[發明專利]一種重金屬污染農田土壤的生態水利修復系統及方法

有效

• 申請號: 201410497202.1
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104259192A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李青云;湯顯強;林莉;黃茁;王振華
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種重金屬污染農田土壤的生態水利修復系統，其特征在于：包括強化排水管或排水帶(2)、沉淀池(4)、生態溝渠(6)、生態凈化塘(11)，強化排水管或排水帶(2)鋪設在稻田(1)土壤中，強化排水管或排水帶(2)與沉淀池(5)連通，沉淀池(5)與生態溝渠(6)和生態凈化塘(11)通過管道依次連通，生態溝渠(6)和生態凈化塘(11)的邊坡種植有重金屬超累積植物(7)，生態溝渠(6)底部填充夯實的黏土層(10)，黏土層(10)上面覆蓋防滲膜(9)，防滲膜(9)上面填充重金屬吸附性能優異的重金屬吸附基質(8)，生態凈化塘(11)出水經水泵(13)和循環管路(4)輸送至稻田(1)，環保淋洗劑投放器(15-1)通過環保淋洗劑計量器(13-2)和環保淋洗劑投放閥門(14-2)接入循環管路(4)，化肥投放器(15-2)通過化肥計量器(13-3)和化肥投放閥門(14-3)接入循環管路(4)。

2.如權利要求1所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復系統，其特征在于：所述重金屬超累積植物(7)為苧麻、蔞蒿、蜈蚣草中的一種或幾種。

3.如權利要求1所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復系統，其特征在于：所述重金屬吸附基質(8)為硅藻土。

4.如權利要求1所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復系統，其特征在于：循環管路(4)上設有進水流量計(13-1)和進水閥門(14-1)。

5.一種重金屬污染農田土壤的生態水利修復方法，其特征在于應用上述生態水利修復系統進行水利修復，所述方法包括如下步驟：

步驟一、種植間歇期稻田土壤重金屬環保淋洗：在水稻種植間歇期，向田間施用重金屬環保淋洗劑，通過翻耕方式將重金屬環保淋洗劑與稻田耕層土壤混合均勻，借助翻耕過程中的擾動將稻田土壤中生物有效態重金屬淋洗溶出，轉移入水體；

步驟二、稻田土壤淋洗后重金屬的田間退水強排：稻田土壤重金屬經淋洗進入水體后，采用鋪設在田間的強化排水管或排水帶(2)強化田間退水排放，將從土壤淋洗出的重金屬最大限度排出稻田系統，本質性降低稻田土壤重金屬含量；

步驟三、田間退水排出的重金屬生態渠塘凈化：田間強排的退水通過強化排水管或排水帶(2)進入沉淀池(5)，經沉淀降低退水土壤顆粒含量后，依次進入生態溝渠(6)和生態凈化塘(7)組成的生態渠塘，利用生態溝渠(6)的重金屬吸附基質(8)進行基質吸附、利用生態渠塘邊坡上重金屬超累積植物(7)進行植物吸收、利用重金屬超累積植物(7)根系周圍的微生物進行微生物同化，攔截和去除重金屬，凈化退水水質；

步驟四、稻田土壤淋洗后殘留重金屬的種植期水肥聯合阻控：在種植期，采用田間水分和肥料聯合阻控的方法，限制土壤重金屬經水稻根系轉運至稻米，確保稻米生產安全。

6.如權利要求5所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復方法，其特征在于步驟一中向田間施用重金屬環保淋洗劑具體步驟為：

在水稻(3)種植間歇期，利用循環管路(4)、環保淋洗劑投加器(15-1)、環保淋洗劑計量器(13-2)和環保淋洗劑投放閥門(14-2)，采取灌水投加的方式施用篩選出的環境友好型淋洗劑，淋洗過程中，田間淹水時間10-30天，淹水深度0-5cm，環保淋洗劑投加后，每隔5天檢測一次田間水體重金屬含量，相鄰兩次重金屬濃度差小于5％時，單次淋洗過程結束。

7.如權利要求5所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復方法，其特征在于步驟四具體為：

在水稻種植期，利用水泵(13)、循環管路(4)，設定田間水分條件，控制田間土壤持水量40％-60％，淹水深度0-5cm，阻止殘留重金屬向生物有效態重金屬轉化，同時，通過與進水混合的方式，借助化肥投加器(15-2)、化肥計量器(13-3)和化肥投放閥門(14-3)，施用的化肥為鈣鎂磷肥、稀土肥中的一種或混合，利用根系或其它植物組織的競爭吸收作用，阻控重金屬進入稻米，化肥與水的質量比為1～3:100。

8.如權利要求5所述的重金屬污染農田土壤的生態水利修復方法，其特征在于：生態溝渠(6)和生態凈化塘(11)地上植物組織定期對進行收割，收割后的植物組織通過焚燒和安全填埋進行重金屬的無害化處理。