一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，包括凈化池、進(jìn)水槽、凈化槽、隔水墻、凈化箱、閘門、抽水泵、進(jìn)水管。凈化池與農(nóng)田排水溝渠連通，隔水墻將凈化池分隔成為兩個(gè)進(jìn)水槽和若干個(gè)深度不同的凈化槽，凈化箱布設(shè)在各個(gè)凈化槽中。凈化槽采用分級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，農(nóng)業(yè)污水通過抽水泵和進(jìn)水管進(jìn)入進(jìn)水槽后，水在自身壓頭的作用下逐級(jí)流過各個(gè)凈化槽，經(jīng)過凈化處理后的水最終回到農(nóng)田排水溝渠中。本發(fā)明能提高凈化池的有效容積率，延長(zhǎng)污水在池中的水力停留時(shí)間，有效地降低農(nóng)田排水中富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，阻止農(nóng)田面源污染向外界的擴(kuò)散，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。
【專利說明】一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(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]隨著世界工業(yè)化的飛速發(fā)展和農(nóng)業(yè)集約化程度的進(jìn)一步提高，控制和降低面源污染已經(jīng)成為環(huán)境治理領(lǐng)域面臨的主要問題。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，農(nóng)業(yè)面源污已經(jīng)占面源污染總量的60%以上，導(dǎo)致流域水環(huán)境和水資源的惡化，并嚴(yán)重威脅到人們賴以生存的淡水資源。目前，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。農(nóng)業(yè)面源污染具有隨機(jī)性大、時(shí)空范圍廣、潛伏周期長(zhǎng)、成因復(fù)雜等特點(diǎn)，使其近年來成為國(guó)內(nèi)環(huán)境領(lǐng)域普遍關(guān)注的一個(gè)重要問題。
[0003]農(nóng)業(yè)面源污染(ANPSP)是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，農(nóng)田中的泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽、農(nóng)藥及其它污染物，在降水或灌溉過程中，通過農(nóng)田地表徑流、壤中流、農(nóng)田排水和地下滲漏，進(jìn)入水體而形成的面源污染。這些污染物主要來源于農(nóng)田施肥、農(nóng)藥、畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)村居民。農(nóng)田土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和磷通過人為或自然途徑進(jìn)入水體是弓I起水體污染的一個(gè)因素。
[0004]生態(tài)渠道凈化技術(shù)是目前廣泛使用的一種污染物原位攔截技術(shù)，具有布置靈活、維護(hù)方便、投資少等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛使用的生態(tài)渠道凈化方法主要分為兩類，一類是在現(xiàn)有的農(nóng)田排水溝渠中種植水生植物或布設(shè)一些凈化裝置，如生物凈化箱等，利用水流通過凈化裝置時(shí)發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)來截留和降低污染物濃度，但由于布設(shè)路線長(zhǎng)且分散，維護(hù)較為困難，有時(shí)會(huì)由于維護(hù)不及時(shí)而造成植物腐敗后將污染物從新釋放到水體中，造成二次污染。另一類方法是在農(nóng)田排水溝渠中設(shè)置集中的生態(tài)凈化池，這種方式維護(hù)較為簡(jiǎn)單方便，易于實(shí)施。但在實(shí)施在發(fā)現(xiàn)，凈化池的容積直接決定了凈化效果，占用大量耕地來建設(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農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(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題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，包括凈化池、進(jìn)水槽、凈化槽、隔水墻、生態(tài)凈化箱、閘門、抽水泵、進(jìn)水管。
