CN113305145A - 堆浸场复垦土壤重构方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法和应用，涉及生态修复技术领域。该复垦土壤重构方法通过先将堆浸渣加入黏土类物质进行增粘处理，然后加入碱性调节剂进行碱性调节，再加入有机肥进行营养调节，将处理后的堆浸渣与秸秆堆垛熟化，从而得到复垦土壤；上述方法可实现堆浸渣到复垦土壤的转化，有效减少了堆浸渣的存储量同时减轻其对环境的危害，且所制得的复垦土壤富含多种营养成分，适耕性良好，适宜作物生长；且该方法仅需原位进行，操作简单，为堆浸场的生态修复提供了良好的思路。本发明还提供了上述堆浸场复垦土壤重构方法的应用，鉴于上述堆浸场复垦土壤重构方法所具有的优势，使得其在堆浸场生态修复领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域，尤其是涉及一种堆浸场复垦土壤重构方法和应用。
背景技术
离子吸附型稀土矿主要分布于南方，矿体赋存分散，多分布于山头、半山腰，赋存厚度约5～10m，多为花岗岩风化形成。离子吸附型稀土矿开采工艺先后采用池浸工艺、堆浸工艺和原位浸矿工艺三种，池浸和堆浸工艺曾经广泛采用，形成了面积巨大的废弃地，以赣州地区为例，达到百余平方公里。
堆浸场基本依山而建，较分散，边坡为岩土自然安息角，坡度大，一般未采取拦挡措施，一般未建有效的防排水工程。堆浸渣沙粒多、细粒少，以石英为主，基本无土壤团粒结构，保水持水能力差。浸矿剂主要采用硫酸铵，浸矿剂pH 4.5左右，导致堆浸场沙土酸化严重，铁等营养物质流失严重，铝等有害重金属极易溶出。南方雨水多，暴雨多，堆浸场边坡极易形成冲沟，沙化严重。有的堆浸场虽采取植被恢复措施，但总体恢复效果差，植被覆盖率不高，水土流失严重。在酸化砂质堆浸场进行生态恢复难度大，需解决粗砂土壤的团粒结构、土壤酸化、土壤有机质、土壤营养等问题。如采用客土复垦，山区土源少，取土非常困难。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种堆浸场复垦土壤重构方法，以缓解采用现有技术制得的复垦土壤保水持水能力差、土壤酸化、营养贫瘠等复垦土壤生态恢复效果差的技术问题。
本发明的第二目的在于提供上述堆浸场复垦土壤重构方法的应用。
为了实现上述目的，特提出以下技术方案：
本发明提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，包括以下步骤：
(a)将黏土类物质加入到堆浸渣中进行增粘处理，然后采用碱性调节剂对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，再将有机肥加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣；
(b)将处理后堆浸渣与秸秆堆垛熟化，得到复垦土壤。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述堆浸渣经过粉碎处理后再进行增粘处理；
优选的，粉碎后的堆浸渣的尺寸不大于60目。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述黏土类物质包括河泥、塘泥、湖泥或生活污水处理站污泥中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述黏土类物质的质量为堆浸渣质量的1％-10％。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述碱性调节剂包括石灰、贝壳粉或动物骨粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述碱性调节剂的质量为增粘处理后的堆浸渣质量的0.1％-3％；
优选的，酸度调节至pH为5.0-7.0。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，陈化的时间为30-60天。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述有机肥包括饼肥、厩肥或畜禽粪便中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述有机肥的质量为陈化后的堆浸渣质量的0.5％-3％。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，熟化过程中，定期注水；
优选的，熟化的时间为3-6个月。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，还包括将复垦土壤摊铺在堆浸场表面后并种植作物的步骤。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，复垦土壤摊铺的厚度为0.5-1.0m。
本发明还提供了上述堆浸场复垦土壤重构方法在堆浸场生态修复领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，通过先将堆浸渣加入黏土类物质进行增粘处理，然后加入碱性调节剂进行碱性调节，再加入有机肥进行营养调节，将处理后的堆浸渣与秸秆堆垛熟化，从而得到复垦土壤；上述方法可实现堆浸渣到复垦土壤的转化，有效减少了堆浸渣的存储量同时减轻其对环境的危害，且所制得的复垦土壤富含多种营养成分，适耕性良好，适宜作物生长；
该堆浸场复垦土壤重构方法仅需原位进行，操作简单，为堆浸场的生态修复提供了良好的思路。
