包括固废和复合菌剂；所述固废和复合菌剂的质量比为10～20:1～1.5。
优选的，所述复合菌剂包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌。
优选的，所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌的质量比为1:1:1。
优选的，所述固废的制备方法包括如下步骤：
将市政污泥、含钾固废、辅料和EM菌粉按质量比11:5:4:0.01混合，堆肥，得到所述固废；
所述辅料包括玉米秸秆和玉米芯；所述玉米秸秆和玉米芯的质量比为13:7。
优选的，在堆肥过程中，当堆体温度处于升温期，采用白天通气5min间歇25min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于高温期时，采用白天通气15min间歇15min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于冷却期时，采用白天不通气，晚上不曝气的曝气方案。
优选的，在堆肥过程中，每5d翻堆1次；所述堆肥的周期为30d。
本发明提供了上述技术方案所述的固废基生物土壤修复剂在修复土壤中的应用。
本发明提供了一种修复土壤的方法，包括以下步骤：将所述固废基生物土壤修复剂与待修复土壤混合。
优选的，所述固废基生物土壤修复剂中固废的施用量为1.8t/亩，复合菌剂的施入量为0.135t/亩；
所述混合的深度为15～30cm。
优选的，所述混合后，还包括种植先锋植物。
有益效果：本发明提供了一种固废基生物土壤修复剂，所述固废基生物土壤修复剂包括固废和复合菌剂；所述固废和复合菌剂的质量比为10～20:1～1.5。本发明将固废与微生物耦合，可以将固废中的营养元素从难溶的固废颗粒间释放出来，从而快速活化废弃矿山土壤养分，达到改善根际营养的效果，还能够提高废弃矿山土壤酶的活性，使废弃矿山土壤有机质转化形成腐殖质，促进土壤团粒结构和土壤肥力的形成和提高，固废颗粒在提高土壤孔隙的同时促进微生物在土壤中生长和定植，满足了土壤体系从宏观角度的土壤增肥、植物促生机理到从微观角度的土壤体系多界面之间相互作用的机制，阐明了营养元素在多介质(市政污泥、含钾固废和复合菌剂)下的溶解-转化-迁移-释放机制、土壤微生态重构机制，最终实现有效修复历史遗留矿山的目的。可见，本发明利用固废与微生物菌剂的联合作用，能够有效修复退化的废弃矿山土壤，尤其是碱性土壤，且所述固废基生物土壤修复剂是将物理修复和微生物修复有机结合起来，修复效果更佳，可用于大面积的修复治理，同时解决了固体废物堆存及废弃矿山生态恶化的环境问题，还具有成本低的优势。
而且本发明所述固废基生物土壤修复剂能够高效修复废弃矿山土壤，采用的复合微生物存活及生长不会受到环境影响。
另外，本发明采用固废-复合微生物菌剂联合修复矿山废弃退化土壤，比物理化学法的处理费用低、对环境影响小、效率高，而且不会造成二次污染，从根本上解决退化土壤的修复问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为固阳县尚未施入本发明固废基生物土壤修复剂以及施入固废基生物土壤修复剂修复3个月的废弃铁基尾矿库中废弃矿山土壤的现场图；
图2为施入固废基生物土壤修复剂的土壤种植紫花苜蓿室内盆栽实验对比图；
图3为施入固废基生物土壤修复剂的土壤种植紫花苜蓿植物对比图；
图4为实施例1的试验区分布图。
具体实施方式
