一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属的方法，其包括先设置两个水池，分别为混合池和净化池，混合池面积为1‑5m

A method of removing heavy metal ions from irrigation water by phosphorus fertilizer and water hyacinth

【技术实现步骤摘要】
一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法
本专利技术涉及去除水体中重金属的方法，特别是一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法。
技术介绍
镉在自然水体中的形态主要分为悬浮态和溶解态，其中悬浮态所占比例最大，农田灌溉水中悬浮态镉含量占到总量的70%，通常悬浮态镉含量比溶解态镉含量大103至106倍。所以去除灌溉水中悬浮物质就可以达到去除重金属镉的目的。目前已经提出了许多方法从水中去除悬浮物质，包括化学沉淀和生物絮凝。化学絮凝方法去除重金属镉的速度快，效率高，比如采用铝，硫酸亚铁，聚四氯化钛，聚丙烯酰胺等的混凝剂处理重金属镉，但是这些混凝剂由于其大量的消耗、生物降解性差以及最终产物和污泥处置问题，难以应用于农田灌溉水的净化处理。采用生态技术，如应用灯心草、香蒲、美人蕉等，净化农田灌溉水也有较好的净化效果，但是这些湿地植物处理速率低，无法在短时间内净化大流量的灌溉水。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法，其具有除重金属离子效果好，成本低廉，简单可行，具有良好应用价值。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法，其包括下列步骤：1）．设置两个水池，分别为混合池和净化池：混合池面积为1-5m2，用于磷肥与灌溉水混合；净化池面积为60-1200m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，其中养殖水葫芦，水葫芦密度为5-50株/平方米；>2）．将磷肥加入混合池并混匀，使磷肥的浓度范围为0.1-5g/L，之后将混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为1-72h，即可。所述磷肥为磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、磷酸氢二钾或磷酸氢二胺。所述净化池的深度为0.1-1m，流速为0-0.1m3/s,pH为5.4-8，总N的范围为0-5mg/L，总P的范围为0-30mg/L。所述净化池处理Cd离子的浓度范围为0-100μg/L。本专利技术联合化学絮凝的高速性和生物净化的持续性，发展了利用磷肥和水葫芦联合净化农田灌溉水重金属技术。磷肥作为有效的絮凝剂去除灌溉水中的痕量镉，湿地植物水葫芦利用生物絮凝和生物吸附去除重金属。水葫芦具有生长周期短，繁殖迅速，根系发达，在南方特别容易生长。专利技术人发现，水葫芦的根系分泌物在重金属络合物的形成和絮凝中起重要作用。水葫芦的根系分泌物中的糖，蛋白质和氨基酸占主导地位，而与水葫芦根系相关的微生物也可作为高效的絮凝剂，如变形细菌门（14.0％至18.2％），拟杆菌（13％至14％），厚壁菌门（0.5％至1.0％）。这些细菌通过分泌的细胞外聚合物吸附然后絮凝重金属。所以磷肥协同水葫芦即可以快速去除灌溉水中重金属离子，又不会产生第二次污染，从而获得高效的灌溉水中悬浮态镉净化技术。在研究过程中，专利技术人对比了多种肥料对悬浮物的去除情况，筛选出沉降效果最好的肥料类型和及其最佳浓度。结果显示，磷酸氢二钾是这几种肥料中沉淀效果最为明显（见图1）。图2是不同浓度下磷酸氢二钾影响下的悬浮物沉降随时间变化的情况。众所周知，水葫芦容易繁殖且速度极快，极易培养，其根系发达，产生大量根系分泌物。通过对水葫芦水体和无水葫芦水体进行对照（图3，4，5），明显看到水葫芦水体中由于根系分泌物增加，具有更高的有机物含量，及羧酸，氨基等功能基团浓度。与现有技术相比，本专利技术创造的优点为：1、本专利技术采用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子镉，使得去除重金属能力大大增强，24小时内的重金属浓度急剧下降，12h时，去除效率可以达到90％左右；2、本专利技术方法成本低廉，简单可行，具有良好应用价值；3、本专利技术加入的磷肥对农田系统无任何污染，多余的磷肥可以随灌溉水进入农田系统，可以作为肥料施加的一种新方式。