一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置及实施方法

本发明涉及土壤修复的，具体涉及一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置及实施方法。

背景技术：

1、

2、湿地土壤中n的氧化还原过程对as的迁移及引发的生态健康风险至关重要。比如，微生物介导的as(iii)氧化耦合反硝化过程可以有效抑制as(iii)的迁移，而微生物介导的厌氧氨氧化又可以有效地中和n2o排放；微生物驱动的铁氨氧化过程又加剧了湿地土壤as(v)的还原释放，从而导致上覆水层as(iii)浓度的升高并加剧了生态风险。因此，寻找出合理的途径来有效地干预微生物介导的as/n之间的氧化还原过程以实现对湿地土壤中的as及n2o释放的协同阻控将有助于维持湿地生态系统的稳定与健康。

3、为了能更好地治理以上典型污染，通过利用人工浮岛搭载环境功能材料净化并联合微生物/植物修复将有望更好地阻控湿地土壤的砷及氧化亚氮释放。为了增加生态浮岛的功能使其能同时处理湿地土壤中的多种污染物，以有效阻控湿地土壤及其上覆水层中as及n2o的释放，并对削减湿地土壤背景高浓度氮的污染负荷，需要发明出一种改进的浮岛装置，并研究出一种适用于湿地土壤使用并可协同微生物阻控as(iii)迁移及n2o释放的浮岛填料。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置及实施方法。

2、本发明新型所采取的技术方案如下：一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置包括人工浮岛模块，所述的人工浮岛模块包括开设在中间的种植承载盘，所述种植承载盘上放置有种植盆，所述种植盆内种植有耐砷植物，配件模块，所述的配件模块包括搅拌单元模块、修复单元模块和过滤单元模块，所述的修复单元模块包括尼龙滤网、设置在人工浮岛模块下的尼龙滤膜固定环、二氧化锰复合微球，所述搅拌单元模块模块和修复单元模块均容置于所述过滤单元模块内。

3、通过采用上述技术方案，基于一种组合式的人工浮岛搭载多个模块实行的“功能材料—植物修复—微生物修复”的联合修复新技术。人工浮岛模块单元上设有的种植盆所种植的耐砷植物可以承担一定的砷固定修复工作；连接浮岛模块的以下配件模块包括了过滤单元模块、搅拌单元模块和修复单元模块。过滤单元模块可以有效拦截水流中的大颗粒物及植物残渣等悬浮物；搅拌单元模块可以促进水流运动并增强土壤孔隙水和上覆水层中的水流传质传送到所述的修复单元模块。

4、本发明进一步设置为，所述的二氧化锰复合微球是由二氧化锰、聚乙二醇、海藻酸钠、乙酸钠及氯化钙所包埋固定制备得到。

5、通过采用上述技术方案，修复单元模块的二氧化锰复合微球具有以下功能：与土壤中铁氧化物竞争氨氮发生微生物介导的锰氨氧化反应从而削减水体中背景氨氮的负荷并有效阻控被铁氧化物所络合/共沉淀的as释放、氧化与固定as(iii)、抑制反硝化酶的活性从而抑制n2o排放，通过组合多个模块及各单元的协同运作最终达到了协同阻控湿地土壤as与n2o释放目的。

6、本发明进一步设置为，所述尼龙滤网开口端通过尼龙滤膜固定环固定在所述人工浮岛模块下端，所述种植盆盆口处与种植承载盘抵接固定，所述种植盆下端容置在所述尼龙滤网内。

7、本发明进一步设置为，所述二氧化锰复合微球容置于尼龙滤网中。

8、通过采用上述技术方案，所述的尼龙滤网不仅可以保障二氧化锰复合微球不被水流冲走，又可以保障水流中悬浮的砷、氮素离子(如氨氮与硝态氮等)及微生物穿过滤网与二氧化锰复合微球的直接有效接触，提升了微生物与复合微球共同参与砷氧化及脱氮的效果。

9、本发明进一步设置为，所述的种植盆内开设有至少一个隔板排水孔，所述种植盆下端四周开设有根系延伸孔。

10、通过采用上述技术方案，所述的种植盆底部设有排水孔和根系延伸孔以保证种植耐砷植物的根系可与上覆水接触。

11、本发明进一步设置为，所述的搅拌单元模块包括搅动电机、搅拌轴和搅拌叶桨片，所述人工浮岛模块上开设有电机固定孔，所述搅动电机固定在电机固定孔上，所述搅拌轴的一端连接在搅动电机上，另一端连接搅拌叶浆片。

12、通过采用上述技术方案，所述的搅拌叶桨片能搅拌经钢架网筛过滤后的上覆水，将水体中悬浮的微生物、氨氮、硝氮及砷等离子传送到修复单元模块，提升水质净化的传质效率。

13、本发明进一步设置为，所述搅拌单元模块对称设置在尼龙滤网的四周并保持与尼龙滤网所悬挂固定的位置保持间隔。

14、通过采用上述技术方案，同时为提高水流传质效率并避免运作时尼龙网筛被以上所述的搅拌单元模块所缠绕。

15、本发明进一步设置为，所述的过滤单元模块包括设置在人工浮岛模块下端的钢架网筛，所述人工浮岛模块包括网筛固定栏，所述钢架网筛开口端安装在网筛固定栏上，所述网筛固定栏上安装有网筛加固栏使钢架网筛进一步固定。