本发明提供了一种固废基生物土壤修复剂，所述固废基生物土壤修复剂包括固废和复合菌剂；所述固废和复合菌剂的质量比为10～20:1～1.5，优选为20:1.5或10:1。在本发明中，所述固废的制备方法优选包括如下步骤：将市政污泥、含钾固废、辅料和EM菌粉按质量比11:5:4:0.01混合，堆肥，得到所述固废；所述辅料优选包括玉米秸秆和玉米芯；所述玉米秸秆和玉米芯的质量比优选为13:7。本发明对所述市政污泥、含钾固废、辅料和EM菌粉的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员常规获得或购买即可；在本发明具体实施例中，所述EM菌粉优选购自佛山市艳晖生物科技有限公司，该EM菌含有芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、真菌等菌株；所述含钾固废优选购自石家庄鑫铖矿产品有限公司；该含钾固废中为固废提供丰富的钾元素。所述市政污泥优选来自包头市东河污水处理厂。在本发明的实施例中，所述市政污泥的有机质含量优选为53.48％，有机碳含量优选为5.25％，碳氮比优选为7.95，含水率优选为78.35％，pH优选为7.49，有机氮优选为0.66％；所述含钾固废的含水率优选为0.54％，pH值优选为8.78，SiO2的含量优选为68.34mg/kg，TiO2的含量优选为0.23mg/kg，Al2O3的含量优选为14.74mg/kg，CaO的含量优选为1.32mg/kg，Na2O的含量优选为0.87mg/kg，K2O的含量优选为10.35mg/kg，P2O5的含量优选为0.09mg/kg，BaO的含量优选为0.45mg/kg，MnO的含量优选为0.05mg/kg，MgO的含量优选为1.47mg/kg。
所述混合前，本发明优选对市政污泥进行脱水处理，得到活性污泥；对所述含钾固废进行过筛处理；对EM菌粉进行活化处理，得到活化菌剂；对辅料进行预处理。在本发明中，对所述脱水处理的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员所熟知的方式即可；在本发明具体实施例中，优选采用离心脱水处理进行脱水处理；所述活性污泥的含水量优选为75％～80％，更优选为76％～78％，所述活性污泥也可称为脱水污泥。本发明所述脱出处理能够去除市政污泥中的有毒物质，尤其时降低污泥中重金属的浓度，使其达到安全范围，比如，As的浓度为10.3mg/kg，Cr的浓度为549.06mg/kg，Cd的浓度为7.2mg/kg，Cu的浓度为189.33mg/kg，Ni的浓度为50.33mg/kg，Zn的浓度为720.87mg/kg，Pb的浓度为186.06mg/kg，Hg的浓度为3.15mg/kg。
本发明更优选将所述含钾固废过200目筛。在本发明中，所述活化处理的具体步骤优选包括：将EM菌粉与红糖水混合后，密封发酵处理，得到活化菌剂；所述EM菌粉和红糖水的质量比优选为1:110；所述红糖水中红糖和水的质量比优选为10:100；所述红糖水的温度优选为37℃；所述密封发酵处理的时间优选为3～5d，温度优选为35～37℃；所述密封发酵处理的结束标准为：发酵环境有酸甜味，证明活化成功。
本发明优选对辅料进行预处理。本发明所述预处理优选包括对辅料暴晒风干和粉碎。在本发明中，所述辅料优选包括玉米秸秆和玉米芯。本发明所述暴晒风干所得的玉米秸秆的含水量优选为11.34％，暴晒风干所得的玉米芯的含水量优选为12.44％。本发明所述玉米秸秆粉碎后的平均长度优选为3cm；所述玉米芯粉碎后的平均长度优选为10cm，直径优选为2～4cm。在本发明中，所述辅料中玉米秸秆和玉米芯的质量比优选为13:7。本发明采用玉米秸秆和玉米芯为辅料进行堆肥，可以改善土壤的团聚结构和物理化学性质。玉米秸秆和玉米芯中富含碳的物质，如纤维素和木质素，是上层土壤中有机质的主要来源。玉米秸秆、玉米芯堆肥还田有利于更新和增加上层土壤中的有机质，而且玉米秸秆和玉米芯施入土壤后秸秆在分解过程中矿化、释放养分，同时腐化后，会使一些有机物复合物浓缩脱水，形成更复杂的腐殖质，从而改善土壤结构、含水率和粘结度；玉米秸秆和玉米芯具有通风和保温等特性，提高了土壤调节水、肥料、温度和气体的能力。
