一种农村污水安全灌溉方法与装置与流程

1.本发明涉及农业灌溉领域，具体是一种污水灌溉方法与装置。


背景技术：

2.农村生活污水点多、量小，一直以来只是简易处理后即排入河湖，因而影响水环境质量。但是农村污水通常不含有毒有害物质，总体上能够满足农业灌溉水质标准要求，不会污染耕地，也不影响农产品质量。因此，如何在总量控制前提下，对农村污水进行资源化利用，是一个亟待解决的课题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种农村污水安全灌溉方法与装置，以节约优质水资源，同时减少污水排放，起到节水减排的双重效果。
4.本发明提供的技术方案是：
5.一种农村污水安全灌溉方法，按照以下步骤进行：
6.1)获取灌溉需水量qr
7.根据灌溉范围、灌溉面积、种植结构、植物生长发育阶段因素，由用水户计算确定并且提供；
8.2)进行农村污水灌溉总量控制
9.年内各次农村污水灌溉量累积值应满足：
10.∑q
wi
≤0.5r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
11.式中：q
wi
为农村污水单次灌溉量；r为当地多年平均径流深；
12.3)灌溉作物限定条件
13.(1)仅用于灌溉苗木、花卉、市政绿地和水稻、玉米、小麦大田作物；
14.(2)当粮食作物处于孕穗、扬花期敏感期，只用灌溉原水、不掺加农村污水；
15.4)可用于灌溉的农村污水须符合以下要求：
16.(1)农村居民生活污水、养殖业废水和以农产品为原材料的加工业废水；
17.(2)前述农村污水经过简易处理、达到当地农村污水排放标准后排放的污水；
18.(3)经处理排放的农村污水需排入露天池塘后停留不少于7天；
19.5)每次在放水灌溉之前，需要先检测农村污水中的各种污染物浓度，然后进行相应处理；以满足灌溉水质标准要求；
20.所述相应处理方法如下：
21.(1)如果水质满足灌溉标准要求，即tw≤ts，则只用农村污水灌溉、不放灌溉原水；
22.(2)当农村污水中某种污染物浓度指标不能满足标准要求，即tw＞ts时，则根据安全灌溉水质的计算结果，通过掺加灌溉原水稀释农村污水，直至混合后的水质满足灌溉水质标准要求tm≤ts为止。
23.6)农村污水安全灌溉水量调配方法
24.当农村污水某一种污染物浓度不满足灌溉水质标准要求，即tw＞ts时，则在
25.农村污水中掺加灌溉原水，掺混之后的混合灌溉水水质应该满足以下公式要求：
[0026][0027]
式中：qw为农村污水量；qc为灌溉原水量；ts为灌溉水质标准；tc为灌溉原水污染物浓度；tw为农村污水污染物浓度；tm为混合灌溉水的污染物浓度。
[0028]
所述露天池塘所述露天池塘的池底、池壁为原状土质结构，且种有水生植物；其容积需满足农村污水停留不少于7天后再进行灌溉的要求。
[0029]
一种农村污水安全灌溉装置，其特征在于：该装置包括至少一个容纳农村污水的生态池塘、用于监测该生态池塘水质的至少一个水质监测单元、连通该生态池塘且配有污水抽水泵和流量控制阀的污水出水管、通过三通中的两个接口接通该污水出水管出水口的灌溉原水管以及接通三通中的第三个接口的混合灌溉水管。
[0030]
该装置还配设有用于监测灌溉原水管中水质的第一水质监测控制单元。
[0031]
该装置还配设有用于监测混合灌溉水管中水质的第二水质监测控制单元。
[0032]
本发明的有益效果是：所提供的农村污水安全灌溉方法，能够节约大量优质水资源，同时减少污水排放，起到节水减排的双重效果；所提供的农村污水安全灌溉装置，能够充分利用现有的农村池塘和常规监测器材，具有投资省、施工快速方便的特点。
附图说明
[0033]
图1是本发明提供的农村污水安全灌溉装置的平面布局图。
[0034]
图2是本发明提供的农村污水安全灌溉方法流程图。
