CN103992011B - 一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置，其由外围过滤系统、内部促沉净化系统和底部组成，其中外围过滤系统由外围固定布水板及外围促沉填料组成，内部促沉净化系统由内部固定挡水板、集水管、布水管、内部促沉填料及排水管组成。本发明的用于农田排水口的污染物促沉净化装置能够实现对农田排水污染物的原地处理，同时所用材料没有任何生态风险，且设计简单，占地小，成本低廉，运行维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体地说涉及一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置。
背景技术
随着我国工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农村面源污染已经取代点源成为水环境污染的最重要来源，而在农村面源污染中，农田面源污染占主要部分。目前，国内关于农田面源污染控制的方法主要包括农田肥料施用的管理技术、生态沟渠拦截技术、河浜及塘系统处理技术等。这些技术在科学性和针对性等方面均具备较强优势，对拦截和净化农田面源污染均能起到一定功效。但农田肥料管理技术在我国目前农业生产模式和管理体制条件下，无法大面积推广；河浜及塘系统处理技术是牺牲水体养殖等生产为代价的，且由于浜、塘等布局原因，也限制了技术的实际应用；生态沟渠拦截技术是目前国内较为通行的做法，该技术是通过对现有农田内部沟渠的生态化改造，使其在污染发生区域进行直接拦截和净化，实现对农田面源污染的控制，但此法无法满足瞬时大流量、污染浓度高时的处理效率要求，同时，现有生态沟渠自身的生态系统不能维持，耐冲击负荷能力较差。
发明内容
本发明提供了一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置，其由外围过滤系统、内部促沉净化系统和底部组成，其中外围过滤系统由外围固定布水板及外围促沉填料组成，内部促沉净化系统由内部固定挡水板、集水管、布水管、内部促沉填料及排水管组成；
其中外围固定布水板上有直角三角堰，外围固定布水板与内部固定挡水板均为半圆柱体形，外围固定布水板在内部固定挡水板的外围，两者中间填充外围促沉填料，内部固定挡水板内部填充内部促沉填料；集水管位于内部促沉净化系统下部，一端穿过内部固定挡水板弧面深入外围促沉填料内，另一端与布水管相通；布水管于内部促沉净化系统垂直安装，管下端连接装置底部，顶端封口，沿顶端向下四周开布水孔；排水管平行于装置底部安装，一端深入内部促沉填料内，另一端穿过内部固定挡水板直立面和田埂进入农田沟渠系统；
其中所述的农田排水口污染物促沉净化装置为半圆柱体形，装置直径范围为2.0～3.0m，高度为0.8～1.3m。
其中装置外围固定布水板由塑料片构建而成，板材厚度为2.0～3.0mm，成半圆形，两端连接农田田埂，直径为2.0～3.0m，高度为0.6～1.1m，塑料片上沿开若干直角三角堰，堰高8.0～8.5cm，堰宽9.0～10cm；外围促沉填料为天然沸石，铺填高度从装置底部向上至三角堰底向下0.1～0.2m处。
其中内部固定挡水板由PVC板材焊接而成，为半圆柱体桶形，带底板，上端开放，直径为1.4～2.4m，高度为0.8～1.3m；集水管3～4根，为PVC给水管，位于内部促沉净化系统下部，平行于装置底部安装，一端穿过内部固定挡水板弧面深入外围促沉填料内，另一端与垂直于其的布水管相通；布水管为PVC给水管，高度距内部固定挡水板顶部0.3～0.4m，于内部促沉系统中心垂直安装，管下端焊接于装置底部PVC板上，顶端封口，沿顶端向下四周开孔布水；内部促沉填料为天然沸石，铺填高度距布水管布水区域下沿0.1～0.2m；排水管为PVC给水管，平行于装置底部安装，一端深入内部促沉填料内，另一端穿过内部固定挡水板直立面和田埂进入农田沟渠系统。