本发明将活性污泥、含钾固废、辅料和活化菌剂按质量比11:5:4:0.01混合，堆肥，得到所述固废。本发明优选将活性污泥、含钾固废和辅料混合后，再与活性菌株混合。本发明在堆肥时，堆体的直径优选为1.5m，高度优选为0.8cm；每个堆体的底部中心连接通气量为7L/(kg·h)的曝气机；每个堆体的初始含水率优选为55％～65％，更优选为58％～62％；堆肥的环境温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃；堆肥的环境湿度为30％～50％，更优选为35％～45％。本发明在堆肥过程中，当堆体温度处于升温期优选采用白天通气5min间歇25min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于高温期时优选采用白天通气15min间歇15min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于冷却期时优选采用白天不通气，晚上不曝气的曝气方案。本发明所述升温期优选指的是堆体温度为25℃至55℃，高温期优选指的是堆体温度为55℃至65℃，冷却期优选指的是堆体温度为65℃至25℃。
本发明在堆肥过程中，优选在堆体中使用温度计监控堆体中心温度变化，采用便携式测氧仪在堆体中心监测实时含氧数据；所述堆体的含氧量为20～30％时结束发酵，还优选为21％～28％，更优选为22％～27％。在堆肥过程中，优选每5d翻堆1次；所述堆肥的周期优选为30d。在本发明中，所述堆肥结束的标准优选需要满足堆肥周期达到30d以及堆体的含氧量达到3％～20.6％。
本发明所述市政污泥、含钾固废作为市政污水处理厂污水处理过程中不可避免的副产品，一直作为固体废弃物大量堆积，对周围环境造成了一定程度的危害。本发明可以有效的、资源化的、合理的利用市政污水处理厂固体废弃物污泥，改善污水处理厂污泥的堆积及周边生态区域的环境问题，对污水处理厂周边的环境治理和废弃矿山退化土壤的修复具有重要意义。并且本发明利用污泥堆肥的手段，将污泥中含有大量的氮、磷、钾、有机质等有效溶出，可以更好的提高废弃矿山土壤的肥力，达到消纳固废的目的，且堆肥方法具有污染小、能耗低的优势。
在本发明中，所述复合菌剂优选包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌；所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌的质量比优选为1:1:1。本发明对所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员常规购买所得即可；在本发明具体实施例中所述胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌优选购自潍坊瑞辰生物科技有限公司，圆褐固氮菌优选购自武汉华尔纳生物科技有限公司。
本发明所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌是硅酸盐细菌，将三者配合使用，具有解磷、解钾、固氮和矿化等作用，增加废弃矿山土壤的抗侵蚀能力的作用，并且这些菌株分泌的胞外多糖物质还可作为一种保水剂；在土壤结构方面，促进土壤团粒结构形成，防止土壤板结，还能够快速活化废弃矿山土壤中的磷元素和钾元素、氮元素，改善根系营养条件，使得土壤理化性质和微生物指标都得到改善和提升；在生物学角度，采用本发明所述复合菌剂后土壤微生物群落的改善，增加土壤有益微生物的数量，种群结构、进化关系和功能活性，使其更好地改良土壤；还能促进植物的生长。
