CN103787506A

CN103787506A - 高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法

Info

Publication number: CN103787506A
Application number: CN201410031845.7A
Authority: CN
Inventors: 司万童; 刘菊梅; 蒋海明; 蔡禄; 王建英; 张雪峰
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法，属于环境保护领域。本发明基质使用无污染土壤、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石和砾石，湿地植物以芦苇和香蒲为主，接纳水体为高盐农灌退水，每次放水时关掉进水，放水后剩余水体只没过砾石部分。放水后，通过水体下降和水分下渗作用对湿地进行自然复氧。实验湿地运行一年后，收割湿地植物并粉碎，挖出湿地中的淤积污泥、基质和植物根系，混匀后用作盐碱地土壤改良。达到以废治废，废弃物的资源化利用目标。本发明结构简单、材料容易获取，构建费用很低。在高盐农灌退水的处理和土壤改良方面有很强的应用价值。

Description

高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法

技术领域：

本发明公开了一种高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地构建及构建方法，属于环境保护领域。

背景技术：

随着现代农业的快速发展，化肥和农药的使用量逐年增加，灌溉模式发生很大改变，导致一些特大型农业灌区农田土壤日益贫瘠，盐碱化程度越来越严重，导致作物产量和品质下降。农灌退水中富营养化污染物含量逐年增高，且水体中的总含盐量也越来越多。目前利用人工湿地进行农灌退水处理后的废弃物利用度不高，湿地基质更换后不好处理，到处堆积容易造成二次污染。湿地植物利用度极低，大多焚烧销毁，造成大气污染。

湿地基质多以土壤和砾石为主，也有人添加沸石，粉煤灰等。由于直接添加粉煤灰存在pH偏高的问题，对盐碱化程度和富营养化程度较高的农灌退水处理效果一般。目前盐碱化土壤的多以脱硫石膏为主，但不能增加土壤有机质含量，对土壤肥力的提高作用不大。

发明内容：

本发明的目的在克服了现有技术中的缺陷，将基质和植物废弃物进行再利用，避免二次污染的一种高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地构建及构建方法。

技术解决方案：

高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建，基质使用无污染土壤、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石和砾石。

进一步：基质填充共四层，从下至上分别为：20cm-30cm砾石层、20cm-30cm煤矸石层、20cm-30cm粉煤灰和脱硫石膏混合层、20cm-30cm土壤层；基质上种植湿地植物；湿地接纳水体为高盐农灌退水，湿地水体深度30cm-50cm，水力停留时间为12-24h；每次放水时关掉进水，当水位下降砾石层上表面位置时，停止放水。

进一步：放水后4h-8h，重新进水，通过水体下降和水分下渗作用带动空气进入湿地，对湿地进行自然复氧。

进一步：粉煤灰和脱硫石膏按质量比为1:1混合，使其混合物pH=6-8。

进一步：湿地植物采用芦苇或香蒲，或芦苇、香蒲配合以其他水生植物。

本发明优点：

1）将粉煤灰和脱硫石膏混合填充，可以大幅度提高农灌退水中富营养化污染物质的净化去除。将粉煤灰，脱硫石膏和煤矸石结合使用，可以发挥它们各自的优势，使得农灌退水的净化效果更好。

2）利用脱硫石膏，粉煤灰和煤矸石吸附了富营养化水体中大量的营养物质后，进行土壤改良，让土壤中流失的N、P、BOD等营养物质重返农田，增加农田肥力。湿地底泥的参与能提供大量的土壤微生物，这些微生物对所吸附的营养物质进行发酵处理，增加土壤有机质含量，对作物的生长有促进作用。

3）在湿地构建在水泥混凝土池内能有效防止了水体渗漏流失；湿地可以对农灌退水中的盐离子进行截留对N、P、K、COD、BOD等一些营养物质进行截留并降解，使得富营养化水体得到全面净化。水体质量达到II级排放标准。利用处理富营养化农灌退水后的淤积污泥、湿地基质（土壤、粉煤灰、脱硫石膏、煤矸石）和湿地植物等进行土壤改良，达到以废治废，废弃物的资源化利用目标。本发明结构简单、材料容易获取，构建费用很低。在高盐农灌退水的处理和土壤改良方面有很强的应用价值。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式：

实施例1

本发明面积大小可随实际情况而定，基质使用无污染土壤、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石和砾石，从下至上分别为：30cm砾石层、20cm煤矸石层、30cm粉煤灰和脱硫石膏混合层、20cm无污染土壤层，共100cm。土壤基质质量达到土壤环境质量标准（GB15618-1995）二级以上。粉煤灰和脱硫石膏的比例为1:1，使其混合物pH为7，上边覆盖未污染土壤，利于湿地植物的生长。本发明粉煤灰可以通过吸附左右截留水体中的盐离子，脱硫石膏可以通过置换反应截留水体中的盐离子，煤矸石pH在5左右，可以中和水体中的碱度。

所述湿地植物以芦苇或香蒲，或芦苇、香蒲配合以其他水生植物。水源使用富营养化农灌退水。湿地接纳水体为高盐农灌退水，深度50cm，整个湿地中水位深度为150cm。水力停留时间为20h。每次放水时关掉进水，放水至水位下降120cm。剩余水体只没过砾石部分。放水后等待4h后再进水，通过水体下降和水分下渗作用带动空气进入湿地内部，对湿地进行自然复氧。

湿地植物的生长可以吸收水体中的N和P等营养元素，湿地中好氧和厌氧微生物的良好生长繁殖可以除去大部分的COD和BOD等富营养化污染物。实验结果显示：TP和TN的去除率在60%以上，COD和BOD的去除率在80%以上。

实验湿地运行一年后，收割湿地植物并粉碎，挖出湿地中的淤积污泥、基质（土壤、粉煤灰、脱硫石膏、煤矸石）和植物根系，混匀后用作盐碱地土壤改良剂。实验结果显示，以重度盐碱化土壤：改良剂=5:1时，原本不能生长植物的盐碱化土壤开始可以生长植物。

Claims

1.高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建，其特征在于，基质使用无污染土壤、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石和砾石。

2.根据权利要求1所述的高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建，其特征在于，基质填充共四层，从下至上分别为：20cm-30cm砾石层、20cm-30cm煤矸石层、20cm-30cm粉煤灰和脱硫石膏混合层、20cm-30cm土壤层。

3.高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建方法，其特征在于，在湿地内构建基质：基质填充共四层，从下至上分别为：20cm-30cm砾石层、20cm-30cm煤矸石层、20cm-30cm粉煤灰和脱硫石膏混合层、20cm-30cm无污染土壤土壤层；基质上种植湿地植物；湿地接纳水体为高盐农灌退水，湿地水体深度30cm-50cm，水力停留时间为12-24h；每次放水时关掉进水，当水位下降至砾石层上表面位置时，停止放水。

4.根据权利要求3所述的高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法，其特征在于，放水后4h-8h，重新进水，通过水体下降和水分下渗作用对湿地进行自然复氧。

5.根据权利要求3所述的高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法，其特征在于，粉煤灰和脱硫石膏按质量比为1:1混合，使其混合物pH=6-8。

6.根据权利要求3所述的高盐农灌退水处理兼土壤改良型人工湿地基质构建及构建方法，其特征在于，湿地植物采用芦苇或香蒲，或芦苇、香蒲配合以其他水生植物。