本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法。
背景技术：
赤泥是氧化铝生产过程所产强碱性工业固废，其堆存占用土地，引起土地碱化、地下水污染等环境问题。传统的覆土封场闭库采用异地取土，导致取土地生态环境被破坏、运输成本高等问题。然而，赤泥碱度高、粒度小、肥力低，透气保墒性能差无法用作封场闭库的土壤。因此，实现赤泥堆场的封场闭库首要解决的问题是赤泥脱碱及土壤化。
赤泥脱碱国内外做了大量研究。磷石膏脱碱法，利用ca2+与na+发生置换反应，so42-与赤泥中碱性物质发生中和反应，但区域局限性影响磷石膏获取，且浸出液氟含量高；石灰水热法、常压石灰脱碱法和石灰纯碱烧结法，利用的是ca2+与na+发生置换反应，但处理过程能耗和运行成本较高；盐浸出法，采用无机盐溶液或其酸性溶液溶解赤泥中碱性组分，但赤泥浆过滤性能差、能耗高；膜脱钠技术，使得赤泥中的钠、钾和碱土金属离子透过半透膜，进入分散剂中而被脱除，但膜使用寿命短、膜更换成本高；添加有机酸的脱碱方法，利用酸碱中和原理实现脱碱，但浸出液cod含量较高。
申请公布号cn108273829a的发明专利公开了一种降低拜耳法赤泥碱性的方法。将秸秆、牛粪与水混合得到堆料；将堆料覆盖于赤泥上或将堆料与赤泥进行混合，加入水后在室温下进行培育，促进赤泥的土壤化。该发明专利中牛粪秸秆等发酵产酸量少，秸秆和牛粪消耗量大，培育时间较长。
申请公布号cn103693830a的发明专利公开了一种微生物处理赤泥游离碱的工艺方法。此方法是利用驯化的乳酸菌或铁硫杆菌酸性溶液，控制温度、压力和ph值，处理赤泥矿浆，使游离碱含量小于0.95%，达到了土地复垦的要求。但是，该方法所产有机高分子弱酸，酸性较弱，需酸量大，能耗高。
为此，亟需研发一种能够解决上述问题的赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿或硫磺；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿或硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫化矿或硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
本发明的有益效果：本发明针对赤泥堆放所产生的土地碱化、地下水污染的环境问题，在赤泥上覆盖农业废弃物，在农业废弃物上覆盖硫化矿或硫磺，然后利用硫氧化菌氧化硫化矿或硫磺，fes2、mns或s0被硫氧化菌氧化产生硫酸、硫酸铁或硫酸锰；赤泥发生中和反应形成的金属氢氧化物胶体促进赤泥颗粒的团聚，提升透气保墒性能；本发明为赤泥堆场的封场闭库提供了土壤，具有显著的环境效益和经济效益；本发明农业废弃物不仅起到避免微生物与赤泥直接接触的作用，而且农业废弃物本身具有的透气性能够有效保障硫氧化菌正常需氧环境；本发明对硫化矿的要求低，可采用低品位的硫化矿，实现“以废治废”。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿或硫磺；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿或硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应，形成的金属氢氧化物胶体促进赤泥颗粒的团聚，生成反应如下：3h2o+fe3+/al3+=fe(oh)3/al(oh)3，3oh-+fe3+/al3+=fe(oh)3/al(oh)3；
s4、将农业废弃物、硫化矿或硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
优选地，所述农业废弃物为废弃植株地上部分、废弃植株地下部分以及植物原料加工产生的废弃物中的一种或多种。
优选地，所述农业废弃物的铺设厚度为5~50cm。
优选地，所述硫化矿为含铁或锰的硫化矿物，粒径≤40mm，铺设厚度为5~20cm。
优选地，所述硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属、钩端螺旋菌属、嗜酸菌属、硫化叶菌属、金属球菌属、酸菌属、嗜酸热类球菌属、硫化杆菌属细菌中的一种或多种。
优选地，所述硫氧化菌是按常规方法和培养基培养的硫氧化菌。
优选地，所述脱碱赤泥的ph为6.0~8.0。
优选地，所述农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝、菜叶、玉米棒芯、菇渣中的一种或多种。
优选地，所述硫氧化菌菌悬液的浓度为104~109cfu/ml，菌悬液的ph为1.0~5.0，温度为0~85℃，氧化还原电位为50~900mv，培养时间为1~7d。
针对本发明进行了预实验，实验如下：
（1）配制浓度为104~109cfu/ml的含氧化亚铁硫杆菌的菌悬液，菌悬液ph为1.0~5.0，温度为0~85℃，氧化还原电位：50~900mv，培养1~7d；
（2）在100ml含氧化亚铁硫杆菌的菌悬液中添加1.0g硫化矿，取60ml浸出液，浸泡10g赤泥，振荡30分钟，烘干后，加水测得ph值由10.40降至7.54；30ml浸出液浸泡等量赤泥，ph由10.40降至7.74，40ml降至7.71；50ml降至7.67；每5~7天补充一次营养液，营养液组成为(g/l):3.0（nh4）2so4、0.1kcl、0.5k2hpo4、0.5mgso4.7h2o、0.01ca(no3)2、44.7feso4.7h2o；上述结果说明本发明方法可以中和赤泥的碱性。
下面结合实施例1~实施例23，对本发明作进一步说明。
实施例1
某氧化铝厂堆积大量赤泥，高度为20m，在赤泥上覆盖玉米秸秆，铺设厚度为5cm；再在玉米秸秆上覆盖低品位的黄铁矿矿石，粒径为20mm，铺设厚度20cm；利用硫化杆菌属的硫氧化菌氧化低品位黄铁矿矿石，所产硫酸与赤泥发生中和反应，此过程中硫氧化菌氧化矿石中的fes2，生成硫酸和硫酸铁溶液，与赤泥中的碱性成分反应，降低赤泥ph；形成的fe(oh)3、al(oh)3胶体，使赤泥颗粒团聚，提升透气保墒性能；
将脱碱赤泥与玉米秸秆、低品位黄铁矿矿石的氧化产物原位混合成土后，进行封场闭库；由此可见，本发明的方法能够使赤泥有效脱碱并形成土壤。
实施例2
某赤泥堆场存在数个50m的赤泥堆，在赤泥上覆盖落叶，铺设厚度为50cm；再在落叶上覆盖硫磺，硫磺铺设厚度5cm；利用嗜酸硫杆菌属氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；此过程中硫氧化菌氧化硫磺，生成的硫酸中和赤泥碱性；形成的fe(oh)3、al(oh)3胶体，使赤泥颗粒团聚，提升透气保墒性能；
将脱碱赤泥与落叶、硫磺的氧化产物原位混合后进行封场闭库；由此可见，本发明的方法能够使赤泥有效脱碱并形成土壤。
实施例3
某氧化铝厂在生产过程产生大量赤泥，堆积为60m赤泥堆；在赤泥上覆盖藤蔓，铺设厚度为25cm；再在藤蔓上覆盖硫锰矿矿石，粒径为20mm，铺设厚度15cm；利用含钩端螺旋菌属菌的硫氧化菌氧化硫锰矿矿石，所产硫酸与赤泥发生中和反应；此过程中硫氧化菌氧化矿石中mns，生成硫酸和硫酸锰溶液，与赤泥中的化学成分反应，中和赤泥的碱性；形成的fe(oh)3、al(oh)3胶体，使赤泥颗粒团聚，提升透气保墒性能；
将脱碱赤泥与藤蔓、硫锰矿矿石的氧化产物混合后进行封场闭库；由此可见，本发明的方法能够使赤泥有效脱碱并形成土壤。