本发明所述复合菌剂的制备方法优选包括以下步骤：将胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌混合后，得到复合菌剂；所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌的质量比优选为1:1:1。本发明在施用所述复合菌剂时，优选将复合菌剂与水混合后施用；所述复合菌剂的用量优选为0.135t/亩，所述水的用量优选为32L/亩。本发明在前述技术方案已经对复合菌剂进行了详细的描述，在此不再赘述。
本发明还优选提供了所述固废基生物土壤修复剂的制备方法，优选包括以下步骤：将所述固废与所述复合菌剂混合，得固废基生物土壤修复剂。本发明对所述混合的方式没有任何限定，采用本领域技术人员所熟知的方式即可。本发明，依据固废、核心微生物菌剂的构成成分差别，进行比例复配，使复配原料构成尽量接近土壤构成，形成固废基生物土壤修复剂。
在本发明中，固体废物(市政污泥、含钾固废)含有丰富的有机质，氮磷钾等营养元素。配合使用胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌为修复菌种，不仅可以修复稀土污染土壤，而且还可以解钾、解磷、固氮，增加土壤肥力，还可作为一种保水剂，能促进土壤团粒结构形成，防止土壤板结，破坏土壤毛细现象，防止土壤水分蒸发。本发明将固体废物与复合菌剂二者相互联合作用来修复废弃矿山退化的土壤，具有能量消耗和费用少、对环境的破坏小以及可使用于大面积的废弃矿山退化土壤的治理等优点。而且本发明所述固体废物与微生物耦合，可以将固体废物(市政污泥、含钾固废)中的营养元素从难溶的固废颗粒间释放出来，从而快速活化废弃矿山土壤养分，改善根际营养，还可以提高废弃矿山土壤酶的活性，使废弃矿山土壤有机质转化形成腐殖质，促进土壤团粒结构和土壤肥力的形成和提高，固废颗粒在提高土壤孔隙的同时促进微生物在土壤中生长和定植，为废弃矿山退化的土壤从物理结构和微生物角度得到改善和提升，形成近似土壤的生态改良系统。
基于上述优势，本发明提供了上述技术方案所述的固废基生物土壤修复剂在修复土壤中的应用。在本发明中，所述土壤优选为碱性土壤，更优选为历史遗留矿山的碱性土壤。
本发明提供了一种修复土壤的方法，包括以下步骤：将所述固废基生物土壤修复剂与待修复土壤混合，还优选将所述固废基生物土壤修复剂中的固废与待修复土壤混合，将所述固废基生物土壤修复剂中的复合菌剂喷施于待修复土壤表面，更优选先通过旋耕机将所述固废与待修复土壤混合，再通过喷雾器将所述复合菌剂喷施于土壤表面；本发明对施用所述固废和复合菌剂的先后顺序没有任何限定。
在本发明中，所述固废基生物土壤修复剂中固废的施用量为1.8t/亩，复合菌剂的施入量为0.135t/亩；所述混合的深度为15～30cm，更优选为20cm。
所述混合前，本发明还优选对待修复土壤测定基本的理化性质；所述基本的理化性质优选包括pH、含水率、有机质的含量、速效磷的含量、速效氮的含量和速效钾的含量。
所述混合后，本发明优选还包括种植先锋植物，更优选所述固废基生物土壤修复剂与待修复土壤混合一周后，种植先锋植物。本发明所述先锋植物包括紫花苜蓿、柠条和披肩草中的一种或几种，更优选为紫花苜蓿。本发明所述先锋植物的间距优选为1cm，行距优选为50cm。本发明优选采用人工种植的种植方式，播种均匀；所述种植的密度优选为1.0g/m2。本发明所述先锋植物能够与根瘤菌共生，根瘤菌为其提供氮素，并且还能为其他植物提供氮源，补充土壤中的氮素，使得土壤中的氮得以积累，而且它们可以适应环境恶劣的矿山环境，是废弃矿山修复的先锋植物；同时它们这些植物的根系粗壮、茂密、发达，具有较强的固氮能力，对矿山废弃地具有较强的适应能力，能够固定尾矿砂和保持尾矿的含水率。
本发明为克服固体废物(市政污泥、含钾固废)与复合微生物菌剂联合程度上的困难，在植物生长时，通过复合微生物菌剂增加了根系；反过来，微生物的旺盛生长，增强了微生物与土壤间的相互作用，促使植物有更加优越的生长空间，这样污泥-功能微生物联合体系就促进了土壤营养元素的增加。
