[发明专利]一种阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质及其配制方法

说明书

技术领域

本发明涉及农田面源污染控制技术，具体地说是一种阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质及其配制方法。

背景技术

稻田退水是水稻生产过程的重要环节。稻田退水一般要经过自然或人工修建的沟渠系统，输送至临近河流或湖泊水体。由于水稻生产过程化肥施量较大，因此稻田退水中必然含有浓度较高的氨氮化合物，进入毗邻地表水体后，将造成水体缺氧，产生富营养化现象。因此，在退水过程中有效控制氨氮输出量，能够减小地表水体富营养化的风险。但由于退水过程持续时间较短，水量和流速均较大，因此在退水沟渠系统中，氨氮自然净化的难度较大。

强化氨氮阻控的沟渠净化方法有两种：一是选择对氨氮具有净化作用的多种水生植物，构建挺水-浮水-沉水植物体系；二是改善沟渠底部基质的物理组成，增强基质颗粒对氨氮的吸附能力。然而，植物对氨氮的去除效率需要用长的接触时间来保证，而退水过程的持续时间较短，植物脱氮作用不显著；此外，单纯改善沟渠底部基质的物理组成，虽然能提高基质颗粒对氨氮的吸附容量，但没有从根本上消除氨氮，吸附后的氨氮在高流速水力条件下易脱附，再次进入水相，导致阻控失效。

因此，需要配制一种具有强化物理吸附和促进生物降解的沟渠基质，从而能够从根本上阻控稻田退水中氨氮流失。

发明内容

本发明的目的在于针对稻田退水沟渠底部基质对氨氮阻控能力差的问题，提供了一种阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质及其配制方法，该新型基质对氨氮吸附性能好、能为脱氮微生物提供良好代谢环境，使得氨氮被吸附后，可以同步完成微生物降解，产生被完全净化的结果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质的配制方法，包括如下步骤：

1、草甸棕壤土处理：选择有机质(OM)含量为15-25wt％，较好为18-22wt％的草甸棕壤，挖取地表表层0-20cm深度部分，干燥至含水率为40-50wt％，较好为42-48wt％后，将大块草甸棕壤土破碎，剔除石块、植物残体等杂物；

2、砂子处理：将砂子用筛子筛分，取粒径范围为0.5-2.0mm，较好为0.8-1.6mm的砂子；

3、活性污泥处理：取市政污水处理厂曝气池活性污泥，经沉降脱水后，干燥至含水率为80-85wt％，较好为82-83wt％时，将其破碎均匀；

4、煤炉渣处理：取孔隙率为50-60％，较好为53-57％的煤炉渣，用筛子筛分，取粒径范围为1.0-3.0mm，较好为1.5-2.5mm的煤炉渣；

5、脱氮副球菌Paracouccus denitrification sp.菌液培养：按照质量百分比配制Paracouccus denitrification sp.培养基，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；向培养基中接种脱氮副球菌Paracouccus denitrification sp.，经培养，使菌液浓度为80-90cfu/ml；

所述细菌的培养条件为：培养温度为28-30℃，较好为28.5-29.5℃；摇床转速为130-140rpm，较好为132-138rpm；培养时间为20-25h，较好为22-24h；

6、沟渠基质配制：将步骤2中经处理的砂子，添加到步骤1中经处理的草甸棕壤土中，砂子添加量为草甸棕壤土质量的20-30wt％，混合均匀后，得到混合物A；再向混合物A中添加步骤3中经处理的活性污泥，添加量为混合物A质量的5-10wt％，混合均匀后，得到混合物B；再向混合物B中添加步骤4中经处理的煤炉渣，添加量为混合物B质量的5-10wt％，混合均匀后，得到混合物C；再向混合物C中接种步骤5中培养好的脱氮副球菌Paracouccus denitrification sp.菌液，添加量为混合物C质量的0.01-0.05wt％，混合均匀，得到阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质。

本发明还提供了一种阻控稻田退水中氨氮的沟渠基质，所述基质包括草甸棕壤土、砂子、活性污泥、煤炉渣和脱氮副球菌Paracouccus denitrification sp.；