(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811396652.6
(22)申请日 2018.11.22
(71)申请人 河海大学
地址 211100 江苏省南京市江宁区佛城西
路8号
(72)发明人 许明 张璐璐 薛朝霞 方芳
操家顺
(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人 曹翠珍
(51)Int.Cl.
C02F 3/00(2006.01)
(54)发明名称
工艺及其应用
(57)摘要
本发明公开了一种组合式农田面源污水净
化装置、其净化工艺及其应用，在农田与排水沟
间设置阶梯形的组合式农田面源污水净化装置，
内部填充的轻质多孔复合陶粒的为微生物降解
污染物提供足够的氧气；在田垄开口将农田污水
引入，农田排水经过净化装置梯级后形成跌水提
高水中溶解氧浓度、提高水力停留时间，出水排
入排水沟，使尽量多的农田排水流经水质净化器
得以处理。本发明面源污染氮、磷净化好、维护管
理方便、工程投资少，制作简单、造价低廉，可实
现工厂化生产，不受时间、季节、
地点等的限制。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109485136 A 2019.03.19
C N 109485136
A
1.一种组合式农田面源污水净化装置，其特征在于，由不同水平高度的组合式农田面源污水净化装置单体固定拼装而成的，整体呈阶梯状； 所述的组合式农田面源污水净化装置单体为矩形的空心无盖箱体结构，在长度方向的两侧挡板开口，开口位置错位，首尾开口之间的负载空间内填充轻质多孔复合陶粒滤料。
2.权利要求1所述的组合式农田面源污水净化装置，其特征在于，组合式农田面源污水净化装置单体为木质或塑料材质，长：宽：高=0.5-1m：0.1-0.3m：0.1-0.3m；开口宽度与单体宽度相同。
3.权利要求1所述的组合式农田面源污水净化装置，其特征在于，组合式农田面源污水净化装置单体内部两个开口的内侧设隔网，在两隔网之间加载新型轻质多孔复合陶粒滤料。
4.基于权利要求1所述的组合式农田面源污水净化装置的农田面源污水净化工艺，其特征在于，步骤如下：
（1）、将组合式农田面源污水净化装置单体按照不同水平高度两两依次组装，形成阶梯状污水处理装置，因两侧开口位置错位，则污水在装置内部的流向呈“之”字形，装载新型轻质多孔复合陶粒滤料；
（2）、将组合式农田面源污水净化装置放置于农田水塘的田埂与排水沟之间，将农田围堰开口，将污水引入组合式农田面源污水净化装置，使农田排水依次通过单体内填充的轻质多孔复合陶粒滤料，利用微生物降解污水中的营养物质，出水达标排放；污水流速控制在0.05-0.6m/s。
5.权利要求4所述的组合式农田面源污水净化工艺，其特征在于，所述的多孔复合陶粒滤料的制备方法如
下：
（1）、原料处理：将玉米秸秆粉碎，将玉米秸秆粉和凹凸棒土烘干；
（2）、造粒：将凹凸棒土、玉米秸秆粉按比例混合，搅拌均匀；运用造粒机将混合粉末加水造粒成不同粒径的生料球；将生料球置于烘箱烘干；
凹凸棒土、玉米秸秆粉的质量比是1:1-5:1；
（3）、焙烧、在空气条件下，将生料球从室温加热至600℃，焙烧2小时后，冷却至室温，制得轻质多孔复合陶粒，粒径在5-30mm，BET 比表面积150-300m 2/g。
6.权利要求1所述的组合式农田面源污水净化装置的应用方法，是在农田水塘的田埂与排水沟中间设置组合式农田面源污水净化装置，从农田排出的水呈“之”字形流经组合式农田面源污水净化装置的轻质多孔复合陶粒滤料，从出口排出后从组合式农田面源污水净化装置单体形成的台阶跌水下落。
权 利 要 求 书1/1页CN 109485136 A
一种组合式农田面源污水净化装置、其净化工艺及其应用
技术领域
[0001]本发明属于环境保护和农业面源污染控制领域，更具体说是一种有效降低农田污水中氮磷和有机污染物的便捷处理方法。
背景技术