本发明的用于农田排水口的污染物促沉净化装置在用于农田排水污染物拦截处理时，外围过滤系统设置从田块田埂开始，在田块内呈半圆形埋设后再止于田埂，其中的外围固定布水板上端预先开设直角三角堰，外围促沉填料采用网袋装填后铺设于外围固定布水板与内部固定挡水板之间；内部促沉净化系统设置于开挖施工后空间内，系统半圆柱直立面紧贴田块田埂安装，集水管和布水管预先连接，排水管在内部填料铺设前安装，内部促沉填料也采用网袋装填后堆砌铺设。其中外部填料直径大于内部填料直径，农田排水在经过外围过滤带初步过滤后，去除较大杂质和悬浮物，再经由内部集水-布水管实现串联和二次布水，并经过内部促沉净化系统处理后，进一步沉淀和净化污染物，二者紧密衔接、配合作用，共同实现拦截、促沉、净化农田排水污染物的效果。
本发明提供的用于农田排水口污染物促沉净化装置的作用机理是：针对农田排水以颗粒态污染物为主的特点，综合考虑污染物迁移途径和迁移特点，在靠近污染物产生区域内设置污染物促沉净化装置，通过装置的空间结构设计，改变农田排水水流路径，带动污染物，尤其是颗粒态污染物在预设路径内流动，增加污水在迁移路径上的水力停留时间，并通过三角堰布水、集水管集水与布水管二次布水的方式，使水流在下行-上行-下行中流动，促进颗粒态污染物的沉降，同时，通过在装置空间布局条件下的填料布设，进一步实现对污染物的拦截、过滤和沉淀，最终通过填料表面和内部形成的微生物群落，部分降解去除污染物，延长填料的使用寿命和作用时间，因此，本发明是通过内部集水管串联外围过滤系统和内部促沉净化系统，使污水经过外、内两次拦截、过滤和沉淀，最终实现污染物的部分去除。总体来说，本发明是借鉴潜流-垂直流人工湿地的技术思路，提供了一种原位拦截净化农田排水污染物的治理措施，在空间结构设计的基础上，利用水流速的改变和填料的合理配置，使颗粒、悬浮物、胶体等污染物被高效拦截、沉淀和去除，即通过装置的结构设计形成预想水流态，通过填料配置，实现过滤和沉淀等物理作用，吸附、絮凝等化学作用，氧化还原、吸收降解等生物作用，最终使装置成为农田面源污染处理体系中的重要组成部分。
本发明的用于农田排水口的污染物促沉净化装置，可以有效去除农田排水中颗粒态污染物及部分溶解态污染物，也可与生态沟渠配合使用，缓解生态沟渠耐冲击负荷能力差及生态系统不能维持等问题，实现对农田面源污染的全过程与高效控制。
本发明的优点在于：本发明提供的农田排水口污染物促沉净化装置能够实现对农田排水污染物的原地处理，装置的空间与结构设计适应农田排水污染物的特点，同时所用材料没有任何生态风险，且设计简单，占地小，成本低廉，运行维护成本低。
附图说明
图1.用于农田排水口的污染物促沉净化装置的剖面图
其中：
1、外围固定布水板；2、直角三角堰；3、外围促沉填料；4、内部固定挡水板；5、集水管；6、布水管；7、内部促沉填料；8、排水管；9、底部；10、布水孔
具体实施方式
实施例1
附图1为本发明的一种具体实施方式，是由外围固定布水板1、、外围促沉填料3、内部固定挡水板4、集水管5、布水管6、内部促沉填料7、排水管8和底部9组成；外围固定布水板1上分布有多个直角三角堰2；
