基于磷肥控酸的氧化礦石廢石場生態修復方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于土壤生態修復領域，具體涉及氧化礦石廢石場的生態修復方法。
【背景技術】
[0002]氧化礦石廢石堆場由于受還原過程、氧化過程、酸溶與絡合反應等過程的作用，表現出極強的酸性，土壤PH值介于2-4之間，酸化又是廢石堆場植被重建的重要限制因子，高濃度的H+會導致酶系統的失活，抑制植物的呼吸作用和根系對水分和營養元素的吸收。因此，氧化礦石廢石堆場生態修復的關鍵是酸化過程的抑制。
[0003]關于酸化控制技術，大體分為物理隔離、化學中和、植物穩定、微生物處理等，其中物理隔離傳統上往往采用客土法，即從異地運來好土鋪蓋在廢棄地上面，并種植植物，逐步建立植被覆蓋層。但是，掩埋在表土下的H+、鹽分、重金屬等有害物質可能通過土壤毛細管作用上升到表土層甚至地表，繼續產生危害。另外一種主流物理隔離方法在廢石與表土之間再覆一至數層惰性材料如煤渣、鋼渣、礫石等，可防止H+、有毒金屬離子向表土層迀移，但此方法通常造價很高，當礦地面積較大時難以實現;化學中和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并抑制硫化物的進一步氧化和新酸性物質的產生，最常用的中和劑是石灰石渣滓、熟石灰或水合石灰、煅石灰，但是改方法只是消除己形成的酸性物質可用快速反應酸中和劑，而抑制硫化物的進一步氧化和新酸性物質的產生則不太理想;利用植物來控制酸化問題是一個富有挑戰性的課題。目前國際國內已報導了一批耐酸性比較強的植物，如寬葉香蒲、雙穗雀稗、白茅、類蘆、狗牙根、香根草、濕地松等。其中有些植物(生態型)已商業化用于酸性礦業廢棄地的植被恢復，但是在氧化礦石廢石堆場產酸過程得不到根本抑制的前提下，地表植被的生長不具可持續性;與化學處理相比，微生物治理技術一般比較難預測和控制，長期性和穩定性更不確定，因此，真正將這一技術實施于酸性礦業廢棄地的治理，還需要進一步的探索。
[0004]本發明把磷酸鹽化合物加入廢棄物可用來絡合游離鐵基，生成FePO4沉淀，抑制硫化物的進一步氧化，從而減少所生成的酸量。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對本領域存在的問題，聯合采用石灰、有機肥和磷肥控酸，配合以耐酸能力強的先鋒物種達到生態修復的目的，提供了一種成本低廉、操作簡單、控酸效果穩定的生態修復方法。經過本發明人的潛心研究，最終完成本發明。本發明提供一種氧化礦石廢石場生態修復的方法，包括以下步驟:
(1)清理坡面:將氧化礦石廢石場進行坡面整理，形成梯級坡面；
(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)生態袋擋墻:將生態袋鋪設至坡腳處，起護坡作用；
(4)撒施石灰層:將石灰粉和適量的粘合劑混合均勻后撒施于坡面，厚度約為l-2cm; (5)噴施磷肥層:將磷肥、有機肥、植壤土按一定比例混合均勻后，利用干噴機將混合基質噴施于坡面石灰層上，厚度約為2-3cm;
(6)架設生態棒:將生態棒橫向架設于坡面，并用木粧及鐵絲固定，各生態棒縱向間距為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，格柵與磷肥層表面距離為13-17cm；
(8 )噴土壤改良基質層:將稻殼、有機肥、復合肥、營養土、粘合劑、保水劑等改良材料與土壤按照一定比例混合均勻后，利用干噴機將土壤改良基質噴播至底泥層之上，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，為種子發芽及幼苗成長提供適宜的環境；
(11)截排水溝:在坡面兩側縱向架設兩條生態棒，間距為30-50cm，在坡面橫向架設生態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)中生態袋采用柔性生態袋，在生態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。
[0009]步驟(4)中粘合劑的用量根據單位面積來確定，具體用量為10_15g/m2。
[0010]步驟(5 )中的磷肥、有機肥、植壤土比例為2:3:5 (V: V: V )。
[0011]步驟中(8)中的改良基質層以及(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l-2kg、營養土 0.4-0.6kg、粘合劑0.05-0.2kg、保水劑0.05-
0.2kg，其中改良基質層中適量多加粘合劑，種子層中適量多加保水劑，少加粘合劑。
[0012]本發明具有以下有益效果:
本發明的氧化礦石廢石場生態修復方法首先通過撒施石灰粉進行淺層酸堿中和改良；其次，通過噴施磷肥層，一方面，磷酸鹽化合物可絡合游離鐵基，生成FePO4沉淀，抑制硫化物的進一步氧化，從而減少廢棄物生成的酸量;另一方面磷肥為最佳天然肥料，含有極高成分的磷、鈣，不但無臭無污染，還能夠有效地促進植物的生長;最后，通過植物穩定技術恢復植被，降低重金屬等污染物的迀移轉化。本發明采用磷肥、有機肥等材料，廉價、易得，大大降低了生態修復成本，且施工操作簡便，具備環境友好性。
【附圖說明】
[0013]
圖1本發明實施例的現場效果圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發明的目的、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明，但并不是對本發明的限制，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，對本發明進行進一步詳細說明。
[0015]城門山銅礦廢石場邊坡坡度約為50°，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。本發明實施例提供的生態修復的處理方法包括以下步驟:
(1)清理坡面，對排土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)構建生態袋擋墻，在坡地開挖條溝，條溝深度為20-30cm，向柔性生態袋(規格為815mm*440mm)中填充60%的礦土、25%的營養土以及15%的稻殼，并將生態袋鋪設于條溝中，高Im，起護坡作用；
(4)撒施石灰層，將石灰和適量的粘合劑混合均勻后，撒施于坡面，厚度為2cm;
(5)噴施磷肥層，將鈣鎂磷肥、有機肥、植壤土按照2:3:5(V:V: V)的比例混合均勻后，利用干噴機將混合基質噴施于坡面石灰層上，厚度約為3cm;
(6)架設生態棒，首先將稻殼、營養土、植壤土、有機肥等材料填充至生態棒中，填充后的生態棒直徑約為15cm，然后，將生態棒沿坡面水平鋪設于坡面上，用木粧和鐵絲固定，生態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、營養土、稻殼、保水劑、粘合劑按比例混合均勻作為土壤改良基質，土壤改良基質制備:每I立方土壤中添加營養土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域，厚度為13cm;
(9)噴播種子層，種植層基質配置:每I立方植壤土中添加營養土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，與種子層基質混合均勾并采用濕噴的方式將其噴播至土壤改良基質層之上，厚度為2cm;
(10)鋪設稻草簾，將稻草簾全面覆蓋至坡面上，保持濕潤環境，促進種子萌發；
(11)設置截排水溝，在修復坡面兩側縱向鋪設兩條生態棒，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棒并稍稍向一側傾斜，起到排水作用。
[0016]實施I個月后，廢石場植被蓋度達到70%，草本植物和木本植物生長狀況良好。實施3個月后，廢石場地表完全被覆蓋，植被整體生長狀況良好，灌木植物生長旺盛，生長高度達到1.5m左右。實施半年后，草本植物生長逐漸衰弱，灌木植物生長旺盛，平均生長高度到達
1.8m左右，現場效果圖見圖1。
【主權項】
1.基于磷肥控酸的氧化礦石廢石場生態修復方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟: (1)清理坡面:將氧化礦石廢石場進行坡面整理，形成梯級坡面； (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)生態袋擋墻:將生態袋鋪設至坡腳處，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)噴施磷肥層:將磷肥、有機肥和植壤土混合均勻后，利用干噴機將混合基質噴施于坡面石灰層上，厚度為2-3cm; (6)架設生態棒:將生態棒橫向架設于坡面，并固定，各生態棒縱向間距為1.5-2.5m; (7)鋪設第二層格柵:在坡面鋪設并固定格柵，格柵與磷肥層表面距離為13-17cm; (8)噴土壤改良基質層:將選自稻殼、有機肥、復合肥、營養土、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，利用干噴機將土壤改良基質噴播至磷肥層之上作為客土基材層，厚度12-13cm; (9)噴播種子層:將種子與種子層基質混合均勻，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、車桑子等，采用濕噴的方式將種子層噴至土壤改良基質層之上，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，為種子發芽及幼苗成長提供適宜的環境； (11)截排水溝:在坡面兩側縱向架設兩條生態棒，間距為30-50cm，在坡面橫向架設生態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)中生態袋采用柔性生態袋，在生態袋中填充材料包括以下重量百分比的成分:剝離礦土60-70%、有機肥15-25%、稻殼10-20%，生態袋堆積高度為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，粘合劑的用量根據單位面積來確定，優選用量為10_15g/m2。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中的磷肥、有機肥、植壤土比例為2:3:5(v:v:v)07.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟中(8)中的土壤改良基質層和/或步驟(9)中的種子層材料按每方植壤土中添加稻殼6-8kg、有機肥2-3kg、復合肥l-2kg、營養土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)中的土壤改良基質中粘合劑用量多于保水劑，步驟中(9)中的種子層基質中粘合劑用量小于保水劑。
【專利摘要】本發明公開了一種基于磷肥控酸的氧化礦石廢石場生態修復方法，包括以下幾個步驟：清理坡面；鋪設格柵；生態袋護坡；撒施石灰層；噴施磷肥層；架設生態棒；鋪設第二層格柵；噴播土壤改良基質層和種子層；稻草簾遮陰；設置截排水溝。本發明利用石灰進行淺層酸堿中和改良，利用磷肥控制硫化物的進一步氧化從而達到控酸效果，通過植物穩定技術固定重金屬等污染物達到生態修復的目的，采用的材料廉價、易得，施工過程簡便，大大降低了氧化礦石廢石場的生態修復成本。
【IPC分類】A01G9/10, A01G1/00, E02D17/20, E02D3/00
【公開號】CN105714836
【申請號】CN201610094219
【發明人】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】中國環境科學研究院, 北京潤夏環境技術有限公司, 北京林淼生態環境技術有限公司