(2)本发明提供了上述堆浸场复垦土壤重构方法的应用，鉴于上述堆浸场复垦土壤重构方法所具有的优势，使得其在堆浸场生态修复领域具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面，提供了本发明提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，包括以下步骤：
(a)将黏土类物质加入到堆浸渣中进行增粘处理，然后采用碱性调节剂对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，再将有机肥加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣；
(b)将处理后堆浸渣与秸秆堆垛熟化，得到复垦土壤。
具体的，步骤(a)中，由于堆浸场上的堆浸渣多为微风化的花岗岩松散体，若将其作为土壤改良基质，故需要采用黏土类物质对其进行增粘处理，增粘处理后可使得堆浸渣具有较好的保水性和持水性，颗粒级配接近沙壤土。
由于浸矿剂pH一般小于5，故所得到的堆浸渣也具有一定的酸度，不利于后期复垦，故采用碱性调节剂对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节。碱性调节剂的加入可以使得堆浸渣的pH达到弱酸性至中性。碱性调节剂的具体种类不作限定，只要能够调节酸度即可。
酸度调节后再陈化，其主要作用是碱性调节剂与堆浸渣中酸充分反应。
为了进一步提升陈化后的堆浸渣的营养成分，故向陈化后的堆浸渣加入有机肥。有机肥料的具体种类不作具体限定。
步骤(b)中，将步骤(a)处理后堆浸渣与秸秆堆垛熟化，其作用主要是为了增加堆浸渣中有机质含量。
本发明提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，通过先将堆浸渣加入黏土类物质进行增粘处理，然后加入碱性调节剂进行碱性调节，再加入有机肥进行营养调节，将处理后的堆浸渣与秸秆堆垛熟化，从而得到复垦土壤；上述方法可实现堆浸渣到复垦土壤的转化，有效减少了堆浸渣的存储量同时减轻其对环境的危害，且所制得的复垦土壤保水持水能力强，富含多种营养成分，适耕性良好，适宜植物生长。
该堆浸场复垦土壤重构方法仅需原位进行，操作简单，为堆浸场的生态修复提供了良好的思路。
由于场浸渣以石英为主，粗砂多，故可先将其粉碎后再进行后续处理。作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，堆浸渣经过粉碎处理后再进行增粘处理。例如，可将堆浸渣过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣进行研磨粉碎后，再过60目(0.25mm)筛，筛下堆浸渣备用。
作为本发明的一种可选实施方式，粉碎后的堆浸渣的尺寸不大于60目。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，黏土类物质包括河泥、塘泥、湖泥或生活污水处理站污泥中的任意一种或至少两种的组合。
通过对黏土类物质具体种类的限定，使得黏土类物质符合环保要求。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，黏土类物质的质量为堆浸渣质量的1％-10％。
黏土类物质占堆浸渣质量典型但非限制性的质量分数为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。黏土类物质占堆浸渣的质量分数不能过高(高于10％)，过高容易造成增黏处理后的堆浸渣透气性和透水性过小，黏土类物质占堆浸渣的质量分数也不能过低(低于1％)，过低容易造成增黏处理后的堆浸渣透气性和透水性过大，故黏土类物质占堆浸渣的质量分数最好控制在上述数值范围之内。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，碱性调节剂包括石灰、贝壳粉或动物骨粉中的任意一种或至少两种的组合。
贝壳含90％以上碳酸钙和多种微量元素及少量有机质，经研磨后可得到贝壳粉。
动物骨粉富含蛋白质、钙、磷等微量元素以及多种维生素等营养成分。将其作为碱性调节剂不仅可以调节酸度，还可以提供营养物质。
通过对碱性调节剂具体种类的限定，使得在调节堆浸渣酸度的同时，增加其它营养成分。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，碱性调节剂的质量为增粘处理后的堆浸渣质量的0.1％-3％。
碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣典型但非限制性的质量分数为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％或3％。碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣的质量分数不能过高(高于3％)，过高容易造成堆浸渣的板结，碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣的质量分数不能过低(低于0.1％)，过低容易造成堆浸渣酸性调节效果，故碱性调节剂的质量分数最好控制在上述数值范围之内。
作为本发明的一种可选实施方式，酸度调节至pH为5.0-7.0。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，陈化的时间为30-60天。典型但非限制性的陈化的时间为30天、32天、35天、38天、40天、42天、45天、48天、50天、52天、55天、58天或60天。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，有机肥包括饼肥、厩肥或畜禽粪便中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，有机肥的质量为陈化后的堆浸渣质量的0.5％-3％。
