[发明专利]一种湖滨带强化脱氮除磷的技术

说明书

本发明涉及一种通过生物炭和干芦苇秆调理湖滨带基质以强化脱氮除磷的技术，其中生物炭:干芦苇秆:湖滨带基质的干质量百分比为1‑5:0.5‑2:93‑98.5。通过将干芦苇秆高温裂解制备成生物炭后与干芦苇秆一起混合入湖滨带基质中，并在混合基质上栽种维管束类水生植物，通过三者的协同作用实现了湖滨带氮磷的高效去除。本发明所采用的原材料干芦苇秆廉价易得，且该技术操作简单易行，具有投资成本低，能耗低等优点。

技术领域

本发明涉及水生态环境修复领域，具体地，涉及通过生物炭和芦苇秸秆调理湖滨带基质以强化脱氮除磷的技术。

背景技术

湖滨带是湖泊河流陆生生态系统与水生生态系统间的过渡带，具有拦截、滞留、沉积、吸附、沉降污染物的功能。在外界因素的作用下，外源污染物只有通过湖滨带才能进入河流、湖泊等水体，湖滨带能够拦截大量陆源污染物，并且过滤地表径流污染物，从而减轻进入水体的净化负担。但拦截、滞留在湖滨带中的氮磷负荷较高，往往超出其自我净化能力。因此，针对湖滨带这一现状，采取强化脱氮除磷的措施显得尤为重要。目前，强化措施主要包括建立植被过滤带和人为干预两种。植被过滤带是利用植物生长对氮磷的吸收和富集作用来强化氮磷的去除，但此法耗时较长，植物也需要定期的收割；人为干预以机械清除底泥、定期投加石灰进行脱氮和使用化学沉降法去除含磷污染物的手段较为常见，这些措施虽然效果显著，但会破坏原有的生态系统，只能起到短期脱氮除磷的效果。

生物炭是一种以生物有机质为原料，在高温缺氧的条件下裂解产生的一种含碳量高的黑色固态产物。生物炭作为一种环保材料，广泛应用在环境的各个领域，尤其在土壤改良和修复方面。生物炭能有效吸附土壤中的重金属，并且不会对土壤中的微生物造成损伤，其添加在土壤中还可以有效改善土壤的理化性质，有利于土壤养分的循环和生物的扰动，据研究表明，长期添加生物炭的土壤，其pH升高后趋于平衡状态、土壤氧化还原电位下降，更有利于土壤中微生物对污染物的去除。

芦苇是一种含有较高纤维素含量的植物，是湖滨带常见的水生植物。目前，对芦苇秆的直接运用，最多的还是体现在农业方面，利用芦苇末基质替代草炭的本土化有机基质种植作物，产生了良好的效果。通过在秸秆还田的基础上配施微生物肥料，在短期内对土壤微生物群落以及土壤理化性质的影响显著，更有利于作物的生长。

因此，本发明选用干芦苇秆为原料，通过高温裂解的方法制备生物炭，并且将生物炭、干芦苇秆与湖滨带基质按比例进行混合，提供了一种强化湖滨带脱氮除磷的技术。本发明技术具有环境友好性的特点，不会产生二次污染，成本低廉，操作简单。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的提供一种通过调理湖滨带基质以强化湖滨带脱氮除磷的技术。

本发明以干芦苇秆为原料制备成生物炭，并与干芦苇秆一起施加于湖滨带基质中，以提高湖滨带脱氮除磷的能力，其中，在在80-85℃下烘干24h后的生物炭:干芦苇秆:湖滨带基质的质量百分比为1-5:0.5-2:93-98.5，适用于总氮浓度≤15mg/L和总正磷酸盐浓度≤0.80mg/L的水质净化。

本发明通过以下步骤实施：

(1)生物炭的制备：将芦苇秆洗净，烘干后粉碎成芦苇粉末，制备成生物炭，备用；

(2)干芦苇秆段的制备：将干芦苇秆洗净，烘干后切成小段，备用；

(3)湖滨带基质的调理：将生物炭、干芦苇秆与湖滨带基质进行混合；

(4)水生植物的栽种：将水生植物种植在湖滨带混合调理后的基质上。

进一步地，上述步骤(1)中所述芦苇秆粉碎后的粉末粒径为0.05-0.80mm。

进一步地，上述步骤(1)中所述芦苇粉末制备生物炭的条件为：在350-550℃、程序升温速率为5-10℃/min的氮气保护下，高温裂解1-3h，冷却至室温，用蒸馏水漂洗2-3次以去除表面杂质后，烘干，得到生物炭。