CN104129884A - 一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征包括外池、内池、生态净化箱、排涝闸门、排水闸门。隔水墙将净化池分隔成为外池和内池，外池与排水沟渠连通，内池中布设有大量的生态净化箱，外池与内池之间形成了排涝通道。在内池进水端两侧安装有排涝闸门，排涝闸门可控制水流进入内池或是通过排涝通道。排水闸门安装于内池的出水端中部，排水闸门可按预设的开启和关闭时长做间歇式开闭运动，使得内池中的污水在净化池中得到充分的净化后排出。本发明可有效地降低农田排水中富营养物质的含量，阻止农田面源污染向外界的扩散，且具有占地面积小、净化效率高、不阻碍农田排涝、制造简单、维护方便的优点，适合大面积实施。

Description

一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池

技术领域

本发明涉及一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，属于农田面源控制技术领域。 

背景技术

农业面源污染已成为全球水污染的重要来源之一，尤其以氮磷污染最为严重，农业面源污染已造成地下水的污染，硝酸盐的超标和地表水中氮磷的富集导致河流湖泊水体水质的全面恶化和富营养化，引发湿地退化、赤潮等一系列全球性的水环境治理难题。近年来, 在中国许多地区特别是农业相对发达、经济水平较高地区，农田中普遍存在过量施用化肥和喷施高毒高残留农药等现象，造成农业面源污染加剧、水体富营养化和农田生态系统生物多样性减少等生态环境问题日益突出，以农田为核心的农业面源污染已成为影响下游河湖水质的主要污染源，同时也危及到下游群众的生活和工农业生产用水安全，加剧了流域生态安全隐患。因此，控制由农业面源污染引起的排水污染对保障河湖水质安全及流域社会经济的可持续发展，具有现实迫切性和长远战略意义。 

目前已推广使用的农业面源污染控制技术主要有人工湿地技术、滨岸缓冲带控制技术和生态渠道净化技术等。人工湿地技术和滨岸缓冲带控制技术由于占地面积大，维护费用高等特点，在我国的推广和应用受到了较大的限制。生态渠道净化技术是目前广泛使用的一种污染物原位拦截技术，具有占地少、布置灵活、维护方便、投资少等优点，非常适合我国地少人多的国情。但目前大多数的生态渠道净化方法都是在现有的农田排水沟渠中种植水生植物或布设一些净化装置，如生物净化箱等，利用水流通过净化装置时发生的物理化学反应来截留和降低污染物浓度，这些措施在一定程度上缓解了农业面源污染的问题，但在实施过程中发现，由于生态净化装置在排水沟渠中的布设路线长且分散，水力停留时间短，净化效率低，且在汛期会降低排水沟渠的过流能力，通常需要及时取出，待排涝期结束后再放回，维护成本非常高。目前，具有建设和维护成本低、对农田污水具有较高效净化效率的集中式水质净化装置系统尚不多见。 

发明内容

本发明提出了一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，具有占地面积小、水力停留时间长、维护方便、净化效果好等优点，适用于农田排水沟渠的截污净化，从而降低农业面源污染物质对下游水体的污染，且能有效的解决目前净化方法中遇到的汛期阻水问题。 

本发明的技术解决方案： 

一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，包括外池、内池、生态净化箱、排涝闸门、排水闸门；净化池为长方体水池，采用若干隔水墙将净化池分隔成为外池和内池，所述外池开设在农田排水沟渠中，并与农田排水沟渠连通；所述内池位于外池的中部，所述内池与外池之间的水流通道为排涝通道，在汛期可快速排出农田中的积水；所述内池中设置生态净化箱，所述内池的进水端两侧安装排涝闸门，内池出水端中部安装排水闸门。

上述外池和内池的底部渠床为台阶结构，渠床深度沿水流方向逐步增加。 

上述生态净化箱为透水结构，包括网箱盖和网箱体，所述生态净化箱内放置有大量生物填料球和多个活性碳过滤层。 

上述排涝闸门对称地安装于内池进水端的两侧，包括转轴、固定环和旋转闸门叶，所述转轴固定于渠床和隔水墙上，所述旋转闸门叶可绕转轴转动，其转动位置可通过闸门栓和固定环固定。 

上述排水闸门包括电动机、减速箱、横梁、闸门控制器、闸墩和排水闸门叶，所述闸墩固定于渠床和隔水墙上，所述横梁固定于两侧闸墩的顶部，所述电动机、减速箱和闸门控制器固定于横梁上，所述电动机可带动排水闸门叶作上下运动。 

本发明所达到的有益效果： 

1、本发明采用内、外池结构，将水质净化区域和排涝通道隔离，在汛期可打开排涝通道，同时关闭内池进水口，水流直接通过内外池之间的排涝通道快速流走，不必取出内池中的生态净化箱，对原有的农田排水沟渠的过流能力没有影响，同时也保护了内池中的生态净化箱的生物膜结构不被水流冲击破坏。在非汛期，将排涝通道关闭，水流全部进入内池中并通过其中的生物净化箱得到净化。

2、排水闸门采用间歇式开启工作方式，延长了农业污水在净化池中的停留时间，有效的提高了水质净化效果。 

3、本发明采用生态净化箱对农田中排出的富营养化水分进行物理过滤和生态吸收，具有较高的水质净化效率，能有效地降低高浓度污染物向下游的排放。 

4、本发明结构简单、紧凑，净化池内有效净化区域的面积比率大，提高了土地使用效率。 

5、对于农田污染较重的区域，本发明可进行串联使用，进一步提高对农业污水的截污净化效果。 

附图说明

附图1是本发明的俯视图（排涝通道关闭状态）。 

附图2是本发明的俯视图（排涝通道开启状态）。 

附图3图1的A-A截面图。 

附图4是图1的B-B截面图。 

附图5是图1的C-C截面图。 

附图6是生态净化箱结构图。 

附图7是排涝闸门结构图。 

图中的1是外池、2是内池、3是排涝通道、4是生态净化箱、5是排涝闸门、6是闸门栓、7是排水沟渠、8是农田、9是水流方向、10是隔水墙、11是排水闸门、12是下游水位、13是净化池内水位、14是渠床、15是电动机、16是减速箱、17是横梁、18是闸门控制器、19是闸墩、20是边坡、21是排水闸门叶、22是网箱盖、23是生物填料球、24是网箱体、25是活性炭过滤层、26是转轴、27是固定环、28是旋转闸门叶。 

