利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法、重金属污染土壤修复肥料及应用 |
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| 申请号 | CN202410096118.2 | 申请日 | 2024-01-24 | 公开(公告)号 | CN117964429A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 常熟理工学院; | 发明人 | 黄涛; 宋东平; 唐超俊; 冯玉轩; 李悦; 江怡蓉; 张树文; | ||||
| 摘要 | 本公开提供一种利用 煤 矸石制备重金属污染 土壤 修复 肥料 方法及重金属污染 土壤修复 肥料、应用，属于废弃物资源利用技术领域。方法包括：将硫 钙 材料、赤泥、煤矸石混合，经 研磨 处理，得到钙 铁 掺煤矸石粉；将钙铁掺煤矸石粉 煅烧 ，得到煅烧 硅 钙铁 铝 活性料，并将煅烧产生的烟气经冷却、除尘、与 氨 水 混合，得到烟气 净化 液；将秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液混合，搅拌均匀，得到 发酵 引液；将发酵引液与煅烧硅钙铁铝活性料混合，经搅拌、封闭厌 氧 发酵、通气好氧发酵处理，得到重金属污染土壤修复肥料，实现对煤矸石的有效利用及资源化转化，不仅可以有效抑制土壤中重金属的环境迁移活性，同时可用于修复四种重金属污染的土壤。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法，其特征在于，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法、重金属污染土壤修复肥料及应用 技术领域[0001] 本公开属于固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法、重金属污染土壤修复肥料及应用。 背景技术[0002] 煤矸石作为煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，其产生量逐年上升，给环境带来了严重的污染问题，其主要由煤层中的有机质、矿物质和少量无机物组成，产生主要与煤炭的开采方式、地质条件、煤层质量等因素有关。煤矸石的资源化处理可以提高煤炭资源的利用率，减少煤炭资源的浪费，其通常作为建筑材料、陶瓷原料等工业原料，以实现资源再利用。通过对煤矸石进行资源化处理，可以减少环境污染，节约资源，促进循环经济，提高经济效益，并在应对能源危机等方面发挥积极作用。因此，针对煤矸石产量大且利用率偏低，大量堆积没有得到有效利用，这不仅造成了土地资源的浪费，还可能引发严重的环境污染的诸多问题。有必要通过适当的处理和改良，使煤矸石被转化为有价值的资源，推动其广泛应用，为环境保护和可持续发展做出贡献。 [0003] 另外，重金属污染主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等因素所致。对人体来说，重金属污染物可经过消化道、呼吸道和皮肤进入人体，与人体蛋白质结合，影响蛋白质的结构和功能，进而影响人体健康。重金属污染物还可以直接被植物吸收，并通过食物链进入人体，危害生物圈。土壤重金属污染是我国当前最突出的环境污染问题之一。我国农田土壤的重金属超标率为16.1％，中镉的点位超标率达到了7％。到2035年，我国计划建立和完善重金属污染防控制度和长效机制，全面提升重金属污染治理能力、环境风险防控能力和环境监管能力，实现全面有效管控重金属环境风险。 [0004] 针对此，有必要开发一种既能利用煤矸石又同时实现对土壤中金属污染进行处理的方法，实现固体废弃物资源协同利用。目前已有采用煤矸石和赤泥为原料，通过双氧水氧化等手段，制得土壤修复材料，但这类材料仅适用于一种或两种重金属修复，例如，镉或砷污染土壤中，或镉砷复合污染土壤中，无法对三种或三种以上的多种重金属同时修复，在需要对多种重金属修复时，需要加入多种修复剂，成本较高，且目前的土壤修复剂仅起到降低重金属浓度的作用，其功能较为单一。发明内容 [0005] 本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法、重金属污染土壤修复肥料及应用。 [0006] 本公开的一方面，提供一种利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法，所述方法包括： [0010] 将所述发酵引液与所述煅烧硅钙铁铝活性料混合，经搅拌、封闭厌氧发酵、通气好氧发酵处理，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0011] 可选地，所述硫钙材料、赤泥、煤矸石的质量比范围为(5～25):(5～25):100。 [0012] 可选地，所述煅烧的温度为500～900℃，时间为1～5小时。 [0013] 可选地，所述秸秆浸提液采用下述方法形成： [0014] 按照液固比为(10～20):1mL/g混合水和秸秆粉，煮沸0.5～2.5小时，冷却后得到秸秆浸提液。 [0015] 可选地，所述秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液的比例范围为(2.5～7.5):(5～35):100。 [0016] 可选地，所述发酵引液和所述煅烧硅钙铁铝活性料的液固比为(0.5～1.5):1mL/g。 [0017] 可选地，所述封闭厌氧发酵处理的时间为5～10天； [0018] 所述通气好氧发酵处理的时间为5～15天。 [0019] 本公开的另一方面，提出一种重金属污染土壤修复肥料，根据前文记载的所述的方法制得。 [0020] 本公开的另一方面，提出一种重金属污染土壤修复肥料的应用，采用前文记载的重金属污染土壤修复肥料应用于土壤修复中。 [0021] 可选地，所述应用过程包括： [0022] 按照质量比为(1‑3):100将重金属污染土壤修复肥料与污染土壤混合，搅拌均匀，撒水，陈化放置6‑8天，得到修复后的土壤。 [0023] 本公开提供一种利用煤矸石制备的重金属污染土壤修复肥料及其方法、应用，所述方法包括：将硫钙材料、赤泥、煤矸石混合，经研磨处理，得到钙铁掺煤矸石粉；将所述钙铁掺煤矸石粉煅烧，得到煅烧硅钙铁铝活性料，并将煅烧产生的烟气经冷却、除尘、与氨水混合，得到烟气净化液；将秸秆浸提液、所述烟气净化液和填埋垃圾渗滤液混合，搅拌均匀，得到发酵引液；将所述发酵引液与所述煅烧硅钙铁铝活性料混合，经搅拌、封闭厌氧发酵、通气好氧发酵处理，得到重金属污染土壤修复肥料，实现对煤矸石的有效利用及资源化转化，得到的重金属污染土壤修复肥料不仅可以有效抑制土壤中重金属的环境迁移活性，同时可用于修复四种重金属污染的土壤，修复效果良好，而且还可以同时促进植物生产，提高植物根系生长百分比，具有多元化功能。附图说明 [0025] 图2为本公开一实施例的利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料方法的流程图。 具体实施方式[0026] 为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护范围。 [0027] 如图1和图2所示，本公开的一方面，提供一种利用煤矸石制备重金属污染土壤修复肥料的方法S100，具体包括以下步骤S110～S140： [0028] S110、将硫钙材料、赤泥、煤矸石混合，经研磨处理，得到钙铁掺煤矸石粉。 [0029] 具体地，按照质量比5～25:5～25:100分别称取硫钙材料、赤泥、煤矸石，混合后，磨粉，得到钙铁掺煤矸石粉。 [0031] S120、将钙铁掺煤矸石粉煅烧，得到煅烧硅钙铁铝活性料，并将煅烧产生的烟气经冷却、除尘、与氨水混合，得到烟气净化液。 [0032] 具体地，将钙铁掺煤矸石粉进行煅烧1～5小时，得到煅烧硅钙铁铝活性料，其中，煅烧温度为500～900℃，煅烧过程所产生烟气经过冷却、除尘后直接通入氨水中得到烟气净化液，其中氨水浓度为0.5～2.5M。 [0033] 需要说明的是，在本实施方式中，煅烧过程的反应机理如下： [0034] 在煅烧过程中，煤矸石中的硫和碳转化为二氧化碳和二氧化硫气体，二氧化碳和二氧化硫气体在烟气中经过冷却、除尘后直接通入氨水中与铵结合生成亚硫酸、硫酸铵和碳酸铵。同时在煅烧过程，煤矸石中煤基材料裂解释放可燃气体，可燃气体燃烧后转化为二氧化碳和水汽，高温水汽结合赤泥中的钠盐(该钠盐作为助熔剂)可进一步提高煤矸石中硅铝基矿物的活性，降低结晶度，并促进硫钙材料、赤泥、煤矸石相互反应。其次，煅烧过程中，赤泥和煤矸石中的硅铝酸盐矿物促进石膏或磷石膏分解，形成硅铝钙钠基矿物、铝酸钙、铁铝酸钙等活性矿物物料和二氧化硫气体，二氧化硫进入烟气中被随后的氨水吸收。这样，生成的煅烧料中硅铝钙钠基矿物、铝酸钙、铁铝酸钙等活性矿物物料提高了原有物料的离子交换性和表面活性位点，从而有利于后续步骤中微生物的繁殖和作用。 [0035] S130、将秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液混合，搅拌均匀，得到发酵引液。 [0036] 具体地，按照体积比2.5～7.5:5～35:100混合秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液，搅拌均匀，得到发酵引液。 [0037] 其中，步骤S130中，将秸秆粉碎，按照液固比10～20:1mL/g混合水和秸秆粉，煮沸0.5～2.5小时，冷却后得到秸秆浸提液，其中秸秆可以为玉米秸秆、大豆秸秆和水稻秸秆中任意一种，对此不作具体限定。 [0038] 在本实施方式中，通过将步骤S120产生的烟气净化液与秸秆浸提液和填埋垃圾渗滤液混合，形成发酵引液，提供微生物，同时还可对一些废弃物(例如、填埋垃圾渗滤液、烟气、秸秆)等进行协同处理，既实现了对废弃物的综合处理，又得到了多元功能化的土壤修复肥料。 [0039] S140、将发酵引液与煅烧硅钙铁铝活性料混合，经搅拌、封闭厌氧发酵、通气好氧发酵处理，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0040] 具体地，按照液固比0.5～1.5:1mL/g混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料，搅拌均匀，封闭厌氧发酵5～10天，再通气好氧发酵5～15天，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0041] 需要说明的是，在本实施方式中，通过将发酵引液和煅烧活性料混合，这样，发酵引液中的微生物可在煅烧活性料表面及层间孔隙利用活性料中的磷、钠、铁等元素快速繁殖。