本發(fā)明屬于廢棄物資源化利用，具體涉及一種瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法。

背景技術(shù)：

1、煤炭開(kāi)采過(guò)程中排放大量瓦斯，瓦斯中含有大量甲烷，甲烷引起的溫室效應(yīng)是同等質(zhì)量二氧化碳的20~30倍。大量瓦斯直排造成嚴(yán)重的碳排放與資源浪費(fèi)。磷尾礦是磷礦經(jīng)選礦后所產(chǎn)生的固體廢棄物，目前主要采用堆積填埋處理，壓占大量土地資源，破壞生態(tài)環(huán)境；因尾礦中含有大量含磷礦物，造成資源的浪費(fèi)。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)磷尾礦處置并資源化，因?yàn)槲锢矸蛛x方法需要依賴重力、磁性或浮選等原理，并可能需要復(fù)雜的設(shè)備和操作，導(dǎo)致處理成本高；因?yàn)榛瘜W(xué)處理方法涉及萃取-反萃法、碳化法或煅燒-浸出法等改變尾礦中的化學(xué)性質(zhì)，可能引入有害物質(zhì)或產(chǎn)生難以處理的廢水，導(dǎo)致環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)大。目前，現(xiàn)有技術(shù)還沒(méi)有將瓦斯與磷尾礦協(xié)同處置并資源化的方法。

2、為此，研發(fā)一種能夠解決上述問(wèn)題的瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，利用甲烷氧化菌對(duì)甲烷生化降解所產(chǎn)有機(jī)酸，加速磷尾礦中多種礦物的分解重構(gòu)及風(fēng)化穩(wěn)定化，促進(jìn)磷尾礦中磷肥的活化及釋放，實(shí)現(xiàn)甲烷在風(fēng)化產(chǎn)物中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終甲烷的生物固碳與磷尾礦快速風(fēng)化成土，實(shí)現(xiàn)瓦斯與磷尾礦協(xié)同處置并資源化。

2、本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

3、s1、將磷尾礦制成顆粒填料，在顆粒填料上負(fù)載甲烷氧化菌，構(gòu)建以磷尾礦顆粒為生物膜載體、以甲烷氧化菌為優(yōu)勢(shì)微生物的生物濾床；

4、s2、向生物濾床通入瓦斯，瓦斯中甲烷濃度在體積百分比0.1%~30%，瓦斯中甲烷被甲烷氧化菌生物氧化，甲烷代謝產(chǎn)物（有機(jī)酸、胞外多聚物、溶解性微生物產(chǎn)物等）加速磷尾礦顆粒的礦物分解重構(gòu)，釋放出有效磷組分，得到風(fēng)化產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程還實(shí)現(xiàn)甲烷氧化菌的增殖。

5、甲烷氧化菌( methane-oxidizing?bacteria,mob)是能以甲烷為唯一碳源和能源進(jìn)行代謝的微生物，在環(huán)境中廣泛存在，能將甲烷生物催化氧化。甲烷的生物氧化過(guò)程不僅可代謝出大量有機(jī)酸，而有機(jī)酸作為生物風(fēng)化的主要驅(qū)動(dòng)力，其可加速硅酸鹽礦物、碳酸礦物等風(fēng)化分解重構(gòu)。甲烷氧化菌生長(zhǎng)及增殖過(guò)程還可產(chǎn)生胞外多聚物(eps)、溶解性微生物產(chǎn)物(smp)等大量有機(jī)質(zhì)，不僅可有效提升風(fēng)化產(chǎn)物的有機(jī)碳含量，還可提升磷尾礦風(fēng)化產(chǎn)物的透氣保墑蓄肥性能。

6、優(yōu)選地，所述甲烷氧化菌包括甲基桿菌( methylobacter)、甲基球菌( methylococcus)、甲基單胞菌 (methylomonas)、甲基微菌( methylomicrobium)、甲基八疊球菌( methylosarcina)、甲基彎曲菌( methylosinus)、甲基孢囊菌( methylocystis)、ⅰb亞型菌( methylococcus和 methylocaldum)中的一種或多種。

7、優(yōu)選地，所述磷尾礦為選礦提取精礦以后剩下的尾渣。

8、優(yōu)選地，s1步驟制成顆粒填料前，向磷尾礦添加粘結(jié)劑并混合均勻，所述粘結(jié)劑包括膨潤(rùn)土、硅酸鈉、磷酸二氫鋁中的一種或多種。

9、優(yōu)選地，s1步驟制成顆粒填料是先通過(guò)制粒機(jī)或模壓機(jī)對(duì)磷尾礦進(jìn)行壓制，再燒結(jié)處理后得到，顆粒填料粒徑5~200?mm。

10、優(yōu)選地，所述生物濾床的運(yùn)行方式為甲烷氧化菌液間歇浸潤(rùn)或甲烷氧化菌液連續(xù)循環(huán)淋濾；間歇浸潤(rùn)是間歇浸泡，對(duì)磷尾礦顆粒表面的風(fēng)化產(chǎn)物進(jìn)行溶解和剝離。