[0002]农田面源污染已成为我国众多水体富营养化的主要原因，其贡献率超过了来自城市生活污水和工业的点源污染，农田面源所引发的水污染将会是中国可持续发展的最大挑战之一。由农田排水而产生的农田面源污染物比较复杂，随施入化肥、农药的种类而变化，但一般主要以氮、磷、有机物以及农药残留物为主。有效控制农田面源污染中氮、磷浓度是降低农田面源污染受纳水体富营养化程度的关键措施，同时也是农田面源污染控制研究方面的重要内容。
[0003]目前农田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、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因其占地面积大，难以适应我国人多地少的国情，在推广和应用方面受到了一定程度的限制，尤其在经济发达人、地矛盾突出的地区这种限制更为严重。生态沟渠是一种对农田排水沟渠中污染物质进行原位生态拦截的生态工程技术，虽然可以较好地协调人、地矛盾，但是与人工湿地技术、滨岸缓冲带控制技术同样具有基建工程多，现场施工复杂，管理难度大等问题。总之，现有面源污染控制技术的推广和应用情况并不理想。CN201110036371.1公布了一种构建农田排水生态净化系统的方法，通过在农田排水沟渠末端、农田排水涵管之前设置椭圆形生态缓冲区，在生态缓
冲区内种植易吸收N、P营养元素的水生植物，在农田排水涵洞内设置农田排水生态净化筒，生态净化筒，净化筒上设置生物净化环。农田排水流经该系统得到净化。该专利虽然没有上述技术所具有的问题，但是应用范围仅适用于农田沟道末端具有排水涵管的渠道，且受排水涵管长短的影响，同时椭圆形生态缓冲区植物的管理也不方便。目前，不需要或需要较少基建工程、现场安装方便、可直接用于沟渠中对农田排水进行净化的成型装置系统尚不多见。
发明内容
[0004]本发明提供一种组合式农田污水处理装置及方法，其目的克服农田面源污染问题，通过在农田与农田排水沟之间架设组合式农田面源污水净化装置，有效控制农田面源污染中氮磷的浓度，从而降低农田面源污染受纳水体富营养化程度。同时，吸附农田排水中难以生物降解的农药残留物和有机物。
[0005]本发明的技术解决方案：
[0006]一种组合式农田面源污水净化装置，由不同水平高度的组合式农田面源污水净化装置单体经螺栓固定拼装而成的，整体呈阶梯状；
[0007]所述的组合式农田面源污水净化装置单体为矩形的空心无盖箱体结构，在长度方向的两侧挡板开口，开口位置错位，首尾开口之间的负载空间内填充轻质多孔复合陶粒滤料；
[0008]组合式农田面源污水净化装置单体为木质或塑料材质，长：宽：高＝0.5-1m：0.1-0.3m：0.1-0.3m。开口宽度与单体宽度相同。
[0009]组合式农田面源污水净化装置单体内部两个开口的内侧设隔网，在两隔网之间加载新型轻质多孔复合陶粒滤料，隔网间隙略小于陶粒粒径，避免陶粒被水流冲走。[0010]基于上述组合式农田面源污水净化装置的农田面源污水净化工艺，步骤如下：[0011](1)将组合式农田面源污水净化装置单体两两依次组装，形成阶梯状污水处理装置，污水在装置内部的流向呈“之”字形，装载新型轻质多孔复合陶粒滤料。
[0012](2)将组合式农田面源污水净化装置装置置于农田水塘的田埂与排水沟之间，将农田围堰开口将污水引入装置，使农田排水依次通过各单体的轻质多孔复合陶粒滤料，利用微生物降解污水中的营养物质，出水达标排放。
[0013]利用进口挡板控制流量和流速，流速控制在0.05-0.6m/s。
[0014]所述的多孔复合陶粒滤料的制备方法如下：
[0015](1)、原料处理：将玉米秸秆粉碎，将玉米秸秆粉和凹凸棒土烘干；
[0016](2)、造粒：将凹凸棒土、玉米秸秆粉按比例混合，搅拌均匀；运用造粒机将混合粉末加水造粒成
不同粒径的生料球；将生料球置于烘箱于105℃烘干20h；
[0017]凹凸棒土、玉米秸秆粉的比例是1:1-5:1(质量比)。
[0018](3)、焙烧、在空气条件下，将生料球从室温加热至600℃，焙烧2小时后，冷却至室温，制得轻质多孔复合陶粒，粒径在5-30mm，比表面积BET 150-300m2/g。