在厌氧发酵阶段，发酵引液中由填埋垃圾渗滤液引入的硫酸盐还原菌以填埋垃圾渗滤液中的有机物及秸秆浸提液中的有机物为电子供体将烟气净化液中引入的硫酸根和亚硫酸根还原成硫化氢气体，硫化氢结合煅烧活性料中的钙、钠、铁、镁等元素，形成较为稳定的硫化物。在好氧阶段，好氧菌充分利用氮、磷、钾等营养元素快速繁殖，实现煅烧活性料的好氧发酵过程。 [0042] 在本实施方式中，基于垃圾渗滤液中的组分特征，充分利用煤矸石、石膏、赤泥等固体矿物中成分，通过配伍、高温活化、硫循环及微生物厌氧、好氧交替作用，实现对煤矸石的有效利用及资源化转化。得到的重金属污染土壤修复肥料不仅可以有效抑制土壤中重金属的环境迁移活性，同时可用于修复四种重金属污染的土壤，修复效果良好，而且还可以同时促进植物生产，提高植物根系生长百分比，具有多元化功能。 [0043] 本公开的另一方面，提出一种重金属污染土壤修复肥料，根据前文记载的方法制得，具体过程请参考前文记载，在此不再赘述。 [0044] 本公开的另一方面，提出一种重金属污染土壤修复肥料的应用，采用前文记载的重金属污染土壤修复肥料应用于土壤修复中。 [0045] 具体地，重金属污染土壤修复肥料的应用过程包括： [0046] 按照质量比为(1‑3):100将重金属污染土壤修复肥料与污染土壤混合，搅拌均匀，撒水，陈化放置6‑8天，得到修复后的土壤。 [0047] 在本实施方式中，仅需少量的土壤修复肥料即可实现对铅、镉、贡、砷污染的土壤进行修复，四种金属的浸出浓度均低于0.4mg/L，同时水稻相对根系生长比均大于110％。 [0048] 下面将结合几个具体实施例进一步说明重金属污染土壤修复肥料的制备方法以及具体应用： [0049] 需要说明的是，下述各实施例所采用的各原料来源如下说明： [0050] 石膏均来自麦克林，二水合物，含量99％，CAS号为10101‑41‑4，MDL号为MFCD00149625； [0051] 磷石膏：取自贵州省息烽县龙泉磷肥厂，磷石膏样品中主要含有52.70％SO3、37.01％CaO、4.37％SiO2、2.07％Al2O3、1.63％P2O5及其它成分(不可避免的杂质及烧失量)； [0052] 赤泥：赤泥来自山东某氧化铝有限公司，主要包括23.94％Al2O3、21.65％Fe2O3、16.74％SiO2、14.13％CaO、6.24％ Na2O、5.28％TiO2及及其它成分(不可避免的杂质及烧失量)； [0053] 煤矸石：来自山西西山煤电股份有限公司，主要包括46.87％SiO2、33.51％Al2O3、12.04％Fe2O3、2.72％CaO、2.36K2O、1.37％TiO2及其它成分(不可避免的杂质及烧失量)； [0054] 垃圾填埋场渗滤液：垃圾填埋场渗滤液由在绍兴诸暨白毛尖现场收集池中取样获得。 [0055] 进一步需要说明的是，在下述各实施例中，重金属污染农用地土壤采用下述方法制备： [0056] 称取1kg未受污染的农用地土壤样品，随后向耕地土壤样品中掺入100mg铅、100mg镉、100mg汞、100mg砷，按照液体固体比1:1ml/g向掺有铅、镉、汞、砷的土壤中加入水，搅拌均匀，陈化24小时后自然风干。污染土壤铅、镉、汞、砷原始浸出浓度分别为34mg/L、29mg/L、37mg/L、22mg/L。 [0057] 仍需要说明的是，下述各本实施例将制备得到的土壤修复肥料用于修复农用土地中时，应用过程包括：按照质量比2:100将各实施例制备的土壤修复肥料与重金属污染农用地土壤混合，搅拌均匀，均匀撒上水，陈化放置7天，得到修复后农用地土壤。 [0058] 仍需要说明的是，在下述各实施例中，对土壤修复前后的毒性以及土壤根系生长分别进行了检测，其检测过程如下： [0059] 毒性浸出试验：依照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299‑2007)的方法对重金属污染农用地土壤和修复后土壤的样品进行毒性浸出试验。 [0060] 铅、镉、汞、砷离子浓度检测：浸出液中汞、砷浓度按照《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》(HJ 694‑2014)测定。浸出液中铅、镉浓度按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ776‑2015)测定。 [0061] 修复耕地土壤根系生长检测：水稻在未受污染耕地土壤中植物根系生长实验(对照组)以及水稻植株在修复后农用地土壤中根系生长实验(作为空白对照)均按照国际标准《Soil quality‑Determination of the effects of pollutants on soil flora‑Part 1：Method for the measurement of inhibition of root growth》(ISO 11269‑1‑2012)实施。根据测试结果计算水稻相对根系生长比(水稻相对根系生长比＝水稻植株在修复后耕地土壤中根系生长长度/水稻植株在未受污染的农用地土壤中根系生长长度)。 [0062] 实施例1 [0063] 本示例以硫钙材料、赤泥、煤矸石不同质量比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响为例，对重金属污染土壤修复肥料的制备方法进行说明，包括如下步骤： [0064] S1、按照质量比2.5:5:100、3:5:100、4:5:100、5:2.5:100、5:3:100、5:4:100、5:5:100、15:5:100、25:5:100、5:15:100、15:15:100、25:15:100、5:25:100、15:25:100、25:25: 100、25:27.5:100、25:30:100、25:32.5:100、27.5:25:100、30:25:100、32.5:25:100分别称取硫钙材料、赤泥、煤矸石，混合后，磨粉，得到钙铁掺煤矸石粉，其中硫钙材料可为石膏。 [0065] S2、对钙铁掺煤矸石粉进行煅烧1小时，得到煅烧硅钙铁铝活性料，其中煅烧温度为500℃，煅烧过程所产生烟气经过冷却、除尘后直接通入氨水中得到烟气净化液，其中氨水浓度为0.5M。 [0066] S3、将秸秆粉碎，按照液固比10:1mL/g混合水和秸秆粉，煮沸0.5小时，冷却后得到秸秆浸提液，其中秸秆为玉米秸秆。 [0067] 按照体积比2.5:5:100混合秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液，搅拌均匀，得到发酵引液。 [0068] S4、按照液固比0.5:1mL/g混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料，搅拌均匀，封闭厌氧发酵5天，再通气好氧发酵5天，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0069] 更进一步地，修复农用地土壤制备、毒性浸出试验、铅、镉、汞、砷离子浓度检测、修复耕地土壤根系生长检测均参考前文记载，检测结果如表1。 [0070] 表1硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响[0071] [0072] 由表1可看出，当硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比小于5:5:100(如表1中，硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比＝4:5:100、3:5:100、2.5:5:100、5:4:100、5:3:100、5:2.5:100时以及表1中未列举的更低比值)，硫钙材料和赤泥添加量较少，煅烧过程中，硅铝钙钠基矿物、铝酸钙、铁铝酸钙等活性矿物物料和二氧化硫气体生成量减少，原有物料的离子交换性和表面活性位点提升效果减弱，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比减小而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比减小而显著降低。 [0073] 当硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比等于5～25:5～25:100(如表1中，硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比＝5:5:100、15:5:100、25:5:100、5:15:100、15:15:100、25:15:100、5:25:100、15:25:100、25:25:100时)，煅烧过程中，赤泥和煤矸石中的硅铝酸盐矿物促进石膏分解，形成硅铝钙钠基矿物、铝酸钙、铁铝酸钙等活性矿物物料和二氧化硫气体，二氧化硫进入烟气中被随后的氨水吸收。煅烧料中硅铝钙钠基矿物、铝酸钙、铁铝酸钙等活性矿物物料提高了原有物料的离子交换性和表面活性位点，从而有利于后继的微生物繁殖和作用。最终，修复后土壤的重金属浸出浓度均低于0.4mg/L，水稻相对根系生长比均大于110％。 [0074] 当硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比大于25:25:100(如表1中，硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比＝25:27.5:100、25:30:100、25:32.5:100、27.5:25:100、30:25:100、32.5:25:100时以及表1中未列举的更高比值)时，硫钙材料和赤泥添加量过多，煅烧过程中物料间反应失衡，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比进一步而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比进一步增加而显著降低。 [0075] 因此，综合而言，结合效益与成本，当硫钙材料、赤泥、煤矸石质量比等于5～25:5～25:100时，最有利于提升所制的土壤修复肥料性能，修复后土壤中的重金属污染浓度较低，且经该土壤修复肥料作用后，其根系具有良好的生长状态，这说明，本实施例的土壤修复肥料既具有去除重金属的作用，还具有促进植物根系生长的作用。 [0076] 实施例2 [0077] 本示例以秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液不同体积比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响为例，对重金属污染土壤修复肥料的制备方法进行说明，包括如下步骤： [0078] S1、按照质量比25:25:100分别称取硫钙材料、赤泥、煤矸石，混合后，磨粉，得到钙铁掺煤矸石粉，其中硫钙材料可为磷石膏中任意一种。 [0079] S2、对钙铁掺煤矸石粉进行煅烧3小时，得到煅烧硅钙铁铝活性料，其中煅烧温度为700℃，煅烧过程所产生烟气经过冷却、除尘后直接通入氨水中得到烟气净化液，其中氨水浓度为1.5M。 [0080] S3、将秸秆粉碎，按照液固比15:1mL/g混合水和秸秆粉，煮沸1.5小时，冷却后得到秸秆浸提液，其中秸秆为大豆秸秆。 [0081] 按照体积比1:5:100、1.5:5:100、2:5:100、2.5:2.5:100、2.5:3:100、2.5:4:100、2.5:5:100、5:5:100、7.5:5:100、2.5:20:100、5:20:100、7.5:20:100、2.5:35:100、5:35: 100、7.5:35:100、7.5:37.5:100、7.5:40:100、7.5:42.5:100、8:35:100、8.5:35:100、9:35: 100混合秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液，搅拌均匀，得到发酵引液。 [0082] S4、按照液固比1:1mL/g混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料，搅拌均匀，封闭厌氧发酵7.5天，再通气好氧发酵10天，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0083] 更进一步地，修复农用地土壤制备、毒性浸出试验、铅、镉、汞、砷离子浓度检测、修复耕地土壤根系生长检测均参考前文记载，检测结果如表2。 [0084] 表2秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响 [0085] [0086] 由表2可看出，当秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比小于2.5:5:100(如表2中，秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比＝2:5:100、1.5:5:100、1: 5:100、2.5:4:100、2.5:3:100、2.5:2.5:100时以及表2中未列举的更低比值)，秸秆浸提液和烟气净化液添加较少，电子供体、硫酸根、亚硫酸根及相关营养物供应减少，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比减小而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比减小而显著降低。 [0087] 当秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比等于2.5～7.5:5～35:100(如表2中秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比＝2.5:5:100、5:5:100、7.5:5:100、2.5:20:100、5:20:100、7.5:20:100、2.5:35:100、5:35:100、7.5:35:100时)，混合发酵引液和煅烧活性料，发酵引液中的微生物可在煅烧活性料表面及层间孔隙利用活性料中的磷、钠、铁等元素快速繁殖。在厌氧发酵阶段，发酵引液中由填埋垃圾渗滤液引入的硫酸盐还原菌以填埋垃圾渗滤液中的有机物及秸秆浸提液中的有机物为电子供体将烟气净化液中引入的硫酸根和亚硫酸根还原成硫化氢气体，硫化氢结合煅烧活性料中的钙、钠、铁、镁等元素，形成较为稳定的硫化物。在好氧阶段，好氧菌充分利用氮、磷、钾等营养元素快速繁殖，实现煅烧活性料的好氧发酵过程。最终，修复后土壤的重金属浸出浓度均低于0.1mg/L，水稻相对根系生长比均大于117％。 [0088] 当秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比大于7.5:35:100(如表2中，秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比＝7.5:37.5:100、7.5:40:100、7.5:42.5:100、8:35:100、8.5:35:100、9:35:100时以及表2中未列举的更高比值)时，秸秆浸提液和烟气净化液添加量过多，厌氧好氧发酵过程中发酵引液和煅烧活性料反应失衡，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比进一步而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比进一步增加而显著降低。 [0089] 因此，综合而言，结合效益与成本，当秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液体积比等于2.5～7.5:5～35:100时，最有利于提升所制的土壤修复肥料性能。修复后土壤中的重金属污染浓度较低，低于0.1mg/L，且经该土壤修复肥料作用后，其根系具有良好的生长状态。 [0090] 实施例3 [0091] 本示例以混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响为例，对重金属污染土壤修复肥料的制备方法进行说明，包括如下步骤： [0092] S1、按照质量比25:25:100分别称取硫钙材料、赤泥、煤矸石，混合后，磨粉，得到钙铁掺煤矸石粉，其中硫钙材料可为石膏。 [0093] S2、对钙铁掺煤矸石粉进行煅烧5小时，得到煅烧硅钙铁铝活性料，其中煅烧温度为900℃，煅烧过程所产生烟气经过冷却、除尘后直接通入氨水中得到烟气净化液，其中氨水浓度为2.5M。 [0094] S3、将秸秆粉碎，按照液固比20:1mL/g混合水和秸秆粉，煮沸2.5小时，冷却后得到秸秆浸提液，其中秸秆为水稻秸秆。 [0095] 按照体积比7.5:35:100混合秸秆浸提液、烟气净化液和填埋垃圾渗滤液，搅拌均匀，得到发酵引液。 [0096] S4、按照液固比0.25:1mL/g、0.3:1mL/g、0.4:1mL/g、0.5:1mL/g、1.0:1mL/g、1.5:1mL/g、1.6:1mL/g、1.7:1mL/g、1.75:1mL/g混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料，搅拌均匀，封闭厌氧发酵10天，再通气好氧发酵15天，得到重金属污染土壤修复肥料。 [0097] 更进一步地，修复农用地土壤制备、毒性浸出试验、铅、镉、汞、砷离子浓度检测、修复耕地土壤根系生长检测均参考前文记载，检测结果如表3。 [0098] 表3混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比对所制的重金属污染土壤修复肥料性能影响 [0099] [0100] [0101] 由表3可看出，当混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比小于0.5:1mL/g(如表3中，混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比＝0.4:1mL/g、0.3:1mL/g、0.25:1mL/g时以及表2中未列举的更低比值)，发酵引液添加较少，微生物及相关营养物供应较少，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比减小而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比减小而显著降低。 [0102] 当混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比等于0.5～1.5:1mL/g(如表3中混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比＝0.5:1mL/g、1.0:1mL/g、1.5:1mL/g时)，混合发酵引液和煅烧活性料，发酵引液中的微生物可在煅烧活性料表面及层间孔隙利用活性料中的磷、钠、铁等元素快速繁殖。在厌氧发酵阶段，发酵引液中由填埋垃圾渗滤液引入的硫酸盐还原菌以填埋垃圾渗滤液中的有机物及秸秆浸提液中的有机物为电子供体将烟气净化液中引入的硫酸根和亚硫酸根还原成硫化氢气体，硫化氢结合煅烧活性料中的钙、钠、铁、镁等元素，形成较为稳定的硫化物。在好氧阶段，好氧菌充分利用氮、磷、钾等营养元素快速繁殖，实现煅烧活性料的好氧发酵过程。最终，修复后土壤的重金属浸出浓度均低于0.01mg/L，水稻相对根系生长比均大于123％。 [0103] 当混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比大于1.5:1mL/g(如表3中，混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比＝1.6:1mL/g、1.7:1mL/g、1.75:1mL/g时以及表3中未列举的更高比值)时，发酵引液添加量过多，厌氧好氧发酵过程中发酵引液和煅烧活性料反应失衡，导致修复后土壤样品中重金属浸出浓度随着混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比进一步而显著增加，修复后土壤样品水稻相对根系生长比随着混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比进一步增加而显著降低。 [0104] 因此，综合而言，结合效益与成本，当混合发酵引液和煅烧硅钙铁铝活性料液固比等于0.5～1.5:1mL/g时，最有利于提升所制的土壤修复肥料性能。修复后土壤中的重金属污染浓度较低，低于0.01mg/L，且经该土壤修复肥料作用后，其根系具有良好的生长状态。 [0105] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。 |
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