碱性调节剂占陈化后的堆浸渣典型但非限制性的质量分数为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％或3％。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，熟化过程中，定期注水。将处理后堆浸渣与秸秆多层交替堆垛，定期注水以促进秸秆腐化。
作为本发明的一种可选实施方式，熟化的时间为3-6个月。典型但非限制性的熟化的时间为3个月、4个月、5个月或6个月。
作为本发明的一种可选实施方式，还包括将复垦土壤摊铺在堆浸场表面后并种植作物的步骤。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，复垦土壤摊铺的厚度为0.5-1.0m。
复垦土壤摊铺典型但非限制性的厚度为0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m或1.0m。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述堆浸场复垦土壤重构方法在堆浸场生态修复领域中的应用。
鉴于上述堆浸场复垦土壤重构方法所具有的优势，使得其在堆浸场生态修复领域具有良好的应用前景。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。其中，原料来源：堆浸渣来自广东某离子稀土堆浸场，主要成分为SiO2、Al2O3等；河流底泥来自稀土矿区河流，主要成分为淤泥、氮磷钾及有机质；塘泥来自稀土矿区池塘，主要成分为淤泥、氮磷钾及有机质；贝壳粉购自市场，牌号为琴岛海之源牌贝壳粉；动物骨粉购自市场，牌号为华懋牌骨粉；饼肥购自市场，牌号为春壤牌；厩肥来自当地农户；畜禽粪便来自养鸡场。
实施例1
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，包括以下步骤：
(a)堆浸渣粉碎：将堆浸场表层1-2m厚的堆浸渣过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣保存备用，筛上堆浸渣进行粉碎研磨，过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣进行粉碎再研磨，筛上堆浸渣保存备用；
将黏土类物质(河流底泥和塘泥，质量比为1：50)加入到粉碎后的堆浸渣中混合均匀，以进行增粘处理，其中，黏土类物质占堆浸渣质量的4％；
然后采用碱性调节剂(石灰、贝壳粉和动物骨粉，三者质量比为1：1：1)对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，其中，碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣质量的0.5％，陈化时间为30天；
再将有机肥(饼肥和厩肥，两者的质量比为1：1)加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣，其中，有机肥占陈化后的堆浸渣质量的1％；
(b)将处理后堆浸渣与水稻秸秆多层交替堆垛，在垛中间留渗水孔，孔内定期注水，熟化4个月，得到复垦土壤；
将复垦土壤在堆浸场表面摊铺，摊铺厚度为0.5m，然后种植作物。
实施例2
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了黏土类物质占堆浸渣质量的6％，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣质量的1％，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了碱性调节剂的种类由石灰、贝壳粉和动物骨粉替换为石灰，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了碱性调节剂的种类由石灰、贝壳粉和动物骨粉替换为贝壳粉，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了碱性调节剂的种类由石灰、贝壳粉和动物骨粉替换为动物骨粉，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了有机肥占陈化后的堆浸渣质量的2％，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了陈化的时间为45天，其余步骤以及参数与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，包括以下步骤：
(a)堆浸渣粉碎：将堆浸场表层1-2m厚的堆浸渣过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣保存备用，筛上堆浸渣进行粉碎研磨，过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣进行粉碎再研磨，筛上堆浸渣保存备用；
将黏土类物质(河流底泥和塘泥，质量比为1：1)加入到粉碎后的堆浸渣中混合均匀，以进行增粘处理，其中，黏土类物质占堆浸渣质量的8％；
然后采用碱性调节剂(石灰、贝壳粉和动物骨粉，三者质量比为2：1：1)对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，其中，碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣质量的2％，陈化时间为45天；
