[发明专利]用于尾矿修复的微生物胶囊及三位一体尾矿原位修复方法

说明书

本发明公开了一种用于尾矿修复的微生物胶囊及三位一体尾矿原位修复方法。现有的技术对酸性废水处理的运行维护费用较高，持续时间长，处理效果不稳定。本发明提供一种用于尾矿修复的微生物胶囊，包括多孔碳酸钙球和负载在多孔碳酸钙球上的菌剂。该微生物胶囊能够有效抑制硫化矿物的氧化，且菌剂不易流失。本发明中的隔绝层是将改性环境矿物和金属离子结合在一起，是用改性环境矿物‑金属结合体来作为隔离物质，不仅可以阻止上层尾矿库中的硫化物氧化后形成的酸性废水往下层渗透，而且会隔绝上层的空气进入底层对硫化矿物的氧化。在此基础上，隔绝层不仅达到吸附隔离黄铁矿的作用，而且金属离子能氧化矿物表层的硫化矿物。

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种使用三位一体的方法对产生酸性矿山废水的尾矿库进行源头控制，达到尾矿治理的效果。

背景技术

矿产资源作为经济社会发展的物质基础，近年来其需求愈来愈保持高位运转。矿产开采虽然带来了很大的经济效益，但其随之而来的生态破坏也不容小觑。矿山开采过程会破坏矿区原有的自然生态系统，使生态系统功能逐渐弱化直到丧失，会有大量的矿业废弃地失去使用价值。矿产开发后尾矿的堆放、处理存在着很多的问题，尾矿里的硫化矿物氧化转化成硫酸根并会由于降雨、径流的淋滤作用渗透进入地表水、地下水、土壤中。硫化物氧化导致尾矿废弃地酸化，硫广泛分布于自然界中，其亲和力较强，含硫的金属矿一般有黄铁矿(FeS₂)、黄铜矿(CuFeS₂)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)、毒砂(FeAsS)。采矿活动使硫化物暴露,与空气、雨水、微生物充分作用，在Fe³⁺和硫氧化菌催化作用下迅速氧化产酸。黄铁矿的氧化受氧气、水含量等化学因素控制，其纯化学氧化相对较慢，但随着pH值下降，嗜酸杆菌、钩端螺旋菌成为优势微生物群落，大大加快氧化速率；且低pH值条件下，Fe³⁺能迅速地促进硫化物的氧化。因此，抑制硫氧化菌、嗜酸杆菌等微生物的活性可以延缓硫化物的氧化；而控制水、空气与尾矿的接触可以有效地控制硫化物的氧化。酸性废水的pH低，硫酸盐浓度高，并且含有较高浓度的重金属离子。若不进行人工干预恢复，势必会危害周围的生态环境，威胁人类健康，制约矿山企业的可持续发展。

然而，现有的技术对酸性废水处理的运行维护费用较高，持续时间长，处理效果不稳定、长效性较差，因此开发一种从源头着手处理的方法显得尤为重要。根据有关数据显示：我国已开采的矿山中，有60％的尾矿库都还未修复。所以找寻一种经济有效的尾矿库治理方法尤其重要，传统的治理修复技术通常包括中合法、吸附法、沉淀法、膜分离技术、人工湿地、电化学技术、杀菌法、表面钝化法，但其有成本高、容易引发二次污染、长效性差等缺点。根据国内外对尾矿废弃场地修复的最新进展，可以发现隔离覆盖、改良剂改良、植物修复、微生物治理等生态修复技术适应性强，被广泛应用。隔离覆盖技术能有效阻止氧气扩散，抑制硫化物氧化，固定尾矿中的重金属。它的治理周期短，效果好，但是造价高且容易造成二次污染。酸性尾矿废弃地改良技术的治理周期长，修复过程需要长期监测尾矿的酸化情况。植物修复技术是一种经济高效、环境友好的新兴绿色修复技术，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，净化土壤中的污染物。在治理过程中植株矮小，抗逆性不强。微生物处理技术是利用铁还原菌和硫还原菌通过一系列化学反应中和酸，该技术成本低，对环境的扰动小，但是难以预测与控制，稳定性和长期性不确定。综上所述，单一的治理方法都具有一定的局限性，当尾矿废弃地pH值过低、重金属浓度高、环境极端恶劣不适于植物生长时，应采取物理、化学以及生物联合技术对酸性尾矿废弃地进行生态修复。

本发明提供的三位一体的尾矿库综合治理修复技术结合了微生物-植物生态修复、土壤化重构技术，不仅仅适用于单一类型的酸性矿山修复，还适用于不同类型复杂矿区修复，本发明利用基础研究，对技术装备进行创新，系统地解决了尾矿库的修复问题。

发明内容

本发明的目的是解决了不同类型复杂矿区的修复问题，提供一种将尾矿库分成表层、隔绝层、底层三个部分来分别进行处理，三位一体的治理修复方案。