本发明涉及资源环境保护技术领域，具体涉及一种新型生态沟渠污水处理装置制作及填料更换方法
背景技术：
污水的吸附法处理，主要是指利用填料的物理吸附和化学吸附性能，去除或降低污水中的多种污染物质的过程。固体吸附现已广泛应用于人工湿地和生态沟渠的污水处理中，成为磷素去除的最主要途径，通常占总除磷量的80％以上。常见的填料有沸石、火山岩、蛭石、陶粒、轮胎颗粒和加气混凝土等。但是由于填料在使用过程，不仅因易吸附饱和而降低磷素的持续去除效率，而且还容易导致人工湿地或沟渠堵塞，从而在一定程度上限制了这一磷素去除技术的进一步有效推广，因此，应用便捷的填料投放方法定期进行填料更换至关重要。
目前，常见的生态沟渠填料磷素吸附处理主要分两种，一种是在生态沟渠边建专用填料池，将填料投入池中，对流经池中的农田污水进行磷素吸附。另一种则是将填料直接投放于生态沟渠内进行吸附。上述两种方法虽均收到良好的磷素吸附效果，但仍存在以下某些缺陷：专用填料池建设不仅费工、费时，而且还要另占部分土地资源；而将填料直接投放生态沟渠内，则影响泄洪，其中雨季表现尤为明显。此外，如采用诸如加气混凝土类的轻质填料，则填料长期漂浮或悬浮于水中，随处流淌，景观效果极差。同时，上述两种填料磷素吸附处理在填料磷素吸附饱和后填料难以更换，致使处理工程去污能力大幅降低，甚至会因填料内磷素解析导致水体的二次污染。
pvc管材即硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后，通过热压挤压成型，是较早开发出的应用塑料管材。因其管壁非常光滑，对流体的阻力很小，且耐压耐腐蚀，常被应用于排水领域。
技术实现要素：
技术问题：本发明是将轻质填料碎块填装至经特定处理后的pvc管材，制成一种新型生态沟渠污水处理装置，投放至生态沟渠内进行磷素吸附，并定期更换填料，整个操作过程简单易行，可确保沟渠具有持续的填料去污效果，从而克服现上述生态沟渠填料投放中存在的诸多问题。
技术方案：为实现以上目的，本发明主要采取以下技术方案；一种生态沟渠污水处理装置制作及填料更换方法，按照下述步骤进行：
(1)选择适宜的沟渠
选择年最大水面宽度>2m的生态沟渠，目的是延长水体停留时间。
(2)pvc管材的选择和加工
选择直径规格为30-40cm的pvc管材，直径过大，会因填装材料过多，装置牢固性降低；直径过小，则所能填装的填料有限，降低去污效果。截取的pvc管材长度根据沟渠宽度而定，通常大于年最大水面宽度50cm，以便于在沟渠两边固定。然后在pvc管材对称两侧每隔50-60cm开一个直径为15-20mm的圆孔，孔径大小依据管材直径确定，管材直径越大，孔径越大。圆孔间隔过短或孔径过大均将降低装置的牢固性，圆孔间隔过长或孔径过小均降低水流在管材内畅流。
(3)填料的选择和填装
选择常见轻质去污块状填料(如加气混凝土砌块)，将填料切割或敲成粒径为8cm-15cm的碎块，粒径过小，既不利水流从pvc管内流淌，又可导致碎块从pvc管中泄露；粒径过大，可填装的填料量将减少。然后将填料碎块填装至已钻有圆孔的pvc管材内，直至装满，再用相应规格的管帽将管材两端管口旋扭封死，制备成污水处理装置。
(4)装置的沟渠放置
在生态沟渠两岸坡的中下部开挖缺口，然后按照垂直于水流方向，将装置横放至缺口内，填土固定。作业时应确保放置后pvc管材的一侧圆孔对着水流方向，作为进水口，另一侧则为出水口。根据污水净化目标和经费状况在生态沟渠内每隔一段距离按同样方法放置一个以上装置，通常10-15m放置一个。
