一种流域水资源利用污染物防控方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种流域水资源利用污染物防控方法与装置，该方法包括设置依次连接的水解池(1)、纳米曝气池(2)和垂直潜流人工湿地(3)，打捞流域中浮萍、水藻在水解池(1)中粉碎、酸化消解，将水解池(1)中处理后上清液输入至纳米曝气池(2)中，纳米曝气池(2)出水与流域水混合输入垂直潜流人工湿地(3)内，经处理得到满足灌溉要求的流域水。本发明专利技术中对预进入农田的流域水中的污染物含量进行了有效防控，从根本上降低了作物中重金属含量，促进了作物生长，养护了农田，有利于维护农业持续健康发展。

A method and device for the prevention and control of water resource utilization in a basin

The invention relates to a device for water resources utilization and pollution control methods, the method includes sequentially connected hydrolysis tank (1), (2) and nano aeration vertical flow constructed wetland (3), fishing river duckweed, algae in the hydrolysis tank (1) in crushing, acid digestion, hydrolysis the pool (1) in the supernatant after processing input to the nano aeration tank (2), (2) nano aeration tank effluent and river water mixed input vertical flow artificial wetland (3), treated to satisfy the demand of the water irrigation basin. The invention effectively prevents and controls the content of pollutants in the drainage basin which is pre entered into farmland, and fundamentally reduces the content of heavy metals in crops, promotes crop growth, maintains farmland, and helps to maintain sustained and healthy development of agriculture.

【技术实现步骤摘要】
一种流域水资源利用污染物防控方法与装置
本专利技术涉及流域水利用领域，特别涉及一种极度缺水地区流域水资源利用污染物控制方法与装置。
技术介绍
我国流域水资源短缺的同时，水污染是影响流域水利用的主要问题。水污染的原因一是生活污水未经处理排放或处理不合格排放使得水体总磷量、总氮量和有机物及悬浮物增加，造成流域水富营养化；二是工业流域水和固体废物的渗出液直接排入水体使流域水中有毒重金属增加，造成流域水重金属污染。水污染问题不是单一的问题，既关乎居民生活质量和人体健康，也关系到不同流域之间的政策协调，以及干流支流之间、地表水与地下水之间和上下游之间的利益协调。我国农田灌溉水有效利用系数远低于世界先进水平，这暴露出了我国农田水利建设存在的农业用水方式粗放，水资源利用效率效益不高的问题，而与之相对应的，是农业用水资源短缺的现状。随着工业化、城镇化快速推进，我国人增地减水缺的矛盾日益突出，我国农田水利建设如何应对旱灾频发是我国水利工作的长期性战略任务。因地制宜的统筹考虑流域水灌溉农田是解决农田缺水的重要途径。近年来，农业污染如重金属污染问题越来越为人们所关注和了解。面对我国农田缺水和流域水现状，要实行严格的水资源管理制度和节约用水制度，同时还应大力研发和推广流域水污染物如重金属污染物控制技术，以及无害化的可用装置，通过利用分子生物学技术等多种高科技手段，同时对多种重金属进行富集、对其他污染物如氮磷等进行脱除，对污染水体进行更为高效的生态治理，力求做到既不影响环境，同时又有一定的经济回报，使之成就一个统筹治理与开发的健康产业，以经济与生态利益的双轮驱动，促进环保农业的持续发展。