本发明优选根据先锋作物的生长指标确定固废基生物土壤修复剂中复合微生物的种类以及固废基生物土壤修复剂的用量。本发明经实验确定在本发明限定的固废基生物土壤修复剂中复合微生物的种类以及固废基生物土壤修复剂的用量范围内，能够更好的修复土壤。
本发明对修复后所得土壤测定基本理化性质，修复后的土壤pH降低至农用标准，营养元素含量增加。由此可见，本发明所述方法形成一套完整的固废基生物土壤修复剂的土壤改良技术体系。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的固废基生物土壤修复剂及其应用和修复土壤的方法的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在实际实施环境下，即针对实际待修复的废弃矿山土壤，现场实施利用固体废物(市政污泥、含钾固废)、复合微生物菌剂联合修复废弃矿山土壤的方法，由以下步骤组成：
1、2021年4月测定固阳县废弃铁基尾矿库的废弃矿山的土壤分析其基本的理化性质，具体为：2021年4月初采样后，4月中旬测定采样后的土壤基本的理化性质，测定原矿山土壤的pH、含水率、电导率、有机质的含量、速效磷的含量、速效氮的含量和速效钾的含量，原矿山土壤的pH、含水率、电导率、有机质的含量、速效磷的含量、速效氮的含量和速效钾的含量的测定结果见表1，表1中原土壤的数据即为此处测量的数据。
2、固废制备
2.1原料准备：
将市政污泥和含钾固废进行预处理，具体步骤为：将市政污泥经过离心脱水机脱水，使其含水率介于78.35％之间，得到活性污泥；含钾固废过200目筛；
辅料准备：对玉米秸秆和玉米芯进行暴晒风干，使玉米秸秆的含水量为11.34％，玉米芯的含水量为12.44％；将上述玉米秸秆和玉米芯进行粉碎，玉米秸秆经过破碎，平均长度为3cm；玉米芯平均长度约为10cm，直径约为2～4cm，将粉碎后的玉米秸秆和玉米芯按照质量比为13:7混合，得到辅料；
EM菌剂准备：将EM菌剂放入37℃的红糖水中，在35～37℃的环境下密封发酵处理3～5天左右的时间，使菌种先活化，3～5天后打开容器能够闻到酸甜味，证明活化成功，其中EM菌剂和红糖水的质量比为1:110，红糖水中红糖和水的质量比为10:100，得到活化菌剂。
2.2堆肥
将活性污泥、含钾固废和辅料按照质量比11:5:4混合均匀，其中活性污泥的质量为110kg，含钾固废的质量为50kg，辅料的质量为40kg，堆置成直径约为1.5m、高0.8m的堆体，控制每组堆体的初始含水率在55％～65％之间，各堆体在搅拌混匀期间接种活化菌剂，活化菌剂的用量为100g/堆，活化菌剂的总用量为100g，堆肥的环境温度为20～35℃，环境湿度为30％～50％，每个堆体中心底部连接通气量为7L/(kg·h)的曝气机，在堆肥的升温期(25℃至55℃)采用白天通气5min间歇25min，晚上不曝气的方案，高温期(55～65℃)采用白天通气15min间歇15min，晚上不曝气的方案，冷却期(持续降温至25℃)采用白天不通气，晚上不曝气的方案，堆体使用温度计监控堆体中心温度变化，再结合便携式测氧仪在堆体中心监测实时含氧数据，当含氧量为20％～30％时结束堆肥，得到固废。在堆肥期间，每5天进行1次翻堆，直到堆体物料松散，温度下降至室温，堆肥周期为30天。
3、复合菌剂的制备
菌剂来源：胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌优选购自潍坊瑞辰生物科技有限公司，圆褐固氮菌优选购自武汉华尔纳生物科技有限公司；
将胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌按照质量比1:1:1混合，得到复合菌剂。
4、利用步骤2得到固废和步骤3得到复合菌剂对实验地进行修复。实验地总面积为1200m2，具体的试验区分布如图4所示，图中a～d区，其中a区为CK；b区为仅施用固废，c区为仅施用复合菌剂，d区为施用固废和复合菌剂；