[0007]上述凈化池開設(shè)在農(nóng)田排水溝渠中，并與農(nóng)田排水溝渠連通，所述凈化池內(nèi)布設(shè)有若干不同高度的隔水墻。
[0008]上述隔水墻將凈化池分隔成與水流方向平行的兩個(gè)進(jìn)水槽和若干個(gè)凈化槽。上述兩個(gè)進(jìn)水槽和若干個(gè)凈化槽均對(duì)稱的分布于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，進(jìn)水槽位于凈化池的最外側(cè)。
[0009]上述隔水墻按高度由外向內(nèi)逐漸降低排列，使得凈化槽深度由外向內(nèi)逐漸降低。
[0010]上述隔水墻由內(nèi)向外，偶數(shù)編號(hào)隔水墻底部開設(shè)有若干個(gè)透水孔，使相鄰的兩個(gè)凈化槽底部連通；而奇數(shù)編號(hào)的隔水墻為完整的無孔墻，使得相鄰兩個(gè)凈化槽相互隔離。
[0011]上述凈化箱放置于各個(gè)凈化槽中，凈化箱為透水結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)箱蓋、生物填料球、網(wǎng)箱體和活性炭過濾層，所述生物填料球和活性炭過濾層放置于網(wǎng)箱體內(nèi)。
[0012]上述網(wǎng)箱蓋和網(wǎng)箱體采用PVC管和尼龍網(wǎng)制成，網(wǎng)箱蓋可開啟或關(guān)閉，方便內(nèi)部生物填料球及活性炭過濾層的更換。
[0013]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，用來吸附水中的N、P等污染物質(zhì)。
[0014]上述活性炭過濾層垂直放置于凈化箱內(nèi)，并與生物填料球呈間隔排列。
[0015]上述閘門位于凈化池入口處，閘門包括閘墩、閘門橫梁、閘門電機(jī)和閘門葉。
[0016]上述兩臺(tái)抽水泵對(duì)稱的安裝于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，抽水泵與進(jìn)水管連接，進(jìn)水管一端開口于閘門外側(cè)的排水溝渠中，開口位置低于農(nóng)田排水溝渠的水面高度，進(jìn)水管的另一端開口于進(jìn)水槽中。
[0017]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
1、本發(fā)明采用分級(jí)串聯(lián)凈化槽結(jié)構(gòu)，占地面積小，凈化池內(nèi)容積率高,在相同的占地面積條件下，本發(fā)明能容納的生態(tài)凈化箱數(shù)量是普通平面式凈化池的2?3倍，從而提高了土地使用率。
[0018]2、凈化池采用多層溢流式凈化槽設(shè)計(jì)，農(nóng)業(yè)污水在凈化池中流速分布均勻，水力停留時(shí)間長(zhǎng)，污水能均勻地通過池內(nèi)的所有凈化箱，池內(nèi)沒有流動(dòng)死角，提高了凈化池的容積利用率和凈化效率。
[0019]3、本發(fā)明采用凈化箱對(duì)農(nóng)田中排出的富營(yíng)養(yǎng)化水分進(jìn)行物理過濾和生態(tài)吸收，具有較高地水質(zhì)凈化效果，且更換和維護(hù)方便。
[0020]4、本發(fā)明采用對(duì)稱雙泵結(jié)構(gòu)，雙泵可同時(shí)工作，滿足溝渠大量排水的需求，也可兩臺(tái)抽水泵輪換作業(yè)，使得兩側(cè)的凈化箱能輪流獲得一定的自修復(fù)時(shí)間，延長(zhǎng)生物填料球的更換周期，同時(shí)也提高了凈化效率。
[0021]5、在農(nóng)田排澇期，可開啟閘門快速排水，對(duì)農(nóng)田排水溝渠的過流能力沒有影響。
[0022]6、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，便于推廣使用。
[0023]7、對(duì)于污染較重的場(chǎng)合，本發(fā)明可進(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】

【附圖說明】
[0024]附圖1是本發(fā)明的俯視圖。
[0025]附圖2是圖1的A-A截面圖。
[0026]附圖3是圖1的B-B截面圖。
[0027]附圖4是圖1的C-C截面圖。
[0028]附圖5是本發(fā)明的水流路徑示意圖(圖中省略了凈化箱)。
[0029]附圖6是凈化箱結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖中的I是凈化池、2是進(jìn)水槽、3是凈化箱、4是隔水墻、5是進(jìn)水管、6是抽水泵、7是農(nóng)田、8是水流方向、9是農(nóng)田排水溝渠、10是閘門、11是閘門橫梁、12是閘丨I電機(jī)、13是閘壤、14是透水孔、15是水面、16是渠床、17是水渠邊坡、18是水流路徑、19是網(wǎng)箱蓋、20是生物填料球、21是網(wǎng)箱體、22是活性炭過濾層、23是凈化槽、24是閘門葉。

