本發(fā)明涉及農(nóng)田灌溉水凈化技術(shù)，尤其涉及一種利用植物塘+人工濕地高效去除農(nóng)田灌溉水中重金屬的方法，其核心是利用耐重金屬污染且吸收重金屬能力強(qiáng)的水生植物(包括挺水植物、浮水植物、沉水植物)和稻草等安全、價(jià)廉、易得、高效、吸鎘能力強(qiáng)的工農(nóng)業(yè)廢棄物搭配，構(gòu)建植物塘+人工濕地的凈化工藝。

背景技術(shù)：

農(nóng)田灌溉水用途特殊、污染來源復(fù)雜、污染面廣、水質(zhì)多變、重金屬含量較低、且需求量大而集中，其凈化工藝必須是綠色、環(huán)保、快速高效、成本低的凈化工藝，現(xiàn)有的一些重金屬污水凈化設(shè)施、工藝、材料和技術(shù)不適用于農(nóng)田灌溉水中重金屬污染凈化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)農(nóng)田灌溉水特殊用途及特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種不僅可以高效去除灌溉水中重金屬污染，還可以凈化n、p等污染，且能保證農(nóng)田灌溉水重金屬全年均達(dá)標(biāo)的利用植物塘+人工濕地高效去除農(nóng)田灌溉水中重金屬污染的方法。

本發(fā)明提供的一種利用植物塘+人工濕地高效去除農(nóng)田灌溉水中重金屬的方法，其包括下述步驟：

1）根據(jù)農(nóng)田灌溉水渠分布情況選取能利用高程差實(shí)現(xiàn)自然進(jìn)出水的田塊；

2）選取出水較高的所述田塊構(gòu)建植物塘，植物塘內(nèi)種植耐重金屬污染且重金屬吸收能力強(qiáng)、生長(zhǎng)快、生物量大、根系發(fā)達(dá)的挺水植物、浮水植物和沉水植物；

3）選取出水較低的所述田塊構(gòu)建人工濕地，人工濕地經(jīng)水渠或管道與植物塘相連，人工濕地內(nèi)種植耐重金屬污染且重金屬吸收能力強(qiáng)、生長(zhǎng)快、生物量大、根系發(fā)達(dá)的挺水植物、浮水植物和沉水植物。

所述植物塘為一級(jí)植物塘，一級(jí)植物塘長(zhǎng)×寬×高=60m×15m×1.5m。

所述植物塘為二級(jí)植物塘，二級(jí)植物塘包括第一植物塘和第二植物塘，且第一、二植物塘經(jīng)水渠或管道相連，第一植物塘長(zhǎng)×寬×高=45m×15m×1.5m，第二植物塘長(zhǎng)×寬×高=15m×15m×1.5m。

所述植物塘可采用自然塘、人工土塘或水泥塘。

所述挺水植物為香蒲、昌蒲、荸薺、蓮、美人焦、荷花、菱角、蘆竹、茭白、蘆葦中的一種或幾種，浮水植物為狐尾藻、浮蓮、水浮蓮、睡蓮、鳳眼蓮、大薸、茶菱、莼菜、槐葉萍、兩棲蓼、空心菜中的一種或幾種，沉水植物為黑藻、鳳尾藻、狐尾藻、金魚藻、菹草、眼子菜、貍藻、水蘊(yùn)草、水毛茛、杉葉藻、伊樂藻、茨藻、角果藻、苦草中的一種或幾種。

所述人工濕地可采用一級(jí)潛流人工濕地或一級(jí)表面流人工濕地，潛流人工濕地長(zhǎng)×寬×高=15m×15m×1.0m，水深0.6-1.0m；表面流人工濕地的面積是潛流人工濕地的1.5-2倍，水深0.4-0.7m。

所述人工濕地的填充物是直徑為4-8cm的土粒、礫石或碎石，人工濕地中水生植物是美人焦、狐尾藻、再力花、茭白、空心菜、水葫蘆等。

所述植物塘、人工濕地均采用對(duì)角線進(jìn)出水。

所述植物塘和人工濕地中的水生植物種植模式為混種、交叉種植或單種。

所述植物塘和人工濕地挺水植物為栽種，間距為0.6-1.2m，可根據(jù)植物大小適當(dāng)調(diào)整間距。浮水植物和沉水植物為撒種。

所述植物塘和人工濕地內(nèi)的水生植物覆蓋率達(dá)70%以上。

本發(fā)明利用耐重金屬污染且重金屬吸收能力強(qiáng)的水生植物和安全、價(jià)廉、易得、高效、吸鎘能力強(qiáng)的吸附材料搭配構(gòu)建植物塘+人工濕地的凈化工藝，在植物塘和人工濕地中利用各種水生植物(包括挺水植物、浮水植物、沉水植物)搭配，充分發(fā)揮水生植物、根系微生物和基質(zhì)對(duì)環(huán)境污染物的凈化能力，使灌溉水中重金屬等污染物經(jīng)植物塘中水生植物吸收、吸附、過濾、沉淀等處理后，重金屬、n、p等污染物含量大幅度降低，再經(jīng)過人工濕地中水生植物吸收、吸附、過濾、沉淀，確保農(nóng)田灌溉水重金屬含量達(dá)標(biāo)。

