CN106966509A - 一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用植物塘高效去除农田灌溉水中重金属污染的方法，其主要是根据农田灌溉水渠分布情况选取能利用高程差实现自然进出水的田块构建植物塘，在植物塘内种植香蒲、水葫芦、黑藻等耐重金属污染且重金属吸收能力强的水生植物，对农田灌溉水中重金属污染进行净化。水生植物不仅能防止水流短路，而且可以提高净化效率。本发明不仅可以高效去除灌溉水中重金属污染，还可以净化N、P等污染，且投资与运行成本低、无二次污染。

Description

一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法

技术领域

本发明涉及农田灌溉水水净化方法，尤其涉及一种利用植物塘高效去除农田灌溉水中重金属污染的方法，其核心是利用耐重金属污染且重金属吸收能力强的挺水植物、浮水植物和沉水植物搭配，构建植物塘净化工艺。

背景技术

农田灌溉水镉污染是稻米镉污染的主要原因。虽然农田灌溉水重金属污染治理问题已引起广泛关注，但还未见有效的治理措施。当前水体重金属污染治理技术主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、吸附法、膜分离法、生物法，但多集中在重金属工业废水净化。农田灌溉水用途特殊、需求量大而集中、重金属含量较低，现有的一些重金属污水净化设施、工艺、材料和技术不适用于农田灌溉水重金属污染净化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对农田灌溉水特殊用途及特点，本发明提供一种不仅可以高效去除灌溉水中重金属污染，还可以净化N、P等污染，且能保证农田灌溉水重金属全年均达标的利用植物塘高效去除农田灌溉水中重金属污染的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的利用植物塘高效去除农田灌溉水中重金属污染的方法为：根据农田灌溉水渠分布情况选取能利用高程差实现自然进出水的田块构建植物塘，植物塘为一级植物塘、二级植物塘或三级植物塘，一级植物塘仅包括第一植物塘，二级植物塘包括第一植物塘和第二植物塘，三级植物塘包括第一植物塘、第二植物塘和第三植物塘，各级植物塘内经水渠或管道相连实现对角线自然进出水，且各级植物塘内种植耐重金属污染且重金属吸收能力强、生长快、生物量大、根系发达的挺水植物、浮水植物和沉水植物。

所述挺水植物为香蒲、昌蒲、荸荠、莲、美人焦、荷花、菱角、芦竹、茭白、芦苇中的一种或几种，浮水植物为狐尾藻、浮莲、水浮莲、睡莲、凤眼莲、大薸、茶菱、莼菜、槐叶萍、两栖蓼、空心菜中的一种或几种，沉水植物为黑藻、凤尾藻、狐尾藻、金鱼藻、菹草、眼子菜、狸藻、水蕴草、水毛茛、杉叶藻、伊乐藻、茨藻、角果藻、苦草中的一种或几种。

所述挺水植物为栽种，间距为0.6-1.2 m，可根据植物大小适当调整间距。浮水植物和沉水植物为撒种，且挺水植物与浮水植物、沉水植物混种。

所述植物塘内的水生植物覆盖率达80%以上。

所述植物塘采用自然塘、人工土塘或水泥塘，水深为0.6-1.2 m。

所述一级植物塘中第一植物塘长×宽×高=90 m ×15 m ×1.5 m；二级植物塘中第一植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m，第二植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m；三级植物塘中，第一植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m，第二植物塘长×宽×高=30 m ×15 m ×1.5 m，第三植物塘长×宽×高=15 m ×15 m ×1.5 m。

本发明利用耐重金属污染且重金属吸收能力强的挺水植物、浮水植物和沉水植物搭配构建植物塘净化工艺。本工艺植物塘中利用多种水生植物搭配，充分发挥水生植物、根系微生物对环境污染物的净化能力，实现农田灌溉水中重金属、N、P等污染物的高效净化，保证农田灌溉水重金属含量达标，实现从源头治理稻米重金属污染。

本发明利用耐重金属污染且重金属吸收能力强的挺水植物、浮水植物和沉水植物搭配构建植物塘净化工艺，在植物塘中利用各种水生植物(包括挺水植物、浮水植物、沉水植物)搭配，充分发挥水生植物、根系微生物对环境污染物的净化能力，使灌溉水中重金属等污染物经植物塘中水生植物吸收、吸附、过滤、沉淀等处理后，重金属、N、P等污染物含量大幅度降低，确保农田灌溉水达标。

本发明利用农田灌溉水渠，选取合适的田块，利用高程差实现全工艺自然进出水，减少运行成本；同时，利用对角线进出水，增加水力停留时间，提高净化效果，并减少占地面积和建设成本。

