申请日2018.08.06
公开(公告)日2019.01.01
IPC分类号G01N33/18; G01N33/24
摘要
本发明提供一种土壤净化污水的研究方法，包括以下步骤：步骤(1)、制备土柱试验装置;步骤(2)、配置土柱试验装置的进水水体;步骤(3)、检测土柱试验装置的出水端水体污染物含量;步骤(4)、分析净化效果。本发明的研究方法简单可行，涉及的制备土柱试验装置结构简单，使用方便，便于操作，可以用于同时测量多种污染物数据，测量的结果准确，能够快速对多种不同土壤的去除效果进行检测并对比，方便后续科研实验使用。
权利要求书
1.一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、制备土柱试验装置;
步骤(2)、配置土柱试验装置的进水水体;
步骤(3)、检测土柱试验装置的出水端水体污染物含量;
步骤(4)、分析净化效果。
2.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述步骤(1)中土柱试验装置包括固定桶，固定桶为空心圆柱体，固定桶内装有原状土柱。
3.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述固定桶上部设有进水桶，进水桶内设有进水水体，固定桶下部设有出水桶，出水桶内设有出水水体。
4.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述固定桶和进水桶、出水桶内部相互连通。
5.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述土柱试验装置通过固定装置固定，固定装置包括梯形固定底座，梯形固定底座上部和固定框体固定连接。
6.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述梯形固定底座上部设有支撑杆，梯形固定底座下部设有固定板，固定板两侧设有支撑脚，支撑脚倾斜设置。
7.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述固定桶固定在固定框体内，固定框体四周设有固定柱，相邻固定柱之间设有加固杆。
8.如权利要求2所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述原状土柱为在巢湖滨湖芦苇湿地和/或农用土地挖取。
9.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述进水水体采用生活污水与河水配置而成。
10.如权利要求1所述的一种土壤净化污水的研究方法，其特征在于，所述步骤(3)对于连续运行一个月的不同土柱试验装置的进水水体、出水水体进行多次间歇取样检测。
说明书
一种土壤净化污水的研究方法
技术领域
本发明涉及农业净水技术领域，具体涉及一种土壤净化污水的研究方法。
背景技术
湿地土壤及生存于其中的多样的植物群落、微生物群落具有吸附、吸收和分解污染物和净化环境的功能。同时，它们在去除氮、磷等主要营养物质方面也表现出重要作用。
湿地土壤是湿地化学物质转化的介质，也是湿地植物营养物质的储存库。其中，氮元素在湿地内的主要循环过程如图1所示，图1为湿地内氮元素的循环过程
湿地植物光合作用产生的氧气和空气中氧气，一部分通过输运组织和根毛输送释放到湿地环境中，致使根区的还原态介质中形成了氧化态的微环境，因而在湿地中根周围依次形成好氧、缺氧和厌氧的小区，为多种微生物的活动创造了条件，且使其生物活性增加。污水中的有机氮化物和氨氮在湿地植物根表面及其附近的好氧区域被硝化细菌所硝化，然后在厌氧状态下由反硝化细菌的反硝化作用使氮以N2和N2O形式从湿地系统中根本去除。湿地植物根系在湿地中呈现的这种连续的好氧、缺氧和厌氧的状态，可以使微生物的硝化作用和反硝化作用在湿地系统中同时进行，有利于湿地对污水中氮的去除，是湿地去除污水中氮的主要途径。另外，还有一部分有机氮在微生物作用下发生的氨化过程转化为氨氮，进而以氨气的形式挥发进入大气环境。