[0035]
图中标号：1、生态池塘；2、水质监测单元；3、污水抽水泵；4、污水出水管；5、灌溉原水管；6、混合灌溉水管、7、流量控制阀、8、第一水质监测控制单元、9、第二水质监测控制单元。
具体实施方式
[0036]
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
[0037]
图1所示的农村污水安全灌溉装置中，设有容纳农村污水的生态池塘1，该生态池塘的数量可以是一个或相连通的多个，根据需要选择；所述生态池塘安装有连通该生态池塘且配有污水抽水泵3的污水出水管4，以便能够根据需要抽取该生态池塘内的水用于农作物灌溉。污水出水管的出水口还通过三通接通灌溉原水管5和混合灌溉水管6，其中灌溉原水管的另一端连通灌溉原水的水源(通常需要水泵将灌溉原水压送过来)。所述污水出水管配设有流量控制阀7，可在运行中控制农村污水与灌溉原水的比例。
[0038]
进一步地，所述生态池塘还设有用于监测该生态池塘水质的至少一个水质监测单元2，所述灌溉原水管配设有用于监测该灌溉原水管中水质的第一水质监测控制单元8，所述混合灌溉水管配设有用于监测该混合灌溉水管中水质的第二水质监测控制单元9。图中箭头表示水流方向。
[0039]
所述水质监测单元，通常配设有在线水质监测仪。
[0040]
所述第一水质监测控制单元、第二水质监测控制单元，通常配设有在线水质监测
仪、远程控制电磁阀。
[0041]
配设于上述各单元的均为常规的监控仪器，可通过外购获得。
[0042]
以下对本发明所述的农村污水安全灌溉方法，进一步说明如下。
[0043]
一种农村污水安全灌溉方法，按照以下步骤进行：
[0044]
1、获取灌溉需水量qr[0045]
根据灌溉范围、灌溉面积、种植结构、植物生长发育阶段等因素，由用水户计算确定，以m3计。
[0046]
2、农村污水灌溉总量控制
[0047]
为避免污水对土壤的累积影响，确保农产品安全及耕地长期安全生产，对污水灌溉进行总量控制。每年农村污水灌溉总量的阈值为当地多年平均径流深r的50％，即0.5r。所述多年平均径流深是指单位面积降水量扣除深层渗漏和蒸发之后，能够形成地表径流的净降水量，单位为mm，或m3/hm。所述多年平均径流深r值可以从当地水文数据库或水文年鉴中查询获取。
[0048]
按照以上约束，年内各次农村污水灌溉量累积值应满足：
[0049]
∑q
wi
≤0.5r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0050]
式中：
[0051]qwi
为农村污水单次灌溉量；r为当地多年平均径流深；
[0052]
当达到阈值、即∑q
wi
＝0.5r时，立即停止污水灌溉，且年内不再使用农村污水灌溉；
[0053]
计算时需要统一计量单位，将农村污水灌溉量换算为单位面积灌溉水深mm，或将径流深r值换算为单位面积的水量m3/h。
[0054]
3、灌溉作物限定条件
[0055]
(1)所述农村污水仅用于灌溉苗木、花卉、市政绿地和水稻、玉米、小麦等大田作物，不得用于灌溉蔬菜、瓜果等鲜食类作物(包括鲜食玉米)。
[0056]
(2)不论农村污水的质量是否满足灌溉标准要求，粮食作物孕穗期、扬花期不得使用污水灌溉，也不得掺加污水灌溉。
[0057]
(3)作物生长敏感期判定
[0058]
当粮食作物处于孕穗、扬花期等敏感期时，只用原水灌溉、不掺加污水，即qr＝qc，qw＝0。污水抽水泵3、流量控制阀7保持关闭状态，开启原水控制阀，按水量要求放水灌溉。当作物处于非敏感期时，可利用农村污水，或掺加农村污水灌溉。
[0059]
4、可用于灌溉的农村污水须符合以下要求：
[0060]
(1)农村居民生活污水、养殖业废水和以农产品为原材料的加工业废水；不包括农村地区产生的其它工业、手工业、商业服务业污水。
