固废处理
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类别:固废处理日期:2019-07-09
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  本发明涉及磷尾矿的治理方法,尤其涉及磷尾矿原位生态修复方法,属于磷尾矿生物治理领域。
 
背景技术:
 
  磷元素是动植物生长不可或缺的重要元素之一,并广泛应用于食品、饲料、染料、制糖、陶瓷、化工、冶金、军事等。由于对磷元素需求快速增长,加大了对磷矿资源的开采加工力度,同时产生了大量固体废弃物即“磷尾矿”。这不仅危害矿场周围的生态环境,还形成了大面积尾矿堆积场地,造成了资源浪费和环境污染。
 
  磷尾矿主要由钙镁盐矿物组成,以白云石为主,其次为磷灰石,另外含有少量方解石和石英。按矿石结构主要分为单矿物结构和多矿物碎屑结构两类。尾矿中除钙、镁元素外,还存在镉、铅、锌、铜等有害重金属元素,极易通过淋溶进入食物链,给人类健康造成危害。
 
  中国近年来非常重视对磷尾矿的综合治理,许多专家提出了各种解决方法。比如:物理方法的“掺加磷尾矿煅烧水泥熟料”、制造建材等;化学方法的“钝化”、“胶结充填”等。现有这些方法,虽然从理论上是可行的,实践上也有应用,但面对巨大的磷尾矿而言,很难从根本上解决问题。
 
  因此,开发一种生物治理方法,将微观生物(微生物)和宏观生物(植物)相结合,对磷尾矿作原位生态修复,把磷尾矿变为可耕作的“土”,并逐步降解其中的有害元素,对于从根本上解决磷尾矿的治理问题将具有重要意义。
 
技术实现要素:
 
  本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种磷尾矿治理专用微生物制剂;
 
  本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种所述磷尾矿治理专用微生物制剂的制备方法;
 
  本发明所要解决的第三个技术问题是提供所述磷尾矿治理专用微生物制剂在磷尾矿生物治理中的用途。
 
  为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
 
  本发明首先公开了一种磷尾矿治理专用微生物制剂,包括以下组分:发酵液和复合有机物Ⅱ。
 
  其中,所述的发酵液是将复合微生物菌群接入到复合有机物Ⅰ进行好氧发酵得到的发酵液;优选的,所述好氧发酵为温度25-28℃条件下好氧发酵2-3天,期间每天搅拌2-3次;
 
  所述复合微生物菌群由复合酵母菌株和复合功能菌株组成;
 
  按体积mL/质量kg计,复合微生物菌群:复合有机物Ⅰ=0.5-1:100,得到发酵液;按质量比计,发酵液:复合有机物Ⅱ=10:1006-1007。
 
  其中,所述复合微生物菌群包括:复合酵母菌株和复合功能菌株。按体积比计,所述复合酵母菌株占30%-60%,所述复合功能菌株占40%-70%。
 
  进一步的,所述复合酵母菌株由用于酿造啤酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、用于酿造清酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、葡萄酒酵母(Saccharomyces uvarum)和用于生产面包的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)组成;按体积比计,用于酿造啤酒的酿酒酵母:用于酿造清酒的酿酒酵母:葡萄酒酵母:用于生产面包的酿酒酵母=1:1:1:1;
 
  所述复合功能菌株由芽孢杆菌属(Bacillus)菌株和青霉属(Penicillium)菌株组成;按体积比计,芽孢杆菌属菌:青霉属菌=1:1。优选的,所述芽孢杆菌属(Bacillus)菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis);所述的青霉菌(Penicillium)可以是产黄青霉(Penicillium Chrysogenum)或产红青霉(Penicillium rubens)等;优选为产黄青霉(Penicillium Chrysogenum)。
 
