一种修复植物联合复合功能性矿物的污水修复工艺的制作方法

本发明涉及一种修复植物联合复合功能性矿物的污水修复工艺，属于污水生态修复。

背景技术：

1、污水是居民生活污水和生产废水的总称，最主要来源是农村和城市居民生活排放的污水。污水中富含有机物，流入河道会影响河道水质，使河道水体富营养化，水中总磷、总氮含量增加，最后会直接或间接地影响到水生物种的生存。

2、传统的污水处理工艺包括物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。虽然这些方法在污水治理方面具有一定的效益，但是也存在一些缺点，比如投资成本高、耗能高、不利于后期管理、容易出现返淤返臭以及造成二次污染等现象。

3、目前，一种生态水处理方式—人工湿地，已经应用于养殖尾水、工业生产废水和生活污水的处理。人工湿地主要利用土壤、人工介质、植物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术，是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进污水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地与传统水处理方式相比具有投资低、运行费用少、耗能低且管理方便等优点。

4、植物修复技术是指利用植物及其根际微生物的代谢活动来吸收、积累或降解转化环境中的污染物以达到净化、修复环境的目的，是去除污染水体中n和p元素高效、低廉且环境友好的一种技术。植物修复技术不仅成本较低，而且具有良好的综合生态效益，易于控制二次污染。

5、基于人工湿地和植物修复技术的上述优点，如何创新一种将人工湿地与植物修复技术相结合的污水处理工艺，对污水进行联合治理，以提高水体净化能力，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种修复植物联合复合功能性矿物的污水修复工艺，本发明采用修复植物海马齿与复合功能性矿物联合治理污水，以解决水体富营养化，改善水质以及河道的生态环境，同时，本发明中植物根系能结合到复合功能矿物孔隙，具有吸收复合功能矿物富集的污染物的作用，防止复合功能矿物吸附能力饱和，维持复合功能矿物高效吸附能力，实现循环利用，同时又能形成不同的微生物环境，促进水质改善。

2、本方案是通过如下技术措施来实现的：一种修复植物联合复合功能性矿物的污水修复工艺，它包括如下步骤：

3、(1)复合功能性矿物的准备；

4、(2)盐生植物海马齿生态浮床的准备：从盐生植物海马齿中收集成熟、饱满的种子，并对种子进行杀菌、消毒处理，将已消毒的种子播种至播种培养基中，待其萌发生长后，获得海马齿无菌苗，将海马齿无菌苗于含有霍格兰营养液的水培体系中驯化培养，获得无病害健壮的植株，4周后，选取长势一致，根系发达的海马齿植株，构建海马齿小型生态浮床；

5、(3)复合功能性矿物与修复植物海马齿的组合：复合功能性矿物结合修复植物海马齿，将修复植物海马齿生态浮床与复合功能性矿物组合，建立修复植物联合复合功能性矿物的人工湿地净水模式；

6、(4)水体水质的评估：利用水质测定仪检测水体中溶解氧浓度、氧化还原电位和水体ph值；

7、(5)水体中氮磷吸附效果评估。

8、优选的，所述步骤(1)中复合功能性矿物包括以下重量份数的组分：粒径为10-20mm的中华麦饭石800份，100目的风化闽东南麦饭石250份，钢渣85份，硅酸盐水泥165份，抑碱剂20份，减水剂0.38份，硅灰30份，水190份；

9、其中，抑碱剂为酸性抑碱剂，硅灰为高活性二氧化硅；

10、制备长度、宽度、高度分别为10cm×10cm×10cm的复合功能性矿物试块。

11、优选的，所述步骤(2)中盐生植物海马齿种子的杀菌、消毒及生态浮床制备的方法为：

12、先用无菌水清洗3次，再用75vol％乙醇消毒1min，然后用10vol％naclo消毒15-20min，最后用无菌水清洗5-6次；

13、播种培养基：ms培养基+30g/l蔗糖+8g/l琼脂粉，ph5.6-5.8；待种子萌发后将海马齿幼苗移栽至已灭菌的含播种培养基的组培玻璃瓶中，每瓶接种3-4棵海马齿幼苗，在温度25℃，湿度70％，光周期16h光照/8h黑暗的植物组织培养室中培养，获得海马齿无菌苗；然后配置霍格兰营养液，将海马齿无菌苗置于含有霍格兰营养液的水培体系中驯化，获得无病害健壮的海马齿植物；选取长势一致，根系发达的海马齿植株，构建海马齿小型生态浮床；每个生态浮床的长度和宽度分别为10cm×12cm，海马齿植物为4棵，每棵海马齿间距5cm，海马齿茎浸没深度为4-5cm。

