[發(fā)明專(zhuān)利]一種水稻栽培水體重金屬污染循環(huán)處理裝置及防治方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510406747.1
• 申請(qǐng)日: 2015-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104986870B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何勇;周莉萍;劉飛;彭繼宇;馮雷;方慧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F3/34
• 分類(lèi)號(hào): C02F3/34
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重金屬污染治理范疇和植物保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種水稻栽培水體重金屬污染循環(huán)處理裝置及防治方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，含重金屬的廢水排放量在逐年增加，一方面重金屬?gòu)U水流入農(nóng)田、土壤中對(duì)植物生長(zhǎng)、發(fā)育有不良影響，進(jìn)而影響動(dòng)物、人體健康。大量研究表明，重金屬具有親脂性、高富集性和難降解性，進(jìn)入水體后容易在水生生物體內(nèi)積累，并隨著生物營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而增大，增加重金屬的潛在危害。水體中的重金屬還能對(duì)生物產(chǎn)生顯著毒性作用。水稻是我國(guó)大面積栽培的糧食作物，過(guò)量的重金屬在水稻的根、莖、葉以及籽粒中大量積累，不僅影響水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及整個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，并可通過(guò)食物鏈危及動(dòng)物和人類(lèi)的健康。另一方面，我國(guó)重金屬資源特別是貴金屬可供儲(chǔ)量不足，難以滿(mǎn)足工業(yè)需求。

吸附廢水中的重金屬的研究近來(lái)受到很多的關(guān)注，但還鮮有將微生物吸附原理用到農(nóng)作物的重金屬污染治理上。目前，重金屬?gòu)U水的傳統(tǒng)處理方法主要有：離子交換法、氧化還原法、不溶性絡(luò)合物法、電解法、反滲透法、氣浮法、沉淀法、吸附法、膜分離等。這些方法大多設(shè)備繁瑣，操作復(fù)雜，成本較高，效率較低，只能對(duì)單純的溶液進(jìn)行處理，難以推廣到農(nóng)田重金屬污染治理上。而生物處理方法因其成本低、效率高、容易操作、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而成為治理水體重金屬污染研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。生物處理法是利用細(xì)菌、真菌(酵母)、藻類(lèi)等的生命活動(dòng)過(guò)程，通過(guò)將廢水中的重金屬沉淀、吸附吸收、降低其毒性從而達(dá)到治理重金屬?gòu)U水的目的。國(guó)外利用藻類(lèi)治理重金屬方面的研究始于70年代，已有大量的研究報(bào)道，而利用微生物處理廢水重金屬到了90年代才受到重視。目前，國(guó)內(nèi)在這方面的研究尚不多見(jiàn)。

授權(quán)公告號(hào)為CN 102417214B的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種利用石墨烯片與趨磁細(xì)菌三維復(fù)合物吸附重金屬的方法。該方法為：取石墨烯片與趨磁細(xì)菌于液相體系中充分混合，形成石墨烯片-趨磁細(xì)菌三維復(fù)合物，而后將該石墨烯片-趨磁細(xì)菌三維復(fù)合物加入含重金屬離子的污水中，經(jīng)充分混合達(dá)到吸附平衡后，再以外加磁場(chǎng)分離出石墨烯片-趨磁細(xì)菌三維復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。該發(fā)明可同時(shí)處理含有高濃度的Au³⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺等復(fù)雜重金屬離子組分的污水，去除率90％以上，且所用凈化材料石墨烯片-趨磁細(xì)菌三維復(fù)合物還可通過(guò)磁場(chǎng)回收及重復(fù)利用，成本低廉，綠色環(huán)保，不會(huì)造成二次污染。但是石墨烯對(duì)植物存在毒性作用，不適合農(nóng)作物的重金屬污染治理。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104355415A的專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)公開(kāi)了一種原位消減水體重金屬污染的生物浮床，其包括殼體、容納于殼體中的填料床、生長(zhǎng)在填料床上的超富集植物和富集在填料床中的趨磁細(xì)菌。還公開(kāi)了一種利用上述生物浮床原位消減水體重金屬污染的方法，其包括以下步驟：a、所述生物浮床置于被重金屬污染的水體中；b、通過(guò)所述小球藻、趨磁細(xì)菌和超富集植物富集重金屬；c、定期收割超富集植物，除去富集的重金屬。通過(guò)該發(fā)明的生物浮床和方法可以廉價(jià)、高效、無(wú)害地去除水體中的重金屬。由于不同植物在同一環(huán)境中生長(zhǎng)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)抑制，該發(fā)明使用植物富集重金屬的方法不適用農(nóng)作物的水培系統(tǒng)重金屬處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種水稻栽培水體重金屬污染循環(huán)處理裝置，用于水稻栽培水體重金屬污染的吸附凈化，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體重金屬污染的生物防治。

一種水稻栽培水體重金屬污染循環(huán)處理裝置，包括進(jìn)水端連接污水源的循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的出水端連接回流到污水源的第一支路管和第二支路管，第一支路管上設(shè)有第一閥門(mén)，第二支路上設(shè)有第二閥門(mén)和重金屬吸附裝置，所述重金屬吸附裝置包括箱體，所述箱體內(nèi)接種有趨磁細(xì)菌和設(shè)有固定所述趨磁細(xì)菌的磁化鋼鐵網(wǎng)。

趨磁細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有鐵磁性顆粒，尺寸范圍為20-100nm，每個(gè)細(xì)胞中有2-10顆這樣的顆粒。在微弱的地球磁場(chǎng)作用下呈鏈狀排布在微生物的長(zhǎng)度方向，使得這類(lèi)的生物具有永磁偶極矩和磁定向性。而且，趨磁細(xì)菌與重金屬離子存在親和性，沒(méi)有細(xì)胞毒性。如果金屬離子是順磁性的，隨著他們不斷在微生物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)的外部積累，溶液中的金屬離子濃度很快降低。被離子包裹的微生物細(xì)胞變成了磁性顆粒，在外加磁場(chǎng)的作用下，這種有機(jī)顆粒可以沿著規(guī)定的方向遷移，最終沉積在固體表面上。優(yōu)選的，本發(fā)明的趨磁細(xì)菌為水生螺菌屬的趨磁細(xì)菌。

所述箱體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口。

所述磁化鋼鐵網(wǎng)垂直水流方向設(shè)置。