[0019]组合式农田面源污水净化装置的应用方法，是在田埂与排水沟中间设置组合式农田面源污水净化装置，从农田排出的水呈“之”字形流经组合式农田面源污水净化装置，并从出口排出后从组合式农田面源污水净化装置单体形成的台阶跌水下落。
[0020]本发明的优点：
[0021](1)基建工程少，远小于现有农田面源控制技术的基建工程量，该处理装置仅需架设在农田排水沟渠与田埂之间，基本不需开挖与建设；
[0022](2)维护管理方便，轻质多孔复合陶粒上的生物膜老化后可方便及时的进行处理和更新；
[0023](3)处理效果好，轻质多孔复合陶粒内的生物膜降低了农田面源污染中氮、磷的浓度，减少了受纳水体富营养化的风险和程度；
[0024](4)制作简单、造价低廉，可实现工厂化生产，不受时间、季节、地点等的限制。
附图说明
[0025]图1：组合式农田面源污水净化装置使用状态示意图，其中a为俯视图，b为侧视图。[0026]图2：组合式农田面源污水净化装置结构示意图。
[0027]图3：组合式农田面源污水净化装置单体连接示意图。
[0028]其中，1-组合式农田面源污水净化装置，2-农田，3-田埂，4-农田排水沟，5-铁丝网，6-负载空间，7-跌水口，8-螺栓，9-组合式农田面源污水净化装置单体。
[0029]实施例1
[0030]参照图1所示，某农田2面积约10亩，农田边上设有田埂3，田埂外侧为农田排水沟4，排水沟宽约6m，深度约1.3m。在田埂与排水沟中间设置组合式农田面源污水净化装置1。
[0031]组合式农田面源污水净化装置是由不同水平高度的组合式农田面源污水净化装置单体9经螺栓8固定拼装而成的，整体呈阶梯状，在组合式农田面源污水净化装置的负载空间6内填充轻质多孔复合陶粒滤料。污水在经过组合式农田面源污水净化装置时从台阶形成跌水，达到自动曝气充氧的效果，利于陶粒生物膜中微生物的生长。
[0032]组合式农田面源污水净化装置单体9相对的两侧挡板开口，开口位置错位，进出口宽度与单体宽度相同，多个组合式农田面源污水净化装置单体交替拼装后，使污水在内部呈“之”字形流动，避免短流。组合式农田面源污水净化装置单体内部的出口前设两个隔网，在两隔网之间加载新型轻质多孔复合陶粒滤料，隔网间隙略小于陶粒粒径，避免陶粒被水流冲走。组合式农田面源污水净化装置单体材料为木质或塑料，长：宽：高＝0.5-1m：0.1-0.3m：0.1-0.3m。
[0033]多孔复合陶粒滤料的制备方法如下：
[0034](1)、原料处理：将玉米秸秆粉碎，将玉米秸秆粉和凹凸棒土放入烘箱，在105℃温度下烘干4h；
[0035](2)、造粒：将凹凸棒土、玉米秸秆粉按不同质量比混合，搅拌均匀；运用造粒机将混合粉末加水造粒成不同粒径的生料球；将生料球置于烘箱于105℃烘干20h；
[0036](3)、焙烧、在空气条件下，将生料球从室温加热至600℃，焙烧2小时后，冷却至室温，制得轻质多孔复合陶粒。
[0037]轻质多孔复合陶粒的粒径在5-30mm，比表面积BET 150-300m2/g。
[0038]凹凸棒土和玉米秸秆粉的质量比例为1:1。
[0039]一种组合式农田面源污水净化方法，其步骤为：
[0040](1)将组合式农田面源污水净化装置单体两两依次组装，形成阶梯状污水处理装置；装载新型轻质多孔复合陶粒滤料。
[0041](2)将组合式农田面源污水净化装置装置置于农田水塘的田埂与排水沟之间，将农田围堰开口将污水引入装置，使农田排水依次通过各单体的轻质多孔复合陶粒滤料，培养12天，使陶粒表面和内部培养生成稳定的生物膜，利用微生物降解污水中的营养物质，使出水可达标排放。
[0042]利用进口挡板控制流量和流速，流速控制在0.05-0.6m/s。
[0043]单体数量和摆放位置可依据污水状况和地形状态自由设置，并随时拆走，便于维护维修。
[0044]实施例1治理前后污染物去除情况见表1。
[0045]表1实施例1治理前后污染物去除情况
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议