[發明專利]一種阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質及其配制方法

有效

• 申請號: 201410238921.1
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103991971A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 李英華;李海波;徐新陽;宮璇;周詠春;陳熙
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

技術領域

本發明涉及農田面源污染控制技術，具體地說是一種阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質及其配制方法。

背景技術

稻田退水是水稻生產過程的重要環節。稻田退水一般要經過自然或人工修建的溝渠系統，輸送至臨近河流或湖泊水體。由于水稻生產過程化肥施量較大，因此稻田退水中必然含有濃度較高的氨氮化合物，進入毗鄰地表水體后，將造成水體缺氧，產生富營養化現象。因此，在退水過程中有效控制氨氮輸出量，能夠減小地表水體富營養化的風險。但由于退水過程持續時間較短，水量和流速均較大，因此在退水溝渠系統中，氨氮自然凈化的難度較大。

強化氨氮阻控的溝渠凈化方法有兩種：一是選擇對氨氮具有凈化作用的多種水生植物，構建挺水-浮水-沉水植物體系；二是改善溝渠底部基質的物理組成，增強基質顆粒對氨氮的吸附能力。然而，植物對氨氮的去除效率需要用長的接觸時間來保證，而退水過程的持續時間較短，植物脫氮作用不顯著；此外，單純改善溝渠底部基質的物理組成，雖然能提高基質顆粒對氨氮的吸附容量，但沒有從根本上消除氨氮，吸附后的氨氮在高流速水力條件下易脫附，再次進入水相，導致阻控失效。

因此，需要配制一種具有強化物理吸附和促進生物降解的溝渠基質，從而能夠從根本上阻控稻田退水中氨氮流失。

發明內容

本發明的目的在于針對稻田退水溝渠底部基質對氨氮阻控能力差的問題，提供了一種阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質及其配制方法，該新型基質對氨氮吸附性能好、能為脫氮微生物提供良好代謝環境，使得氨氮被吸附后，可以同步完成微生物降解，產生被完全凈化的結果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質的配制方法，包括如下步驟：

1、草甸棕壤土處理：選擇有機質(OM)含量為15-25wt％，較好為18-22wt％的草甸棕壤，挖取地表表層0-20cm深度部分，干燥至含水率為40-50wt％，較好為42-48wt％后，將大塊草甸棕壤土破碎，剔除石塊、植物殘體等雜物；

2、砂子處理：將砂子用篩子篩分，取粒徑范圍為0.5-2.0mm，較好為0.8-1.6mm的砂子；

3、活性污泥處理：取市政污水處理廠曝氣池活性污泥，經沉降脫水后，干燥至含水率為80-85wt％，較好為82-83wt％時，將其破碎均勻；

4、煤爐渣處理：取孔隙率為50-60％，較好為53-57％的煤爐渣，用篩子篩分，取粒徑范圍為1.0-3.0mm，較好為1.5-2.5mm的煤爐渣；

5、脫氮副球菌Paracouccus?denitrification?sp.菌液培養：按照質量百分比配制Paracouccus?denitrification?sp.培養基，其中：3.0％NH₄Cl，2.0％乙酸，0.02％MgSO₄·7H₂O，0.05％NaCl，0.03％MnSO₄·4H₂O，0.1％K₂HPO₄，pH＝7.0-7.2；向培養基中接種脫氮副球菌Paracouccus?denitrification?sp.，經培養，使菌液濃度為80-90cfu/ml；

所述細菌的培養條件為：培養溫度為28-30℃，較好為28.5-29.5℃；搖床轉速為130-140rpm，較好為132-138rpm；培養時間為20-25h，較好為22-24h；

6、溝渠基質配制：將步驟2中經處理的砂子，添加到步驟1中經處理的草甸棕壤土中，砂子添加量為草甸棕壤土質量的20-30wt％，混合均勻后，得到混合物A；再向混合物A中添加步驟3中經處理的活性污泥，添加量為混合物A質量的5-10wt％，混合均勻后，得到混合物B；再向混合物B中添加步驟4中經處理的煤爐渣，添加量為混合物B質量的5-10wt％，混合均勻后，得到混合物C；再向混合物C中接種步驟5中培養好的脫氮副球菌Paracouccus?denitrification?sp.菌液，添加量為混合物C質量的0.01-0.05wt％，混合均勻，得到阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質。

本發明還提供了一種阻控稻田退水中氨氮的溝渠基質，所述基質包括草甸棕壤土、砂子、活性污泥、煤爐渣和脫氮副球菌Paracouccus?denitrification?sp.；