基于湖泊底泥控酸的氧化礦石廢石場生態(tài)修復方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生態(tài)修復領域，具體涉及氧化礦石廢石場生態(tài)修復的隔離控酸方法。
【背景技術】
[0002]氧化礦石廢石場生態(tài)修復是當前極難解決的生態(tài)環(huán)境問題，氧化礦物暴露于空氣中，加上天然淋濾作用，與空氣和水蒸汽充分接觸，在鐵離子和鐵/硫氧化細菌的催化作用下會迅速發(fā)生氧化反應而產(chǎn)酸，土壤酸化及酸性廢水的污染具有廣泛性、嚴重性和長期性等特點，世界各國都高度重視對酸化固體廢棄物治理的研究。
[0003]常用的控制酸化的方法是添加酸中和劑消除己形成的酸性物質(zhì)并抑制硫化物的進一步氧化和新酸性物質(zhì)的產(chǎn)生。最常用的中和劑是石灰石渣滓、熟石灰或水合石灰、煅石灰。施用石灰雖然是改良酸性硫酸鹽土的常用方法，然而，在很多情況下，施用石灰并非改良酸性硫酸鹽土的有效辦法。首先，對于含酸性較高的土壤，單靠施用石灰是很難完全中和由氧化礦石產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，只有在經(jīng)過長期風化淋洗的老酸性硫酸鹽土地區(qū)，施用石灰才可收到較佳的效果。其次，因石灰微溶于水，在高溫多雨的環(huán)境下，添加的石灰可能在大部分儲存在土壤中的金屬硫化物尚未完全氧化之前就已經(jīng)被雨水淋掉了，隨后土壤又開始發(fā)生酸化，導致已經(jīng)生長起來的植物又面臨生境威脅。再者，大量投放石灰石還會引起植物營養(yǎng)元素及多種微量元素的不足。因此，消除己形成的酸性物質(zhì)可用快速反應酸中和劑如熟石灰，而抑制硫化物的進一步氧化和新酸性物質(zhì)的產(chǎn)生則宜采用慢速反應酸中和劑如赤泥(從鋁土礦提煉氧化鋁過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢渣)及低移動性的酸中和有機廢棄物，如污水污泥、城市垃圾、動物糞便、堆肥等。這些低移動性的酸中和物質(zhì)含有去質(zhì)子化兩性膠體，既可以有效地中和現(xiàn)有的土壤酸度，又能抑制未來因金屬硫化物進一步氧化而產(chǎn)生的土壤再酸化，還能提高土壤的緩沖能力，降低土壤中鹽分的濃度，螯合或者絡合部分重金屬離子，緩解其毒性，改善土壤性質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是控制氧化礦石廢石場的酸化過程，降低生態(tài)修復成本，提高地表植物的可持續(xù)性。通過利用石灰與湖泊底泥，采用特定先鋒植物物種，減少后期維護環(huán)節(jié)，充分利用生態(tài)系統(tǒng)自修復能力達到廢石場植被恢復的目的。
[0005]本發(fā)明利用生石灰與湖泊底泥達到中和、隔離控酸的目的而提供的技術方案是一種基于湖泊底泥控酸的氧化礦石廢石場生態(tài)修復方法，包括以下步驟:
(1)清理坡面:將金屬礦山廢石場進行地形整理，形成梯級坡面，平地進行高挖低填平整；
(2)鋪設第一層格柵:在坡面鋪設并用木粧固定格柵，應盡可能保證格柵緊貼坡面，距坡面最大距離不得超過3cm;
(3)生態(tài)袋擋墻:將生態(tài)袋鋪設至坡腳處，起護坡作用；
(4)噴施石灰層:將生石灰與植壤土、粘合劑按比例混合均勻后，利用干噴機將石灰噴施到礦山廢石場表層噴施至坡面，厚度約為2-3cm;
(5)覆蓋底泥:將底泥覆蓋至石灰層上，厚度控制在3-5cm左右；
(6)架設生態(tài)棒:將生態(tài)棒橫向架設于坡面，并用木粧及鐵絲固定，各生態(tài)棒縱向間距為1.5-2.5m；
(7)鋪設第二層格柵:在坡面鋪設并用木粧固定格柵，格柵與底泥層表面距離為13-17cm；
(8 )噴土壤改良基質(zhì)層:將稻殼、有機肥、復合肥、營養(yǎng)土、粘合劑、保水劑等改良材料與植壤土按照一定比例混合均勻后，利用干噴機將土壤改良基質(zhì)噴播至底泥層之上，厚度約12_13cm;