施用固废和复合菌剂的具体步骤为：
对于废弃矿山土壤的表层而言，复合菌剂采用由人工使用电动喷雾器进行喷洒，将复合菌剂与水混合后，均匀的喷洒在不同的实验区，每亩地的复合菌剂用量为0.135t，每亩用水量为32L。
固废的施加，使用货车将基质运输到示范地，采用人工配合挖机，将固废均匀的铺洒在实验区域，后续使用旋耕机将固废与尾矿砂(即废弃矿山的土壤)进行混合，混合深度为20cm，固废施入量为1.8t/亩；
施入固废一周后，种植紫花苜蓿，每间隔30～40cm种植1株，种植后每天浇一次水。
仅施用固废的具体步骤同施用固废和复合菌剂的具体步骤，区别仅为：不施用复合菌剂。
仅施用复合菌剂的具体步骤同施用固废和复合菌剂的具体步骤，区别仅为：不施用固废。
CK为不施用固废基生物土壤修复剂的土壤。
5、2021年8月下旬测试修复后的土壤指标：pH、含水率、电导率、有机质的含量、速效磷的含量、速效氮的含量和速效钾的含量，其中pH采用电位法测定，有机质采用灼烧法测定，电导率采用电导率仪测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，速效钾采用火焰原子法测定，速效磷采用钼锑抗比色法测定，含水率采用烘干法测定，测定结果见表1。
表1不同处理处理后的原废弃矿山土壤的理化指标含量
指标 pH 电导率 有机质 碱解氮 速效钾 速效磷 含水率(％)
原土壤 8.85 218.2 6.9 6.2 108.48 1.028 3.48
a(CK) 8.3 356 7.95 8.63 126.14 3.5 2.43
b 7.82 292.5 10.27 21.83 146.38 4.82 18.74
c 8.06 152.7 13.71 30.74 169.92 5.25 16.82
d 8.12 170.3 16.82 36.35 173.74 7.46 17.93
注：表1和表3中的碱解氮的含义为速效氮，其中电导率的单位为us/cm，有机质的单位为g/kg，碱解氮的单位为mg/kg，速效钾的单位为mg/kg。
表2修复后植物的的生理指标含量
由表1和表2可知，测得原土中pH为8.85，含水率为3.84％，有机质为6.9g/kg；经本实施例处理后废弃矿山土壤中pH为8.3，可见废弃矿山土壤的pH含量下降，相比于原土降低了6.63％，土壤酸碱度影响着植被生长与土壤肥力，土壤碱性过高不适合植被生长，修复后的矿山土壤pH，降低至农用标准。而且修复后提高土壤理化指标的含量，营养元素含量增加，其中有碱解氮提高5.86倍，速效钾提高1.6倍，速效磷提高7.4倍，含水率增加5.2倍。同时还能提高植物的发芽率、株高、叶绿素、可溶性糖以及可溶性蛋白的含量。由此可见，本发明形成一套完整的固废基生物土壤修复剂的土壤改良技术体系。
同时本实施例对废弃铁基尾矿库修复前以及修复3个月后的县城进行拍照，如图1所示，其中a和b为修复前固阳县废弃铁基尾矿库的照片，c和d为修复后固阳县废弃铁基尾矿库。由图1可知，采用本发明所述固废基生物土壤修复剂能有效修复废弃铁基尾矿库。
实施例2
在实验室环境下，模拟固废基生物土壤修复剂修复历史遗留废弃矿山的方法，由以下步骤组成：
将取实施例1中所述废弃矿山的土壤样品进行风干，之后用20目筛进行过滤，得到预处理好的废弃矿山土，将预处理好的废弃矿山土壤分装到3个15cm×25cm的花盆中，每盆按照土壤、实施例1制备得到的固废、实施例1制备得到的复合菌剂按照质量比40：10：1的比例混匀，每盆施入800g废弃矿山土壤，200g固废，15g复合菌剂，加入适量水。
每盆播种经60℃温水浸泡24h紫花苜蓿种子30粒，进行3次平行实验；
播种完成后每3天进行1次轻度松土，每天保证光照10h，光照强度约1000Lux，每隔1天浇水1次，每次每盆约为100ml；生长期间，无需施肥。
