本發(fā)明涉及微塑料去除，具體涉及一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法。

背景技術(shù)：

1、微塑料是指粒徑小于5mm的塑料顆粒。微塑料在水環(huán)境中的出現(xiàn)已經(jīng)成為全球日益關(guān)注的問(wèn)題。自19世紀(jì)70年代誕生以來(lái)，塑料已經(jīng)融入了我們的現(xiàn)代生活，具有重量輕、價(jià)格低廉、柔韌、耐用(耐熱、耐電、不易降解)和難以置信的實(shí)際用途等優(yōu)點(diǎn)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，近年來(lái)世界范圍內(nèi)塑料的產(chǎn)量在不斷增加，人類(lèi)生產(chǎn)、生活中的任何塑料都會(huì)成為微塑料的潛在來(lái)源。根據(jù)產(chǎn)生方式，當(dāng)前微塑料主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是塑料工業(yè)生產(chǎn)的微米級(jí)的初級(jí)微塑料，如美妝領(lǐng)域的微珠，以及油漆等工業(yè)原料中涉及的微塑料顆粒等；另一類(lèi)是環(huán)境中的大粒徑塑料在經(jīng)過(guò)風(fēng)化、摩擦和光照等物理、化學(xué)作用后由大尺寸的塑料轉(zhuǎn)化而成的次級(jí)微塑料。

2、微塑料作為一種新型污染物，由于其微小的尺寸(直徑小于5毫米)和高比表面積，能夠在環(huán)境中廣泛存在并積累，特別是在水體中，給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。這些微小的塑料顆粒不僅難以被自然降解，還容易吸附并攜帶其他污染物，如多氯聯(lián)苯、雙酚a等持久性有機(jī)污染物，進(jìn)而通過(guò)食物鏈進(jìn)入生物體，對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3、人工濕地作為一種自然生態(tài)水處理系統(tǒng)，因其低成本、高效益和環(huán)保特性，已被廣泛應(yīng)用于尾水處理、污水凈化和生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域。然而，在面對(duì)微塑料這一新型污染物時(shí)，傳統(tǒng)的人工濕地系統(tǒng)往往表現(xiàn)出有限的去除效果。這主要是由于微塑料的小尺寸和輕質(zhì)量，使得它們?nèi)菀状┩笣竦氐倪^(guò)濾層而不被有效截留。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，解決了人工濕地對(duì)微塑料的去除效果不佳的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，所述方法包括步驟如下：

4、s1、建立復(fù)合基質(zhì)層，復(fù)合基質(zhì)層包括：前段復(fù)合基質(zhì)層和后段復(fù)合基質(zhì)層；前段復(fù)合基質(zhì)層與后段復(fù)合基質(zhì)層兩者的底層連通，中上層通過(guò)擋板分隔；

5、前段復(fù)合基質(zhì)層從上至下依次包括：粗砂層、細(xì)砂和生物炭層和腐殖質(zhì)層；

6、后段復(fù)合基質(zhì)層從下至上依次包括：沙墊層、礫石層和碎石屑層；

7、復(fù)合基質(zhì)層上種植有水生植物，復(fù)合基質(zhì)層中接種有微塑料降解微生物；

8、s2、選擇具有濾食與顆粒捕獲能力的底棲動(dòng)物加入人工濕地系統(tǒng)中；

9、s3、將含有微塑料的尾水泵入人工濕地系統(tǒng)，水流從上往下經(jīng)過(guò)前段復(fù)合基質(zhì)層，然后從下往上經(jīng)過(guò)后段復(fù)合基質(zhì)層。

10、優(yōu)選的，所述粗砂層、細(xì)砂和生物炭層和腐殖質(zhì)層的層高為300～400mm，粗砂的粒徑為30～50mm，細(xì)砂和生物炭層中的細(xì)砂與生物炭以2:1的質(zhì)量比組合；

11、所述礫石層和碎石屑層的層高均為200～300mm，沙墊層的層高為100～200mm，碎石屑的粒徑為30～50mm。

12、優(yōu)選的，所述生物炭采用改性生物炭，改性生物炭的制備方法如下：

13、a1、生物質(zhì)材料依次經(jīng)過(guò)水清洗干凈，1％～2％濃度的naoh溶液處理、稀酸中和，得到預(yù)處理的生物質(zhì)材料；

14、a2、將預(yù)處理的生物質(zhì)材料在300℃～400℃范圍內(nèi)進(jìn)行低溫快速熱解0.5～1小時(shí)；升溫至600℃～700℃進(jìn)行二次熱解1～2小時(shí)，得到生物炭；