【具體實(shí)施方式】
[0031]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。
[0032]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，包括凈化池1、進(jìn)水槽2、凈化槽23、凈化箱3、隔水墻4、閘門10、抽水泵6和進(jìn)水管5。
[0033]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，上述凈化池I形狀為長(zhǎng)方體，池壁采用磚石混凝土結(jié)構(gòu)，凈化池I開設(shè)在農(nóng)田排水溝渠9中，與農(nóng)田排水溝渠9連通。凈化池I的底部與農(nóng)田排水溝渠9的底部在一個(gè)平面上。
[0034]上述隔水墻4對(duì)稱地布設(shè)在凈化池I內(nèi)，隔水墻4采用磚石混凝土材料，直接砌在凈化池I的底面上，隔水墻4將凈化池I分隔成與水流方向8平行的兩個(gè)進(jìn)水槽2和若干個(gè)凈化槽23，所有進(jìn)水槽2和凈化槽23均對(duì)稱的分布于農(nóng)田排水溝渠9的兩側(cè)。
[0035]上述隔水墻4的高度由內(nèi)向外逐漸升高，相鄰兩塊隔水墻4的高度差為3(T40cm，最內(nèi)層隔水墻4的高度不低于池外水渠邊坡17的頂部高度。
[0036]上述隔水墻4由內(nèi)向外，偶數(shù)編號(hào)隔水墻4底部開設(shè)有若干個(gè)透水孔14，使相鄰的兩個(gè)凈化槽23底部連通；而奇數(shù)編號(hào)的隔水墻4為完整的無孔墻，使得相鄰兩個(gè)凈化槽23相互隔離。
[0037]上述進(jìn)水槽2位于凈化池I的最外側(cè)，進(jìn)水槽2底面采用磚石混凝土結(jié)構(gòu)，深度為30?40cmo
[0038]上述閘門10位于凈化池I的入口處，閘門10包括閘墩13、閘門橫梁11、閘門電機(jī)12和閘門葉24。
[0039]上述兩臺(tái)抽水泵6對(duì)稱的安裝于農(nóng)田排水溝渠9的兩側(cè)，抽水泵6與進(jìn)水管5連接，進(jìn)水管5 —端開口于閘門10外側(cè)的排水溝渠9中，開口位置應(yīng)低于農(nóng)田排水溝渠9的水面15高度，進(jìn)水管5的另一端開口于進(jìn)水槽2中，抽水泵6應(yīng)具有足夠的揚(yáng)程，可將閘門10外側(cè)農(nóng)田排水溝渠9中的農(nóng)業(yè)污水抽到凈化池I的進(jìn)水槽2中。
[0040]上述凈化箱3為透水結(jié)構(gòu)，如圖6所示，包括網(wǎng)箱蓋19、生物填料球20、網(wǎng)箱體21和活性炭過濾層22。上述網(wǎng)箱蓋19和網(wǎng)箱體21采用PVC管和尼龍網(wǎng)制成，網(wǎng)箱蓋19可開啟或關(guān)閉，方便內(nèi)部生物填料球20及活性炭過濾層22的更換。
[0041]上述生物填料球20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，用來吸附水中的N、P等污染物質(zhì)。生物填料球20堆放于凈化箱3內(nèi)。上述活性炭過濾層22垂直放置于凈化箱3內(nèi)，并與生物填料球20呈間隔排列。
[0042]上述凈化箱3堆放于凈化槽23中，凈化箱3的堆放高度低于所在凈化槽23頂部高度1cm?20cm,水平堆放間距為15cm?20cm。
[0043]本發(fā)明的工作原理:
在日常運(yùn)行中，農(nóng)田排水溝渠9的水流量較小，閘門10處于關(guān)閉狀態(tài)，抽水泵6開啟，將閘門10外側(cè)農(nóng)田排水溝渠9中的農(nóng)業(yè)污水通過進(jìn)水管5抽到進(jìn)水槽2中，水在凈化池I中的水流路徑18如圖5所示。當(dāng)進(jìn)水槽2中的水位到達(dá)進(jìn)水槽2的頂部高度時(shí)，水會(huì)從進(jìn)水槽2內(nèi)側(cè)隔水墻4的頂部溢出，流入到相鄰的凈化槽23中。進(jìn)入到凈化池I中的農(nóng)業(yè)污水在自身的壓力作用下，在各個(gè)凈化槽23間流動(dòng)，如相鄰兩級(jí)凈化槽23之間的隔水墻4底部開設(shè)有透水孔14，水會(huì)通過透水孔14流入到下一級(jí)凈化槽23的底部，如相鄰兩級(jí)凈化槽23之間的隔水墻4底部沒有透水孔，水則會(huì)從上級(jí)凈化槽23內(nèi)側(cè)的隔水墻4頂部溢出，進(jìn)入到下一級(jí)凈化槽23中。