CN115650442A - 一种用于农田污水处理的控藻装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于农田污水处理的控藻装置及方法，所述装置包括：依次连接的藻类培养池、净化池和湿地系统，所述藻类培养池中设置有藻类基质，藻类基质位于藻类培养池内部的底层，农田污水依次经过净化池和湿地系统进行过滤和净化。本发明通过藻类培养池培养需求的藻类，温控仪控制藻类生长温度，利用藻类降解农田污水中的有机物，吸附水中的重金属，吸收氮磷等营养盐，利用第一藻类浓度自动监测仪、第二藻类浓度自动监测仪监测藻类浓度，微纳米气泡机控制净化池中的氧气含量，经过净化池的污水进一步进入到湿地系统中，以达到二次处理的目的。
Description
技术领域
本发明涉及面源治理技术领域，特别是涉及一种用于农田污水处理的控藻装置及方法。
背景技术
藻类是原生生物界一类真核生物(有些也为原核生物，如蓝藻门的藻类)。藻类分布范围较广，适应性较强，不仅可以在江河、湖泊及海洋中存活，还可以生活在潮湿环境中。然而，一定区域内，藻类浓度含量较高时，会破会该区域的生态装置。因此，藻类也被认为是水污染的指示指标之一。相关研究表明，藻类虽然会破坏水体的生态健康，但是在环境工程领域也具有积极作用。如，藻类可以固定二氧化碳、去除有机物、吸附重金属等。农田污水中含有大量难以处理的有机物、重金属以及氮磷等营养盐，成为河湖等水域污染的重要来源，现有技术中多把农田污水中的蓝藻作为污染物去除。
农田污水作为较难处理的污水之一，常规污水处理技术需要耗费大量的资源，鉴于此，如何利用藻类对农田污水进行处理，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种用于农田污水处理的控藻装置及方法，用于对农田污水进行过滤和净化。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于农田污水处理的控藻装置，包括：依次连接的藻类培养池、净化池和湿地系统，所述藻类培养池中设置有用于维持藻类生长的藻类基质，藻类基质位于藻类培养池内部的底层，农田污水依次经过净化池和湿地系统进行过滤和净化。
所述藻类包括蓝藻。
进一步的，所述净化池靠近湿地系统的侧壁为可拆卸滤网，通过可拆卸滤网对农田污水中的杂质进行过滤。
进一步的，所述藻类基质成分为NaNO3、K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、CaCL2·7H2O、H3BO3、MnCL2·4H2O、ZnSO4·7H2O、NaMoO4·2H2O、CuSO4·5H2O、A5微量元素溶液、纤维藓类泥炭、珍珠岩、蛭石一种或多种。
进一步的，所述净化池的外部设置有微纳米气泡机，微纳米气泡机上设有气泡机气泡释放头，气泡机气泡释放头设置于净化池的底部用于释放微纳米气泡。
需要说明的是，微纳米气泡机既可以向水中充氧以满足微生物生存的氧需求，又可以团聚水中新生成的藻类方便去除多余的藻体。
进一步的，所述湿地系统为稳定表面流人工湿地，包括土壤基质，所述土壤基质位于湿地系统的底部且土壤基质上设有植物。
所述植物分为挺水植物和沉水植物，并按照挺水植物-沉水植物-挺水植物的方式种植。
进一步的，所述土壤基质由粗砾石、砾石、煤渣、陶粒、土壤及生物膜构成。
进一步的，所述粗砾石厚度为15cm，砾石厚度为10cm，煤渣厚度、陶粒厚度、土壤厚度均为5cm。
进一步的，所述藻类培养池还设有第一藻类浓度自动监测仪，第一藻类浓度自动监测仪位于藻类培养池的内部用于实时监控藻类浓度变化；所述净化池中设置有第二藻类浓度自动监测仪，第二藻类浓度自动监测仪位于所述净化池内部用于监测藻类浓度。
需要说明的是，温控仪用于控制藻类培养池内温度以便于控制藻体浓度在合理区间内。
进一步的，所述藻类培养池内还设有用以控制藻类培养池内温度的温控仪。
需要说明的是，第一藻类浓度自动监测仪位于藻类基质的上方。
进一步的，当第一藻类浓度自动监测仪监测到藻类培养池中藻体浓度在800万个/L-1400万个/L时，温控仪控制藻类培养池内温度维持在28℃-35℃；当第一藻类浓度自动监测监测到藻类培养池中藻体浓度大于1400万个/L时，温控仪控制藻类培养池内温度维持在5℃-10℃或45℃-50℃以破坏藻类生长。
一种农田污水处理方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过第一藻类浓度自动监测仪监测藻类培养池中藻体浓度，当藻体浓度在800万个/L-1400万个/L时，温控仪控制藻类培养池内温度维持在28℃-35℃；当藻体浓度大于1400万个/L时，温控仪控制藻类培养池内温度维持在5℃-10℃或45℃-50℃以破坏藻类生长；
步骤S2：农田污水和藻类培养池中的水流入净化池中，藻类在净化池中吸收农田污水中的污染物，使得藻类进一步生长繁殖；微纳米气泡机向净化池中水体充氧以满足藻类生存的氧需求，同时团聚水体中新生成的藻类；其中，污染物包括有机物、重金属和氮磷营养盐；藻类包括蓝藻；
步骤S3：净化池中的水体经过可拆卸滤网流入湿地系统，团聚的藻类和农田污水中杂物被可拆卸滤网拦截；
