一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，包括净化池、进水槽、净化槽、隔水墙、净化箱、闸门、抽水泵、进水管。净化池与农田排水沟渠连通，隔水墙将净化池分隔成为两个进水槽和若干个深度不同的净化槽，净化箱布设在各个净化槽中。净化槽采用分级串联结构，农业污水通过抽水泵和进水管进入进水槽后，水在自身压头的作用下逐级流过各个净化槽，经过净化处理后的水最终回到农田排水沟渠中。本发明能提高净化池的有效容积率，延长污水在池中的水力停留时间，有效地降低农田排水中富营养物质的含量，阻止农田面源污染向外界的扩散，具有占地面积小、净化效率高、制造简单、维护方便的优点，且不影响农田排水沟渠原有的排涝功能。
【专利说明】一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，属于农田面源控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着世界工业化的飞速发展和农业集约化程度的进一步提高，控制和降低面源污染已经成为环境治理领域面临的主要问题。我国作为农业生产大国，农业面源污已经占面源污染总量的60%以上，导致流域水环境和水资源的恶化，并严重威胁到人们赖以生存的淡水资源。目前，农业面源污染已经成为我国河湖污染的第一大污染源，对生态系统功能、人类健康和经济发展等造成了严重的后果。农业面源污染具有随机性大、时空范围广、潜伏周期长、成因复杂等特点，使其近年来成为国内环境领域普遍关注的一个重要问题。
[0003]农业面源污染(ANPSP)是指在农业生产活动中，农田中的泥沙、营养盐、农药及其它污染物，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏，进入水体而形成的面源污染。这些污染物主要来源于农田施肥、农药、畜禽及水产养殖和农村居民。农田土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和磷通过人为或自然途径进入水体是弓I起水体污染的一个因素。
[0004]生态渠道净化技术是目前广泛使用的一种污染物原位拦截技术，具有布置灵活、维护方便、投资少等优点。目前广泛使用的生态渠道净化方法主要分为两类，一类是在现有的农田排水沟渠中种植水生植物或布设一些净化装置，如生物净化箱等，利用水流通过净化装置时发生的物理化学反应来截留和降低污染物浓度，但由于布设路线长且分散，维护较为困难，有时会由于维护不及时而造成植物腐败后将污染物从新释放到水体中，造成二次污染。另一类方法是在农田排水沟渠中设置集中的生态净化池，这种方式维护较为简单方便，易于实施。但在实施在发现，净化池的容积直接决定了净化效果，占用大量耕地来建设大容量净化池是不合适的。因此，在保证净化池具有较高的净化效率的前提下，尽量减少净化池的占地面积，这对生态净化池在农业面源治理中的推广使用具有很好的实际意义。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，具有占地面积小、水力停留时间长、维护方便、净化效果好等优点，其目的是用于净化从农田中排出的富营养水，降低农业面源污染对下游水体的污染，同时能有效的解决目前净化方法的汛期阻水问题。
[0006]本发明的技术解决方案:
一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，包括净化池、进水槽、净化槽、隔水墙、生态净化箱、闸门、抽水泵、进水管。
[0007]上述净化池开设在农田排水沟渠中，并与农田排水沟渠连通，所述净化池内布设有若干不同高度的隔水墙。
[0008]上述隔水墙将净化池分隔成与水流方向平行的两个进水槽和若干个净化槽。上述两个进水槽和若干个净化槽均对称的分布于农田排水沟渠的两侧，进水槽位于净化池的最外侧。
[0009]上述隔水墙按高度由外向内逐渐降低排列，使得净化槽深度由外向内逐渐降低。
[0010]上述隔水墙由内向外，偶数编号隔水墙底部开设有若干个透水孔，使相邻的两个净化槽底部连通；而奇数编号的隔水墙为完整的无孔墙，使得相邻两个净化槽相互隔离。
[0011]上述净化箱放置于各个净化槽中，净化箱为透水结构，包括网箱盖、生物填料球、网箱体和活性炭过滤层，所述生物填料球和活性炭过滤层放置于网箱体内。
[0012]上述网箱盖和网箱体采用PVC管和尼龙网制成，网箱盖可开启或关闭，方便内部生物填料球及活性炭过滤层的更换。
[0013]上述生物填料球由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P等污染物质。
[0014]上述活性炭过滤层垂直放置于净化箱内，并与生物填料球呈间隔排列。