附图说明图1为不同肥料类型（2.99g/L）对悬浮物去除效果比较图。图2为不同浓度磷酸氢二钾对悬浮物沉降速率图。图3为无水葫芦的池塘水和养殖水葫芦（20株/平方米）的池塘水的电位滴定曲线。图4为无水葫芦的池塘水和养殖水葫芦（20株/平方米）的池塘水中的蛋白质和多糖含量。图5为无水葫芦的池塘和养殖水葫芦（20株/平方米）的池塘水样品的红外光谱。具体实施方式实施例1：1、基地的设置：设置两个水池，分别为混合池和净化池，混合池面积为5m2，用于磷酸二氢钾与灌溉水混合，净化池面积为200m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，净化池中养殖水葫芦，设置水葫芦密度为30株/平方米。2、去除过程：选用磷酸二氢钾加入混合池混匀，设置磷酸二氢钾的浓度为3g/L，之后，把混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为48h。本实施例中，灌溉水中重金属初始浓度为40μg/L，经上述处理后取样，测量净化池出水口处重金属浓度为4.86μg/L，去除效率高达87.85%，由此可见，上述处理可以快速地去除灌溉水中重金属离子。实施例2：1、基地的设置：设置两个水池，分别为混合池和净化池，混合池面积为5m2，用于磷酸氢二钾与灌溉水混合，净化池面积为500m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，净化池中养殖水葫芦，设置水葫芦密度为50株/平方米。2、去除过程：选用磷酸二氢钾加入混合池混匀，设置磷酸二氢钾的浓度为1.5g/L，之后，把混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为2h。本实施例中，灌溉水中重金属初始浓度为40μg/L，经上述处理后取样，测量净化池出水口处镉浓度为3.34μg/L，去除效率高达91.65%。由此可见，上述处理可以快速地去除灌溉水中重金属离子。实施例3：1、基地的设置：设置两个水池，分别为混合池和净化池，混合池面积为5m2，用于磷酸二氢钾与灌溉水混合，净化池面积为400m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，净化池中养殖水葫芦，设置水葫芦密度为50株/平方米。2、去除过程：选用磷酸二氢钾加入混合池混匀，设置磷酸二氢钾的浓度为0.75g/L，之后，把混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为72h。本实施例中，灌溉水中重金属初始浓度为40μg/L，经上述处理后取样，测量净化池出水口处镉浓度为4.68μg/L，去除效率高达88.3%。由此可见，上述处理可以快速地去除灌溉水中重金属离子。实施例4：1、基地的设置：设置两个水池，分别为混合池和净化池，混合池面积为2m2，用于磷酸二氢钙与灌溉水混合，净化池面积为60m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，净化池中养殖水葫芦，设置水葫芦密度为50株/平方米。2、去除过程：选用磷酸二氢钾加入混合池混匀，设置磷酸二氢钾的浓度为5g/L，之后，把混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为48h。本实施例中，灌溉水中重金属初始浓度为40μg/L，经上述处理后取样，测量净化池出水口处镉浓度为9.89μg/L，去除效率高达75.27%。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法，其特征在于包括下列步骤：/n1）设置两个水池，分别为混合池和净化池：混合池面积为1-5m

【技术特征摘要】
1.一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水中重金属离子的方法，其特征在于包括下列步骤：
1）设置两个水池，分别为混合池和净化池：混合池面积为1-5m2，用于磷肥与灌溉水混合；净化池面积为60-1200m2，用于磷肥协同水葫芦净化灌溉水，其中养殖水葫芦，水葫芦密度为5-50株/平方米；
2）将磷肥加入混合池并混匀，使磷肥的浓度范围为0.1-5g/L，之后将混合池的水注入净化池中，设置水力停留时间为1-72h，即可。


2.根据权利要求1所述的一种利用磷肥协同水葫芦去除灌溉水...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋慧娟，彭亮，郑明扬，陈安伟，曾清如，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43