外围固定布水板1、直角三角堰2及外围促沉填料3共同组成外围过滤系统，外围固定布水板1采用塑料板(台州市黄岩语欣园艺用品厂定制，浙江台州)，长度4.7m，高度1.1m，安装深度为1.0m，上沿直角三角堰2高度8.5cm，堰宽10cm，外围固定挡水板安装于预先开挖的半圆形坑体内，紧贴迎水面土壁，安装成直径为3.0m的半圆形，始于田埂，终于另一侧田埂；外围促沉填料3铺设于外围固定布水板1与内部固定挡水板4之间，采用网袋装天然沸石(浙江神石矿业有限公司，浙江缙云)，沸石粒径6～8cm，每袋重10kg，共250kg，安装深度在外围固定布水板直角三角堰下沿0.1m。
内部固定挡水板4、集水管5、布水管6、内部促沉填料7及排水管8共同组成内部促沉净化系统，内部固定挡水板4为半圆柱体桶形，直径2.4m，带底座，上不封顶，高度为1.2m，直立面紧贴田埂安装，采用PVC板材(上海嘉基橡塑制品有限公司，上海嘉定)焊接而成，板材厚度5mm；集水管5共3根，平行于内部固定挡水板底座安装，安装于底部向上0.15m，从内部固定挡水板直角面与弧面接缝开始，每隔45°安装一根，均匀分布，集水管5为PVC给水管(普通市售)，直径75mm，集水管5一端穿过内部固定挡水板弧面，深入外围促沉填料内，深入长度0.1m，集水管5与内部固定挡水板4接合处两侧采用配套的塑胶垫片和法兰(市售)进行密封，并使用PVC密封胶，集水管5另一端与垂直于其的布水管6连通，连接处也采用配套的塑胶垫片、法兰及PVC胶密封；布水管6垂直安装于底部9中心位置，管底焊接于底部，管高0.8m，顶端用配套管堵封口，布水管6采用PVC给水管，直径250mm，顶部向下0.15m段开布水孔10，布水孔10直径为6mm，集水管5和布水管6预先安装于内部固定挡水板4内；内部促沉填料7采用网袋装天然沸石(浙江神石矿业有限公司，浙江缙云)，沸石粒径2～4cm，每袋重10kg，共2600kg，安装深度在布水管6布水孔10下沿下0.15m，内部促沉填料7在排水管8安装结束后铺设；排水管8安装于平行内部固定挡水板底座上方0.4m处，共用2根，水平间隔0.8m，排水管一端穿过内部固定挡水板4直立面和田埂，与内部固定挡水板4接合处内侧采用配套的塑胶垫片、法兰及PVC胶(市售)密封，另一端深入内部促沉填料7内，深入长度为0.1m，排水管采用PVC给水管(市售)，直径88.5mm。
装置制作安装结束后进行进水调试，如布水管6及排水管8均有出水，则视为调试成功，否则需对集水管5、布水管6、排水管8与其它位置接合的严密性进行检查，直至接合处无漏水现象，布水管6及排水管8均有出水为止。
装置的实际运行效果表明，装置对总溶解固体(TDS)的去除率达到70-80％，对总氮(TN)和总磷(TP)的去除率均为25-60％，其处理效率和运行指标达到了设计要求，运行1～2年后对外围促沉填料3和内部促沉填料7进行整体清洗或更换。
本发明中未提及部分为本领域技术人员公知的技术，在此无需另外详述。
Claims (1)
1.一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置，其特征在于其由外围过滤系统、内部促沉净化系统和底部组成；
其中外围过滤系统由外围固定布水板及外围促沉填料组成，内部促沉净化系统由内部固定挡水板、集水管、布水管、内部促沉填料及排水管组成；
其中外围固定布水板上有直角三角堰，外围固定布水板在内部固定挡水板的外围，两者中间填充外围促沉填料，内部固定挡水板内部填充内部促沉填料；集水管位于内部促沉净化系统下部，一端穿过内部固定挡水板弧面深入外围促沉填料内，另一端与布水管相通；布水管于内部促沉净化系统垂直安装，布水管下端连接装置底部，顶端封口，沿顶端向下四周开布水孔；排水管平行于装置底部安装，一端深入内部促沉填料内，另一端穿过内部固定挡水板直立面和田埂进入农田沟渠系统。
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