步骤S4：水体中未被拦截的藻体作为养料被湿地系统中的植物吸收。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过藻类培养池培养需求的藻类，温控仪控制藻类生长温度，利用藻类降解农田污水中的有机物，吸附水中的重金属，吸收氮磷等营养盐。利用第一藻类浓度自动监测仪、第二藻类浓度自动监测仪监测藻类浓度，微纳米气泡机控制净化池中的氧气含量，经过净化池的污水进一步进入到湿地系统中，可以达到二次处理的目的。
附图说明
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
图1为本发明一实施例所述的控藻装置流程示意图；
图2为本发明一实施例所述控藻装置具体示意图；
附图标记说明：1、藻类培养池；11、藻类基质；12、第一藻类浓度自动监测仪；13、温控仪；14、第二藻类浓度自动监测仪；2、净化池；21、微纳米气泡机；22、可拆卸滤网；23、微纳米气泡机释放头；3、湿地系统；31、土壤基质；32、挺水植物；33、沉水植物；4、阀门。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
为了便于理解，请参阅图1-图2，本发明提供的一种用于农田污水处理的控藻装置的一个实施例，包括：
一种用于农田污水处理的控藻装置，包括：依次连接的藻类培养池1、净化池2和湿地系统3，所述藻类培养池1中设置有藻类基质11，藻类基质11位于藻类培养池1内部的底层，农田污水依次经过净化池2和湿地系统3进行过滤和净化。
具体的，所述净化池2靠近湿地系统3的侧壁为可拆卸滤网22，通过可拆卸滤网22对农田污水中的杂质进行过滤。
可以理解的是可拆卸滤网22可拆卸滤网还起到防止藻类进入湿地系统3中的作用。
具体的，所述净化池2中设置有第二藻类浓度自动监测仪14，第二藻类浓度自动监测仪14位于所述净化池2内部用于监测藻类浓度。
具体的，所述净化池2的外部设置有微纳米气泡机21，微纳米气泡机21上设有气泡机气泡释放头23，气泡机气泡释放头23设置于净化池2的底部用于释放微纳米气泡。
具体的，湿地系统3为稳定表面流人工湿地，包括土壤基质31，所述土壤基质31位于湿地系统3的底部且土壤基质31上设有植物。
具体的，所述土壤基质31由粗砾石、砾石、煤渣、陶粒、土壤及生物膜构成。
具体的，所述植物分为挺水植物32和沉水植物33，并按照挺水植物32-沉水植物33-挺水植物32的方式种植。
上述方案中，土壤基质31为植物的生长提供基础条件，粗砾石厚度15cm、砾石厚度10cm、煤渣厚度5cm、陶粒厚度5cm、土壤厚度5cm；挺水植物32种植密度为15株/㎡，沉水植物33按照种植密度为25株/㎡；挺水植物32及沉水植物33选用当地优势物种，同时，按照挺水植物32-沉水植物33-挺水植物32的种植方式既释放了不同植物的净化功能，又使得本发明装置更为美观。
在具体的实施过程中，需要在田地沟渠中选择适当位置放置本发明装置，在藻类培养池1中添加蓝藻藻类基质11，藻类基质11为蓝藻的生长提供温床，利用第一藻类浓度自动监测仪12实时监控藻类浓度变化，控制藻体浓度在800万个/L-1400万个/L；温控仪13主要控制藻类培养池内温度变化，控制藻类培养池1温度在28-35℃，当藻体浓度过高时，温控仪13调整温度在5℃-10℃或45℃-50℃之间破坏藻类生存环境。
本发明通过培养蓝藻去除农田污水中的氮磷重金属等污染物，利用微纳米气泡以及温度控制蓝藻密度更好地去除污染。
实施例2
具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，进一步体现本方案的技术效果。
在具体的实施过程中，随着农田污水以及蓝藻进入净化池2中，蓝藻在净化池2中进一步生长繁殖，进而吸收水中的大量污染物，净化池2中安装有第一藻类浓度自动监测仪12以监控藻体浓度，微纳米气泡机21启动后，微纳米气泡释放头23释放大量的微纳米气泡，该气泡可以团聚大量藻体，使得团聚后的藻体易于打捞；同时，微纳米气泡机21可以增加水中的氧含量，使得藻类和微生物保持活性。农田污水经过净化池2处理后，净化池2和湿地系统3之间设置的阀门打开，净化后的农田污水进入湿地系统3。
上述方案中，微纳米气泡机21最大功率0.7kw，以空气为气源，罐体压力0.08-0.12MPa；微纳米气泡释放头型号选用杭州桂冠HG-1。
本发明还提供一个实施例，一种农田污水处理方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过第一藻类浓度自动监测仪12监测藻类培养池1中藻体浓度，当藻体浓度在800万个/L-1400万个/L时，温控仪13控制藻类培养池1内温度维持在28℃-35℃；当藻体浓度大于1400万个/L时，温控仪13控制藻类培养池1内温度维持在5℃-10℃或45℃-50℃以破坏藻类生长；
步骤S2：农田污水和藻类培养池1中的水流入净化池2中，藻类在净化池2中吸收农田污水中的污染物，使得藻类进一步生长繁殖；微纳米气泡机向水体中充氧以满足藻类生存的氧需求，同时团聚水体中新生成的藻类；其中，污染物包括有机物、重金属和氮磷营养盐；藻类包括蓝藻；
