一種阻控稻田退水時(shí)磷污染溝渠基質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種修復(fù)土壤污染的方法，特別是涉及一種阻控稻田退水時(shí)磷污染溝渠基質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稻田生產(chǎn)退水是一類重要的面源污染形式，大量未經(jīng)充分利用氮肥、磷肥隨退水流失到周邊水體環(huán)境中，造成河流、湖泊甚至海洋的富營養(yǎng)化。稻田退水溝渠作為稻田的重要水利設(shè)施不僅具有匯水、持水、水流通道的作用，而且還擔(dān)負(fù)著一定程度的水質(zhì)凈化及維持生物多樣性的功能。一般情況下水稻生產(chǎn)過程中磷肥的利用率為10%?25%，平均為14%，大部分磷肥的去向一是被稻田土壤所固定，二是隨著稻田退水流失到周邊水系環(huán)境中。由于稻田生產(chǎn)特點(diǎn)，周邊常伴隨著天然或人工開挖的退水溝渠供退水的流走，但退水的水量和流速較大，一般的退水溝渠對(duì)磷的截留作用有限。
[0003]為強(qiáng)化溝渠對(duì)流失磷的有效阻控作用，多種方法被開發(fā)。一是生態(tài)工程學(xué)解決方法-生態(tài)攔截型溝渠，該方法在溝渠側(cè)面和底部搭配種植對(duì)磷吸附能力強(qiáng)的半旱生植物和水生植物，攔截徑流和泥沙減緩水速，促進(jìn)流水?dāng)y帶顆粒物質(zhì)的沉淀，實(shí)現(xiàn)水體和溝底中逸出磷元素的立體式吸收和攔截。二是合理改變溝渠結(jié)構(gòu)，增加河床的比表面積，形成水體中不同流速和生境，提高水體對(duì)磷的自凈能力。然而，生態(tài)攔截型溝渠和改變溝渠結(jié)構(gòu)雖將磷暫時(shí)截留，但植物吸收有限，隨著下次退水過程，磷素會(huì)繼續(xù)進(jìn)入水體，引起水體污染。
[0004]因此，為有效、快速阻控稻田退水磷素通過稻田周邊溝渠進(jìn)入水環(huán)境引發(fā)水體富營養(yǎng)，亟需開發(fā)一種利用溝渠高效去除磷方法，即開發(fā)一種強(qiáng)化稻田退水磷去除的基質(zhì)配制方法并實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種阻控稻田退水時(shí)磷污染溝渠基質(zhì)的方法，該方法采用厭氧-好氧交替處理的活性污泥工藝，為基質(zhì)提供了磷去除的微生物種群，形成局部微生物降解環(huán)境，利用于吸附磷的微生物降解，提高稻田退水中對(duì)磷的吸附效率。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種阻控稻田退水時(shí)磷污染溝渠基質(zhì)的方法，包括如下步驟:
1、土壤的處理:土壤為稻田退水溝渠沉積土壤/沉積泥，取0~20厘米深部分，剔除植物殘根及石塊，自然風(fēng)干至含水率43-55wt%，松散至自然狀態(tài)，過2-5毫米篩備用；
2、細(xì)沙的處理:取自過篩的河沙，粒徑0.5-2毫米；
3、赤泥的處理:取自鋁廠拜耳法生產(chǎn)的赤泥，主要成分為氧化鐵、石英、氧化鋁，容重為
1.28-1.65噸/立方米，比表面積約為70-195平方米/克，研磨為60-100目。
[0007]4、沸石的處理:主要成分為斜發(fā)沸石。將斜發(fā)沸石與氯化鋁和硫酸鎂按質(zhì)量配比8:2:1混勻于溫度400°C _500°C下焙燒4-5小時(shí)，冷卻即得改性沸石，研磨為60-100目，陽離子交換量(CEC)為125-179厘摩正電荷/千克。
[0008]5、固定化好氧/厭氧污泥制備:
將取自于生物脫氮除磷工藝的經(jīng)厭氧-好氧交替處理的活性污泥靜置沉降，脫氮除磷工藝包括序批式生物反應(yīng)器(SBR)法、氧化溝法、周期循環(huán)活性污泥(CASS)法、厭氧/缺氧/好氧(A2O)法等。將上述沉降后的污泥于離心機(jī)下于3500-4000轉(zhuǎn)/分鐘下離心20-30分鐘，濃縮污泥含水率約88-92% ;將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉為1.5-3.5wt%的混合液，將混合液均勻滴入固定劑1.2-4wt%CaCl2溶液中，固定化時(shí)間為4_40小時(shí)，得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將固定化污泥小球取出冷藏待用。固定化污泥小球使用前在厭氧生物反應(yīng)器中預(yù)處理3-6小時(shí)。
[0009]6、磷去除基質(zhì)的制備方法如下:將研磨到60-100目的赤泥和沸石按比例混合均勻，與固定化污泥顆粒充分混合；將上述材料與土壤、細(xì)沙按比例混合，即構(gòu)成溝渠磷去除基質(zhì)。
