CN108207547A - 一种环境生态修复基质及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境生态修复基质，属于生态修复技术领域，所述环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥22～30％，生活污泥20～30％，桉树皮18～25％，苦楝子1.5～2％，茶麸粉3.5～5％，钾长石尾矿粉4～6％，磷矿石尾矿粉3～5％，生物活性菌剂0.7～1.0％，硅微粉8～12％，草籽0.3～0.5％。所述环境生态修复基质利用造纸污泥、生活污泥、桉树皮、钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉和硅微粉等工农、采矿业中废弃物或副产物，制作成本低，实现了废弃资源的综合利用；所述环境生态修复基质适用范围广，操作简单、见效快且环境安全，能有效地解决遭破坏环境的生态修复问题。

Description

一种环境生态修复基质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种环境生态修复基质及其制备方法和应用。

背景技术

矿区的地质在开采过程中，地表剥除了植被，遗留采坑，废石、尾矿大量堆积，留下了一座座矸石山，存在山体崩塌、泥石流、山体滑坡的隐患；另一方面，地下留下了大范围空采矿区，天长日久容易发生塌陷。长期以往，矿区环境将不可逆转，不仅景观受破坏，而且长期的岩石裸露会造水土流失，山体沙化、风化，给矿区周边居民的生产、生活带来隐患。矿区环境生态修复迫在眉睫。

矿区生态修复的基本思路是植被恢复，而其最大难点在于矿区有机质含量较低，土壤基质不具备植被生长的条件，只有土壤的性状得到改良，植被恢复才能得以进行。目前矿区生态修复采用的方法是以客土填埋为主，但土地资源非常紧缺，不可能再增加大面积的土地来用于矿山废弃地土壤改良。而目前的矿区土壤改良基质多为化学试剂(中和酸碱)和化学肥料(化学有机肥、氮磷钾肥等)，存在成本高、见效慢以及制备方法复杂的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成本低、效果好、制备方法简单的环境生态修复基质及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥22～30％，生活污泥20～30％，桉树皮18～25％，苦楝子1.5～2％，茶麸粉3.5～5％，钾长石尾矿粉4～6％，磷矿石尾矿粉3～5％，生物活性菌剂0.7～1.0％，硅微粉8～12％，草籽0.3～0.5％。

优选的，所述桉树皮的含水量≤10％。

优选的，所述钾长石尾矿粉为钾长石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。

优选的，所述磷矿石尾矿粉为磷矿石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。

优选的，所述苦楝子为粉碎后过80目筛的筛下组分，所述苦楝子的含水量为3～7％。

优选的，所述硅微粉所述硅微粉的粒径为3000～4000目，所述硅微粉的含水量<2％。

本发明还提供了所述环境生态修复基质的制备方法，包括以下步骤：1)将桉树皮、造纸污泥和生活污泥混合获得污泥混合物；2)将所述污泥混合物与苦楝子，茶麸粉，钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉与生物活性菌剂总量60～70％的生物活性菌剂混合，获得堆肥混合物；3)将所述堆肥混合物制成堆垛，进行有氧堆肥，获得堆肥产物；所述有氧堆肥的温度为60～70℃；所述有氧堆肥的时间为28～30d；所述有氧堆肥过程中进行翻堆；翻堆时将余量的生物活性菌剂添加到堆垛中；4)将所述堆肥产物烘干后与硅微粉和草籽混合，获得环境生态修复基质。

优选的，所述堆垛为宽1.5～2.0m、高0.8～1.2m的长条堆垛。

本发明还提供了所述的环境生态修复基质在生态修复中的应用，将所述环境生态修复基质铺填于待修复的环境中，所述铺填的厚度为15～25cm。

优选的，所述待修复环境包括裸岩山体、矿山采石场、盐碱地边坡、煤矿开采区、公路高边区和沙漠化、石漠化地区。

本发明的有益效果：本发明提供的环境生态修复基质，利用造纸污泥、生活污泥、桉树皮、钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉和硅微粉这些工农、采矿业中废弃物或副产物，制作成本低，同时实现了废弃资源的综合利用；本发明所述的环境生态修复基质中还包括生物活性菌剂，所述生物活性菌剂能够对基质中的有机质进行发酵分解，释放出更多能够被植物利用的养料。本发明提供的环境生态修复基质适用范围广，普适用裸岩山体生态修复、矿山采石场生态修复、盐碱地边坡修复、煤矿开采区生态修复、公路高边区绿化和沙漠化地区环境修复等；操作简单、见效快且环境安全，能有效地解决遭破坏环境的生态修复问题。

