一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，包括閘門、回流進(jìn)水渠、凈化池、回流出水渠、分水墻和生態(tài)凈化箱。凈化池對(duì)稱地開(kāi)設(shè)于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，并通過(guò)回流進(jìn)水渠和回流出水渠與農(nóng)田排水溝渠連通。閘門安裝于回流進(jìn)水渠入口處的農(nóng)田排水溝渠上，并在閘門上游側(cè)的排水溝渠中心設(shè)置一個(gè)契形分水墻，通過(guò)調(diào)節(jié)閘門的開(kāi)啟度，使得農(nóng)業(yè)污水在農(nóng)田排水渠、回流進(jìn)水渠、凈化池和回流出水渠中進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)流動(dòng)，以達(dá)到多次凈化的目的。本發(fā)明采用的回流式結(jié)構(gòu)能顯著地延長(zhǎng)污水在凈化池中的平均水力停留時(shí)間，提高水質(zhì)凈化效率，具有占地面積小、凈化效率高、制造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，且不影響農(nóng)田排水溝渠原有的排澇功能。
【專利說(shuō)明】 一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，屬于農(nóng)田面源控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，溶解的或固體的污染物，如農(nóng)田中的土粒、氮素、磷素、農(nóng)藥重金屬、農(nóng)村禽畜糞便與生活垃圾等有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)，從非特定的地域，在降水和徑流沖刷作用下，通過(guò)農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏進(jìn)入到下游受納水體中，從而引起大面積的水體環(huán)境污染，這種污染的發(fā)生和擴(kuò)散方式稱為農(nóng)業(yè)面源污染。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，近年來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和水平到了快速的發(fā)展，種植面積大幅度提高，從而造成過(guò)量施肥的現(xiàn)象嚴(yán)重，并很難在短期內(nèi)迅速扭轉(zhuǎn)，土壤中的氮、磷養(yǎng)分富集還將繼續(xù)嚴(yán)重化，農(nóng)田對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的潛在威脅將有增無(wú)減。因此，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國(guó)河湖污染的第一大污染源，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能、人類健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等造成了嚴(yán)重的后果。
[0003]生態(tài)修復(fù)技術(shù)是一種利用生態(tài)系統(tǒng)原理對(duì)受損水體進(jìn)行修復(fù)方式的方法。通過(guò)建立水體及周邊生態(tài)環(huán)境的交互，使得生態(tài)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自我協(xié)調(diào)、自我維持和自我演替的良性循環(huán)。世界各國(guó)研究人員對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的河流湖庫(kù)進(jìn)行了大量的生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)研究，充分的驗(yàn)證了生態(tài)修復(fù)的有效性。但是，目前多數(shù)的研究主要集中在對(duì)污染物受納水體(如湖泊水庫(kù)等)的防污降污方面，雖然也取得了一定的治理效果，但是從污染治理的角度來(lái)看，這些均屬于末端治理，對(duì)于末端治理措施無(wú)法控制污染物來(lái)源，因此不能從根本上解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。如何從面源污染物的源頭(即農(nóng)田灌區(qū))范圍內(nèi)控制隊(duì)？污染物向下游的遷移和擴(kuò)散，對(duì)于水環(huán)境治理將具有事半功倍的效果，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0004]農(nóng)田排水溝渠是農(nóng)業(yè)灌區(qū)中最常見(jiàn)的農(nóng)田排灌設(shè)施，溝網(wǎng)密度大，面積一般占到總土地面積的3%左右，在這些農(nóng)田排水溝渠中施用生態(tài)阻控技術(shù)可有效的減少污染物的擴(kuò)散和遷移。