实施例4
某赤泥堆场存在数个25m的赤泥堆，在赤泥上覆盖杂草，铺设厚度为10cm；再在杂草上覆盖硫磺，硫磺铺设厚度15cm；用含嗜酸菌属的硫氧化菌氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；此过程中硫氧化菌氧化硫磺，生成的硫酸中和赤泥碱性；形成的fe(oh)3、al(oh)3胶体，使赤泥颗粒团聚，提升透气保墒性能；
将脱碱赤泥与杂草、硫磺的氧化产物原位混合后，进行封场闭库；由此可见，本发明的方法能够使赤泥有效脱碱并形成土壤。
实施例5
某氧化铝厂在生产过程产生大量赤泥，堆积为40m赤泥堆；在赤泥上覆盖菇渣，铺设厚度为20cm；再在菇渣上覆盖白铁矿矿石，粒径为10mm，铺设厚度10cm；用含硫化叶菌属、金属球菌属、酸菌属、嗜酸热类球菌属、铁质菌属的硫氧化菌氧化白铁矿矿石，所产硫酸与赤泥发生中和反应；此过程中硫氧化菌氧化矿石中的fes2，生成的硫酸和硫酸铁溶液，与赤泥中的碱性成分反应，降低赤泥ph；形成的fe(oh)3、al(oh)3胶体，使赤泥颗粒团聚，提升透气保墒性能；
将脱碱赤泥与菇渣、硫锰矿矿石的氧化产物混合后，进行封场闭库；由此可见，本发明的方法能够使赤泥有效脱碱并形成土壤。
实施例6
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫化矿的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例7
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，农业废弃物为废弃植株地上部分；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例8
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，农业废弃物为废弃植株地下部分；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫化矿的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例9
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，农业废弃物为植物原料加工产生的废弃物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例10
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为5cm，农业废弃物为废弃植株地上部分与废弃植株地下部分按质量比1:1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫化矿的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例11
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为50cm，农业废弃物为废弃植株地上部分与植物原料加工产生的废弃物按质量比1:1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例12
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为23cm，农业废弃物为废弃植株地下部分与植物原料加工产生的废弃物按质量比1:1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫化矿；
s3、利用硫氧化菌氧化硫化矿，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫化矿的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例13
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为5cm，农业废弃物为废弃植株地上部分、废弃植株地下部分以及植物原料加工产生的废弃物按质量比1:1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺，粒径为1mm，铺设厚度为5cm；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例14
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为50cm，农业废弃物为秸秆；
s2、在农业废弃物上覆盖含铁硫化矿物，粒径为40mm，铺设厚度为20cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含铁硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、含铁硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例15
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为23cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳按质量比1:1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含锰硫化矿物，粒径为20mm，铺设厚度为8cm；；
s3、利用硫氧化菌氧化含锰硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌按1:1混合而成，所产硫酸与赤泥发生中和反应；
s4、将农业废弃物、含锰硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例16
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为5cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草按质量比1:1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺，粒径为1mm，铺设厚度为5cm；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌按1:1：1混合而成，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为6.0；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例17
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为50cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶按质量比1:1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含铁硫化矿物，粒径为40mm，铺设厚度为20cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含铁硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌按1:1：1：1混合而成，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为8.0；