具体实施方式

本发明提供了一种环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥22～30％，生活污泥20～30％，桉树皮18～25％，苦楝子1.5～2％，茶麸粉3.5～5％，钾长石尾矿粉4～6％，磷矿石尾矿粉3～5％，生物活性菌剂0.7～1.0％，硅微粉8～12％，草籽0.3～0.5％。

本发明中所述的环境生态修复基质包括造纸污泥，所述造纸污泥为纸工业在制浆造纸的过程中产生的污泥；所述造纸污泥中包括大量的细小纤维，还包括丰富的有机质、N、P、K等养分以及微量元素，在本发明具体实施过程中，所述造纸污泥优选的为柳州本地造纸厂的造纸污泥，所述造纸污泥干基呈棕黑色，发热量为14.44(kJ/kg)，所述造纸污泥主要成分及含量为：S含量1.51％、Al₂O₃10.42％，Fe₂O₃1.64％，C含量31.1％，H含量4.8％，N含量2.3％；所述造纸污泥的含水量为75～80％。本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括22～30wt％的造纸污泥，优选的为24～28wt％，更优选的为25～27wt％。本发明中所述造纸污泥在所述环境生态修复基质中的作用为提供营养物质，促进植被生长。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括生活污泥，所述生活污泥为城市生活污泥。本发明中所述生活污泥是指处理城市污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属等。本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括20～30wt％的生活污泥，优选的为22～28wt％，更优选的为24～26wt％。本发明中所述生活污泥在所述环境生态修复基质中的作用为提供营养物质，促进植被生长。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括桉树皮，在本发明中所述桉树皮优选的为长度≤1cm的桉树皮段，所述桉树皮的含水量优选的≤10％，更优选的≤8％。本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括18～25wt％的桉树皮，优选的为20～23wt％；在本发明中，所述桉树皮的作用是提供有机质、纤维素、微量元素和芳香性物质等，经微生物发酵后，所述桉树皮中的有机物性质稳定、对作物无害并可消毒灭菌、改良土壤。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括苦楝子，在本发明中，所述苦楝子以粉末状的形式存在，所述苦楝子优选的为粉碎后过80目筛的筛下组分；在本发明中所述苦楝子的含水量优选的为3～7％，更优选的为5％。本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括1.5～2wt.％的苦楝子，优选的为1.6～1.8wt％；本发明中所述苦楝子为中药成分，具有消毒、灭菌、杀虫卵如蛔虫卵等作用。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括茶麸粉，在本发明中所述茶麸粉为是压榨野山茶油后留下的天然粉渣；本发明对所述茶麸粉的来源没有特殊限定，采用本领域常规的茶麸粉即可。在本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括3.5～5wt％的茶麸粉，优选的为4～4.5wt％。在本发明中，所述茶麸粉含有12-18％茶皂素，是植物性杀虫剂及杀菌剂、植物生长调节剂，具有无毒、能自动降解、对农药增效明显等特点。茶麸中的植物蛋白、多糖和微量元素能够作为肥料，为植物生长提供充足的营养物质。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括钾长石尾矿粉，所述钾长石尾矿粉来源于钾矿尾矿石；所述的钾长石尾矿粉优选的将所述钾矿尾矿石进行机械粉碎后获得；优选的为钾长石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。在本发明中，所述环境生态修复基质中以干基计，包括4～6wt％的钾长石尾矿粉，优选的为4.5～5.5wt％。在本发明中所述钾长石尾矿粉的作用为植物生长提供充足的钾元素。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括磷矿石尾矿粉，所述磷矿石尾矿粉来源于磷矿尾矿石，其有效成分是磷酸钙Ca₃(PO₄)₂；所述的磷矿石尾粉优选的将所述磷矿石尾矿进行机械粉碎后获得；优选的为磷矿石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。在本发明中，所述环境生态修复基质中以干基计，包括3～5wt％的磷矿石尾矿粉，优选的为3.5～4.5wt％。在本发明中所述磷矿石尾矿粉的作用为植物生长提供充足的磷元素。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括生物活性菌剂，在本发明中所述生物活性菌剂为本领域常规土壤改良的生物活性菌剂，本发明对所述生物活性菌剂优选的采用市售的生物活性菌剂商品，本发明对所述的生物活性菌剂中活性菌的种类和数量没有特殊限定，采用常规种类和数量的即可。在本发明中，所述环境生态修复基质中以干基计，包括0.7～1.0wt％生物活性菌剂，优选的为0.8～0.9wt％。在本发明中所述生物活性菌剂的作用是作为发酵菌种对所述环境生态修复基质中的有机质进行发酵分解，释放出更多能够被植物利用的养料。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括硅微粉，在本发明中，所述硅微粉来源于硅冶炼过程中尾气净化收集下来的极细粉末，所述硅微粉的粒度优选的为3000～4000目，更优选的为3500目；所述硅微粉的含水量优选的低于2％。在本发明中环境生态修复基质中以干基计，包括8～12wt％硅微粉，优选的为9～11wt％。在本发明中所述硅微粉的作用为固化所述环境生态修复基质。

