一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，包括農(nóng)田和農(nóng)田中設(shè)置的溝渠，所述溝渠兩側(cè)壁的頂部設(shè)置有壓頂，所述溝渠的底部鋪設(shè)有卵石或纖維層，所述卵石或纖維層面上及溝渠兩側(cè)壁設(shè)置有中間為六邊形孔的混凝土防滲砌塊，所述防滲砌塊的孔內(nèi)填充有植被，所述混凝土防滲砌塊層面上沿溝渠長度方向，等間距設(shè)置有沸石堆，所述每個(gè)沸石堆之間的溝渠壓頂兩側(cè)，分別設(shè)置有農(nóng)田排水口。本發(fā)明可以讓天然沸石再生，將污水中的部分養(yǎng)分重新數(shù)送到農(nóng)田中，被植物吸收，做到環(huán)保、節(jié)源，同時(shí)占地面積小，施工方便。
【專利說明】一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)污水處理、環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，對(duì)居民日常生活造成惡劣影響，其中，太湖水污染便是突出的一個(gè)。排入太湖的主要污染物的來源有三大類，包括工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染和生活污染。農(nóng)業(yè)面源污染主要來自于大量的農(nóng)用化學(xué)品的投入，據(jù)統(tǒng)計(jì)，太湖流域每年每公頃耕地平均化肥施用量(折純量)從1979年的24.4公斤增加到目前的66.7公斤，而一些發(fā)達(dá)國家規(guī)定每年每公頃耕地平均化肥施用量不得超過22.5公斤。通過溝渠、生態(tài)攔截系統(tǒng)的建設(shè)，可阻截大部分農(nóng)田損失的養(yǎng)分，但仍會(huì)有一部分養(yǎng)分進(jìn)入河道，進(jìn)而流入太湖。流失的這部分養(yǎng)分不僅污染了太湖，還造成資源的浪費(fèi)。數(shù)據(jù)顯示，淡水中氮含量超過4.60mg/L就是極負(fù)營養(yǎng)水，太湖水中氮含量最高時(shí)超過10mg/L，為藻類生長提供了一個(gè)最為基礎(chǔ)的物質(zhì)條件，導(dǎo)致太湖富營養(yǎng)化大面積爆發(fā)，湖面漂浮大量藍(lán)藻，且藍(lán)藻腐爛導(dǎo)致太湖水缺氧性惡臭，造成水污染，影響居民正常用水。根據(jù)連續(xù)5年的環(huán)境狀況公報(bào)顯示，湖體水質(zhì)均為劣V類，已經(jīng)間接的威脅到無錫市水源地的水質(zhì)，威脅到無錫市城市供水安全。因此，研宄制定有效的農(nóng)田非點(diǎn)源污染物攔截措施，消減農(nóng)田排水中氮磷等污染物負(fù)荷，遏制水體富營養(yǎng)化，成為控制農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研宄方面的重要內(nèi)容。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)面污染源氮磷流失攔截主要包括生態(tài)溝渠技術(shù)，攔截壩技術(shù)、ET造流生化技術(shù)以及生態(tài)塘/人工濕地處理技術(shù)等，適用于不同地形、地貌的面源氮磷流失生態(tài)攔截。而常用于去除水中氨氮的處理方法有生物處理法、膜過濾法、吹脫法以及吸附法。
[0003]沸石晶格內(nèi)部有很多大小均一的孔穴和通道，孔穴之間通過開口的通道彼此相連，并與外界溝通，晶穴體積約占總體積的40?50%，具有很大的比表面積(可達(dá)500?1100m2/g)，獨(dú)特的離子交換能力、靜電吸引力及吸附能力、篩分和催化能力，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和很強(qiáng)的耐酸耐堿性，其表面和內(nèi)部被微生物附著生長，構(gòu)成生物沸石反應(yīng)器，對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力，這點(diǎn)早已為人們所認(rèn)識(shí)，并用于氨氮污水處理，其交換能力遠(yuǎn)大于活性炭和離子交換樹脂"。我國天然沸石蘊(yùn)藏豐富品質(zhì)好，價(jià)格低，是氨氮污水處理的理想材料，但天然沸石吸附能力有限，對(duì)于高濃度氨氮污水處理再生頻繁，其應(yīng)用受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)農(nóng)田面源污染問題，考慮到傳統(tǒng)生態(tài)溝渠系統(tǒng)占地面積大、施工時(shí)間長及天然沸石吸附能力有限、再生困難的缺點(diǎn)以及未來的發(fā)展方向，將生態(tài)溝渠和天然沸石結(jié)合起來，提供一種美觀，占地面積小，施工方便，集污水輸送、攔截等功能的可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，不僅可以讓天然沸石再生，還能將污水中的部分養(yǎng)分重新輸送到農(nóng)田中，被植物吸收，達(dá)到環(huán)保、節(jié)源的目的。