(5)填料更换
定期检测装置的吸附性能，当填料吸附饱和后及时更换填料。更换时，重新打开缺口，将装置移置宽敞处，旋扭开管材一端的管帽，抬起另一端，倾倒出全部填料，然后重新填装满之前填装的填料碎块，再用管帽封死管口，接着按上述方法将装置放置于生态沟渠，从而完成填料的更换。
综上所述，依照本发明公布一种新型生态沟渠污水处理装置制作及填料更换方法存在以上诸多优点：
首先，在原有生态沟渠中，放入新型沟渠污水处理装置，不仅不需占用沟渠之外的其他土地，而且省时省工，节约成本。其次，新型沟渠污水处理装置可对填料起到固定作用，减少其在沟渠内随意漂浮，既阻碍水流，又影响景观。最后，可实现对装置中吸附饱和的填料多次更换，且操作简单便捷，从而确保生态沟渠具有持续的磷素净化功能。
具体实施方式
该技术在江苏省镇江市新区某现代农业园区的农田排水生态沟渠内实施，该沟渠全长330m，水面宽度3.2-3.5m之间，沟渠高差变化均缓，该沟渠接纳周边约100亩农田的污水排放。利用本技术制作一种新型生态沟渠污水处理装置及更换填料，其实施过程如下：
(1)选择直径为300mm，长度为4m的硬质pvc管，在pvc管对称两侧每隔50cm开一个直径为15mm的圆孔。
(2)本实例填料选用加气混凝土碎块，其可直接购自于建材市场或生产厂家，它是一种具有保温、防火和抗冻性能而被广为利用的建筑材料，施工过程中产生的大量废渣，常作为建筑垃圾被废弃。该材料主要由粉煤灰、生石灰、水泥、石膏及少量发气剂铝粉膏组成，空隙度大，容重在400-700kg/m3范围，可漂浮于水面，富含对磷素具有较强吸附能力的活性氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝等物质，试验测得对磷最大吸附容量高达6.06g/kg，磷素吸附效果良好。本实例将规格为60cm×24cm×10cm的加气混凝土原砌块切割成高度为10cm，截面边长约14cm正三棱柱状碎块，以增大其比表面积，提高吸附能力。
(3)将切割之后的加气混凝土碎块置入已钻孔的pvc管材内，直至装满，再用相应规格的管帽封住两端。在生态沟渠两岸坡的中下部每隔10m开挖缺口，然后按照垂直于水流方向，将装置横放至缺口内，填土固定。作业时应确保放置后pvc管材的一侧圆孔对着水流方向，作为进水口，另一侧则为出水口。次年对加气混凝土进行更换一次，更换时，重新打开缺口，将装置移置宽敞处，旋扭开管材一端的管帽，抬起另一端，倾倒出全部填料，然后重新填装满之前填装的填料碎块，再用管帽封死管口，接着按上述方法将装置放置于生态沟渠，从而完成填料的更换。
本实例按照沿生态沟渠方向每隔10m布设1根“pvc管材+加气混凝土碎块”装置，构建成本约1.0万元/百米，主要包括管材和加气混凝土等材料费和人工费支出。装置投放后，每年置换管材内加气混凝土碎块一次，这主要是由于经过一年的运行，加气混凝土吸附已完全饱和，年置换支出约0.1万元/百米，主要为加气混凝土砌块的材料费和人工费支出。
采用本技术构建的新型生态沟渠污水处理装置，与常见填料投放方法相比，不仅不需占用沟渠之外的其他土地，而且省时省工，节约成本。其次，新型生态沟渠污水处理装置可对填料起到固定作用，减少其在生态沟渠内随意漂浮，既阻碍水流，又影响景观。最后，可实现对装置中吸附饱和的填料多次更换，且操作简单便捷，从而确保生态沟渠具有持续的磷素净化功能。