对比例1
具体步骤同实施例2，区别在于，花盆中不添加固废和复合菌剂，只有废弃矿山土壤，作为CK组，记为a。
对比例2
具体步骤同实施例2，区别在于，花盆中仅施用固废，记为b。
对比例3
具体步骤同实施例2，区别在于，花盆中仅施用复合菌剂，记为c。
实施例2和对比例1～3播种120天后分别收集处理的土壤，测量其中的土壤理化指标和植物生理指标，实施例2和对比例1～3的测定结果见图2～图3和表3～表4。
表3不同处理的的理化指标含量
指标 pH 电导率 有机质 碱解氮 速效钾 速效磷 含水率(％)
原土壤 8.85 218.2 6.9 6.2 108.48 1.028 3.48
a(CK) 8.74 101.5 8.73 7.8 96.3 2.96 4.29
b 7.84 159.3 13.82 20.46 158.83 10.37 10.37
c 8.29 173.2 10.3 32.53 139.73 13.74 8.47
d 8.02 175 12.53 39.82 184.27 14.88 9.26
表4不同处理盆栽中植物的平均生理指标含量
图2和图3左侧为对比例1的测量结果，右侧为实施例2的测量结果，由图2～图3和表3～表4可知，配施固废与复合菌剂可以增加紫花苜蓿生长茎长和根长，证明固废-复合微生物二者联合修复废弃矿山土壤的机制可以相互促进。由表3～表4记载的可知，采用本发明所述固废基生物土壤修复剂能够有效修复废弃矿山土壤。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种固废基生物土壤修复剂，其特征在于，所述固废基生物土壤修复剂包括固废和复合菌剂；所述固废和复合菌剂的质量比为10～20:1～1.5。
2.根据权利要求1所述的固废基生物土壤修复剂，其特征在于，所述复合菌剂包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌。
3.根据权利要求2所述的固废基生物土壤修复剂，其特征在于，所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌的质量比为1:1:1。
4.根据权利要求1所述的固废基生物土壤修复剂，其特征在于，所述固废的制备方法包括如下步骤：
将市政污泥、含钾固废、辅料和EM菌粉按质量比11:5:4:0.01混合，堆肥，得到所述固废；
所述辅料包括玉米秸秆和玉米芯；所述玉米秸秆和玉米芯的质量比为13:7。
5.根据权利要求4所述的固废基生物土壤修复剂，其特征在于，在堆肥过程中，当堆体温度处于升温期，采用白天通气5min间歇25min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于高温期时，采用白天通气15min间歇15min，晚上不曝气的曝气方案；当堆体温度处于冷却期时，采用白天不通气，晚上不曝气的曝气方案。
6.根据权利要求4所述的固废基生物土壤修复剂，其特征在于，在堆肥过程中，每5d翻堆1次；所述堆肥的周期为30d。
7.权利要求1～6任一项所述的固废基生物土壤修复剂在修复土壤中的应用。
8.一种修复土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述固废基生物土壤修复剂与待修复土壤混合。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固废基生物土壤修复剂中固废的施用量为1.8t/亩，复合菌剂的施入量为0.135t/亩；
所述混合的深度为15～30cm。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合后，还包括种植先锋植物。
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