一种农田用水处理装置及方法

本发明涉及农田面源污染的控制，具体涉及一种农田用水处理装置及方法。

背景技术：

1、农田面源污染是造成河流和湖泊等自然水体富营养化的重要因素，其中磷元素是造成富营养化的根本原因。但是，农业面源污染问题突出，例如：农田仍大量使用化肥造成出水磷浓度高；且很少经过处理，直接汇入自然水体，导致自然水体水质恶化；同时也造成了磷肥的流失，增加化肥投入。因此，需要一种同时净化农田出水和实现磷资源回收利用的装置和方法。目前，已有一些生态沟渠用于农田出水的净化，但是生态沟渠吸收富集磷的效率较低、能力较差，并且无法实现磷的回收和装置的重复利用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种农田用水处理装置及方法，其能够提升农田出水水质，并实现磷资源的回用，降低磷肥施用量，有效控制农田面源污染。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明公开了一种农田用水处理装置，包括沿水渠水流方向间隔布置的若干块处理板，单块处理板包括位于处理板正面的格栅层、位于反面的吸附层以及位于格栅层和吸附层之间的过滤层；当用于农田出水时，若干块处理板均正向沿农田出水渠水流方向间隔布置，所述格栅层初步拦截悬浮物和颗粒物，所述过滤层拦截细颗粒物、颗粒态磷，吸收部分溶解性磷，所述吸附层富集溶解性磷；当用于农田灌水时，若干块处理板均反向沿农田灌水渠水流方向间隔布置，在进水的物理和化学作用，以及各层材料的弹性震动作用下，将处理板拦截的颗粒态磷和部分被吸附的磷洗脱进入灌溉水体中，恢复处理板的性能，重复使用。

4、进一步，还包括用于固定若干块处理板的插板式铝合金框架。

5、进一步，所述格栅层为玻璃钢制件。

6、进一步，所述过滤层包括弹性多孔海绵以及接枝连接于所述弹性多孔海绵上的硅酸钠。

7、进一步，所述吸附层包括容器以及填充于容器内的填料，所述容器为硬质塑料网，所述填料为镧改性生物炭。

8、进一步，在对农田进水进行处理时，先抖动处理板上累积的颗粒物直接还田，然后将若干块处理板均反向沿农田灌水渠水流方向间隔布置。

9、进一步，当处理板重复使用至不可再生时，将处理板的吸附层中的填料还田，在土壤微生物作用下将填料活化后为作物增肥。

10、一种农田用水处理方法，采用本发明所述的农田用水处理装置对农田出水进行净化或对农田进水进行处理；当对农田出水进行净化时，将若干块处理板均正向沿农田出水渠水流方向间隔布置，所述格栅层初步拦截悬浮物和颗粒物，所述过滤层拦截细颗粒物、颗粒态磷，吸收部分溶解性磷，所述吸附层富集溶解性磷；当对农田进水进行处理时，将若干块处理板均反向沿农田灌水渠水流方向间隔布置，在进水的物理和化学作用，以及各层材料的弹性震动作用下，将处理板拦截的颗粒态磷和部分被吸附的磷洗脱进入灌溉水体中，恢复处理板的性能，重复使用。

11、本发明的有益效果：

12、1、本发明通过将处理板正向布置于农田出水渠，实现对农田出水净化，通过所述格栅层初步拦截悬浮物和颗粒物，所述过滤层拦截细颗粒物、颗粒态磷，吸收部分溶解性磷，所述吸附层富集溶解性磷，改善了农田出水水质，缓解了农田面源污染，减少了磷肥的流失。通过将处理板反向布置于农田灌水渠，在进水的物理和化学作用，以及各层材料的弹性震动作用下，将处理板拦截的颗粒态磷和部分被吸附的磷洗脱进入灌溉水体中，灌溉水流入农田并用于作物灌溉，实现了农田磷元素的回收利用，并且能够恢复处理板的性能，实现了处理板的重复使用。

13、2、本发明所述装置通过农田灌溉排水过程中自然的水流作用，实现对颗粒物和磷素的拦截去除和回田利用，无需额外动力消耗和人力维护。装置组合拆卸方便，可根据农田实际地形灵活设置、方便移动，也可长期固定设置于农田中，不影响农田的正常耕作活动。

14、3、本发明所述过滤层包括弹性多孔海绵以及接枝连接于所述弹性多孔海绵上的硅酸钠，硅酸钠能够供农田硅藻生长，可吸收磷，也可为农田提供硅藻种源。硅藻能够调节农田水质，增加肥力，促进作物和农田动物副产品生长。

15、4、本发明所述装置可重复使用，最终部分填料还田后还能够增加土壤有机质，改良农田。所使用材料天然、稳定性强、效益高，装置实施简单、作业量小。

技术特征：

1.一种农田用水处理装置，其特征在于：包括沿水渠水流方向间隔布置的若干块处理板，单块处理板包括位于处理板正面的格栅层、位于反面的吸附层以及位于格栅层和吸附层之间的过滤层；

2.根据权利要求1所述的农田用水处理装置，其特征在于：还包括用于固定若干块处理板的插板式铝合金框架。

3.根据权利要求1或2所述的农田用水处理装置，其特征在于：所述格栅层为玻璃钢制件。

4.根据权利要求1或2所述的农田用水处理装置，其特征在于：所述过滤层包括弹性多孔海绵以及接枝连接于所述弹性多孔海绵上的硅酸钠。

5.根据权利要求1或2所述的农田用水处理装置，其特征在于：所述吸附层包括容器以及填充于容器内的填料，所述容器为硬质塑料网，所述填料为镧改性生物炭。

6.一种农田用水处理方法，其特征在于：采用权利要求1至5任一项所述的农田用水处理装置对农田出水进行净化或对农田进水进行处理；

7.根据权利要求6所述的农田用水处理方法，其特征在于：在对农田进水进行处理时，先抖动处理板上累积的颗粒物直接还田，然后将若干块处理板均反向沿农田灌水渠水流方向间隔布置。

8.根据权利要求6或7所述的农田用水处理方法，其特征在于：当处理板重复使用至不可再生时，将处理板的吸附层中的填料还田，在土壤微生物作用下将填料活化后为作物增肥。

技术总结
本发明公开了一种农田用水处理装置及方法，包括沿水流方向间隔布置的若干块处理板，单块处理板包括位于处理板正面的格栅层、位于反面的吸附层以及位于格栅层和吸附层之间的过滤层；当用于农田出水时，若干块处理板均正向沿农田出水渠水流方向间隔布置，格栅层初步拦截悬浮物和颗粒物，过滤层拦截细颗粒物、颗粒态磷，吸附层富集溶解性磷；当用于农田灌水时，若干块处理板均反向沿农田灌水渠水流方向间隔布置，在进水的物理和化学作用下，以及各层材料的弹性震动作用下，将处理板拦截的颗粒态磷和部分被吸附的磷洗脱进入灌溉水体中，恢复处理板的性能，重复使用。其能够提升农田出水水质，并实现磷资源的回用，有效控制农田面源污染。

技术研发人员：李伟,杨巍,金秋,彭鑫鑫,肖邦,钱深华,文昕,李锗镡
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13