11、本發(fā)明技術(shù)原理：瓦斯中甲烷經(jīng)甲烷氧化菌氧化代謝，將其氧化為有機(jī)酸、溶解性有機(jī)碳等，實(shí)現(xiàn)瓦斯的快速去除與生物固碳。甲烷氧化菌的代謝產(chǎn)物有機(jī)酸加速磷尾礦中礦物的分解重構(gòu)，代謝產(chǎn)物中溶解性有機(jī)碳有助于磷灰石的磷釋放，提升磷尾礦風(fēng)化產(chǎn)物的有機(jī)肥效，形成優(yōu)質(zhì)土。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

13、1、本發(fā)明利用甲烷氧化菌對(duì)瓦斯中甲烷進(jìn)行生物氧化，代謝產(chǎn)物為有機(jī)酸、胞外多聚物、溶解性微生物產(chǎn)物等，對(duì)磷尾礦中的硅酸鹽礦物、碳酸鹽礦物、含磷礦物等進(jìn)行溶蝕和離子交換作用，從而促進(jìn)其生物風(fēng)化。這種風(fēng)化作用不僅加速了磷尾礦的分解重構(gòu)及穩(wěn)定化過(guò)程，還促進(jìn)了有效磷的釋放，顯著提高了風(fēng)化產(chǎn)物中有效磷的比例。

14、2、本發(fā)明利用甲烷氧化菌生物氧化甲烷的代謝產(chǎn)物的吸附及粘附作用，使得的磷尾礦風(fēng)化產(chǎn)物的有機(jī)肥效及團(tuán)聚性得到了有效提升。這一過(guò)程中，甲烷的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化及生物固碳得以實(shí)現(xiàn)，風(fēng)化產(chǎn)物的透氣保墑蓄肥性能得到顯著提升，從而可以作為生態(tài)基質(zhì)土進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)磷尾礦由大宗工業(yè)固廢向生態(tài)基質(zhì)土的資源化利用轉(zhuǎn)化。

15、3、本發(fā)明在甲烷生物氧化的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)甲烷氧化菌的增殖，而磷尾礦還起到載體的作用。甲烷氧化菌在磷尾礦表面吸附及粘附作用下，大大提升風(fēng)化產(chǎn)物的團(tuán)聚性，這個(gè)過(guò)程進(jìn)一步加速磷尾礦風(fēng)化和甲烷氧化菌增殖，形成協(xié)同效果。

技術(shù)特征：

1.一種瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于所述甲烷氧化菌包括甲基桿菌、甲基球菌、甲基單胞菌、甲基微菌、甲基八疊球菌、甲基彎曲菌、甲基孢囊菌、ⅰb亞型菌中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于所述磷尾礦為選礦提取精礦以后剩下的尾渣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于s1步驟制成顆粒填料前，向磷尾礦添加粘結(jié)劑并混合均勻，所述粘結(jié)劑包括膨潤(rùn)土、硅酸鈉、磷酸二氫鋁中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于s1步驟制成顆粒填料是先通過(guò)制粒機(jī)或模壓機(jī)對(duì)磷尾礦進(jìn)行壓制，再燒結(jié)處理后得到，顆粒填料粒徑5~200?mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，其特征在于所述生物濾床的運(yùn)行方式為甲烷氧化菌液間歇浸潤(rùn)或甲烷氧化菌液連續(xù)循環(huán)淋濾。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種瓦斯與磷尾礦協(xié)同風(fēng)化成土的方法，先將磷尾礦制成顆粒填料，在顆粒填料上負(fù)載甲烷氧化菌，構(gòu)建以磷尾礦顆粒為生物膜載體、以甲烷氧化菌為優(yōu)勢(shì)微生物的生物濾床；向生物濾床通入瓦斯，瓦斯中甲烷濃度在體積百分比0.1%~30%，瓦斯中甲烷被甲烷氧化菌生物氧化，甲烷代謝產(chǎn)物加速磷尾礦顆粒的礦物分解重構(gòu)，釋放出有效磷組分，得到風(fēng)化產(chǎn)物。本發(fā)明利用甲烷氧化菌對(duì)甲烷生化降解所產(chǎn)有機(jī)酸，加速磷尾礦中多種礦物的分解重構(gòu)及風(fēng)化穩(wěn)定化，促進(jìn)磷尾礦中磷肥的活化及釋放，實(shí)現(xiàn)甲烷在風(fēng)化產(chǎn)物中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終甲烷的生物固碳與磷尾礦快速風(fēng)化成土，實(shí)現(xiàn)瓦斯與磷尾礦協(xié)同處置并資源化。

技術(shù)研發(fā)人員：胡學(xué)偉,楊洋,宋浩然,趙群,田森林,張清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10