目前，在農(nóng)田排水溝渠中設(shè)置集中的生態(tài)凈化池是一種常用的生態(tài)阻控方法，在凈化池中種植水生植物或布設(shè)一些凈化裝置，如生物凈化箱等，利用水流通過(guò)凈化裝置時(shí)發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)來(lái)截留和降低污染物濃度。這種方法能有效地減少農(nóng)田養(yǎng)分流失對(duì)下游水體造成的面源污染，且維護(hù)較為簡(jiǎn)單方便，易于實(shí)施。但在實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，凈化池的凈化效率直接取決于污水與凈化裝置的反應(yīng)時(shí)間，為了延長(zhǎng)污水在凈化池中的水力停留時(shí)間，凈化池需要有較大的容積才能達(dá)到凈化要求，但占用大量耕地來(lái)建設(shè)大容量?jī)艋厥遣缓线m的。因此，在保證凈化池具有較高的凈化效率的前提下，盡量減少凈化池的占地面積，這對(duì)生態(tài)凈化池在農(nóng)業(yè)面源治理中的推廣使用具有很好的實(shí)際意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，具有占地面積小、水力停留時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)方便、凈化效果好等優(yōu)點(diǎn)，其目的是用于凈化從農(nóng)田中排出的富營(yíng)養(yǎng)水，降低農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)下游水體的污染，同時(shí)能有效的解決目前凈化方法的汛期阻水問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:包括閘門、回流進(jìn)水渠、凈化池、回流出水渠、分水墻、繞流墻和生態(tài)凈化箱；所述凈化池、回流進(jìn)水渠和回流出水渠均對(duì)稱地開(kāi)設(shè)于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，所述凈化池通過(guò)回流進(jìn)水渠和回流出水渠與農(nóng)田排水溝渠連通，所述閘門安裝于回流進(jìn)水渠入口處的農(nóng)田排水溝渠上，所述分水墻設(shè)置于閘門上游側(cè)的農(nóng)田排水溝渠中線上，所述凈化池中部設(shè)置一塊繞流墻，并放置若干個(gè)生態(tài)凈化箱，所述繞流墻與農(nóng)田排水溝渠的中線垂直。
[0007]上述回流進(jìn)水渠和回流出水渠均開(kāi)口于農(nóng)田排水溝渠中，并與農(nóng)田排水溝渠連通，回流出水渠的開(kāi)口位置位于回流進(jìn)水渠開(kāi)口位置的上游，回流進(jìn)水渠、凈化池和回流出水渠形成相互連通的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0008]上述閘門為兩片對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，回流進(jìn)水渠的入水口應(yīng)位于閘門的上游側(cè)，閘門的開(kāi)啟度可調(diào)，閘門完全開(kāi)啟后可將回流進(jìn)水渠的入口關(guān)閉。
[0009]上述分水墻為契形結(jié)構(gòu)，分水墻的薄壁端指向農(nóng)田排水溝渠的上游方向，厚壁端指向農(nóng)田排水溝渠的下游方向。
[0010]上述生態(tài)凈化箱為透水結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)箱蓋、生物填料球、網(wǎng)箱體和活性炭過(guò)濾層，所述生物填料球堆放于網(wǎng)箱體內(nèi)，所述活性炭過(guò)濾層垂直放置于網(wǎng)箱體內(nèi)，并與生物填料球呈間隔排列。
[0011]上述生物填料球由聚烯烴塑料制成鏤空球形，球內(nèi)裝有聚氨酯基體的生物填料，用來(lái)吸附水中的N、P等污染物質(zhì)。
[0012]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
1、本發(fā)明采用回流式結(jié)構(gòu)，使得農(nóng)業(yè)污水能在農(nóng)田排水溝渠、回流進(jìn)水渠、凈化池和回流出水渠中進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)流動(dòng)，以達(dá)到多次凈化的目的，污水在凈化池中的平均停留時(shí)間是普通凈化池的2?3倍，具有凈化效果好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于凈化池利用效率高，凈化池面積可適當(dāng)減小，提高土地使用率。
[0013]2、本發(fā)明可通過(guò)改變閘門的開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)回流的水量和流動(dòng)速度，適合于不同時(shí)期、不同排水流量下農(nóng)業(yè)污水的凈化處理。