附图说明

图1为本发明植物塘净化工艺一实施例平面图。

图2为三级植物塘剖面图。

具体实施方式

实施例1：

某地农田灌溉水pH值为5.90-6.80，平均6.49；总镉含量为7.47-26.32 µg/L，平均13.92 µg/L；超标天数比例达77.8%。

如图1－图2所示，本发明采用高效去除农田灌溉水中重金属的方法对此农田灌溉水镉污染进行净化，具体为：根据农田灌溉水渠分布情况选取能利用高程差实现自然进出水的田块顺序构建三级植物塘，三级植物塘包括第一植物塘1、第二植物塘2和第三植物塘3，且第一、二、三植物塘1、2、3经水渠或管道相连，并能实现利用高程差自然的对角线进出水，第一、二、三植物塘1、2、3采用人工土塘，深度为1.2-1.5 m，且第一植物塘1的长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m，第二植物塘2的长×宽×高=30 m ×15 m ×1.5 m，第三植物塘3的长×宽×高=15 m ×15 m ×1.5 m，深度为1.2-1.5 m。如图2所示，底部11采用素土夯实，四壁12为土壁或砖混结构、表面水泥粉刷(约4-5 cm)，且处于对角线的四壁12上设置进水管13和出水管14。

第一、二、三植物塘1、2、3中混种香蒲、昌蒲、荷花、芦竹、茭白、黑藻、狐尾藻，其中香蒲、昌蒲、荷花、芦竹、茭白为栽种，间距经0.8 m，黑藻、狐尾藻为撒种。

经本净化工艺处理后，农田灌溉水中镉的平均去除量为13.62 µg/L；平均去镉率为96.6%，在50天监测期内，出水镉含量均低于农田灌溉水镉限量标准(GB5084-2005)。该工艺占地约1.4亩，造价约2万元，该工艺可保证150-200亩稻田用水需求。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，只是本实施例仅构建二级植物塘，二级植物塘仅包括第一植物塘1和第二植物塘2。

经本净化工艺处理后，农田灌溉水中镉的平均去除量为11.92 µg/L；平均去镉率为85.6%，在50天监测期内，出水镉含量均低于农田灌溉水镉限量标准(GB5084-2005)。该工艺占地约1.4亩，造价约1.7万元，该工艺可保证150-200亩稻田用水需求。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，只是本实施例仅构建一级植物塘，一级植物塘仅包括第一植物塘1。

经本净化工艺处理后，农田灌溉水中镉的平均去除量为10.08 µg/L；平均去镉率为72.4%，在50天监测期内，出水镉含量均低于农田灌溉水镉限量标准(GB5084-2005)。该工艺占地约1.4亩，造价约1.5万元，该工艺可保证150-200亩稻田用水需求。

Claims (9)

1.一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于具体方法为：根据农田灌溉水渠分布情况选取能利用高程差实现自然进出水的田块构建植物塘，植物塘为一级植物塘、二级植物塘或三级植物塘，一级植物塘仅包括第一植物塘，二级植物塘包括第一植物塘和第二植物塘，三级植物塘包括第一植物塘、第二植物塘和第三植物塘，各级植物塘内经水渠或管道相连实现对角线自然进出水，且各级植物塘内种植耐重金属污染且重金属吸收能力强、生长快、生物量大、根系发达的挺水植物、浮水植物和沉水植物。

2.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述植物塘为自然塘、人工土塘、水泥塘。

3.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述挺水植物为香蒲、昌蒲、荸荠、莲、美人焦、荷花、菱角、芦竹、茭白、芦苇中的一种或几种，浮水植物为狐尾藻、浮莲、水浮莲、睡莲、凤眼莲、大薸、茶菱、莼菜、槐叶萍、两栖蓼、空心菜中的一种或几种，沉水植物为黑藻、凤尾藻、狐尾藻、金鱼藻、菹草、眼子菜、狸藻、水蕴草、水毛茛、杉叶藻、伊乐藻、茨藻、角果藻、苦草中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述挺水植物为栽种，间距为0.6-1.2 m，所述浮水植物和沉水植物为撒种，且挺水植物与浮水植物、沉水植物混种。

5.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述植物塘中植被覆盖率大于或等于80%。

6.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述植物塘水深0.6-1.2 m。

7.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述一级植物塘中第一植物塘长×宽×高=90 m ×15 m ×1.5 m。

8.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述二级植物塘中第一植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m，第二植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m。

9.根据权利要求1所述的一种利用植物塘高效去除农田灌溉水重金属污染的方法，其特征在于，所述三级植物塘中，第一植物塘长×宽×高=45 m ×15 m ×1.5 m，第二植物塘长×宽×高=30 m ×15 m ×1.5 m，第三植物塘长×宽×高=15 m ×15 m ×1.5 m。