  本发明所述复合酵母菌株的有效活菌个数≥3亿个/毫升;所述复合功能菌株的有效活菌个数≥3亿个/毫升。
 
  本发明中所用到用于酿造啤酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、用于酿造清酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、葡萄酒酵母(Saccharomyces uvarum)和用于生产面包的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、芽孢杆菌(Bacillus)菌株和青霉菌(Penicillium)等具体菌株没有特殊限制,市售的任何一种菌株均适用于本发明。
 
  本发明所述磷尾矿治理专用微生物制剂中,所述复合有机物Ⅰ包括以下各组分:复合有机液、马铃薯淀粉、琼脂、海藻精和葡萄糖;优选的,各组分的重量份为:复合有机液10份、马铃薯淀粉0.3-0.5份、琼脂0.05-0.1份、海藻精0.5-1份、葡萄糖0.2-0.3份。其中,所述复合有机液由水、可溶性淀粉、硝酸钾、磷酸二氢钾、氯化钠、硫酸镁、硫酸亚铁和琼脂组成;各组分的重量份为:水1000份、可溶性淀粉5份、硝酸钾0.1份、磷酸二氢钾0.05份、氯化钠0.05份、硫酸镁0.05份、硫酸亚铁0.1份、琼脂2份。所述葡萄糖为葡萄糖粉。所述复合有机物Ⅰ的制备包括:将各组分混合均匀,即得。
 
  所述复合有机物Ⅱ包括以下各组分:生物黏合剂、红糖、米糠、麦麸和花生饼粕;优选的,各组分的重量份为:生物黏合剂1-2份、红糖5份、米糠400份、麦麸400份、花生饼粕200份。其中,所述生物黏合剂的制备包括:将淀粉或面粉与水按质量比1:10混合均匀后加热成糊状,冷却至常温,得到糊化物,即得。所述米糠、麦麸、花生饼粕的含水量≤20%。所述复合有机物Ⅱ的制备包括:将各组分混合均匀,即得。
 
  本发明进一步公开了一种制备所述磷尾矿治理专用微生物制剂的方法,包括以下步骤:(1)将复合有机物Ⅰ灭菌,冷却,接入复合微生物菌群,进行好氧发酵,得到发酵液;(2)将复合有机物Ⅱ加水混匀,加入步骤(1)得到的发酵液,混合均匀后堆置,进行好氧发酵,粉碎,即得。
 
  其中,步骤(1)所述灭菌为在灭菌设备内加热至128℃;所述冷却为冷却至28℃;所述好氧发酵为温度25-28℃条件下好氧发酵2-3天(48-72小时),期间每天搅拌2-3次。步骤(1)得到的所述发酵液即可使用或密封保存。
 
  步骤(2)加水至所述复合有机物Ⅱ的含水量为45-55%;所述好氧发酵的时间为15天,期间第3、5、7、9、11、13天各翻料一次;好氧发酵的温度为25-28℃;所述粉碎为粉碎至80-120目。经检测,所制备得到的磷尾矿治理专用微生物制剂的有效活菌个数≥2亿个/克,水份≤20%。
 
  本发明还公开了所述的磷尾矿治理专用微生物制剂在磷尾矿生物治理中的用途。
 
  本发明进一步公开了一种磷尾矿原位生态修复方法,包括以下步骤:(1)将本发明所述的磷尾矿治理专用微生物制剂接入基质中,混合均匀,得到微生物基质;(2)将微生物基质均匀拌入磷尾矿表层中,待磷尾矿表层初步壤化,栽种巨菌草。
 
  其中,步骤(1)所述的磷尾矿治理专用微生物制剂与基质的比例为:每吨基质中加入15-20kg磷尾矿治理专用微生物制剂。其中,采用普通的有机肥作为基质即可。
 
  步骤(2)所述微生物基质拌入磷尾矿表层的比例为:每亩磷尾矿表层撒施微生物基质≥3吨(多施效果更佳)。
 
  步骤(2)所述磷尾矿表层的深度为30-50cm;所述初步壤化的时间为15-30天;所述巨菌草的栽种量为每亩600-1200株。
 
  本发明所述的磷尾矿原位生态修复方法,还包括:(a)待巨菌草长至高2m(栽后2个月)时,撒施生物有机肥;(b)巨菌草长到高5-6m时(栽后约6个月),将草割除留桩,再施生物有机肥。
 