基于上述状况，亟需开发一种流域水资源利用污染物防控方法与装置，在引用流域水进行农田灌溉时对流域水中的重金属等污染物含量进行防控，从根本上降低作物中重金属等污染物，促进作物生长，维护农业的持续健康发展，保证农业安全和人体安全。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种流域水资源利用污染物防控方法与相应装置，在农业活动区流域护岸设定距离处建造水解池、纳米曝气池和垂直潜流人工湿地，通过水解池和纳米曝气池分别对浮萍和水藻进行酸化和降解促进微生物活动，并通过垂直潜流人工湿地对重金属等污染物进行脱除或降解，实现流域水的净化，满足灌溉要求，从而完成本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下技术方案：(1)一种流域水资源利用污染物防控方法，该方法包括设置依次连接的水解池1、纳米曝气池2和垂直潜流人工湿地3；向水解池1中通入待处理的流域水并加入水生植物进行酸化消解，并传输处理后的流域水上清液至纳米曝气池2中；纳米曝气池2接收水解池1的流域水上清液，对上清液进行好氧环境下处理，传输处理后的上清液至垂直潜流人工湿地3；将经纳米曝气池2处理后流域水上清液与流域水混合引入垂直潜流人工湿地3，进入铺设于垂直潜流人工湿地3中的一层或多层填料中使污染物得到降解或脱除。(2)一种流域水资源利用污染物防控装置，该装置包括建造在流域护岸4～10米处的依次连接的水解池1、纳米曝气池2和垂直潜流人工湿地3；所述水解池1将水生植物进行粉碎和酸化消解，传输上清液至纳米曝气池2中；纳米曝气池2接收水解池1的上清液，对上清液中的有机物进行降解，将长碳链有机物降解为短碳链有机物，并传输降解后的上清液至垂直潜流人工湿地3，为垂直潜流人工湿地3中微生物提供碳源；垂直潜流人工湿地3中引有纳米曝气池2中上清液和流域水，并使水体进入铺设于垂直潜流人工湿地3中的一层或多层填料使其中的污染物得到降解或脱除，将处理后的流域水输送至农田中。根据本专利技术提供的一种流域水资源利用污染物防控方法与装置，具有以下有益效果：(1)本专利技术中还设置了水解池和纳米曝气池以向垂直潜流人工湿地中微生物提供养分(主要为碳源)，促进微生物繁衍，利于微生物在垂直潜流人工湿地中实施脱磷脱氮。(2)纳米曝气池中加入活性污泥，其对有机物有很强的吸附凝聚和氧化分解能力，具有良好的自身凝聚和沉降性能，促进了长碳链有机物的降解和悬浮物的沉降。(3)本专利技术中的垂直潜流人工湿地为多层填料铺设而成，且对每层填料中的填料种类、用量配比、粒径大小和填充高度进行特定的选择，可在垂直潜流人工湿地中有效实现有机物降解、重金属吸附和脱磷脱氮等污染物处理过程。(4)本专利技术中的垂直潜流人工湿地中种植特定的水生植物，有利于重金属的富集，且得到的富集有重金属的水生植物可再利用，制备得到具有光催化效果的功能型生物炭。(5)本专利技术中在流域的河道内接种反硝化细菌，反硝化细菌特别是好氧反硝化细菌的加入必然会对待处理的流域水起到进一步的净化作用，同时好氧反硝化细菌与垂直潜流人工湿地投入的厌氧反硝化细菌协同作用，促进水体的净化。附图说明图1示出本专利技术中一种优选实施方式的流域水资源利用污染物防控装置结构示意图。附图标号说明：1-水解池；2-纳米曝气池；3-垂直潜流人工湿地；4-温控装置；5-感温探头；6-湿地植物7-排泥孔；8-搅拌机；9-二次排泥孔；10-曝气盘；11-流量计；12-纳米曝气机；13-第一层填料；14-第二层填料；15-第三层填料；16-第四层填料。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。针对我国农田灌溉缺水现象，提出了利用流域水进行灌溉的技术路线，但污染的流域水未经处理，其中存在污染物如重金属、总磷或总氮可能影响作物生长和收成，更严重会导致作物中重金属超标，粮食无法使用，造成重大损失。基于上述问题，本专利技术人进行了大量研究，提供了一种流域水资源利用污染物防控方法，以有效控制引入农田的流域水中的污染物如悬浮物、重金属、总氮总磷含量等。