步骤S3：净化池2中的水体经过可拆卸滤网22流入湿地系统3，团聚的藻类和农田污水中杂物被可拆卸滤网22拦截；
步骤S4：水体中未被拦截的藻体作为养料被湿地系统3中的植物吸收。
本发明利用藻类实现农田污水中的的有机物、重金属以及氮磷等营养盐的处理。
本实例藻类基质11为藻类的生长提供温床，其中，藻类基质11成分及浓度为：
表1藻类基质成分表
除了上述成分外，还可以包括A5微量元素溶液，纤维藓类泥炭，珍珠岩，蛭石。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，包括：依次连接的藻类培养池(1)、净化池(2)和湿地系统(3)，所述藻类培养池(1)中设置有用于维持藻类生长的藻类基质(11)，藻类基质(11)位于藻类培养池(1)内部的底层，农田污水依次经过净化池(2)和湿地系统(3)进行过滤和净化。
2.根据权利要求1所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述净化池(2)靠近湿地系统(3)的侧壁为可拆卸滤网(22)，通过可拆卸滤网(22)对农田污水中的杂质进行过滤。
3.根据权利要求1所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述藻类基质(11)成分为NaNO3、K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、CaCL2·7H2O、H3BO3、MnCL2·4H2O、ZnSO4·7H2O、NaMoO4·2H2O、CuSO4·5H2O、A5微量元素溶液、纤维藓类泥炭、珍珠岩、蛭石中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述净化池(2)的外部设置有微纳米气泡机(21)，微纳米气泡机(21)上设有气泡机气泡释放头(23)，气泡机气泡释放头(23)设置于净化池(2)的底部用于释放微纳米气泡。
5.根据权利要求1所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述湿地系统(3)为稳定表面流人工湿地，包括土壤基质(31)，所述土壤基质(31)位于湿地系统(3)的底部且土壤基质(31)上设有植物，所述植物分为挺水植物(32)和沉水植物(33)，并按照挺水植物(32)-沉水植物(33)-挺水植物(32)的方式种植。
6.根据权利要求5所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述土壤基质(31)由粗砾石、砾石、煤渣、陶粒、土壤及生物膜构成。
7.根据权利要求1所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述藻类培养池(1)还设有第一藻类浓度自动监测仪(12)，第一藻类浓度自动监测仪(12)位于藻类培养池(1)的内部用于实时监控藻类浓度变化；所述净化池(2)中设置有第二藻类浓度自动监测仪(14)，第二藻类浓度自动监测仪(14)位于所述净化池(2)内部用于监测藻类浓度。
8.根据权利要求7所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，所述藻类培养池(1)内还设有用以控制藻类培养池(1)内温度的温控仪(13)。
9.根据权利要求8所述一种用于农田污水处理的控藻装置，其特征在于，当第一藻类浓度自动监测仪(12)监测到藻类培养池(1)中藻体浓度在800万个/L-1400万个/L时，温控仪(13)控制藻类培养池(1)内温度维持在28℃-35℃；当第一藻类浓度自动监测仪(12)监测到藻类培养池(1)中藻体浓度大于1400万个/L时，温控仪(13)控制藻类培养池(1)内温度维持在5℃-10℃或45℃-50℃以破坏藻类生长。
10.一种农田污水处理方法，使用权利要求1～9任一项所述一种用于农田污水处理的控藻装置，包括以下步骤：
步骤S1：通过第一藻类浓度自动监测仪(12)监测藻类培养池(1)中藻体浓度，当藻体浓度在800万个/L-1400万个/L时，温控仪(13)控制藻类培养池(1)内温度维持在28℃-35℃；当藻体浓度大于1400万个/L时，温控仪(13)控制藻类培养池(1)内温度维持在5℃-10℃或45℃-50℃以破坏藻类生长；
步骤S2：农田污水和藻类培养池(1)中的水流入净化池(2)中，藻类在净化池(2)中吸收农田污水中的污染物，使得藻类进一步生长繁殖；微纳米气泡机向净化池(2)中水体充氧以满足藻类生存的氧需求，同时团聚水体中新生成的藻类；其中，污染物包括有机物、重金属和氮磷营养盐；藻类包括蓝藻；
步骤S3：净化池(2)中的水体经过可拆卸滤网(22)流入湿地系统(3)，团聚的藻类和农田污水中杂物被可拆卸滤网(22)拦截；
步骤S4：水体中未被拦截的藻体作为养料被湿地系统(3)中的植物吸收。
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