[发明专利]一种利用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌和生石灰矿化固定尾矿重金属的方法

说明书

本发明公开了一种利用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌和生石灰矿化固定尾矿重金属的方法；利用生石灰提高微生物矿化固定重金属的效果，生石灰遇水会生成钙离子和氢氧根离子，生成的钙离子可以提供微生物钙化所需的钙源，氢氧根离子可以提高尾矿固化体系的pH，纺锤形赖氨酸芽孢杆菌生成更多碳酸钙晶体固定重金属的同时与生石灰同时胶结尾矿颗粒，从而降低尾矿浸出液中的铅离子、铜离子、锌离子、镍离子的浓度，大大降低了尾矿中重金属浸出流入附近土壤和河流的可能，避免了大范围的环境污染。同时固化体具有一定的抗压强度，为尾矿的资源化利用提供了一条可行的思路。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，尤其是有色金属细粒尾矿的固化，是一种利用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌和生石灰矿化固定尾矿重金属的方法。

背景技术

矿产资源被认为是国家发展和人类赖以生存的物质基础，在矿产资源的开发利用过程中会产生工业废弃物尾矿，尾矿中含有大量可浸出的重金属，大量尾矿产生后随时间推移会导致一系列的环境问题，已经成为我国矿业经济发展和矿业城市可持续发展的瓶颈问题，更对人类的健康和安全造成了一定威胁。

利用微生物诱导的碳酸盐沉淀技术处理重金属污染的场地已经被广泛研究，在尿素降解菌等具有钙化的微生物的作用下，在诱导形成碳酸钙沉淀的过程中，主要形成三种晶型的碳酸钙沉淀，分别是：文石、方解石、球霰石。在这个沉淀的过程中，会将重金属污染场地中的重金属纳入碳酸钙的晶格中或者替换沉淀中的Ca²⁺，将重金属包裹在形成的碳酸钙中，且其具有一定的强度，能够减少场地中重金属的迁移，同时表面的固化体可以有效抑制尾矿堆表面扬尘的迁移，从而抑制尾矿的污染。

一些研究通过从岩溶洞中分离真菌钙化形成碳酸盐用于生物矿化过程中的重金属修复，研究发现大多数的真菌具有尿素分解作用，表明了尿素底物的高可用性，说明了尿素降解菌可以用于诱导碳酸盐沉淀的生成，真菌在有效产生方解石的同时，可与重金属Pb和放射性核素Sr生成碳酸盐的共沉淀物。表明微生物诱导的碳酸盐沉淀技术是一种用于修复重金属污染场地产生稳定方解石的潜在技术，但是现有的微生物矿化技术所达到的作用并不是很理想，需要进一步的提高场地的修复效果可以从添加助剂的角度来提高重金属的固定效果，从而削减尾矿淋滤液中的重金属浓度。

现有助剂的添加主要是生物絮凝剂类物质、黏土类物质或零价铁。Annette等使用生物絮凝剂用于砂体固结研究发现，生物絮凝剂将在砂粒之间形成钙质桥梁网络，晶体可以固结在砂体的表面。Jing Zhang等将微生物诱导的方解石沉淀过程与生物炭结合，改善Ni的修复的研究中发现，生物炭显示出对生物方解石的抑制作用并抑制了Ni的修复，同时FTIR和XRD解揭示了MICP过程中生物炭作用后碳酸盐结构的解离。

综上所述可知，提高微生物矿化去除重金属的效果有待进一步的研究，生石灰自身作为胶凝材料存在，但同时由于其主要以氧化钙的形式存在，可作为微生物利用钙源的补充，提高微生物的钙化率，从而提高其固定重金属的能力，这种具有多种功能的微生物固化助剂的添加可以作为一种新技术提出用于尾矿重金属污染的治理。

发明内容

为了解决尾矿的重金属污染，进一步提高微生物钙化固定重金属的效果，本发明的目的在于提出一种使用生石灰促进微生物矿化固定尾矿重金属的方法，使其能够有效解决尾矿重金属污染的问题。