(9)噴播種子層:將種子與種子層基質(zhì)混合均勻，其中，植物種子包括高羊茅、百喜草、波斯菊、金雞菊、白三葉、狗牙根、田菁、銀合歡、馬棘、多花木蘭、車桑子等，采用濕噴的方式將種子層噴至土壤改良基質(zhì)層之上，厚度約2-3cm;
(10)稻草簾遮陰層:將稻草簾全面覆蓋并固定至種子層之上，起保水、保墑、保溫、防止雨水沖刷等作用，為種子發(fā)芽及幼苗成長提供適宜的環(huán)境；
(11)截排水溝:在坡面兩側縱向架設兩條生態(tài)棒，間距為30-50cm，在坡面橫向架設生態(tài)棒并使其向一側稍稍傾斜。
[0006]其中，步驟(I)中梯級坡面長為8-10m，馬道寬約0.5-lm。
[0007]步驟(3)中生態(tài)袋采用柔性生態(tài)袋，在生態(tài)袋中填充材料包括以下重量百分比的成分:礦土60-70%、有機肥15-25%、稻殼10-20%，生態(tài)袋堆積高度約為0.8-1.5m。
[0008]步驟(2)、(7)中的格柵為土工雙向格柵，強度2 20KN。
[O009 ]步驟(4 )中石灰和植壤土的比例為1:1O -15，粘合劑的用量根據(jù)單位面積來確定，具體用量為10_15g/m2;
步驟(5 )中的底泥為附近江河、湖泊等的清淤底泥。為了方便運輸，底泥的含水率應不超過40%。
[0010]步驟中(8 )中的土壤改良基質(zhì)以及(9)中的種子層材料均按按每方植壤土中添加稻殼6_8kg、有機肥2-3kg、復合肥1-2kg、營養(yǎng)土 0.4-0.6kg、粘合劑0.05-0.2kg、保水劑0.05-0.2kg，其中客土基材中適量多加粘合劑，種子層中適量多加保水劑，少加粘合劑。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明的氧化礦石廢石場生態(tài)修復方法:(I)利用生石灰與底泥達到中和、隔離控酸的目的；(2)利用土壤基質(zhì)改良為植物定植提供較好的土壤環(huán)境；(3)利用植物穩(wěn)定技術控制重金屬在土壤中的迀移轉(zhuǎn)化，降低其對周邊環(huán)境的影響。具體地，通過覆蓋底泥層，一方面，底泥具有致密性，能夠有效地控制礦體與水和空氣的接觸，抑制未來因金屬硫化物進一步氧化而產(chǎn)生的土壤再酸化，另一方面底泥中含有豐富的有機質(zhì)，在控酸的同時還能夠提高土壤緩沖能力，螯合或絡合部分重金屬離子，緩解其毒性，并且能夠有效改善礦土的貧瘠環(huán)境。加之，利用生石灰進行淺層酸堿中和改良、采用土壤基質(zhì)改良以及植物穩(wěn)定技術改善土壤環(huán)境并固定重金屬等污染物。本發(fā)明采用的材料廉價、易得，大大降低了生態(tài)修復成本。另外，本發(fā)明在實際施工過程中操作簡便、易操作、成本低廉、具有環(huán)境友好性。
【附圖說明】
[0012]
圖1為本發(fā)明實施例的現(xiàn)場效果圖。
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明的目的、技術方案更加清楚明白，下面通過【具體實施方式】的詳細描述來進一步闡明本發(fā)明，但并不是對本發(fā)明的限制，僅僅作示例說明。以下結合江西九江城門山銅礦排土場實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0014]城門山銅礦排土場邊坡坡度約為60°，土壤呈砂性、強酸性，陡坡部分沖刷嚴重，保水能力差，坡面幾乎無植物生長，土壤中含有銅、鉛、鋅、鎘等多種重金屬土壤中含有多種重金屬。本發(fā)明實施例提供的氧化礦石廢石場生態(tài)修復的處理方法包括以下步驟:
(1)清理坡面，對廢石場邊坡實施近自然地形整理，堆體坡面按照不大于自然安息角的坡度整理，并在坡面中央橫向修設馬道，形成梯級坡面，馬道寬度為60cm;