s4、将农业废弃物、含铁硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例18
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为23cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓按质量比1:1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含锰硫化矿物，粒径为20mm，铺设厚度为8cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含锰硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌按1:1：1：1：1混合而成，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为7.0；
s4、将农业废弃物、含锰硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例19
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为5cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝按质量比1:1：1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖硫磺，粒径为1mm，铺设厚度为5cm；
s3、利用硫氧化菌氧化硫磺，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌、酸菌属细菌按1:1：1：1：1：1混合而成，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为6.0，硫氧化菌菌悬液的浓度为104cfu/ml，菌悬液的ph为1.0，温度为0℃，氧化还原电位为50mv，培养时间为1d；
s4、将农业废弃物、硫磺的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例20
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为50cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝、菜叶按质量比1:1：1：1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含铁硫化矿物，粒径为40mm，铺设厚度为20cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含铁硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌、酸菌属细菌、嗜酸热类球菌属细菌按1:1：1：1：1：1：1，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为8.0，硫氧化菌菌悬液的浓度为109cfu/ml，菌悬液的ph为5.0，温度为42.5℃，氧化还原电位为900mv，培养时间为7d；；
s4、将农业废弃物、含铁硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例21
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为50cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝、菜叶按质量比1:1：1：1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含铁硫化矿物，粒径为40mm，铺设厚度为20cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含铁硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌、酸菌属细菌、嗜酸热类球菌属细菌按1:1：1：1：1：1，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为8.0，硫氧化菌菌悬液的浓度为109cfu/ml，菌悬液的ph为5.0，温度为85℃，氧化还原电位为900mv，培养时间为7d；；
s4、将农业废弃物、含铁硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例22
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为23cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝、菜叶、玉米棒芯按质量比1:1：1：1：1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含锰硫化矿物，粒径为20mm，铺设厚度为8cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含锰硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌、酸菌属细菌、嗜酸热类球菌属细菌、铁质菌属细菌按1:1：1：1：1：1：1：1，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为7.0，硫氧化菌菌悬液的浓度为106cfu/ml，菌悬液的ph为3.0，温度为50℃，氧化还原电位为475mv，培养时间为4d；；
s4、将农业废弃物、含锰硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。
实施例23
赤泥快速生化脱碱及土壤化的方法，包括以下步骤：
s1、在赤泥上覆盖农业废弃物，铺设厚度为23cm，农业废弃物为秸秆、果实外壳、杂草、落叶、藤蔓、树枝、菜叶、玉米棒芯、菇渣按质量比1:1：1：1：1：1：1：1：1混合而成的混合物；
s2、在农业废弃物上覆盖含锰硫化矿物，粒径为20mm，铺设厚度为8cm；
s3、利用硫氧化菌氧化含锰硫化矿物，硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属细菌、钩端螺旋菌属细菌、嗜酸菌属细菌、硫化叶菌属细菌、金属球菌属细菌、酸菌属细菌、嗜酸热类球菌属细菌、铁质菌属细菌、硫化杆菌属细菌按1:1：1：1：1：1：1：1：1，所产硫酸与赤泥发生中和反应，脱碱赤泥的ph为7.0，硫氧化菌菌悬液的浓度为107cfu/ml，菌悬液的ph为2.8，温度为30℃，氧化还原电位为475mv，培养时间为6d；
s4、将农业废弃物、含锰硫化矿物的氧化产物以及脱碱赤泥混合成土。