[0015]上述闸门位于净化池入口处，闸门包括闸墩、闸门横梁、闸门电机和闸门叶。
[0016]上述两台抽水泵对称的安装于农田排水沟渠的两侧，抽水泵与进水管连接，进水管一端开口于闸门外侧的排水沟渠中，开口位置低于农田排水沟渠的水面高度，进水管的另一端开口于进水槽中。
[0017]本发明所达到的有益效果:
1、本发明采用分级串联净化槽结构，占地面积小，净化池内容积率高,在相同的占地面积条件下，本发明能容纳的生态净化箱数量是普通平面式净化池的2?3倍，从而提高了土地使用率。
[0018]2、净化池采用多层溢流式净化槽设计，农业污水在净化池中流速分布均匀，水力停留时间长，污水能均匀地通过池内的所有净化箱，池内没有流动死角，提高了净化池的容积利用率和净化效率。
[0019]3、本发明采用净化箱对农田中排出的富营养化水分进行物理过滤和生态吸收，具有较高地水质净化效果，且更换和维护方便。
[0020]4、本发明采用对称双泵结构，双泵可同时工作，满足沟渠大量排水的需求，也可两台抽水泵轮换作业，使得两侧的净化箱能轮流获得一定的自修复时间，延长生物填料球的更换周期，同时也提高了净化效率。
[0021]5、在农田排涝期，可开启闸门快速排水，对农田排水沟渠的过流能力没有影响。
[0022]6、本发明可在原有的农田排水闸门及渠道基础上改建，对原有的闸门及渠道改动小，建设成本低，施工方便，便于推广使用。
[0023]7、对于污染较重的场合，本发明可进行多净化池串联使用，进一步提高净化效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]附图1是本发明的俯视图。
[0025]附图2是图1的A-A截面图。
[0026]附图3是图1的B-B截面图。
[0027]附图4是图1的C-C截面图。
[0028]附图5是本发明的水流路径示意图(图中省略了净化箱)。
[0029]附图6是净化箱结构图。
[0030]图中的I是净化池、2是进水槽、3是净化箱、4是隔水墙、5是进水管、6是抽水泵、7是农田、8是水流方向、9是农田排水沟渠、10是闸门、11是闸门横梁、12是闸丨I电机、13是闸壤、14是透水孔、15是水面、16是渠床、17是水渠边坡、18是水流路径、19是网箱盖、20是生物填料球、21是网箱体、22是活性炭过滤层、23是净化槽、24是闸门叶。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细描述，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0032]如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，包括净化池1、进水槽2、净化槽23、净化箱3、隔水墙4、闸门10、抽水泵6和进水管5。
[0033]如图1、图2、图3和图4所示，上述净化池I形状为长方体，池壁采用砖石混凝土结构，净化池I开设在农田排水沟渠9中，与农田排水沟渠9连通。净化池I的底部与农田排水沟渠9的底部在一个平面上。
[0034]上述隔水墙4对称地布设在净化池I内，隔水墙4采用砖石混凝土材料，直接砌在净化池I的底面上，隔水墙4将净化池I分隔成与水流方向8平行的两个进水槽2和若干个净化槽23，所有进水槽2和净化槽23均对称的分布于农田排水沟渠9的两侧。
[0035]上述隔水墙4的高度由内向外逐渐升高，相邻两块隔水墙4的高度差为3(T40cm，最内层隔水墙4的高度不低于池外水渠边坡17的顶部高度。
[0036]上述隔水墙4由内向外，偶数编号隔水墙4底部开设有若干个透水孔14，使相邻的两个净化槽23底部连通；而奇数编号的隔水墙4为完整的无孔墙，使得相邻两个净化槽23相互隔离。
[0037]上述进水槽2位于净化池I的最外侧，进水槽2底面采用砖石混凝土结构，深度为30?40cmo
[0038]上述闸门10位于净化池I的入口处，闸门10包括闸墩13、闸门横梁11、闸门电机12和闸门叶24。
[0039]上述两台抽水泵6对称的安装于农田排水沟渠9的两侧，抽水泵6与进水管5连接，进水管5 —端开口于闸门10外侧的排水沟渠9中，开口位置应低于农田排水沟渠9的水面15高度，进水管5的另一端开口于进水槽2中，抽水泵6应具有足够的扬程，可将闸门10外侧农田排水沟渠9中的农业污水抽到净化池I的进水槽2中。
[0040]上述净化箱3为透水结构，如图6所示，包括网箱盖19、生物填料球20、网箱体21和活性炭过滤层22。上述网箱盖19和网箱体21采用PVC管和尼龙网制成，网箱盖19可开启或关闭，方便内部生物填料球20及活性炭过滤层22的更换。