在本发明中，所述的环境生态修复基质包括草籽；在本发明中，所述草籽优选的为施用地区常见的耐旱草料品种的草籽；本发明中所述环境生态修复基质中以干基计，包括0.3～0.5％wt草籽，优选的为0.4wt％。在本发明中所述草籽的作用为所述草籽的合适的温度下遇水发芽，成长为草株，实现绿化。

本发明还提供了所述环境生态修复基质的制备方法，包括以下步骤：1)将桉树皮、造纸污泥和生活污泥混合获得污泥混合物；2)将所述污泥混合物与苦楝子，茶麸粉，钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉与生物活性菌剂总量60～70％的生物活性菌剂混合，获得堆肥混合物；3)将所述堆肥混合物制成堆垛，进行有氧堆肥，获得堆肥产物；所述有氧堆肥的温度为60～70℃；所述有氧堆肥的时间为28～30d；所述有氧堆肥过程中进行翻堆；翻堆时将余量的生物活性菌剂添加到堆垛中；4)将所述堆肥产物烘干后与硅微粉和草籽混合，获得环境生态修复基质。

在本发明中，将桉树皮、造纸污泥和生活污泥混合获得污泥混合物。在本发明中将桉树皮进行晾晒，使得桉树皮的含水量≤10％；然后将晾晒后的桉树皮进行切段，优选的切为1cm的桉树皮段。本发明在获得桉树皮段后将所述桉树皮段、造纸污泥和生活污泥混合，本发明对所述混合的方法没有特殊限定，采用本领域常规混合方法即可。在本发明中所述污泥混合物的含水量优选的为55～60％。

本发明在获得污泥混合物后，将将所述污泥混合物与苦楝子，茶麸粉，钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉与生物活性菌剂混合获得堆肥混合物。本发明对所述混合的方法没有特殊限定，采用本领域常规混合方法即可。在本发明中，优选的将钾长石尾矿和磷矿石尾矿进行机械粉碎后获得所述钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉；本发明中所述的机械粉碎优选的采用矿石粉碎机；所述机械粉碎过筛的目数优选的为60目。在本发明中所述混合获得堆肥混合物过程中，使用所述生物活性菌剂总量的60～70％，优选的为64～68％。

本发明在获得堆肥混合物后，将所述堆肥混合物制成堆垛，进行有氧堆肥获得堆肥产物。在本发明中优选的将所述堆肥混合物堆垛为宽1.5～2.0m、高0.8～1.2m的长条堆垛，更优选的为宽1.6～1.8m，高1m的长条堆垛。本发明对所述的堆垛的长度没有特殊限定，视堆肥混合物的多少和场地而定。在本发明中所述有氧堆肥的温度优选的为60～70℃，在本发明具体实施过程中在堆垛的不同位置设置温度计，检测堆垛内的温度；当堆垛内的温度超过70℃时，进行均匀翻堆，降低堆垛内的温度；本发明中所述的翻堆采用人工翻堆或机械翻堆的方式进行。本发明优选的第二次在翻堆过程中向堆肥混合物中添加余量的生物活性菌剂。本发明在第二次翻堆过程中添加生物活性菌剂的目的是补充堆垛中的生物活性菌，同时确保堆垛中的活性菌分布更均匀。本发明在将所述生物活性菌剂与堆垛混合均匀后继续进行发酵。本发明中所述生物活性菌剂添加的方法优选的采用均匀喷施的方法进行。在本发明中所述有氧堆肥的时间为28～30d，优选的为29d。