[0014]3、在農(nóng)田排澇期，可將閘門完全開(kāi)啟，水能快速的通過(guò)閘門排出而不會(huì)影響到農(nóng)田排水溝渠的過(guò)流能力。此時(shí)回流進(jìn)水渠入口會(huì)被閘門關(guān)閉，水不會(huì)進(jìn)入到回流進(jìn)水渠中，從而有效地保護(hù)了凈化池中的生態(tài)凈化箱免受大水流沖擊而被破壞。
[0015]4、本發(fā)明可在原有的農(nóng)田排水閘門及渠道基礎(chǔ)上改建，對(duì)原有的閘門及渠道改動(dòng)小，建設(shè)成本低，施工方便。
[0016]5、對(duì)于污染較重的場(chǎng)合，本發(fā)明宜進(jìn)行多凈化池串聯(lián)使用，進(jìn)一步提高凈化效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]附圖1是本發(fā)明的俯視圖(回流渠處于開(kāi)啟狀態(tài))。
[0018]附圖2是本發(fā)明的俯視圖(回流渠處于關(guān)閉狀態(tài))。
[0019]附圖3是圖1的A-A截面圖。
[0020]附圖4是圖1的B-B截面圖。[0021〕 附圖5是是生態(tài)凈化箱結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖中的1是閘門、2是回流進(jìn)水渠、3是分水墻、4是凈化池、5是繞流墻、6是生態(tài)凈化箱、7是回流出水渠、8是農(nóng)田排水渠、9是水流方向、10是農(nóng)田、11是水渠邊坡、12是渠床、13是渠內(nèi)水面、14是網(wǎng)箱蓋、15是生物填料球、16是網(wǎng)箱體、17是活性炭過(guò)濾層。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0024]如圖1、圖2、圖3、圖4和5所示，一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，是包括閘門1、回流進(jìn)水渠2、凈化池4、回流出水渠7、分水墻3、繞流墻5和生態(tài)凈化箱6。
[0025]上述凈化池4對(duì)稱的開(kāi)設(shè)于農(nóng)田排水溝渠8的兩側(cè)，凈化池4與農(nóng)田排水溝渠8不直接連通，凈化池4中部設(shè)置有一塊繞流墻5，并放置若干個(gè)生態(tài)凈化箱6，繞流墻5與農(nóng)田排水溝渠8的中線垂直。
[0026]上述回流進(jìn)水渠2和回流出水渠7對(duì)稱的開(kāi)設(shè)于農(nóng)田排水溝渠8的兩側(cè)，回流進(jìn)水渠2和回流出水渠7均開(kāi)口于農(nóng)田排水溝渠8，并與農(nóng)田排水溝渠8連通，回流出水渠7的開(kāi)口位置位于回流進(jìn)水渠2開(kāi)口位置的上游，回流進(jìn)水渠2、凈化池4和回流出水渠7形成相互連通的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，凈化池4通過(guò)回流進(jìn)水渠2和回流出水渠7與農(nóng)田排水溝渠8連通。
[0027]上述閘門1為鋼制兩片對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，安裝于回流進(jìn)水渠2入水口處的農(nóng)田排水溝渠8上，回流進(jìn)水渠2的入水口位于閘門1的上游側(cè)。閘門1的開(kāi)啟度可調(diào)，閘門1的單片閘葉寬度與回流入水渠2的入水口寬度相同，閘門1完全開(kāi)啟后可將回流進(jìn)水渠2的入口關(guān)閉。
[0028]上述分水墻3為契形結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土澆筑于渠床12上。分水墻3設(shè)置于閘門1的上游側(cè)，位于農(nóng)田排水溝渠8的中心線上，并靠近回流進(jìn)水渠2的入水口。分水墻3的薄壁端指向農(nóng)田排水溝渠8的上游方向，厚壁端指向農(nóng)田排水溝渠8的下游方向，該形狀有利于水流進(jìn)入到回流進(jìn)水渠2中。
[0029]上述凈化箱6為透水結(jié)構(gòu)，如圖5所示，包括網(wǎng)箱蓋14、生物填料球15、網(wǎng)箱體16和活性炭過(guò)濾層17。上述網(wǎng)箱蓋14和網(wǎng)箱體16采用管和尼龍網(wǎng)制成，網(wǎng)箱蓋14可開(kāi)啟或關(guān)閉，方便內(nèi)部生物填料球15及活性炭過(guò)濾層17的更換。上述生物填料球15由聚烯烴塑料制成鏤空球形，球內(nèi)裝有聚氨酯基體的生物填料，用來(lái)吸附水中的隊(duì)？等污染物質(zhì)。生物填料球15堆放于網(wǎng)箱體16內(nèi)。上述活性炭過(guò)濾層17垂直放置于網(wǎng)箱體16內(nèi)，并與生物填料球15呈間隔排列。
[0030]本發(fā)明的工作原理:
在日常運(yùn)行中，閘門1保持一定的開(kāi)啟度，農(nóng)田排水溝渠8中的水流被分水墻3分隔成對(duì)稱的左右兩路(水流方向9如圖1所示),水流沿分水墻3的契形面流動(dòng)，產(chǎn)生斜向流動(dòng)速度。流過(guò)分水墻3后的水流一部分會(huì)通過(guò)閘門1的開(kāi)口流出，另一部分水會(huì)流入到回流進(jìn)水渠2中。由于閘門1的開(kāi)啟度較小，水流阻力較大，在閘門1的上游側(cè)將產(chǎn)生一定量的水面雍高。而此時(shí)回流進(jìn)水渠2中的水流阻力較小，因此水流更容易流入回流進(jìn)水渠2中。水流沿回流進(jìn)水渠2流入凈化池4中，凈化池4具有一定的水容量，污水在其間流動(dòng)速度緩慢，且凈化池4中的繞流墻5能改變污水在凈化池4中的流動(dòng)路徑，有利于水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與生物填料球15中的生物膜進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng)。生物填料球15中的生物膜可截留和吸附農(nóng)業(yè)污水中的N、P等容易生物降解的有機(jī)物，而活性碳過(guò)濾層17能部分去除水體中的重金屬元素、游離氯、酚等難降解有機(jī)物，同時(shí)還可濾除水體中的藻類及部分顆粒懸浮物。從凈化池4中流出的水通過(guò)回流出水渠7又流回到農(nóng)田排水渠8的上游位置，從而完成一次回流凈化過(guò)程。農(nóng)田排水溝渠8中的水會(huì)不斷的循環(huán)上述回流凈化過(guò)程，從而有效的延長(zhǎng)污水在凈化池4中的平均水力停留時(shí)間，降低污水中的污染物濃度。通過(guò)改變閘門I的開(kāi)啟度可調(diào)節(jié)通過(guò)凈化池4的回流水量，以適應(yīng)農(nóng)田排水溝渠8在不同時(shí)期的污染物濃度及排水流量的變化。在灌區(qū)洪澇期，可完全開(kāi)啟閘門I，減小閘門對(duì)水流的阻力，同時(shí)回流進(jìn)水渠2的入口被閘門I關(guān)閉，此時(shí)的水流方向9如圖2所示。水流快速的通過(guò)閘門I流出，而不會(huì)進(jìn)入到回流進(jìn)水渠2中，從避免了生態(tài)凈化箱6受到水流沖擊而造成生物膜結(jié)構(gòu)損壞，因此在排澇期間生態(tài)凈化箱6不用取出，減輕了維護(hù)的工作量。
[0031]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:包括閘門、回流進(jìn)水渠、凈化池、回流出水渠、分水墻、繞流墻和生態(tài)凈化箱；所述凈化池、回流進(jìn)水渠和回流出水渠均對(duì)稱地開(kāi)設(shè)于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，所述凈化池通過(guò)回流進(jìn)水渠和回流出水渠與農(nóng)田排水溝渠連通，所述閘門安裝于回流進(jìn)水渠入口處的農(nóng)田排水溝渠上，所述分水墻設(shè)置于閘門上游側(cè)的農(nóng)田排水溝渠中線上，所述凈化池中部設(shè)置一塊繞流墻，并放置若干個(gè)生態(tài)凈化箱，所述繞流墻與農(nóng)田排水溝渠的中線垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述回流進(jìn)水渠和回流出水渠均開(kāi)口于農(nóng)田排水溝渠中，并與農(nóng)田排水溝渠連通，回流出水渠的開(kāi)口位置位于回流進(jìn)水渠開(kāi)口位置的上游，回流進(jìn)水渠、凈化池和回流出水渠形成相互連通的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述閘門為兩片對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，回流進(jìn)水渠的入水口應(yīng)位于閘門的上游側(cè)，閘門的開(kāi)啟度可調(diào)，閘門完全開(kāi)啟后可將回流進(jìn)水渠的入口關(guān)閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述分水墻為契形結(jié)構(gòu)，分水墻的薄壁端指向農(nóng)田排水溝渠的上游方向，厚壁端指向農(nóng)田排水溝渠的下游方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述生態(tài)凈化箱為透水結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)箱蓋、生物填料球、網(wǎng)箱體和活性炭過(guò)濾層，所述生物填料球堆放于網(wǎng)箱體內(nèi)，所述活性炭過(guò)濾層垂直放置于網(wǎng)箱體內(nèi)，并與生物填料球呈間隔排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于灌區(qū)排水溝渠的回流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述生物填料球由聚烯烴塑料制成鏤空球形，球內(nèi)裝有聚氨酯基體的生物填料，用來(lái)吸附水中的N、P等污染物質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C02F3/00GK104326552SQ201410607312
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】饒磊, 王沛芳, 侯俊 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)