[0041]上述生物填料球20由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P等污染物质。生物填料球20堆放于净化箱3内。上述活性炭过滤层22垂直放置于净化箱3内，并与生物填料球20呈间隔排列。
[0042]上述净化箱3堆放于净化槽23中，净化箱3的堆放高度低于所在净化槽23顶部高度1cm?20cm,水平堆放间距为15cm?20cm。
[0043]本发明的工作原理:
在日常运行中，农田排水沟渠9的水流量较小，闸门10处于关闭状态，抽水泵6开启，将闸门10外侧农田排水沟渠9中的农业污水通过进水管5抽到进水槽2中，水在净化池I中的水流路径18如图5所示。当进水槽2中的水位到达进水槽2的顶部高度时，水会从进水槽2内侧隔水墙4的顶部溢出，流入到相邻的净化槽23中。进入到净化池I中的农业污水在自身的压力作用下，在各个净化槽23间流动，如相邻两级净化槽23之间的隔水墙4底部开设有透水孔14，水会通过透水孔14流入到下一级净化槽23的底部，如相邻两级净化槽23之间的隔水墙4底部没有透水孔，水则会从上级净化槽23内侧的隔水墙4顶部溢出，进入到下一级净化槽23中。由于净化槽23具有一定的水容量，且采用分级串联结构，使得污水在其间流动速度慢，分布均匀，有利于水中的营养物质与生物填料球20中的生物膜进行充分的物理化学反应。生物填料球20中的生物膜可截留和吸附农业污水中的N、P等容易生物降解的有机物，而活性碳过滤层22能部分去除水体中的重金属元素、游离氯、酚等难降解有机物，同时还可滤除水体中的藻类及部分颗粒悬浮物。当水由外向内流经了所有的净化槽23后，最终流回到闸门10内的农田排水沟渠9中，从而完成了对农业污水的净化过程。本发明采用了两台抽水泵6分别向净化池I的两侧供水，两台抽水泵6可同时工作，以满足沟渠较大排水的需求，也可两台抽水泵6轮换工作，使得净化池I两侧的净化槽23内的生物填料球20能轮流获得一段自修复时间，使其生物膜及微生物系统恢复净化效能，从而延长生物填料球20的更换周期，同时也提高了净化效率。在洪涝期，抽水泵6关闭，开启闸门10进行农田排涝作业，净化池I对原有的农田排水沟渠9的过流能力没有影响，布设在净化槽23中的净化箱3也不会受到水流冲击而造成生物膜结构损坏，因此在排涝期间净化箱3不用取出，减轻了维护的工作量。
[0044]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:包括净化池、进水槽、净化槽、隔水墙、生态净化箱、闸门；所述净化池开设在农田排水沟渠中，并与农田排水沟渠连通，所述净化池内布设有若干不同高度的隔水墙；所述隔水墙将净化池分隔成为两个进水槽和若干个不同深度的净化槽；所述生态净化箱布设在净化槽中；所述闸门设置在净化池入口处。
2.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述两个进水槽和若干个净化槽均对称的分布于农田排水沟渠的两侧，进水槽位于净化池的最外侧，净化槽按深度值由外向内逐渐降低方式排列。
3.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述隔水墙由内向外，偶数编号隔水墙底部开设有若干个透水孔，使相邻的两个净化槽底部连通；而奇数编号的隔水墙为完整的无孔墙，使得相邻两个净化槽相互隔离。
4.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述净化池还包括抽水泵和进水管，所述抽水泵设置两台，对称安装于农田排水沟渠的两侧，抽水泵与进水管连接，进水管一端开口于闸门外侧的农田排水沟渠中，开口位置低于农田排水沟渠的水面高度，进水管的另一端开口于进水槽中。
5.根据权利要求1所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述净化箱为透水结构，包括网箱盖、生物填料球、网箱体和活性炭过滤层，所述生物填料球和活性炭过滤层放置于网箱体内。
6.根据权利要求5所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述生物填料球由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P等污染物质。
7.根据权利要求5所述的一种适用于农田排水沟渠的多层溢流式生态净化池，其特征在于:所述活性炭过滤层垂直放置于净化箱内，并与生物填料球呈间隔排列。
【文档编号】C02F3/00GK104310572SQ201410564156
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】饶磊, 王沛芳, 陈宇, 汪双君, 钱进 申请人:河海大学常州校区