[0010]7、基質(zhì)使用方法:將上述制備基質(zhì)鋪設(shè)于溝渠中并壓實(shí)，壓實(shí)度為80%-100%，根據(jù)稻田退水特征及磷污染濃度數(shù)據(jù)，基質(zhì)厚度為溝渠中水高的15-30%，稻田退水在溝渠停留時(shí)間保持在48h以上，磷的去除率達(dá)到60.5-73.6%。
[0011]一種阻控稻田退水時(shí)磷污染溝渠基質(zhì)的方法，其磷去除基質(zhì)的土壤、細(xì)沙、赤泥、沸石、好氧污泥、厭氧污泥組份的質(zhì)量百分比含量為:土壤65-75%、細(xì)沙5-10%、赤泥5-10%、改性沸石5-10%、固定化污泥5-10%。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
1、本發(fā)明采用赤泥和沸石作為復(fù)合基質(zhì)的重要組成部分，對(duì)磷具有較強(qiáng)的吸附能力，提高稻田退水中磷的吸附效率，抗沖擊能力強(qiáng)；同時(shí)，磷在基質(zhì)上的脫附能力弱，被吸附的磷不易脫附重新回到水體。
[0013]2、采用厭氧-好氧交替處理的活性污泥工藝中的馴化污泥制備固定化污泥，為基質(zhì)提供了磷去除的微生物種群，在其它基質(zhì)的共同作用下，可形成局部微生物降解環(huán)境，利用于吸附磷的微生物降解。
[0014]3、本發(fā)明材料簡單易得，處理方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，且綜合了物理法和生物法去除污染物的特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用效果良好。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]實(shí)施例1
一種阻控稻田退水中磷污染溝渠基質(zhì)的處理方法，包括如下步驟:
1、土壤的處理:土壤采自盤錦稻田退水支渠0~20厘米深沉積泥，剔除植物殘根及石塊，自然風(fēng)干，風(fēng)干過程中經(jīng)常翻動(dòng)，干燥至含水率48.5wt%，過2毫米篩備用；
2、細(xì)沙的處理:購于建材市場，過I毫米篩；
3、赤泥的處理:取自山東鋁業(yè)公司赤泥堆放場，氧化鋁含量7.85%，氧化鐵含量
11.14%，容重為1.35噸/立方米，比表面積約為178平方米/克，研磨為80目。
[0017]4、沸石的處理:購于江蘇宜興。將斜發(fā)沸石與氯化鋁和硫酸鎂按質(zhì)量配比8:2:1混勻于溫度400°C下焙燒4小時(shí)，冷卻即得改性沸石。研磨為60目，CEC為135厘摩正電荷每千克。
[0018]5、固定化好氧/厭氧污泥制備:將取自于實(shí)驗(yàn)室序批式生物反應(yīng)器(SBR)的經(jīng)厭氧-好氧交替處理的活性污泥于離心機(jī)下于4000轉(zhuǎn)/分鐘下離心20分鐘，濃縮污泥含水率約90% ;將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉為3wt%的混合液，將混合液均勻滴入固定劑3%CaCl2溶液中，固定化時(shí)間為10小時(shí)，得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將固定化污泥小球取出冷藏待用。固定化污泥小球使用前在厭氧生物反應(yīng)器中預(yù)處理5小時(shí)。
[0019]6、磷去除基質(zhì)土壤、細(xì)沙、赤泥、沸石、好氧污泥、厭氧污泥組份的質(zhì)量百分比含量為:土壤71%、細(xì)沙10%、赤泥7%、改性沸石8%、固定化污泥4%。
[0020]7、磷去除基質(zhì)的制備方法如下:將研磨到80目的赤泥和改性沸石按比例混合均勻，與固定化污泥顆粒充分混合；將上述材料與土壤、細(xì)沙按比例混合，即構(gòu)成溝渠磷去除基質(zhì)。
[0021]8、基質(zhì)使用方法:實(shí)驗(yàn)溝渠由有機(jī)玻璃制成，長2米，高40厘米，寬30厘米，將上述制備基質(zhì)鋪設(shè)于自制試驗(yàn)溝渠中壓實(shí)度為100%，壓實(shí)后基質(zhì)高度10厘米。模擬稻田退水采用潛水泵泵入溝渠，流速為30立方厘米/秒，利用循環(huán)方式使退水在溝渠停留時(shí)間為72小時(shí)，水深30厘米；用葡萄糖、氯化銨、硝酸鉀和磷酸二氫鉀模擬稻田退水，其中磷濃度為2.15毫克/升，氨氮濃度為5.08毫克/升，COD濃度為124.7毫克/升。運(yùn)行72小時(shí)后出水磷去除率65.2%。
[0022]實(shí)施例2
一種阻控稻田退水中磷污染溝渠基質(zhì)的處理方法，包括如下步驟:
1、土壤的處理:土壤采自盤錦高升稻田退水支渠0~20厘米深土壤