14、优选的，所述步骤(3)中复合功能性矿物与修复植物海马齿的组合的方法为：在长度、宽度、高度为28cm×22cm×18cm的玻璃缸中添加8l水后，放置两个海马齿小型生态浮床，将两块复合功能性矿物试块置于生态浮床下方，海马齿的根系随着生长会通过复合功能性矿物的孔隙，与复合功能性矿物相结合，吸收复合功能性矿物富集的污染物，最终水体污染物质实现从水到功能性矿物再到植物的去除过程，形成复合功能性矿物与修复植物海马齿的组合净水产品。

15、优选的，所述步骤(4)中水体水质的评估方法为：

16、所检测的水质指标包括溶解氧浓度，氧化还原电位，水体ph值；

17、水质测定仪包含溶解氧、氧化还原电位和ph三种探头，安装好探头后，用蒸馏水冲洗探头，再将探头缓缓放入所要检测的水体中，待读数稳定后记录所测数据，每次检测前都要用蒸馏水冲洗探头；检测次数为每7天检测一次。

18、优选的，所述步骤(5)中水体中氮磷吸附效果评估包括如下步骤：

19、①采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测水体中的总氮；

20、②采用钼酸铵分光光度法测定总磷；

21、③采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮的含量。

22、优选的，所述步骤①中采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测水体中的总氮的方法为：在紫外线波长为220nm处有特征性的量大吸收，而在紫外线波长为275nm处则基本没有吸收值，因此，可分别于220nm和275nm处测出吸光度a220及a275，按下式求出校正吸光度a：a＝a220-2*a275，其中，总氮的最低检出范围为0.05mg/l，最高检出范围为4mg/l。

23、优选的，所述步骤②中采用钼酸铵分光光度法测定总磷，该方法是国标法，在吸光度为700nm下有量大的特征吸收量。

24、优选的，所述步骤③中的采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮的含量，该方法是以游离态的氨或铵离子形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度，最低检出限为0.02mg/l，最高检出限为4mg/l；

25、首先检测污水水体中营养盐总氮、总磷、氨氮的初始浓度值：总氮30.72mg/l、氨氮15.16mg/l、总磷2.84mg/l；

26、经过28天培养后，再次检测水体中各个营养盐的浓度，通过统计，判断复合功能性矿物与修复植物海马齿的组合净水产品对污水中营养盐的吸附效果。

27、本发明的有益效果：

28、1.本发明中的修复植物联合复合功能性矿物净水产品是利用盐生植物海马齿与复合功能性矿物联合治理污水，更加有效地吸附水体中的总氮、总磷和氨氮，降低污水中的营养盐，改善水质；同时海马齿具有在淡水、海水生长的特性，适用更加广阔的水域；

29、2.本发明以修复植物海马齿生态浮床为基础，将复合功能性矿物铺展于海马齿生态浮床底部，复合功能性矿物可作为人工湿地的基质，复合功能性矿物具有净化水质功效，尤其具有吸附水中总氮、总磷、氨氮及重金属离子的能力，同时能释放营养物质聚集微生物，为微生物提供生存空间，海马齿根系能与复合功能性矿物结合，形成一种新型的净水产品(复合功能性矿物与修复植物海马齿的组合净水产品)。与单独植物、单独复合功能矿物不同，该新型净水产品并不是简单的两者组合一起，是利用海马齿根系能够延伸到复合功能性矿物孔隙中生长的特性，达到吸收复合功能矿物所富集污染物的作用，防止矿物出现吸附饱和，维持复合功能矿物高效吸附能力，实现循环利用。此外，相比，海马齿与复合功能性矿物结合可以形成与单独植物或单独复合功能矿物不同的微生物环境，因此，该新型净水产品具有更好的可持性和创新性。

30、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。