本发明在获得堆肥产物后，将所述堆肥产物烘干后与硅微粉和草籽混合获得环境生态修复基质。在本发明中，所述堆肥产物烘干的温度优选的为100～105℃，更优选的为103℃；本发明所述烘干后的堆肥产物的含水量优选的≤15％。在本发明中所述烘干目的是降低水分，避免硅微粉提前吸水固化。本发明在将所述堆肥产物烘干后，将所述堆肥产物烘干后与硅微粉和草籽混合获得环境生态修复基质。本发明对所述混合的方法没有特殊限定，采用本领域常规混合方法即可。

本发明在获得环境生态修复基质优选的将所述环境生态修复基质进行装袋，获得成品。

本发明还提供了所述的环境生态修复基质在生态修复中的应用，将所述环境生态修复基质铺填于待修复的环境中，所述铺填的厚度为15～25cm，优选的为18～22cm，更优选的为20cm。在本发明中，将所述在环境生态修复基质铺填于待修复的环境中，优选的进行喷水，本发明对所述喷水量没有特殊限定，以保持所述环境生态修复基质潮湿即可。本发明中，所述待修复的环境为优选的为裸岩山体、矿山采石场、盐碱地边坡、煤矿开采区、公路高边区或沙漠化地区。在本发明中对于坡度大于30°裸露边坡，优选的在所述环境生态修复基质上采取边坡挂网措施，并预先往环境生态修复基质中加水调糊状覆盖在边坡上，再做挂网处理。

下面结合实施例对本发明提供的一种环境生态修复基质及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥28％，生活污泥26％，桉树皮18％，苦楝子2％，茶麸粉4.5％，钾长石尾矿粉6％，磷矿石尾矿粉3％，生物活性菌剂0.8％，硅微粉12％，草籽0.3％。

制备方法：

A、先将桉树皮晾晒干至含水量为10％，切段成1cm长；磷矿石、钾长石尾矿，经机械粉碎得60目以下细粉；苦楝子自然晒干至含水量为5％，粉碎至80目以下待用。

B、取含水量为75-80％的化学浆造纸污泥、生活污泥，与步骤A制得的桉树皮碎片混合，使混合物的含水率控制在55％～60％，再加入A步骤制得的磷、钾矿石粉、苦楝子粉、茶麸粉和与配方用量2/3的生物活性菌剂混合均匀；

C、将步骤B所得物做成底部宽2.0米、高1米的长条堆垛，采用静态垛式有氧堆肥处理；肥堆进行60℃以上高温发酵，翻堆次数视堆内温度而定，每天监控堆内温度，控制温度不高于70℃，超温情况下即进行均匀翻堆，第二次翻堆时需把剩余的1/3的生物活性菌剂洒到肥堆中翻堆均匀后再静止发酵，全程发酵时间28天；

D、将步骤C所得的发酵物露天自然晾干后103℃烘干值含水量为15％，再添加硅微粉、草籽混合均匀得到环境生态修复基质成品；

E、将成品装袋即得。

实施例2

一种环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥30％，生活污泥22％，桉树皮20％，苦楝子1.5％，茶麸粉5％，钾长石尾矿粉4％，磷矿石尾矿粉5％，生物活性菌剂1.0％，硅微粉11％，草籽0.5％。

制备方法：

A、先将桉树皮晾晒干至含水量为10％，切段成1cm长；磷矿石、钾长石尾矿，经机械粉碎得60目以下细粉；苦楝子自然晒干至含水量为5％，粉碎至80目以下待用。

B、取含水量为75-80％的化学浆造纸污泥、生活污泥，与步骤A制得的桉树皮碎片混合，使混合物的含水率控制在55％～60％，再加入A步骤制得的磷、钾矿石粉、苦楝子粉、茶麸粉和与配方用量2/3的生物活性菌剂混合均匀；