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细描述，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。 

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，包括外池1、内池2、生态净化箱4、排涝闸门5、排水闸门11。 

如图1、图2、图3、图4和图5所示，上述外池1形状为长方体，池壁采用砖石混凝土结构，外池1开设在农田排水沟渠7中，与农田排水沟渠7连通，外池1的宽度为农田排水沟渠7宽度的4~5倍。 

上述内池2位于外池1的中部，采用若干隔水墙10与外池1分隔开，隔水墙10采用砖石混凝土材料，直接砌在底部渠床14上。 

上述排涝通道3是指内池2与外池1之间的水流通道，在汛期可快速排出农田中的积水。 

上述外池1和内池2的底部渠床14为台阶结构，相邻台阶高度差为10~20cm，渠床14深度沿水流方向9逐步增加。 

上述生态净化箱4堆放于内池2中，净化箱4的堆放高度低于净化池1高度40cm ~ 60cm，堆放间距为20cm ~ 40cm。净化箱4为透水结构，如图6所示，其特征包括网箱盖22、生物填料球23、网箱体24和活性炭过滤层25。上述网箱盖22和网箱体24采用PVC管和尼龙网制成，网箱盖22可开启或关闭，方便内部生物填料球23及活性炭过滤层25的更换。上述生物填料球23由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P等污染物质。生物填料球23堆放于净化箱4内。上述活性炭过滤层25垂直放置于净化箱4内，并与生物填料球23呈间隔排列。 

上述排涝闸门5对称安装于内池2进水端的两侧，如图7所示，其特征包括转轴26、固定环27和闸门28，转轴26固定于渠床14和隔水墙10上，旋转闸门叶28可绕转轴26转动，其转动位置可通过闸门栓6和固定环27固定。 

上述排水闸门11安装于内池2的出水端中部，其特征包括电动机15、减速箱16、横梁17、闸门控制器18、闸墩19和排水闸门叶21，闸墩19固定于渠床14和隔水墙10上，横梁17固定于两侧闸墩19的顶部，电动机15、减速箱16和闸门控制器18固定于横梁17上，电动机15可带动排水闸门叶21作上下运动。 

本发明的工作原理：在日常运行中，排水沟渠7的水流量较小，水位较低，旋转并锁定排涝闸门5至排涝通道3关闭位置，此时内池2的进水口打开，同时内池2中的排水闸门11在闸门控制器18和电动机15的控制下按预设的净化停留时长间做歇式的开启和关闭运动。在排水闸门11关闭期间，农业污水可进入并停留在内池2中，生物填料球14中的生物膜可截留和吸附农业污水中的N、P等容易生物降解的有机物，而活性碳过滤层16能部分去除水体中的重金属元素、游离氯、酚等难降解有机物，同时还可滤除水体中的藻类及部分颗粒悬浮物。经过设定净化停留时间后，排水闸门11开启，此时净化池内水位13高于下游水位12，内池2中已被净化的水通过排水闸门11排出。这种间歇式排水方式保证了污水与生态净化箱4有充分的接触时间，极大的提高了污水中的污染物质的交换与去除效率。在雨季，农田8和排水沟渠7中的水位快速上涨，此时旋转并锁定排涝闸门5至排涝通道3打开位置，此时内池2的进水口被关闭，进入净化池的外池1中的水可以通过两侧的排涝通道3直接流出净化池，布设在内池2中的净化箱4不用取出，净化池对原有的农田排水沟渠7的过流能力没有影响，同时也保护了内池2中的净化箱4内的生物膜结构免受大水流冲击而脱落破坏，在汛期过后能立即恢复其净化功能。 

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。  

Claims (5)

1.一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征在于：包括外池、内池、生态净化箱、排涝闸门、排水闸门；净化池为长方体水池，采用若干隔水墙将净化池分隔成为外池和内池，所述外池开设在农田排水沟渠中，并与农田排水沟渠连通；所述内池位于外池的中部，所述内池与外池之间的水流通道为排涝通道，在汛期可快速排出农田中的积水；所述内池中设置生态净化箱，所述内池的进水端两侧安装排涝闸门，内池出水端中部安装排水闸门。

2.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征在于：所述外池和内池的底部渠床为台阶结构，渠床深度沿水流方向逐步增加。

3.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征在于：所述生态净化箱为透水结构，包括网箱盖和网箱体，所述生态净化箱内放置有大量生物填料球和多个活性碳过滤层。

4.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征在于：所述排涝闸门对称地安装于内池进水端的两侧，包括转轴、固定环和旋转闸门叶，所述转轴固定于渠床和隔水墙上，所述旋转闸门叶可绕转轴转动，其转动位置可通过闸门栓和固定环固定。

5.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的间歇式生态净化池，其特征在于：所述排水闸门包括电动机、减速箱、横梁、闸门控制器、闸墩和排水闸门叶，所述闸墩固定于渠床和隔水墙上，所述横梁固定于两侧闸墩的顶部，所述电动机、减速箱和闸门控制器固定于横梁上，所述电动机可带动排水闸门叶作上下运动。