[0061]
(2)前述农村污水经过简易处理(可采用常规方法，如厌氧处理、曝气处理、进行生物氧化降解处理等)、达到当地农村污水排放标准后排放的污水【标准参照各地方标准要求，举例：浙江省地方标准《农村生活污水集中处理设施水污染物排放要求》(db33/973-2021)】。
[0062]
(3)经处理排放的农村污水需排入露天池塘后停留不少于7天。
[0063]
5、每次放水灌溉之前，需检测农村污水中的各种污染物浓度是否满足标准每次灌
溉、每种污染物的浓度tm都应该满足灌溉水质标准tm≤ts的要求[ts引自《农田灌溉水质标准》(gb 5084—2021)]；每次在放水灌溉之前，需要先检测农村污水中的各种污染物浓度，然后进行相应处理，以满足灌溉水质标准要求；
[0064]
(1)如果水质满足灌溉标准要求，即tw≤ts，则只用污水灌溉、不放原水，qr＝q
w，
qc＝0，原水控制阀保持关闭状态，开启污水抽水泵、流量控制阀，按水量要求放水灌溉。
[0065]
(2)当污水中某种污染物浓度指标不能满足标准要求，即tw＞ts时，则经过检测、计算，通过第一水质监测控制单元8掺加灌溉原水，稀释污水，直至混合后的水质满足灌溉水质标准要求tm≤ts为止。
[0066]
6、农村污水安全灌溉水质计算方法
[0067]
当需要掺混灌溉时，灌溉水量qr由灌溉原水量qc和农村污水量qw混合而成，即灌溉水量qr＝qc+qw。通过调节污水和原水的比例控制灌溉水质，混合灌溉水中，每一种污染物的浓度都应满足：
[0068][0069]
式中：qc≥0，qw≥0。
[0070]
7、农村污水安全灌溉水量调配方法
[0071]
当农村污水某一种污染物浓度不满足灌溉水质标准要求，即tw＞ts时，则在污水中掺加原水，掺混之后的水质应该满足方程式(2)的要求。解方程(2)得：
[0072][0073]
即以方程(3)调配灌溉原水量qc和农村污水量qw的比例，在满足灌溉需水量qr要求的同时，满足灌溉水质量标准tm≤ts的要求。
[0074]
8、农村污水安全灌溉方法操作流程(参见图2)
[0075]
(1)接收灌溉指令，获取灌溉需水量qr；
[0076]
(2)农村污水总量控制，每次灌溉之前，计算当年农村污水灌溉累积数量，和本次灌溉农村污水计算掺加量，确认当次灌溉结束时，当年农村污水灌溉总量满足方程(1)的要求。总量达到阈值0.5r时，立即停止使用农村污水，改用原水灌溉。
[0077]
(3)作物生长敏感期的安全灌溉，粮食作物在孕穗、扬花期等敏感期，只用原水灌溉，不掺加农村污水，qr＝qc，qw＝0；
[0078]
(4)在非敏感期，可以利用农村污水进行灌溉，利用水质监测单元2，检测农村污水水质tw；
[0079]
(5)如果农村污水水质满足灌溉要求，则只放农村污水灌溉，不放原水，qr＝q
w，
qc＝0；
[0080]
(6)如果农村污水水质不满足灌溉要求，则要掺加原水、混合达标后再进行灌溉。利用第一水质监测控制单元8，检测原水水质tc；
[0081]
(7)根据上述检测数据tw、tc，和灌溉水质量标准ts，通过方程(2)计算原水、农村污水比例，
[0082]
(8)按照上述计算所得的比例，通过调节流量控制阀7、第一水质监测控制单元8的
开度，调配原水、农村污水的比例，使得当次灌溉在满足水量qr要求的同时，满足灌溉水质量标准要求。
[0083]
实施例1
[0084]
某次灌溉主要控制污染物为cod，农村污水cod浓度为200mg/l，原水cod浓度为40mg/l，灌溉标准要求的水质指标为150mg/l。经计算，原水与农村污水的比例为qw/qc＝2.2。即该次灌溉，原水用量qc＝qr/3.2，农村污水qw＝2.2qr/3.2。通过调节流量控制阀、第一水质监测控制单元8的开度，调配原水、农村污水的比例，可同时满足灌溉水量和水质的要求。