另外，本發(fā)明利用農(nóng)田灌溉水渠，選取合適的田塊，利用高程差實(shí)現(xiàn)全工藝自然進(jìn)出水，減少運(yùn)行成本；同時(shí)，利用對(duì)角線進(jìn)出水，增加水力停留時(shí)間，提高凈化效果，并減少占地面積和建設(shè)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明植物塘+人工濕地凈化工藝平面圖。

圖2為植物塘剖面圖。

圖3為人工濕地平面圖。

圖4為潛流人工濕地的剖面圖。

圖5為表面人工濕地的剖面圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

某地農(nóng)田灌溉水ph值為5.90-6.80，平均6.49；總鎘含量為7.47-26.32μg/l，平均13.92μg/l；超標(biāo)天數(shù)比例達(dá)77.8%。

如圖1所示，本發(fā)明采用高效去除農(nóng)田灌溉水中重金屬的方法對(duì)此農(nóng)田灌溉水鎘污染進(jìn)行凈化，具體包括下述步驟：

1）根據(jù)農(nóng)田灌溉水渠分布情況選取能利用高程差實(shí)現(xiàn)自然進(jìn)出水的田塊。

2）選取出水較高的所述田塊構(gòu)建二級(jí)植物塘，二級(jí)植物塘包括第一植物塘1和第二植物塘2，第一植物塘1的長(zhǎng)×寬×高=45m×15m×1.5m，第二植物塘2的長(zhǎng)×寬×高=15m×15m×1.5m，水深均為1.0m，且第一、二植物塘1、2經(jīng)水渠或管道相連。

如圖2所示，第一、二植物塘1、2均采用土壁或磚混結(jié)構(gòu)、表面水泥粉刷(約4-5cm)，底部11采用素土夯實(shí)，處于對(duì)角線的四壁12上設(shè)置進(jìn)水管13和出水管14，且第一、二植物塘1、2內(nèi)交叉種植香蒲、荷花，香蒲和荷花為栽種，間距約1.0m；黑藻、狐尾藻為撒種，并與香蒲、荷花混種。

3）選取出水較低的所述田塊構(gòu)建一級(jí)人工濕地3，人工濕地3為土壁、表面水泥粉刷，且經(jīng)水渠或管道與第二植物塘2相連。

如圖3、圖4所示，人工濕地3采用一級(jí)潛流人工濕地，長(zhǎng)×寬×高=15m×15m×1.0m，中間設(shè)有隔板31，水深0.8m；人工濕地3的底部先采用素土夯實(shí)32，再設(shè)置防滲層33，防滲層33之上再設(shè)置填料層34，且出水口處設(shè)置集水池35。

人工濕地3的填充物是直徑為6cm的碎石，并交叉種植狐尾藻、再力花、茭白、水葫蘆，間距約0.6m。

第一、二植物塘1、2和一級(jí)人工濕地3均采用對(duì)角線進(jìn)出水，且系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，第一、二植物塘1、2和一級(jí)人工濕地3中水生植物覆蓋率約70%。

經(jīng)本凈化工藝處理后，農(nóng)田灌溉水中鎘的平均去除量為13.62μg/l；平均去鎘率為97.8%，且能確保雙季稻全生育期內(nèi)(300天)，出水鎘含量均低于農(nóng)田灌溉水鎘限量標(biāo)準(zhǔn)(gb5084-2005)。該工藝占地約1畝，造價(jià)約5萬元，該工藝可保證200-250畝稻田用水需求。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用植物塘+人工濕地高效去除農(nóng)田灌溉水中重金屬的方法，其主要是根據(jù)農(nóng)田灌溉水渠分布情況選取能利用高程差實(shí)現(xiàn)自然進(jìn)出水的田塊形成“植物塘+人工濕地”的凈化工藝，在植物塘和人工濕地內(nèi)種植香蒲、黑藻等水生植物，以凈化農(nóng)田灌溉水中重金屬污染。水生植物不僅可防止水流短路，而且可以提高凈化效率。本發(fā)明不僅可以高效去除灌溉水中重金屬污染，還可以凈化N、P等污染，且投資與運(yùn)行成本低、無二次污染。

技術(shù)研發(fā)人員：魏祥東;楊登;鄒慧玲;尹曉輝;陳楠;張昊;楊慧敏;鐵柏清;劉孝利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.07.21