16、通过采用上述技术方案，所述的钢架网筛主要用于拦截水中的大颗粒物漂浮物及动植物等残体，避免缠绕搅拌单元模块中搅拌叶桨片，从而对上覆水起到初级过滤净化的功效。

17、本发明进一步设置为，所述耐砷植物包括香蒲、蜈蚣草及芦苇。

18、通过采用上述技术方案，种植耐砷植物可净化处理一部分上覆水的砷。

19、本发明所采取的技术方案如下：一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放实施方法，应用于上述所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，包括以下步骤：

20、s1：根据实际治理的需要，铺设及固定一定面积的组合性人工生态浮岛于受污染的湿地土壤区域。上覆水层中的水经筛分单元的钢架网筛被过滤流动到搅拌单元模块；

21、s2：被过滤后的上覆水在经过搅拌电机搅动后提升了水流的传质效率，流向了修复单元模块；

22、s3：伴随着搅拌单元模块加速搅动的水流，水流中悬浮的as(iii)、氨氮和硝态氮离子与微生物被渗透到尼龙滤网中，与尼龙滤网中的二氧化锰复合微球充分接触并伴随着一系列涉及物理、化学及生物的反应过程；

23、s4：经过尼龙滤网滤出的水流且未被二氧化锰复合微球净化过的水流也可以通过种植盆中耐砷植物的发达根系被二次净化处理；

24、s5：定期拆除生态浮岛，及时清理去除钢架网筛外侧的拦截物，清洗搅动电机的搅拌轴、搅拌叶桨片与尼龙滤网，活化、再生或定期更换二氧化锰复合微球填料。

25、本发明的有益效果如下：组合型人工生态浮岛搭载了多个可有效阻控湿地土壤砷和氧化亚氮释放的净化及修复模块，净化单元采用二氧化锰复合微球作为有效氧化、固定砷与抑制氧化亚氮释放的功能材料，并且当二氧化锰复合微球与硝态氮肥联合配施时又可以提升mno2的再生性，又进一步有效地抑制砷和氧化亚氮的释放，本发明装置及实施办法是一种充分集成了材料、植物及微生物多种修复方法一体的联合修复技术，经济、廉价及易操作等特点。

技术特征：

1.一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，所述的二氧化锰复合微球(43)是由二氧化锰、聚乙二醇、海藻酸钠、乙酸钠及氯化钙所包埋固定制备得到。

3.如权利要求2所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：二氧化锰复合微球(43)容置于尼龙滤网(42)中。

4.如权利要求1所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：所述尼龙滤网(42)开口端通过尼龙滤膜固定环(41)固定在所述人工浮岛模块(1)下端，所述种植盆(12)盆口处与种植承载盘(11)抵接固定，所述种植盆(12)下端容置在所述尼龙滤网(42)内。

5.如权利要求4所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：所述的种植盆(12)内开设有至少一个隔板排水孔(14)，所述种植盆(12)下端四周开设有根系延伸孔(15)。

6.如权利要求1所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：所述搅拌单元模块(3)对称设置在尼龙滤网(42)的四周并保持与尼龙滤网(42)所悬挂固定的位置保持间隔。

7.如权利要求1或6所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：所述的搅拌单元模块(3)包括搅动电机(32)、搅拌轴(33)和搅拌叶桨片(34)，人工浮岛模块(1)上开设有电机固定孔(31)，所述搅动电机(32)固定在电机固定孔(31)上，所述搅拌轴(33)的一端连接在搅动电机(32)上，另一端连接搅拌叶浆片。

8.如权利要求1所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，其特征在于：所述的过滤单元模块(2)包括设置在人工浮岛模块(1)下端的钢架网筛(21)，所述人工浮岛模块(1)包括网筛固定栏(22)，所述钢架网筛(21)开口端安装在网筛固定栏(22)上，所述网筛固定栏(22)上安装有网筛加固栏(23)使钢架网筛(21)进一步固定。

9.如权利要求1所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，所述耐砷植物(13)包括香蒲、蜈蚣草及芦苇。

10.一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放实施方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-9任一项所述的一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种用于阻控湿地土壤砷及氧化亚氮释放装置及实施方法，包括人工浮岛模块，所述的人工浮岛模块包括开设在中间的种植承载盘，所述种植承载盘上放置有种植盆，所述种植盆内种植有耐砷植物；配件模块，所述的配件模块包括搅拌单元模块、修复单元模块和过滤单元模块，所述的修复单元模块包括尼龙滤网、设置在人工浮岛模块下的尼龙滤膜固定环、二氧化锰复合微球，所述搅拌单元模块和修复单元模块均容置于所述过滤单元模块内。本发明通过组合多个模块及各单元的协同运作最终达到了协同阻控湿地土壤As与N<subgt;2</subgt;O释放目的。

技术研发人员：陈铮,孟俊,赵习宇,王锋,陈伊琳,曾燕琼,邓欢欢
受保护的技术使用者：温州医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24