CN104326628B - 一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，包括阻流池、沉砂池、净化池、闸门和生态净化箱。阻流池、沉砂池、净化池开设于农田排水沟渠中，依次连通，且深度逐渐减小。阻流池正对农田排水沟渠，中部设置有分水墙，沉砂池为“凹”字形结构，将阻流池包围在其中部，阻流池和沉砂池具有促进水中砂粒汇聚沉积的功能。净化池中布设有若干分隔墙和工字隔墙，使得净化池内形成回转形水流通道。本发明能显著的截留污水中的砂粒，缓解由于砂粒的表面包覆行为而造成的生物膜过早失效的问题，同时也降低了由于砂粒迁移而形成的污染物扩散。净化池中的复杂回转形结构有助于污水中可溶性污染物的去除。

Description

一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置

技术领域

本发明涉及一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，属于农田面源控制技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，所包含的土壤类别也多种多样。土壤质地是土壤物理性质之一，是指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。土壤质地与土壤通气、保肥、保水状况及耕作的难易程度有着密切的关系，也是拟定土壤利用、管理和改良措施的重要依据。不同质地的土壤直接影响到了当地农业生产的方式和方法。土壤质地按土壤中砂粒和黏土粒组合比例的不同一般可分为四大类：黏质土、黏壤土、砂壤土和砂质土，粘土成分大于80%左右的称为黏质土，60%左右的称为黏壤土，40%左右的称为砂壤土，20%左右的称为砂质土。其中介于黏壤土和砂壤土之间的轻砂壤土在我国黄河以北地区有着广泛的分布，如著名的内蒙古黄河大型灌区，灌区内轻砂壤土占灌区总面积的70%以上。这类土壤具有含砂量大，通透性好，质地疏松，耕作方便的优点，但同时由于土壤颗粒间孔隙大，使得土壤保水性差，养分易流失。因此这类土壤中种植的农作物往往容易产生缺肥早衰现象。针对这种现象，往往需要加大单次施肥量，并增加施肥次数，这种措施虽然使得农作物能够得到足够的养分，但过量的肥料流失也引起了下游受纳水体的严重污染。

砂壤土质农田中产生面源污染的途径分为两方面，一方面是农田土壤中未被作物吸收或被土壤固定的氮和磷溶解在水中进入到下游水体中，另一方面是污染物质容易吸附在砂粒表面，砂粒在地表径流、壤中流或灌溉排水过程中随着水流进入到下游水体中，从而形成污染物扩散。

目前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。在农田排水沟渠中开设生态净化池技术是目前广泛使用的一种污染物原位拦截技术，在净化池中布设一些净化装置，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，具有布置灵活、维护方便、投资少等优点。但在砂壤土质农田中实施发现，从土壤中流失的砂粒会包覆在净化装置的生物膜表面，使得其净化效率大幅度降低，需要频繁地更换，维护较为困难，严重的影响了生态净化池在具有此类土质地区的使用效率。因此，开发一种适用于轻砂壤土质农田的生态净化装置具有很好的应用价值。

发明内容

本发明提出了一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其目的是用于净化从轻砂壤土质农田中排出的含砂农业污水，阻止和截留水中的砂粒向下游的扩散，同时降低水中污染物的浓度，减轻面源污染向下游水体的扩散。

本发明的技术解决方案：

一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，包括阻流池、沉砂池、净化池、闸门和生态净化箱；所述阻流池、沉砂池、净化池开设于农田排水沟渠中，依次连通，且深度逐渐减小；所述生态净化箱放置于净化池中；所述闸门位于阻流池的入口处。

上述阻流池正对农田排水沟渠，中部设置有分水墙，所述分水墙垂直于阻流池的入口。

上述沉砂池为“凹”字形结构，将阻流池包围在其中部，并与阻流池两侧连通。

上述净化池中布设有若干分隔墙和工字隔墙，在净化池内形成回转水流通道，所述生态净化箱放置于水流通道中。

上述生态净化箱为透水结构，包括网箱盖、生物填料球、网箱体和活性炭过滤层，所述生物填料球和活性炭过滤层放置于网箱体内。

上述生物填料球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。

上述闸门位于阻流池的入口处，闸门包括闸墩、闸门横梁、闸门电机和闸门叶。

本发明所达到的有益效果：

1、本发明的前端设置有阻流池和沉砂池，水流在池中多次改变流动方向，能显著降低水流速度，水流会在池内形成涡流，有利于砂粒的沉降和汇聚。同时阻流池和沉砂池的深度大于后端的净化池，可有效的阻止沉积在池底的砂粒进入净化池中。

2、净化池中的分隔墙和工字隔墙将净化池分隔成为复杂的回转水流通道，农业污水在净化池中流速分布均匀，水力停留时间长，污水能均匀地通过池内的所有生态净化箱，池内没有流动死角，提高了净化池的容积利用率和净化效率，同时也进一步的促进了污水中砂粒的沉积。

