本發(fā)明涉及水體修復(fù)領(lǐng)域，尤其是一種針對稀土/錳礦開采時周圍水體的原位修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、稀土元素(rare?earth)是元素周期表中鑭系15個元素和鈧、釔兩個元素的總稱。稀土元素在軍事、航空、冶金、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均有重大作用，是寶貴的戰(zhàn)略資源。同時我國是世界稀土資源出口第一大國，中國的稀土礦儲量占全世界儲量的57.7％。在中國南方如江西省贛州市的稀土礦主要是離子吸附型重稀土礦，針對這種稀土礦已經(jīng)有一套成熟的開采工藝，其中硫酸鹽原位浸出法是一種簡單而常用的方法。該方法通過將高濃度的硫酸銨溶液通過滲井灌入含有稀土元素的巖層中，通過離子交換將山體中的稀土離子溶解到硫酸銨溶液中，再在山體底部鉆洞將溶解了稀土離子的硫酸銨溶液收集，然后通過添加草酸等化學(xué)試劑對稀土離子進(jìn)行沉淀收集。在稀土礦開采完成后，大量的硫酸銨仍然殘留在廢棄礦山和周圍的地下水中，然后隨雨水流出，對礦區(qū)周圍的小型湖泊和水庫造成污染。

2、錳礦，是一種非常重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，尤其是富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源，已經(jīng)被中國列入到緊缺的礦種。我國錳礦資源分布不平衡，截至2010年底，23個省市均查明有錳礦，主要分布在南方地區(qū)。在現(xiàn)代工業(yè)中，錳及其化合物應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。其中鋼鐵工業(yè)是最重要的領(lǐng)域，用錳量占90％～95％，主要作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧劑和脫硫劑，以及用來制造合金。其余10％～5％的錳用于其他工業(yè)領(lǐng)域，如化學(xué)工業(yè)(制造各種含錳鹽類)、輕工業(yè)(用于電池、火柴、印漆、制皂等)、建材工業(yè)(玻璃和陶瓷的著色劑和褪色劑)、國防工業(yè)、電子工業(yè)，以及環(huán)境保護(hù)和農(nóng)牧業(yè)等。我國錳礦絕大多數(shù)屬于貧礦，必須進(jìn)行選礦處理。但由于多數(shù)錳礦石屬細(xì)?；蛭⒓?xì)粒嵌布，并有相當(dāng)數(shù)量的高磷礦、高鐵礦和共(伴)生有益金屬，因此給選礦加工帶來很大難度。我國常用的錳礦選礦方法為機(jī)械選(包括洗礦、篩分、重選、強(qiáng)磁選和浮選)，以及火法富集、化學(xué)選礦法等。但流出的選礦廢水會對礦山周圍的水體造成巨大的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述由于開采礦山而污染的水體，本發(fā)明提供一種微藻生物修復(fù)技術(shù)對其進(jìn)行原位修復(fù)處理，受稀土礦開采污染的水體其主要特點(diǎn)為：低ph值、高nh4+-n，受錳礦開采污染的水體主要特點(diǎn)：低ph值、高nh4+-n以及高含量的mn2+。

2、一種受稀土/錳礦開采而污染的水體的原位修復(fù)方法，包括如下步驟：

3、(1)特異性微藻的篩選：從自然水體中選取微藻，采用待處理的污染水體進(jìn)行馴化篩選，得到特異性微藻，再將其擴(kuò)繁；微藻從所處理的惡性水體中篩選，馴化，比如：本申請?zhí)禺愋晕⒃迨菑内M州稀土礦產(chǎn)生的稀土尾水中經(jīng)過三年馴化而得，具有較好地耐酸性，同時也能快速將的水中高濃度的氨氮去除。

4、(2)微藻浮床的制備：采用可透水且不透微藻的材料制成上部敞開的容器，所述容器可漂浮在水面上；

5、(3)污染水體的原位修復(fù)：將若干個微藻浮床懸浮在污染水體中進(jìn)行水體修復(fù)，容器敞口位于污染水體的水表面以上，在容器內(nèi)放置有篩選擴(kuò)繁過的微藻和緩釋性磷源，微藻總投加量約為500～1000mg/l，磷源投加量為0.5～1.25g/m3(微藻同化氨氮濃度速率為2mg/l*d-1而根據(jù)微藻最適宜氮磷比為16：1，再根據(jù)氟磷灰石中含磷濃度，及在水中濃解度計(jì)算得出)，

6、(4)微藻回收再利用：待污染水體修復(fù)至正常指標(biāo)，將微藻浮床從水體中取出，將其中的微藻進(jìn)行回收和循環(huán)利用。

7、所述磷源為磷礦粉，主要成分：氟磷灰石(含10％～35％的五氧化二磷，水中溶解度較低)

8、所述微藻浮床為立體框架，內(nèi)襯長絲土工布，在框架外部高度方向的中間位置加上一圈泡沫板或若干懸浮球。其中水能自由透過長絲土工布，微藻不能透過長絲土工布；

9、所述微藻浮床采用長絲土工布制成上部敞開的布兜，在布兜內(nèi)或外部有支撐的立體框架，該微藻浮床作為生物反應(yīng)器，在進(jìn)行生物處理過程中為微藻提供生長發(fā)育及去除水體中污染物的場所。