再将有机肥(饼肥)加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣，其中，有机肥占陈化后的堆浸渣质量的2％；
(b)将处理后堆浸渣与秸秆多层交替堆垛，在垛中间留渗水孔，孔内定期注水，熟化4个月，得到复垦土壤；
将复垦土壤在堆浸场表面摊铺，摊铺厚度为1m，然后种植作物。
实施例10
本实施例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，包括以下步骤：
(a)堆浸渣粉碎：将堆浸场表层1-2m厚的堆浸渣过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣保存备用，筛上堆浸渣进行粉碎研磨，过60目(0.25mm)筛，筛上堆浸渣进行粉碎再研磨，筛上堆浸渣保存备用；
将黏土类物质(湖泥和生活污水处理站污泥，质量比为1：1)加入到粉碎后的堆浸渣中混合均匀，以进行增粘处理，其中，黏土类物质占堆浸渣质量的10％；
然后采用碱性调节剂(石灰、贝壳粉和动物骨粉，三者质量比为1：1：1)对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，其中，碱性调节剂占增粘处理后的堆浸渣质量的3％，陈化时间为60天；
再将有机肥(厩肥)加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣，其中，有机肥占陈化后的堆浸渣质量的3％；
(b)将处理后堆浸渣与秸秆多层交替堆垛，在垛中间留渗水孔，孔内定期注水，熟化6个月，得到复垦土壤；
将复垦土壤在堆浸场表面摊铺，摊铺厚度为0.8m，然后种植作物。
对比例1
本对比例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了步骤(a)中未添加黏土类物质进行增粘处理，其余步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了步骤(a)中未添加碱性调节剂进行酸度调节，其余步骤与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种堆浸场复垦土壤重构方法，除了步骤(a)中未添加有机肥进行营养调理，其余步骤与实施例1相同。
为验证各实施例和对比例的技术效果，特进行以下实验。
实验例1
对采用实施例1-10和对比例1-3提供堆浸场复垦土壤重构方法得到的复垦土壤的pH和有机质含量进行检测，具体结果如表1所示。
表1
从表1中数据可以看出，采用本发明各实施例提供的堆浸场复垦土壤重构方法得到的复垦土壤具有适宜的pH值，且有机质含量较高，适耕性良好，适宜植物生长。由此可见，本发明提供的堆浸场复垦土壤重构方法可实现堆浸渣到复垦土壤的转化，有效减少了堆浸渣的存储量同时减轻其对环境的危害。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将黏土类物质加入到堆浸渣中进行增粘处理，然后采用碱性调节剂对增粘处理后的堆浸渣进行酸度调节，陈化，再将有机肥加入到陈化后的堆浸渣中进行营养调理，得到处理后堆浸渣；
(b)将处理后堆浸渣与秸秆堆垛熟化，得到复垦土壤。
2.根据权利要求1所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(a)中，所述堆浸渣经过粉碎处理后再进行增粘处理；
优选的，粉碎后的堆浸渣的尺寸不大于60目。
3.根据权利要求1所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(a)中，所述黏土类物质包括河泥、塘泥、湖泥或生活污水处理站污泥中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述黏土类物质的质量为堆浸渣质量的1％-10％。
4.根据权利要求1所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(a)中，所述碱性调节剂包括石灰、贝壳粉或动物骨粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述碱性调节剂的质量为增粘处理后的堆浸渣质量的0.1％-3％；
优选的，酸度调节至pH为5.0-7.0。
5.根据权利要求1所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(a)中，陈化的时间为30-60天。
6.根据权利要求1所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(a)中，所述有机肥包括饼肥、厩肥或畜禽粪便中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述有机肥的质量为陈化后的堆浸渣质量的0.5％-3％。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(b)中，熟化过程中，定期注水；
优选的，熟化的时间为3-6个月。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(b)中，还包括将复垦土壤摊铺在堆浸场表面后并种植作物的步骤。
9.根据权利要求8所述的堆浸场复垦土壤重构方法，其特征在于，步骤(b)中，复垦土壤摊铺的厚度为0.5-1.0m。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的堆浸场复垦土壤重构方法在堆浸场生态修复领域中的应用。
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