3、本净化装置需定期清理底部沉积的砂粒，清理时可关闭闸门，阻止上游水进入池中，维护方便。

4、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，具有较高地水质净化效果，且更换和维护方便。

附图说明

附图1是本发明的俯视图。

附图2是图1的A-A截面图。

附图3是图1的B-B截面图。

附图4是图1的C-C截面图。

附图5是生态净化箱结构图

图中的1是净化池、2是分隔墙、3是生态净化箱、4是工字隔墙、5是沉砂池、6是阻流池、7是闸门、8是农田、9是水流方向、10是农田排水沟渠、11是分水墙、12是水渠边坡、13是渠床、14是闸门横梁、15是闸门电机、16是闸墩、17是闸门叶、18是水面、19是网箱盖、20是生物填料球、21是网箱体、22是活性炭过滤层。

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和图5所示，一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，包括阻流池6、沉砂池5、净化池1、闸门7和生态净化箱3。

上述阻流池6、沉砂池5、净化池1开设于农田排水沟渠10中，并与农田排水沟渠10连通。阻流池6、沉砂池5、净化池1的池壁采用砖石混凝土结构，相互连通，宽度为农田排水沟渠10的宽度的5~6倍。农田排水沟渠10中的水流从阻流池6进入，通过沉砂池5和净化池1后流出。

上述阻流池6、沉砂池5、净化池1的深度依次减小，相邻两池的深度差为40~50cm，净化池1的深度与农田排水沟渠10的深度相同。

上述阻流池6正对农田排水沟渠10，宽度为农田排水沟渠10宽度的3~4倍。阻流池6中部设置一分水墙11。

上述分水墙11为砖石混凝土结构，垂直于阻流池6的入口，用于将进入阻流池6中的水流分隔成两部分，阻流池6能减缓水流速度，并在池内两侧形成涡流，有利于砂粒在池内地汇聚和沉降。

上述沉砂池5为“凹”字型结构，将阻流池6包围在其中部，并与阻流池6连通。沉砂池5用于砂粒的进一步沉降和聚集。

上述净化池1内布设有若干分隔墙2和工字隔墙4，在净化池1中形成回转形水流通道，上述生态净化箱3放置在水流通道中。

上述生态净化箱3为透水结构，包括网箱盖19、生物填料球20、网箱体21和活性炭过滤层22，所述生物填料球和活性炭过滤层放置于网箱体内。上述网箱盖19和网箱体21采用PVC管和尼龙网制成，网箱盖19可开启或关闭，方便内部生物填料球20及活性炭过滤层22的更换。上述生物填料球20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。

上述净化箱3的堆放高度低于所在净化池1的顶部高度10cm~20cm，水平堆放间距为15cm~20cm。

上述闸门7位于阻流池6的入口处，闸门7包括闸墩16、闸门横梁14、闸门电机15和闸门叶17。

本发明的工作原理：

在日常运行中，来自农田排水沟渠10的含砂农业污水首先流入阻流池6中，被分水墙11分流后，分别在阻流池6的两侧形成两个水流涡旋，涡旋有助于污水中的砂粒在阻流池6中汇聚并沉积到池底部。污水经阻流池6减速和初步除砂处理后继续流入沉砂池5，由于阻流池6的深度大于沉砂池5，所以沉积在阻流池6底部的砂粒不会随水流进入到沉砂池5中。沉砂池5具有“凹”字形结构，水流在沉砂池5中的水流方向被多次改变，使得污水中大部分的砂粒在沉砂池5的转角处汇聚和沉积，经过两级除砂处理后的污水将继续流入净化池1中。同样，由于沉砂池5的深度大于净化池1的深度，所以沉积在沉砂池5底部的砂粒不会随水流进入到净化池1中去。净化池1中的水流通道为复杂的回转形结构，水流在池中的水力停留时间较长，使得污水在其间流动速度慢，分布均匀，有利于水中的营养物质与生物填料球20中的生物膜进行充分的物理化学反应。生物填料球20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22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。同时净化池1中的复杂回转结构也有利于污水中砂粒的进一步沉积，能有效的保护大部分的生物填料球20内的生物膜不被砂粒包覆而失效，也减少了因砂粒迁移而造成其表面附着污染物的扩散。本发明在实施过程中应根据实际污水中的含砂量情况进行定期清理，挖除池底的积砂，保证阻流池6、沉砂池5、净化池1的深度差。清理前应先关闭闸门7，排出池底积水后再进行清砂操作。

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)

1.一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其特征在于：包括阻流池、沉砂池、净化池、闸门和生态净化箱；所述阻流池、沉砂池、净化池开设于农田排水沟渠中，依次连通，且深度逐渐减小；所述生态净化箱放置于净化池中；所述闸门位于阻流池的入口处；

所述阻流池正对农田排水沟渠，中部设置有分水墙，所述分水墙垂直于阻流池的入口。

2.根据权利要求1所述的一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其特征在于：所述沉砂池为“凹”字形结构，将阻流池包围在其中部，并与阻流池两侧连通。

3.根据权利要求2所述的一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其特征在于：所述净化池中布设有若干分隔墙和工字隔墙，在净化池内形成回转水流通道，所述生态净化箱放置于水流通道中。

4.根据权利要求3所述的一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其特征在于：所述生态净化箱为透水结构，包括网箱盖、生物填料球、网箱体和活性炭过滤层，所述生物填料球和活性炭过滤层放置于网箱体内。

5.根据权利要求4所述的一种适用于轻砂壤土质灌区的绕流式生态净化装置，其特征在于：所述生物填料球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污染物质。