摘要:
灌溉水是南方稻田土壤镉(Cd)最大的输入项,且现有农田灌溉水Cd限量标准(GB5084—2005)尚不能保证稻谷及产地安全,灌溉水Cd入田前应急净化十分迫切.研究通过静态吸附实验和特征参数比较,筛选和创制出5类价廉、环保的高效Cd净化材料;通过动态模拟实验、室内流速试验,结合流体力学等理论知识,创制出1套具有广泛适用性的Cd污染灌溉水快速净化装置,并率先给出了8套推荐材料配方.结果表明,陶粒(5~8mm)和珍珠岩(2~3mm)Cd吸附能力较差,每方材料分别可以净化Cd92.30g和27.89g;其他5类材料Cd净化能力较强,每方材料可吸附Cd量:碱化毛发(1032g)>赤泥粒(5~8mm,534.1g)>石灰石(5~8mm,459.4g)>沸石(5~8mm,441.3g)>油菜秸秆(403.6g);模拟灌溉水Cd浓度60ppb、穿透时间0.59s、过水流量53.33m3.h-1(内径40cm圆形过水断面),净化时间3小时内5类材料Cd吸附量分布于区间[344.4,358.2],差异较小;保证灌溉水经净化Cd浓度<10ppb,每方材料Cd动态吸附量从大到小依次为:碱化毛发1002g>赤泥粒702.2g>石灰石649.3g>沸石545.9g>油菜秸秆439.4g,这与静态吸附实验结果一致.净化装置优选材料粒径5~8mm,进水口内径10cm,壳体内径40cm,最大流量64.8m3·h-1;装置设3个材料滤层,每个滤层填充单一材料,滤层高度5~10cm.配方选取原则为:尊重当地资源禀赋基础上优先选取天然和无机材料,材料滤层优选顺序为:赤泥粒>石灰石>沸石>油菜秸秆>碱化毛发.