(2)鋪設并用木粧固定第一層格柵，保證格柵盡量緊貼坡面，距坡面最多不超過3cm;
(3)構建生態(tài)袋擋墻，在坡地開挖條溝，條溝深度為20-30cm，向柔性生態(tài)袋(規(guī)格為815mm*440mm)中填充60%的礦土、25%的營養(yǎng)土以及15%的稻殼，并將生態(tài)袋鋪設于條溝中，高Im，起護坡作用；
(4)鋪設石灰層，將石灰和土按1:12(v:V)的比例和適量的粘合劑混合均勻后，采用干噴機將石灰層噴施于坡面，厚度為3cm;
(5 )鋪設底泥層，將稀底泥鋪設于平坡面石灰層之上，并采用平鏟、鐵鍬等工具平整底泥層表面，保證底泥層厚度為5cm左右；
(6)架設生態(tài)棒，首先將稻殼、營養(yǎng)土、植壤土、有機肥等材料填充至生態(tài)棒中，填充后的生態(tài)棒直徑約為15cm，然后，將生態(tài)棒沿坡面水平鋪設于坡面上，用木粧和鐵絲固定，生態(tài)棒縱向之間的距離為1.5m;
(7)鋪設第二層格柵，將格柵鋪設并固定于生態(tài)棒之上，保證格柵與底泥層表面的間距為15cm左右；
(8)將植壤土、有機肥、復合肥、營養(yǎng)土、稻殼、保水劑、粘合劑按比例混合均勻作為土壤改良基質(zhì)，配比為:每I立方土壤中添加營養(yǎng)土500g、有機肥2500g、復合肥1500g、稻殼7500g、保水劑125g、粘合劑100g，采用干噴機將其噴播至底泥層和第二層格柵之間區(qū)域，厚度為13cm;
(9)噴播種子層，種植層基質(zhì)配置:每I立方植壤土中添加營養(yǎng)土500g、有機肥2500g、復合肥1500g、稻殼7500g、保水劑150g、粘合劑75g，將植物種子，包括高羊茅100g、百喜草125g、狗牙根100g、田菁125g、白三葉100g、馬棘300g、多花木蘭300g、銀合歡300g、車桑子300g、波斯菊30g、金雞菊30g，與種子層基質(zhì)混合均勾并采用濕噴的方式將其噴播至土壤改良基質(zhì)層之上，厚度為2cm;
(10)鋪設稻草簾，將稻草簾全面覆蓋至坡面上，保持濕潤環(huán)境，促進種子萌發(fā)；
(I I)設置截排水溝，在修復坡面兩側縱向鋪設兩條生態(tài)棒，形成寬度為30cm的排水溝，在上下兩級坡面分別于稻草簾之上橫向架設并固定生態(tài)棒并稍稍向一側傾斜，起到排水作用。
[0015]實施I個月后，廢石場植被蓋度達到90%，草本植物生長旺盛，有效覆蓋地表，木本植物分布均勻。實施3個月后，排土場植被覆蓋度達到95%，植被整體生長狀況良好，灌木植物生長旺盛，生長高度達到40-50cm。實施半年后，草本植物生長逐漸衰弱，灌木植物生長旺盛，植物根系已經(jīng)穿透底泥層，扎根于排土場表層，且植物根系生長良好，未發(fā)現(xiàn)因銅礦山排土場酸化及重金屬污染而對植物生長產(chǎn)生的不良影響，整體植被恢復效果顯著，現(xiàn)場效果圖見圖1。
【主權項】
1.一種基于湖泊底泥控酸的氧化礦石廢石場生態(tài)修復方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟: (1)清理坡面:將金屬礦山廢棄地進行地形整理，形成梯級坡面，平地進行高挖低填平整； (2)鋪設第一層格柵:在坡面鋪設并用木粧固定格柵，應盡可能保證格柵緊貼坡面，距坡面最大距離不超過3cm; (3)生態(tài)袋擋墻:將生態(tài)袋鋪設至坡腳處，起護坡作用； (4)噴施石灰層:將生石灰與植壤土、粘合劑按比例混合均勻后，利用干噴機將石灰噴施到礦山排土場表層噴施至坡面，厚度為2-3cm; (5)覆蓋底泥:將底泥覆蓋至礦山排土場石灰層上，厚度控制在3-5cm; (6)架設生態(tài)棒:將生態(tài)棒橫向架設于坡面，并固定，各生態(tài)棒縱向間距為1.5-2.5m; (7)鋪設第二層格柵:在坡面鋪設并用木粧固定格柵，格柵與底泥層表面距離為13-17cm； (8)噴土壤基質(zhì)改良層:將選自稻殼、有機肥、復合肥、營養(yǎng)土、粘合劑、