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，包括農(nóng)田和農(nóng)田中設(shè)置的溝渠，所述溝渠兩側(cè)壁的頂部設(shè)置有壓頂，所述溝渠的底部鋪設(shè)有卵石或纖維層，所述卵石或纖維層面上及溝渠兩側(cè)壁設(shè)置有中間為六邊形孔的混凝土防滲砌塊，所述防滲砌塊的孔內(nèi)填充有植被，所述混凝土防滲砌塊層面上沿溝渠長度方向，等間距設(shè)置有沸石堆，所述每個(gè)沸石堆之間的溝渠壓頂兩側(cè)，分別設(shè)置有農(nóng)田排水口。
[0007]所述植被包括土壤、植物碎渣或者其組合。
[0008]所述植被種植有挺水植物或沉水植物。
[0009]所述沸石堆距排水口的距離為10m，高為0.55-0.65m。
[0010]所述農(nóng)田排水口相對(duì)于溝渠底部為對(duì)稱設(shè)置。
[0011]所述排水口之間的距離為15m。
[0012]所述沸石堆套裝于鋼網(wǎng)之中，其形狀與溝渠斷面相吻合。
[0013]所述沸石堆由兩個(gè)三棱柱形沸石塊與兩個(gè)長方體形沸石塊構(gòu)成。
[0014]所述三棱柱形沸石塊的長、寬、高分別為0.3m,0.2m,0.6m ;長方體形沸石塊的長、寬、高分別為 0.2m、0.15m、0.3m。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0016]1、防滲砌塊緊密排列于溝渠底部及兩側(cè)，有效防止?jié)B漏，中間設(shè)置的六邊形孔內(nèi)種植的植物可以有效攔截農(nóng)田徑流中的顆粒物，延長水利停留時(shí)間，增加污染物去除效率。
[0017]2、溝渠底部鋪設(shè)的卵石、纖維等利于生物膜的形成與生長，防滲砌塊的孔內(nèi)的植被種植有植物，構(gòu)成植物一微生物系統(tǒng)從而提高了凈水能力。
[0018]3、沸石堆的比表面積大，色散力和靜電引力大，使得沸石具有良好的吸附性能，可以在很大程度上截留氮磷化合物，尤其是氨氮，不僅如此，沸石堆還可以吸附部分有機(jī)物，減輕了后期河湖處理的負(fù)荷。
[0019]4、由于沸石結(jié)構(gòu)的特殊性，其還可以作為生物載體，在沸石表面可以存活生長大量的硝化菌，可以把氨氮直接轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，溶于水中，被溝渠中的植物吸收，防止造成二次污染。
[0020]5、當(dāng)沸石吸附達(dá)到飽和時(shí)，經(jīng)過灌溉水的反沖洗后可直接使用，達(dá)到再生的效果，勿需化學(xué)試劑和輔助設(shè)備，快速、高效、操作簡單、成本低，沸石中的部分硝態(tài)氮被沖洗到農(nóng)田后可被農(nóng)作物吸收，提高化肥的利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是圖1中B-B的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是圖1中A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記:1-溝渠側(cè)壁 2-溝渠底部 3-溝渠壓頂 4-排水口 5-防滲砌塊6-植物7-卵石及纖維層8-沸石堆

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖1-3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0026]一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，包括農(nóng)田和農(nóng)田中設(shè)置的溝渠，溝渠側(cè)壁I及溝渠底部2構(gòu)成，溝渠側(cè)壁I與溝渠底部約為45度，溝體深約I米。兩側(cè)溝渠側(cè)壁I的頂部分別設(shè)置有溝渠壓頂3，溝渠底部2鋪設(shè)有卵石或纖維層7，卵石或纖維層7有利于生物膜的形成與生長，所述卵石或纖維層7面上及兩側(cè)溝渠側(cè)壁I上，均設(shè)置有中間為六邊形孔的混凝土防滲砌塊5，混凝土防滲砌塊5中間的六邊形孔為通孔，此外還可在防滲砌塊5的上下兩個(gè)側(cè)面還分別設(shè)置有凸塊和凹槽，凸塊和凹槽的彼此相互扣接將各個(gè)防滲砌塊聯(lián)接成緊密的一體，當(dāng)然不設(shè)置凸塊和凹槽對(duì)該組合處理系統(tǒng)也無多大影響，本實(shí)施例中的混凝土防滲砌塊5為中間開有六邊形通孔的六邊形磚塊。