C、将步骤B所得物做成底部宽2.0米、高1米的长条堆垛，采用静态垛式有氧堆肥处理；肥堆进行60℃以上高温发酵，翻堆次数视堆内温度而定，每天监控堆内温度，控制温度不高于70℃，超温情况下即进行均匀翻堆，第二次翻堆时需把剩余的1/3的生物活性菌剂洒到肥堆中翻堆均匀后再静止发酵，全程发酵时间29天；

D、将步骤C所得的发酵物露天自然晾干后100℃烘干值含水量为13％，再添加硅微粉、草籽混合均匀得到环境生态修复基质成品；

E、将成品装袋即得。

实施例3

将实施例1中所述的环境生态修复基质应用于裸岩山体，在山体上铺填所述基质，厚度为20cm；铺填后浇水使基质湿润。修复1个月后裸露山体、沙土面上开始显绿，两个月后逐步长出嫩草，绿化渐见起色；两年内灌木开始生长，融入周边环境；3年后达到生态修复，植物自然生长，灌木茂盛；四年后基本看不到人为痕迹，达到生态环境修复，被周边环境接纳。

实施例4

将实施例2中所述的环境生态修复基质应用于矿山采石场生态修复，在山体上铺填所述基质，厚度为22cm；铺填后浇水使基质湿润。修复1个月后沙土面上开始显绿，两个月后逐步长出嫩草，绿化渐见起色；两年内灌木开始生长，融入周边环境；3年后达到生态修复，植物自然生长，灌木茂盛；四年后基本看不到人为痕迹，达到生态环境修复，被周边环境接纳。

由上述实施例可知，本发明提供的环境生态修复基质，利用废弃物，制作成本低，实现了废弃资源的综合利用；所述环境生态修复基质适用范围广，普适用裸岩山体生态修复、矿山采石场生态修复、盐碱地边坡修复、煤矿开采区生态修复、公路高边区绿化和沙漠化地区环境修复等；操作简单、见效快且环境安全，能有效地解决遭破坏环境的生态修复问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环境生态修复基质，以干基计，包括以下质量百分含量的组分：造纸污泥22～30％，生活污泥20～30％，桉树皮18～25％，苦楝子1.5～2％，茶麸粉3.5～5％，钾长石尾矿粉4～6％，磷矿石尾矿粉3～5％，生物活性菌剂0.7～1.0％，硅微粉8～12％，草籽0.3～0.5％。

2.根据权利要求1所述的环境生态修复基质，其特征在于，所述桉树皮的含水量≤10％。

3.根据权利要求1所述的环境生态修复基质，其特征在于，所述钾长石尾矿粉为钾长石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。

4.根据权利要求1所述的环境生态修复基质，其特征在于，所述磷矿石尾矿粉为磷矿石尾矿粉碎后过60目筛的筛下组分。

5.根据权利要求1所述的环境生态修复基质，其特征在于，所述苦楝子为粉碎后过80目筛的筛下组分，所述苦楝子的含水量为3～7％。

6.根据权利要求1所述的环境生态修复基质，其特征在于，所述硅微粉的粒径为3000～4000目，所述硅微粉的含水量<2％。

7.权利要求1～6任意一项所述环境生态修复基质的制备方法，包括以下步骤：

1)将桉树皮、造纸污泥和生活污泥混合，获得污泥混合物；

2)将所述污泥混合物与苦楝子，茶麸粉，钾长石尾矿粉，磷矿石尾矿粉与生物活性菌剂总量60～70％的生物活性菌剂混合，获得堆肥混合物；

3)将所述堆肥混合物制成堆垛，进行有氧堆肥，获得堆肥产物；所述有氧堆肥的温度为60～70℃；所述有氧堆肥的时间为28～30d；所述有氧堆肥过程中进行翻堆；翻堆时将余量的生物活性菌剂添加到堆垛中；

4)将所述堆肥产物烘干后与硅微粉和草籽混合，获得环境生态修复基质。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述堆垛为宽1.5～2.0m、高0.8～1.2m的长条堆垛。

9.权利要求1～6任意一项所述的环境生态修复基质或者权利要求7～9任意一项所述的制备方法制备获得的环境生态修复基质在生态修复中的应用，其特征在于，将所述环境生态修复基质铺填于待修复的环境中，所述铺填的厚度为15～25cm。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述待修复环境包括裸岩山体、矿山采石场、盐碱地边坡、煤矿开采区、公路高边区和沙漠化、石漠化地区。