10、所述微藻浮床主體有長方體型，圓柱體型，微藻浮床入水深度400mm-600mm。

11、所述微藻浮床為長方體型，長寬高分別為：3000mm、1000mm、800mm(其長度可根據(jù)具體水域情況適當(dāng)調(diào)整)，在距其頂端往下300mm處增加有一圈懸浮泡沫板或懸浮球，所述泡沫板寬度為40mm-60mm、厚度為40mm-60mm。

12、所述微藻浮床的布置為水體面積為1個/20-30m2。

13、所述污染水體為稀土礦污染水體，特異性微藻以小球藻和柵藻為主的混藻。

14、所述污染水體為錳礦污染水體，特異性微藻以小球藻為主的混藻。

15、本發(fā)明通過污染水體對微藻進(jìn)行馴化和篩選，采用篩選得到的優(yōu)勢微藻進(jìn)行污水處理。本發(fā)明特別設(shè)計(jì)了微藻浮床，將裝有微藻和磷源的微藻浮床懸浮在水面上，微藻浮床成為了微藻的生物反應(yīng)器，由于長絲土工布只能讓水體通過，因此微藻在微藻浮床中對污水不斷地進(jìn)行交換，處理，直至污水修復(fù)正常，而微藻不能穿過長絲土工布，保持在長絲土工布內(nèi)，微藻不會對水體造成污染，修復(fù)完成后將微藻浮床取出即可。

16、采用微藻生物處理技術(shù)處理受礦物開采污染的水體的主要優(yōu)勢：

17、1)、微藻可以獨(dú)自完成污染水體的修復(fù)，不需要外加其他生物，只需要補(bǔ)充磷源就可。微藻可以利用自身同化功能進(jìn)行氨氮的吸收，同時還能提升水中的ph，其分泌的胞外聚合物還具有吸收重金屬的功能。其主要機(jī)理為：微藻通過自身的谷氨酰胺—谷氨酸轉(zhuǎn)化進(jìn)行氨氮的同化，同時微藻可以將水中的碳酸氫根離子和二氧化碳作為碳源而吸收并釋放氧氣，使水體的ph值升高。其對金屬離子的吸收主要依靠分泌的胞外聚合物(eps)，eps內(nèi)含有大量的如羥基、羧基、氨基等基團(tuán)可以對金屬離子進(jìn)行吸附，其主要吸附途徑主要為離子交換型、絡(luò)合/螯合型以及靜電力吸引型。

18、2)、微藻在修復(fù)完污水后可以取出而不會殘留在水體中。微藻是在微藻浮床中生長繁殖并吸收吸附水中污染物，所以待水體修復(fù)完成后可以將微藻浮床取出，不會對水體造成二次污染。

19、3)、微藻在修復(fù)水體的同時還能改善水質(zhì)：微藻的光合作用可以固定水中的二氧化碳以及釋放氧氣，增加水中的溶解氧濃度，可以為后面生物生長提供良好的生存環(huán)境。

20、4)、增值的微藻可以再次進(jìn)行資源化利用：微藻在進(jìn)行完水體修復(fù)后能進(jìn)行資源化的二次利用例如：生物飼料，農(nóng)田肥料等。

21、5)、微藻生物修復(fù)技術(shù)成本低、無污染。

技術(shù)特征：

1.一種受稀土/錳礦開采而污染的水體的原位修復(fù)方法，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述磷源為磷礦粉。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述微藻浮床為立體框架，內(nèi)襯長絲土工布，在框架外部高度方向的中間位置加上一圈泡沫板或若干懸浮球。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述微藻浮床主體為長方體型或圓柱體形，微藻浮床入水深度400mm-600mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述微藻浮床的布置為水體面積為1個/20-30m2。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述微藻浮床為長方體型，長寬高分別為：3000mm、1000mm、800mm，所述微藻浮床在頂部往下距離300mm處增加有一圈懸浮泡沫板或懸浮球，泡沫板寬度為40mm-60mm、厚度為40mm-60mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述污染水體為稀土礦污染水體，特異性微藻以小球藻和柵藻為主的混藻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述污染水體為錳礦污染水體，特異性微藻以小球藻為主的混藻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種受稀土/錳礦開采而污染的水體的原位修復(fù)方法，本發(fā)明通過污染水體對微藻進(jìn)行馴化和篩選，采用篩選得到的優(yōu)勢微藻進(jìn)行污水處理。本發(fā)明將裝有篩選擴(kuò)繁的微藻和緩釋型磷源的微藻浮床懸浮在水面上，微藻浮床即為微藻的生物反應(yīng)器，只能讓水通過，因此微藻在微藻浮床中不斷和水體進(jìn)行物質(zhì)交換，將污水中的氨氮同化去除的同時也使污水的pH上升，使酸性污水逐漸轉(zhuǎn)化為中性水體，緩解水體的污染程度，完成對水體的修復(fù)；微藻保持在微藻浮床內(nèi)，使得微藻不會對水體造成污染，微藻增長至一定量后可從微藻浮床取出。本發(fā)明方法充分利用了污染水體的表面光照，除了添加緩釋型磷源外，不需要添加其他物質(zhì)，技術(shù)成本低、無污染。

技術(shù)研發(fā)人員：熊貞晟,胡億,周更新,徐苠田,羅翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌航空大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19