本专利技术中，如图1所示，该方法包括设置依次连接的水解池1、纳米曝气池2和垂直潜流人工湿地3；向水解池1中通入待处理的流域水并加入浮萍和水藻等水生植物进行酸化消解，并传输处理后的流域水上清液至纳米曝气池2中；浮萍和水藻等水生植物可打捞自该流域水区域中；纳米曝气池2接收水解池1的流域水上清液，对上清液进行好氧环境下处理如有机物降解和悬浮物沉降等，传输处理后的上清液至垂直潜流人工湿地3；将经纳米曝气池2处理后流域水上清液与流域水混合引入垂直潜流人工湿地3，进入铺设于垂直潜流人工湿地3中的一层或多层填料中使污染物得到降解或脱除，如有机物的降解、重金属固定和脱除、悬浮物过滤、脱氮和脱磷，将处理后的满足农田灌溉水质要求的流域水输送至农田中进行灌溉。在本专利技术中，水解池1通过温控装置4中的感温探头5测定水解池1中的温度，并控制水解池1温度至设定温度；优选地，水解池1为带夹层的容器，夹层中通有传热介质，通过温控装置4中的感温探头5测定传热介质的温度以控制水解池1中的温度。在本专利技术中，水解池1的底部设置排泥孔7。流域水中不可避免的带有淤泥，且对浮萍或水藻等水生植物进行酸化消解必然产生废渣，排泥孔7的设置便于淤泥的排出，减少水解池1内空间的无效占用。在一种优选的实施方式中，水解池1内还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流域水资源利用污染物防控方法，该方法包括设置依次连接的水解池(1)、纳米曝气池(2)和垂直潜流人工湿地(3)；向水解池(1)中通入待处理的流域水并加入水生植物进行酸化消解，并传输处理后的流域水上清液至纳米曝气池(2)中；纳米曝气池(2)接收水解池(1)的流域水上清液，对上清液进行好氧环境下处理，传输处理后的上清液至垂直潜流人工湿地(3)；将经纳米曝气池(2)处理后流域水上清液与流域水混合引入垂直潜流人工湿地(3)，进入铺设于垂直潜流人工湿地(3)中的一层或多层填料中使污染物得到降解或脱除。

【技术特征摘要】
1.一种流域水资源利用污染物防控方法，该方法包括设置依次连接的水解池(1)、纳米曝气池(2)和垂直潜流人工湿地(3)；向水解池(1)中通入待处理的流域水并加入水生植物进行酸化消解，并传输处理后的流域水上清液至纳米曝气池(2)中；纳米曝气池(2)接收水解池(1)的流域水上清液，对上清液进行好氧环境下处理，传输处理后的上清液至垂直潜流人工湿地(3)；将经纳米曝气池(2)处理后流域水上清液与流域水混合引入垂直潜流人工湿地(3)，进入铺设于垂直潜流人工湿地(3)中的一层或多层填料中使污染物得到降解或脱除。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水解池(1)内装有搅拌机(8)，对水生植物进行粉碎，控制水解池(1)的上清液COD高于200mg/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在纳米曝气池(2)下部设置曝气盘(10)，通过曝气盘(10)向纳米曝气池(2)中通入含氧气流体；优选地，通入的含氧气流体为纳米气泡水，所述纳米气泡水为含有100～500nm尺寸的微小气泡的水或水溶液，其溶氧量达到10～25mg/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纳米曝气池(2)内投加有活性污泥，活性污泥与通入纳米曝气池(2)中流域水的重量比为1:7；和/或纳米曝气池(2)内投加有能降解有机物的微生物，所述微生物为Delftiasp.。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，垂直潜流人工湿地(3)中由上至下铺设有四层填料：第一层填料(13)为土壤和功能型生物炭的混合填料，吸附重金属并对有机物进行降解；第二层填料(14)为土壤、天然沸石、石灰石的混合填料，对重金属进行吸附固定；第三层填料(15)为粉煤灰分子筛、弗洛里硅藻土和生物炭的混合填料，吸附重金属吸附，优选通过在此区域内投放聚磷菌以降低待净化流域水中磷含量；第四层填料(16)为鹅卵石、生物炭的混合填料，进行重金属吸附，优选通过构建厌氧环境使得聚磷菌在此区域内释磷。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一层填料(13)中土壤和功能型生物炭的混合重量比例为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，吴锋，张亚丽，王雷，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11