湿地内的磷元素主要的循环过程如图2所示。对于磷而言，土壤颗粒对磷酸盐的吸收是一个重要的转化过程，吸收能力依赖于粘土矿物中铁、铝、钙的表现或对土壤有机质的束缚。除了吸收过程外，磷酸盐也可以同铁、铝和土壤组分一起沉降，这些过程包括磷酸盐在粘土矿物中的固定以及磷酸盐同金属的复合。有机磷及溶解性较差的无机磷酸盐都必须经过磷细菌的代谢活动，将有机磷化合物转变成磷酸盐，将溶解性差的磷化合物溶解，才能去除污水中的磷。另外，微生物还可以同化氮、磷，将氮、磷纳入其分子组成，而且微生物对磷还有过量积累作用。
湿地植物群落多种多样，包括浮游植物、浮水植物、沉水植物、挺水植物、灌木丛乃至森林。挺水植物和沉水植物在生长季节对水中和沉积物中氮、磷等营养物质的吸收率较高，而在凋落季节把相当一部分养分物质转移到根部和茎部，但同时也有相当一部分养分随凋落物和淋滤作用散失到水体中。所以氮、磷在秋季和早春经常发生净输出，Lee等人发现他们所研究的湿地在夏、秋季是养分的汇，而在春季则是养分的源。Simpson等人发现在维管植物生长季节，几乎淡水潮汐沼泽湿地中的所有生境都是无机氮和无机磷的汇，而且一些生境还可持续地发挥汇的功能。湿地植物的生物量极大，因此，每年在合适的季节通过收割湿地植物的地上部分用于饲料、造纸等，可带走湿地中大量氮、磷，让湿地截留的营养物质重新回到陆地进行循环。
芦苇是一种禾本科的多年生高大挺水草本植物，具有很广的适应性和很强的抗逆性，生长季节长，生长快，产量高，并且Seidel等发现芦苇是一种良好的净水植物，具有一定的分解净化能力，能去除污水中大量的有机物。芦苇具有发达的根状茎根系，在湿地土壤中纵横交错，形成了庞大的网络样结构，为微生物提供大面积的生物膜附着物，并且芦苇体内具有中空的通气组织，根部生长着大量很细的根毛。叶片吸收的氧气可以通过茎和根状茎的通气组织到达根毛，并从根毛分泌出来，形成一个厚度小于lmm充满氧气的围绕着根毛的液体薄膜，在芦苇根区形成特殊的生态条件，这种根际可以供养大量的需氧微生物种群，且使其生物活性增加，能加速污水中有机质的分解，因此供芦苇或者农作物生长的土壤也具有水体净化作用，但是目前尚没有明确的方法用于研究湿地土壤或者农田土壤的净化效果。
发明内容
本发明提供一种土壤净化污水的研究方法，包括以下步骤：
步骤(1)、制备土柱试验装置;
步骤(2)、配置土柱试验装置的进水水体;
步骤(3)、检测土柱试验装置的出水端水体污染物含量;
步骤(4)、分析净化效果。
优选的是，所述步骤(1)中土柱试验装置包括固定桶，固定桶为空心圆柱体，固定桶内装有原状土柱。
上述任一方案优选的是，所述固定桶上部设有进水桶，进水桶内设有进水水体，固定桶下部设有出水桶，出水桶内设有出水水体。
上述任一方案优选的是，所述固定桶和进水桶、出水桶内部相互连通。
上述任一方案优选的是，所述土柱试验装置通过固定装置固定，固定装置包括梯形固定底座，梯形固定底座上部和固定框体固定连接。
上述任一方案优选的是，所述梯形固定底座上部设有支撑杆，梯形固定底座下部设有固定板，固定板两侧设有支撑脚，支撑脚倾斜设置。
上述任一方案优选的是，所述支撑脚和固定板之间的夹角角度为60°。
上述任一方案优选的是，所述固定桶固定在固定框体内，固定框体四周设有固定柱，相邻固定柱之间设有加固杆。
上述任一方案优选的是，所述固定桶内径为20-30cm，高为100-120cm。
上述任一方案优选的是，所述固定桶内径25cm，高110cm。
上述任一方案优选的是，所述原状土柱直径为20-30cm，高为100-110cm。
上述任一方案优选的是，所述原状土柱直径为25cm，高为110cm。
上述任一方案优选的是，所述原状土柱为在巢湖滨湖芦苇湿地和/或农用土地挖取。
上述任一方案优选的是，所述进水桶内的进水水体采用生活污水与河水配置而成。
上述任一方案优选的是，所述生活污水与河水按1:4-1:9混合而成。
上述任一方案优选的是，所述原状土柱灌水量为5L/d。
上述任一方案优选的是，所述步骤(3)对于连续运行一个月的的不同土柱试验装置的进水水体、出水水体进行多次间歇取样检测。
本发明所述技术方案的有益效果如下：本发明提供的土壤净化污水的研究方法简单，涉及的制备土柱试验装置结构简单，使用方便，便于操作，可以用于同时测量多种污染物数据，如氨氮、硝酸盐氮、TN、TP，测量的结果准确，不仅适用于芦苇湿地和农田土壤，而且能够快速对多种不同土壤的去除效果进行检测并对比，方便后续科研实验使用。