  优选的,其中步骤(a)所述生物有机肥的撒施量为每亩200-300公斤;步骤(b)所述生物有机肥的施用量为每亩100-200公斤;留桩高约10cm。
 
  本发明所述的生物有机肥可以为任何一种常规的生物有机肥,优选为中国发明专利CN 101607840A制备的多功能生物有机肥料。
 
  本发明所述磷尾矿原位生态修复方法,微生物在尾矿内部大量扩繁增殖,表面深30-50cm的磷尾矿一年内基本壤化;微生物分解的有害物质变作植物营养源被巨菌草不断吸收,在巨菌草根系(最深约8米)带动作用下,微生物不断深入尾矿深层,对尾矿由浅入深不断地无害化和土壤化。
 
  磷尾矿修复前与修复后的主要营养成分及主要重金属含量对比结果表明,本发明所述磷尾矿原位生态修复方法,能够将磷尾矿土壤化,提高有机质、碱解N和速效钾含量,降低速效磷含量,并有效降解其中的铅、镉、铜等有害重金属元素。
 
  本发明技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
 
  本发明选取适宜菌株重组微生物菌群,制成专用微生物制剂,通过采用微生物和栽种巨菌草相结合的方法对磷尾矿作原位生态修复,能够把磷尾矿变为可耕作的“土”,并逐步降解其中的有害元素,从而从根本上解决了磷尾矿的治理问题。
 
具体实施方式
 
  下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的,不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
 
  实施例1磷尾矿治理专用微生物制剂的制备
 
一、原料
 
  (1)复合微生物菌群的制备
 
  微生物菌株100毫升。其中:
 
  复合酵母菌株(有效活菌个数≥3亿个/毫升)占30%,
 
  复合功能菌株(有效活菌个数≥3亿个/毫升)占70%,
 
  复合酵母菌株由用于酿造啤酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、用于酿造清酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、葡萄酒酵母(Saccharomyces uvarum)和用于生产面包的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)组成,将以上四种菌作等量复合;其中,用于酿造啤酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,其商品编号是CICC31105;用于酿造清酒的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,其商品编号是CICC1210;葡萄酒酵母(Saccharomyces uvarum)购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,其商品编号是CICC31551;用于生产面包的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,其商品编号是CICC1481;
 
  复合功能菌株由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和产黄青霉(Penicillium Chrysogenum)各占50%组成。其中,枯草芽孢杆菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心,其保藏编号是CGMCC1.821;产黄青霉购自中国普通微生物菌种保藏管理中心,其保藏编号是CGMCC3.15592;
 
技术总结
  本发明公开了一种磷尾矿原位生态修复方法。本发明首先公开了一种磷尾矿治理专用微生物制剂,包括复合微生物菌群、复合有机物Ⅰ和复合有机物Ⅱ;其制备方法包括:将复合有机物Ⅰ灭菌,冷却,接入复合微生物菌群进行好氧发酵,得到发酵液;将复合有机物Ⅱ加水混匀,加入发酵液混匀后堆置进行好氧发酵,粉碎。本发明进一步公开了一种磷尾矿原位生态修复方法,包括:将磷尾矿治理专用微生物制剂接入基质中得到微生物基质;将微生物基质拌入磷尾矿表层中使磷尾矿表层初步壤化,再栽种巨菌草进行常规管理。本发明采用微生物和植物相结合的方法对磷尾矿作原位生态修复,能够将磷尾矿土壤化并逐步降解其中的有害元素,从根本上解决磷尾矿的治理问题。
 
技术研发人员:袁登辉;田茂明;刘先庆;宋君祥;于晓龙;袁洁莉
受保护的技术使用者:成都188体育科技有限公司
技术研发日:2018.12.25
技术公布日:2019.03.15