[发明专利]一种茶园灌溉水的高氯酸盐的去除方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于茶园高氯酸盐污染的防控措施，具体涉及一种茶园灌溉水的高氯酸盐的去除方法及其装置。

背景技术

高氯酸盐通过竞争性地抑制人体甲状腺对碘的吸收，导致人类新陈代谢功能紊乱，较低浓度的高氯酸盐即可影响机体发育，特别是神经系统的发育。近年来，研究人员在蔬菜、水果、稻米、茶叶等多种农产品中检测到了高氯酸盐，美国科学院建议饮用水中高氯酸盐含量不能超过24.5 μg/L。2015年5月26日，欧洲食品安全局根据健康人群甲状腺碘摄入产生抑制作用的含量，设定了每公斤体重每天0.3 μg的每日容许摄入量。

高氯酸盐具有高溶解性和快速迁移性，易在水体中富集，农产品中的高氯酸盐污染主要由于水源污染引起的，高氯酸盐污染极易出现在生长期需水较多或实施喷灌的农产品中，例如蔬菜、水果、茶叶等， 2015年12月，中国输欧茶叶样本均被检出含有高氯酸盐，欧盟有关组织拟将茶叶中的高氯酸盐含量强制性标准定为750 μg/kg，一旦该标准制定实施，茶叶高氯酸盐污染将严重影响我国茶叶的出口贸易。因此，高氯酸盐污染对农业生态环境的影响及其修复的研究成为了关注的热点。

微生物还原修复技术成本低，环境扰动小，适宜于农业面源污染的控制和修复，而且，在适宜的条件下，环境中的微生物可以将高氯酸盐作为电子受体将其还原为氯离子，但要使高氯酸盐被充分的还原降解，常常需要投加充足的电子供体。电子供体主要分为有机电子供体和无机电子供体。研究中最常用的有机电子供体主要包括：乙酸盐、乳酸盐、葡萄糖、蔗糖、乙醇、甲醇等。有机电子供体能够同时提供电子和碳源，多余的有机物在水体中残留易造成水体的二次污染。无机电子供体主要包括Fe⁰、S⁰、H₂、S₂O₃、H₂S等。

高氯酸盐作为茶园中一种新型的持久性污染物，目前并没有专门的水源处理设备，且现行的高氯酸盐水处理装置成本较高，也不适合茶园中大规模的应用。

发明内容

本发明基于以上技术背景，解决茶园中高氯酸盐污染水源控制的问题，进而保障茶叶产品的食品安全问题。本发明将还原过程中过量的电子供体和碳源转化成茶树的植物营养物质，解决了高氯酸还原过程中二次污染的后续处理问题，开发了一种茶园灌溉水的高氯酸盐的去除方法及其装置，实现了高氯酸盐的去除和茶园水肥喷滴灌的结合，使微生物修复茶园高氯酸盐污染具有独特的应用优势。

本发明采用如下技术方案：

采用污水处理厂污泥，静置去上清，加入含有高氯酸盐溶液的厌氧瓶中培养，并按铁粉、硫粉质量比5:1添加铁粉和硫粉的混合物，定期检测高氯酸盐含量变化，直至降解速率达到稳定时，自养高氯酸盐还原菌群驯化结束。

采用污水处理厂污泥，静置去上清，加入含有高氯酸盐溶液的厌氧瓶中培养，并按有机碳和高氯酸盐离子的摩尔比≥6:1添加水溶性有机肥（市售的水溶性有机肥，一般标注有机质的含量，则有机碳含量为有机质含量/1.724，其中1.724为Van Bemmelen因数），定期检测高氯酸盐含量变化，直至降解速率达到稳定时，异养高氯酸盐还原菌群驯化结束。

将茶园灌溉水源引入无机反应器，在反应器中添加铁粉和硫粉混合物以及自养高氯酸盐还原菌群，开启搅拌装置，保持反应器密闭，反应一段时间后，将水流引入蓄水箱，蓄水箱中的净化水可直接用于茶园灌溉或肥料稀释。

将茶园灌溉水源引入有机反应器，在反应器中添加水溶性有机肥以及异养高氯酸盐还原菌群，开启搅拌装置，保持反应器密闭，反应一段时间后，将水流引入肥料稀释箱，根据需要进行稀释后用于茶园施肥。

将处理过茶园灌溉水，接入茶园喷滴灌装置，根据需要进行喷灌或滴灌。

所述的一种茶园灌溉水的高氯酸盐的去除装置，包括无机反应器、有机反应器、蓄水箱、肥料稀释箱、阀门、喷滴灌主管、喷灌支管、喷头、滴管支管、滴头。

所述的无机反应器设有水泵、滤膜、搅拌叶片、电机、进水口、出水口、无机物料投加口，所述的无机反应器通过水管与蓄水箱相连，所述蓄水箱通过水管与肥料稀释箱相连。

所述的有机反应器设有水泵、滤膜、搅拌叶片、电机、进水口、出水口、水溶性有机肥投加口。

本技术方案具有如下优点：

1.本发明将还原过程中过量的电子供体和碳源转化成茶树的植物营养物质，实现了高氯酸盐的去除和茶园水肥喷滴灌的结合；

2.装置简单，可组合茶园中的喷滴灌装置，利用有机肥降解高氯酸盐，成本较低；