15、a3、將生物炭放入0.5mol/l的鐵鹽溶液，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)緩慢滴加1mol/l的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)ph值至8～10，再加入1mol/l的nabh4溶液，在室溫下反應(yīng)12～24小時(shí)，洗滌沉淀，干燥，得到改性生物炭。

16、優(yōu)選的，所述生物質(zhì)材料采用玉米棒和/或甘蔗渣。

17、優(yōu)選的，所述鐵鹽溶液包括：氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、醋酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵和醋酸亞鐵中的一種或多種。

18、優(yōu)選的，所述a3中，生物炭與鐵鹽溶液的固液比為5～15g：100～200ml。

19、優(yōu)選的，所述水生植物采用美人蕉、黃花鳶尾、千屈菜中的一種或者多種。

20、優(yōu)選的，所述微塑料降解微生物采用桿菌屬或芽孢桿菌屬的細(xì)菌。

21、優(yōu)選的，所述底棲動(dòng)物采用水蚯蚓和/或河蚌。

22、優(yōu)選的，所述底棲動(dòng)物的摻雜密度為：水蚯蚓13000-15000個(gè)/m2，河蚌1000-1100個(gè)/m2。

23、本發(fā)明提供了一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下有益效果：

24、本發(fā)明中，人工濕地通過(guò)前后段復(fù)合基質(zhì)層的多層設(shè)計(jì)，物理過(guò)濾與化學(xué)吸附相結(jié)合；粗砂和細(xì)砂層的分級(jí)過(guò)濾功能，加上改性生物炭層對(duì)微塑料的吸附作用，使得系統(tǒng)能夠有效捕獲和去除不同粒徑的微塑料顆粒；并且通過(guò)引入濾食與顆粒捕獲能力強(qiáng)的底棲動(dòng)物，增強(qiáng)了濕地系統(tǒng)的捕獲能力，底棲動(dòng)物通過(guò)攝取和過(guò)濾微塑料顆粒，不僅直接減少微塑料含量，還促進(jìn)了底部微生物的生物活性；微生物的降解作用則能夠進(jìn)一步將微塑料分解，實(shí)現(xiàn)生物修復(fù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述方法包括步驟如下：

2.如權(quán)利要求1所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述粗砂層(1)、細(xì)砂和生物炭層(2)和腐殖質(zhì)層(3)的層高為300～400mm，粗砂的粒徑為30～50mm，細(xì)砂和生物炭層(2)中的細(xì)砂與生物炭以2:1的質(zhì)量比組合；

3.如權(quán)利要求1所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述生物炭采用改性生物炭，改性生物炭的制備方法如下：

4.如權(quán)利要求3所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)材料采用玉米棒和/或甘蔗渣。

5.如權(quán)利要求3所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述鐵鹽溶液包括：氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、醋酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵和醋酸亞鐵中的一種或多種。

6.如權(quán)利要求3所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述a3中，生物炭與鐵鹽溶液的固液比為5～15g：100～200ml。

7.如權(quán)利要求1所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述水生植物采用美人蕉、黃花鳶尾、千屈菜中的一種或者多種。

8.如權(quán)利要求1所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述微塑料降解微生物采用桿菌屬或芽孢桿菌屬的細(xì)菌。

9.如權(quán)利要求1所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述底棲動(dòng)物采用水蚯蚓和/或河蚌。

10.如權(quán)利要求9所述的底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，其特征在于，所述底棲動(dòng)物的摻雜密度為：水蚯蚓13000-15000個(gè)/m2，河蚌1000-1100個(gè)/m2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種底棲動(dòng)物強(qiáng)化人工濕地去除尾水中微塑料的方法，涉及微塑料去除技術(shù)領(lǐng)域。人工濕地通過(guò)前后段復(fù)合基質(zhì)層的多層設(shè)計(jì)，物理過(guò)濾與化學(xué)吸附相結(jié)合；粗砂和細(xì)砂層的分級(jí)過(guò)濾功能，加上改性生物炭層對(duì)微塑料的吸附作用，使得系統(tǒng)能夠有效捕獲和去除不同粒徑的微塑料顆粒；并且通過(guò)引入濾食與顆粒捕獲能力強(qiáng)的底棲動(dòng)物，增強(qiáng)了濕地系統(tǒng)的捕獲能力，底棲動(dòng)物通過(guò)攝取和過(guò)濾微塑料顆粒，不僅直接減少微塑料含量，還促進(jìn)了底部微生物的生物活性；微生物的降解作用則能夠進(jìn)一步將微塑料分解，實(shí)現(xiàn)生物修復(fù)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：黃慧莉,余婷,張豐產(chǎn),王天星,楊長(zhǎng)明,吳師,李振鑫,魏雁冰,薛杰,林圻壅,張浩男,謝圣杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19