[0027]防滲砌塊5的孔內(nèi)填充有土壤或植物殘?jiān)蛘咂浣M合，用以種植植物6，植物6主要為沉水植物或挺水植物，例如可以為茭白，空心菜或狗牙根等，不僅美觀，實(shí)現(xiàn)對(duì)氮磷等的截留，并有效攔截農(nóng)田徑流中的顆粒物，還具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和食用價(jià)值。所述防滲砌塊5的層面上沿溝渠長度方向上，等間距設(shè)置有沸石堆8，沸石堆8套裝于鋼網(wǎng)之中，其形狀與溝渠斷面相吻合，可使污水徑流通過沸石，去除效果達(dá)到最好。每個(gè)沸石堆8之間的溝渠壓頂3上，分別設(shè)置有農(nóng)田排水口 4，排水口 4相對(duì)于溝渠底部2為對(duì)稱設(shè)置，排水口 4的大小及形狀與本系統(tǒng)中的沸石堆8的形狀相吻合，排水口 4之間的距離為15m，沸石堆8距排水P 4的距離為10m，高為0.55-0.65m。
[0028]本實(shí)施例中每個(gè)沸石堆8均由兩個(gè)三棱柱形、兩個(gè)長方體形共四塊沸石塊組成，沸石塊是由不銹鋼絲制成的鋼網(wǎng)和天然沸石組成的，因?yàn)樘烊环惺螤畈灰?guī)則，大小不一，故將其放入鋼網(wǎng)中以形成與溝渠斷面相吻合的形狀，而且鋼網(wǎng)的空洞便于人工移動(dòng)沸石塊，三棱柱沸石塊長0.3m，寬0.2m，高0.6m，長方體沸石塊長0.2m，寬0.15m，高0.3m，本系統(tǒng)采用的是浙江縉云沸石，密度約為1.6g/cm3,經(jīng)計(jì)算每個(gè)沸石塊的重量約為28.8kg，符合一個(gè)正常成年人的臂力范圍。
[0029]本發(fā)明所述系統(tǒng)的工作狀態(tài)如下:農(nóng)田面源污水經(jīng)排水口流出后進(jìn)入溝渠中，在流動(dòng)過程中，溝渠中的植被及植物6攔截水中的顆粒物，并吸附少部分的氨氮，隨后流經(jīng)沸石堆8，當(dāng)沸石吸附達(dá)到飽和，可在灌溉之前將沸石塊人工移動(dòng)到相對(duì)應(yīng)的農(nóng)田排水口 4進(jìn)行反沖洗，移動(dòng)時(shí)沸石的背水側(cè)朝向溝渠，灌溉水對(duì)沸石進(jìn)行反沖洗，因?yàn)楣喔人畞碜运畮?，?jīng)過水體的自凈能力，其水質(zhì)比農(nóng)田面源污水好，故可將吸附填充在沸石表面的氨氮、硝態(tài)氮等氮磷化合物沖到農(nóng)田中，被植物利用，提高資源的利用率，并在一定程度上使沸石達(dá)到再生。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，包括農(nóng)田和農(nóng)田中設(shè)置的溝渠，其特征在于，所述溝渠兩側(cè)壁的頂部設(shè)置有壓頂，所述溝渠的底部鋪設(shè)有卵石或纖維層，所述卵石或纖維層面上及溝渠兩側(cè)壁設(shè)置有中間為六邊形孔的混凝土防滲砌塊，所述防滲砌塊的孔內(nèi)填充有植被，所述混凝土防滲砌塊層面上沿溝渠長度方向，等間距設(shè)置有沸石堆，所述每個(gè)沸石堆之間的溝渠壓頂兩側(cè)，分別設(shè)置有農(nóng)田排水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述植被包括土壤、植物碎渣或者其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述植被種植有挺水植物或沉水植物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沸石堆距排水口的距離為10m，高為0.55 - 0.65m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述農(nóng)田排水口相對(duì)于溝渠底部為對(duì)稱設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述排水口之間的距離為15m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沸石堆套裝于鋼網(wǎng)之中，其形狀與溝渠斷面相吻合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4或7所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沸石堆由兩個(gè)三棱柱形沸石塊與兩個(gè)長方體形沸石塊構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種農(nóng)田面源污染可再生沸石生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述三棱柱形沸石塊的長、寬、高分別為0.3m,0.2m,0.6m ;長方體形沸石塊的長、寬、高分別為 0.2m、0.15m、0.3m0
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK104445805SQ201410586169
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】王曉玲, 李建生, 李松敏, 喬斌, 涂佳敏 申請(qǐng)人:天津大學(xué)