【摘要】：贛州是我國最大的離子型稀土礦開采地,在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時,遺留尾礦的生態(tài)環(huán)境問題也引發(fā)社會廣泛關(guān)注。本文采取“植物資源利用+土壤生態(tài)修復”模式,以尾礦區(qū)先鋒植物芒萁、商陸及后期種植的皇竹草、雜交狼尾草為原料,采用厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方式實現(xiàn)礦區(qū)植物的資源化利用。其次,發(fā)酵剩余物回田,通過改善土壤營養(yǎng)狀況達到土壤生態(tài)修復的目的。主要結(jié)論如下:1.探究尾礦區(qū)本土植物芒萁、商陸在酸、堿、水熱三種預處理方式下的產(chǎn)氣性能,并通過外源添加稀土元素La~(3+),進一步探究稀土元素對發(fā)酵性能的影響。經(jīng)不同預處理后芒萁、商陸木質(zhì)素含量均不同程度降低,去除率大小依次為堿處理酸處理水熱處理。堿處理芒萁、商陸木質(zhì)素去除率分別為50.02%、48.62%,該條件下甲烷產(chǎn)率也最高,分別為芒萁165.06 mL/g VS,商陸260.40 mL/g VS,相比未處理分別提升82.51%、79.38%。另外,稀酸和水熱處理對芒萁產(chǎn)甲烷也有較好的提升作用,相比未處理分別提升43.80%、57.73%,但對商陸并沒有明顯改善作用。外源添加La~(3+)發(fā)現(xiàn),0.01、0.05 mg/L La~(3+)對發(fā)酵基本無影響;0.50 mg/L La~(3+)對發(fā)酵促進作用較大,增幅達14.08%;La~(3+)高于5.00 mg/L對厭氧發(fā)酵表現(xiàn)出明顯抑制作用。2.尾礦區(qū)能源植物皇竹草、雜交狼尾草與豬糞分別按VS比4:0:0、0:4:0、0:0:4、2:2:0、3:0:1、0:3:1和1.5:1.5:1進行混合發(fā)酵。當VS比為1.5:1.5:1時,甲烷產(chǎn)率最高,達297.51 mL/g VS,相對于皇竹草、雜交狼尾草和豬糞單獨發(fā)酵分別提升12.30%、45.38%和63.64%,此時,甲烷平均含量亦最高,達52.51%,協(xié)同效應指數(shù)(SEI)為34.05%;當VS比為3:0:1和0:3:1時,SEI分別為9.05%和15.75%;VS比為2:2:0時,SEI為-2.00%,對厭氧發(fā)酵基本無影響。修正的Gompertz方程能較好反映物料厭氧消化產(chǎn)甲烷過程,R~2在0.997~0.999之間,其中VS比為0:3:1組延滯期λ最長,為5.75d,T_(80)亦最長,為19d;VS比為0:0:4組延滯期λ最短,僅為2.01d,T_(80)為13d。3.研究了發(fā)酵剩余物回用、皇竹草種植對尾礦土壤理化性質(zhì)的影響。經(jīng)修復后三塊礦區(qū)廢棄地有機質(zhì)含量分別提升64.97%、49.60%和13.10%;1、2號廢棄地稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Y)總殘留量分別降低15.30%、40.51%,3號廢棄地略微升高;施加沼肥后廢棄地重金屬(Cd、Hg、Cr、Cu、Ni、As、Pb、Zn)含量不同程度上升,但仍處于安全范圍;土壤pH、NH_4~+和SO_4~(2-)變異系數(shù)(CV)大小順序為:NH_4~+SO_4~(2-)pH,其中NH_4~+、SO_4~(2-)變異系數(shù)均在50%以上,屬中等程度變異,pH變異系數(shù)為4.27%,變異性相對較弱。施加沼肥后1號廢棄地粘、粉粒含量分別提升4.27%、2.39%,沙化情況緩解,2號廢棄地基本無影響,未施加沼肥的3號廢棄地沙化加劇。對尾礦土壤理化性質(zhì)相關(guān)性進行分析發(fā)現(xiàn),土壤有機質(zhì)與全氮、全磷和有效磷之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,與速效鉀呈顯著相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.901、0.819、0.858和0.709。此外,全氮、全磷、有效磷和速效鉀兩兩之間表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系,而pH則與土壤營養(yǎng)成分無顯著關(guān)系。
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)離子型稀土礦選礦工藝Fig 1.1 Traditional beneficiation technology of ionic REEs修復研究現(xiàn)狀外關(guān)于稀土尾礦修復治理的研究主要分為三類，復技術(shù)。其中，生物修復技術(shù)又分為微生物修復植物修復、土壤改良劑修復相對于其它修復方式造成二次污染等優(yōu)勢，是一種高效、低耗能且環(huán)區(qū)有著較廣泛應用[8,9]。復對土壤微觀結(jié)構(gòu)和化學性狀進行改善，以提高土是常見的土壤改良方式之一[10]。張艷[4]通過“土以廢棄菌糟和雞糞堆肥發(fā)酵物為土壤改良劑，結(jié)和高丹草對江西贛州定南縣某稀土尾礦進行土壤

碩士學位論文源化是指廢棄物在隔絕氧氣或空氣條件下，厭氧微生物將原料纖維素、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)等）分解并轉(zhuǎn)化為生物燃氣（H生物分解伴隨 CO2和少量 H2S、CO 等氣體的生成，其成分隨變化而變化。通常情況下 CH4含量在 50%～70%，，CO2含量在 氣體含量較低[43-45]。厭氧發(fā)酵基本原理如圖 1.2。生物質(zhì)的厭強化手段，其中預處理和混合厭氧發(fā)酵技術(shù)較為常見。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X53

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本文編號：2707419