由于凈化槽23具有一定的水容量，且采用分級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得污水在其間流動(dòng)速度慢，分布均勻，有利于水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與生物填料球20中的生物膜進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng)。生物填料球20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，而活性碳過濾層22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。當(dāng)水由外向內(nèi)流經(jīng)了所有的凈化槽23后，最終流回到閘門10內(nèi)的農(nóng)田排水溝渠9中，從而完成了對(duì)農(nóng)業(yè)污水的凈化過程。本發(fā)明采用了兩臺(tái)抽水泵6分別向凈化池I的兩側(cè)供水，兩臺(tái)抽水泵6可同時(shí)工作，以滿足溝渠較大排水的需求，也可兩臺(tái)抽水泵6輪換工作，使得凈化池I兩側(cè)的凈化槽23內(nèi)的生物填料球20能輪流獲得一段自修復(fù)時(shí)間，使其生物膜及微生物系統(tǒng)恢復(fù)凈化效能，從而延長(zhǎng)生物填料球20的更換周期，同時(shí)也提高了凈化效率。在洪澇期，抽水泵6關(guān)閉，開啟閘門10進(jìn)行農(nóng)田排澇作業(yè)，凈化池I對(duì)原有的農(nóng)田排水溝渠9的過流能力沒有影響，布設(shè)在凈化槽23中的凈化箱3也不會(huì)受到水流沖擊而造成生物膜結(jié)構(gòu)損壞，因此在排澇期間凈化箱3不用取出，減輕了維護(hù)的工作量。
[0044]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】
1.一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:包括凈化池、進(jìn)水槽、凈化槽、隔水墻、生態(tài)凈化箱、閘門；所述凈化池開設(shè)在農(nóng)田排水溝渠中，并與農(nóng)田排水溝渠連通，所述凈化池內(nèi)布設(shè)有若干不同高度的隔水墻；所述隔水墻將凈化池分隔成為兩個(gè)進(jìn)水槽和若干個(gè)不同深度的凈化槽；所述生態(tài)凈化箱布設(shè)在凈化槽中；所述閘門設(shè)置在凈化池入口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述兩個(gè)進(jìn)水槽和若干個(gè)凈化槽均對(duì)稱的分布于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，進(jìn)水槽位于凈化池的最外側(cè)，凈化槽按深度值由外向內(nèi)逐漸降低方式排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述隔水墻由內(nèi)向外，偶數(shù)編號(hào)隔水墻底部開設(shè)有若干個(gè)透水孔，使相鄰的兩個(gè)凈化槽底部連通；而奇數(shù)編號(hào)的隔水墻為完整的無孔墻，使得相鄰兩個(gè)凈化槽相互隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述凈化池還包括抽水泵和進(jìn)水管，所述抽水泵設(shè)置兩臺(tái)，對(duì)稱安裝于農(nóng)田排水溝渠的兩側(cè)，抽水泵與進(jìn)水管連接，進(jìn)水管一端開口于閘門外側(cè)的農(nóng)田排水溝渠中，開口位置低于農(nóng)田排水溝渠的水面高度，進(jìn)水管的另一端開口于進(jìn)水槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述凈化箱為透水結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)箱蓋、生物填料球、網(wǎng)箱體和活性炭過濾層，所述生物填料球和活性炭過濾層放置于網(wǎng)箱體內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(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，用來吸附水中的N、P等污染物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于農(nóng)田排水溝渠的多層溢流式生態(tài)凈化池，其特征在于:所述活性炭過濾層垂直放置于凈化箱內(nèi)，并與生物填料球呈間隔排列。
【文檔編號(hào)】C02F3/00GK104310572SQ201410564156
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】饒磊, 王沛芳, 陳宇, 汪雙君, 錢進(jìn) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)