保水劑的一種或多種改良材料與植壤土混合均勻后成為土壤改良基質(zhì)，利用干噴機將土壤改良基質(zhì)噴播至底泥層之上作為客土基材層，厚度約12-13cm; (9)噴播種子層:將種子與種子層基質(zhì)混合均勻，其中，植物種子選自高羊茅、百喜草、波斯菊、金雞菊、白三葉、狗牙根、田菁、銀合歡、馬棘、多花木蘭、或車桑子，采用濕噴的方式將種子層噴至客土基材層之上，厚度約2-3cm; (10)稻草簾遮陰層:將稻草簾全面覆蓋并固定至種子層之上，為種子發(fā)芽及幼苗成長提供適宜的環(huán)境； (11)截排水溝:在坡面兩側縱向架設兩條生態(tài)棒，間距為30-50cm，在坡面橫向架設生態(tài)棒并使其向一側稍稍傾斜。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中梯級坡面長為8-10m，梯級平臺寬0.5_lm03.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中生態(tài)袋采用柔性生態(tài)袋，在生態(tài)袋中填充材料包括以下重量百分比的成分:礦土60-70%、有機肥15-25%、稻殼10-20%，生態(tài)袋堆積高度為0.8-1.5m。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)、(7)中的格柵為土工雙向格柵，強度>20KN。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中石灰和植壤土的比例為1:10-15，粘合劑的用量根據(jù)單位面積來確定，優(yōu)選用量為10_15g/m2。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中的底泥為江河、湖泊的清淤底泥，底泥的含水率應不超過40%。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟中(8)中的客土基材和/或步驟(9)中的客土基材層按每方植壤土中添加稻殼6-8kg、有機肥2-3kg、復合肥1-2kg、營養(yǎng)土0.4-0.6kg、粘合劑0.05-0.2kg、保水劑0.05-0.2kg。8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟中(8)中的土壤基質(zhì)改良層中粘合劑用量多于保水劑，步驟中(9)中的種子層中粘合劑用量小于保水劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于湖泊底泥控酸的氧化礦石廢石場生態(tài)修復方法，包括以下步驟：清理坡面；鋪設第一層格柵；生態(tài)袋護坡；噴施石灰層；覆蓋湖泊底泥；架設生態(tài)棒；鋪設第二層格柵；噴播土壤改良基質(zhì)層和種子層；稻草簾遮陰；設置截排水溝。本發(fā)明針對氧化礦石廢石場土壤貧瘠、重金屬含量高、酸性強的現(xiàn)象，通過以下措施對其進行生態(tài)恢復：（1）利用生石灰與湖泊底泥達到中和、隔離控酸的目的；（2）利用土壤基質(zhì)改良為植物定植提供較好的土壤環(huán)境；（3）利用植物穩(wěn)定技術控制重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，降低其對周邊環(huán)境的影響。本發(fā)明在實際施工過程中操作簡便、成本低廉、具有環(huán)境友好性。
【IPC分類】A01G1/00, E02D3/00
【公開號】CN105714758
【申請?zhí)枴緾N201610094220
【發(fā)明人】全占軍, 李娟 , 高文元, 張淇翔, 李俊生, 韓煜, 王 琦, 史娜娜, 朱國平, 王煒煒, 高泗強
【申請人】中國環(huán)境科學研究院, 北京潤夏環(huán)境技術有限公司, 北京林淼生態(tài)環(huán)境技術有限公司