嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置及其方法，属于面源污染控制和水污染处理技术领域。装置包括：生物转盘、氮磷快速耦合植生袋、铁锰复合氧化膜、反硝化模块、吸磷介质和折流板。成套化装置呈凹字形跌水结构并安装于沟渠底部。农田排水经过成套化装置时将在折流板的引导下依次通过生物转盘、氮磷快速耦合植生袋、铁锰复合氧化膜、反硝化模块和吸磷介质。本发明专利技术的有益效果是可大幅削减农田排水中的有机物、沉积物、TN、TP、氨氮、硝态氮和磷酸盐等主要污染物质，优化农田出水水质。本发明专利技术将硝化‑反硝化‑除磷作为一个整体成套化装置，结构简单，拆装方便，可根据实际情况间隔放置，灵活高效，节省投资。

【技术实现步骤摘要】
嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置及其方法
本专利技术涉及面源污染控制和水污染处理
，特别涉及一种对农田排水中氮磷等污染物质具有截留净化效果的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置。
技术介绍
导致农业面源污染的主要原因包括以下几点：化肥农药的过量使用且利用效率低下；过量灌溉导致收益损失，尤其是蔬菜种植业；广泛使用的肥料品种质量不良，易于形成面源污染；施肥技术落后、施肥不平衡；化肥和农药包装的使用说明不健全；公众尤其是农民缺乏相关知识储备及环境意识。农田沟渠是农业地表径流汇入河流、湖泊等天然水体的必经通道，因而对农业非点源污染的削减起着极为重要的作用；据报道，美国和加拿大有65％农田利用沟渠网削减农业源头污染。但我国由于特殊的农业种植结构和相对落后的农田管理方式，特别是长期以来普遍实施的高标准农田建设标准只是着重于农田沟渠的灌溉和排水功能(三面光)，忽视了其生态环境保护的作用。最近几年，国家开始重视农田沟渠的环保功能，2015年出台的《国家水污染防治行动计划》，提出要完善高标准农田建设标准规范，要求在敏感区域和大中型灌区充分利用现有沟、塘、窖等，配置水生植物群落、格栅和透水坝，建设除氮吸磷等相关设施，净化农田排水及地表径流。虽然现在针对N、P、COD去除的单个技术已经较为成熟，广泛应用在饮用水或面源污染处理上，但对于农田沟渠排水的应用并不常见，尤其是通过一套完整装置实现对N、P、COD等多种面源常见污染物质的去除更是有待发掘。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有农田排水处理设备安装不便、处理污染物单一的缺点，在确保不影响沟渠灌排水功能的前提下，提供一种处理农田排水中主要污染物质的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置。本专利技术所采用的具体技术方案如下：嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其包括生物转盘、氮磷快速耦合植生袋模块、铁锰复合氧化膜模块、反硝化模块和吸磷介质模块；所述处理装置嵌入式安装于农田沟渠中，沟渠中的水流从装置入口进入，然后从装置出口排出；所述处理装置沿水流方向呈三段式设计，其中首尾两段的底部与所安装的沟渠渠底平齐，中间段的高度低于首尾两段，形成凹字形跌水结构，装置底部沿水流方向具有能够促使水流在重力作用下自流的坡度；所述生物转盘设于装置的首段，盘片下部位于水平面以下，上部位于水平面以上；所述处理装置的中间段中设有折流板A、折流板B、折流板C、折流板D，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每块折流板与装置侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与装置侧壁的流通通道分别位于装置的两侧，所述处理装置的中间段在四块折流板的导流下形成弓形的水流流道；折流板A、折流板B、折流板C、折流板D侧部的所述流通通道处分别设有氮磷耦合植生袋模块、铁锰复合氧化膜模块、反硝化模块、吸磷介质模块；所述氮磷耦合植生袋模块由内置于生态袋A中的生态混凝土、碎石和挺水景观植物组成；所述铁锰复合氧化膜模块由内置于生态袋B中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着有铁锰氧化膜；所述反硝化模块由内置于生态袋C中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有反硝化基质；所述吸磷介质模块由内置于生态袋D中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有吸磷介质。作为优选，生态袋A、生态袋B、生态袋C、生态袋D的体积为0.003～0.005m3，高度不超过渠底。作为优选，所述折流板A、折流板B、折流板C、折流板D的顶部高度均与渠底平齐，板厚1～2cm。作为优选，生物转盘底座固定于渠底，其转轴位于水平面处，生物转盘的盘片宽度与所述处理装置首段的流道宽度一致，保证沟渠排水能完全流经生物转盘后进入所述处理装置的中间段。作为优选，所述的盘片表面粗糙。作为优选，所述挺水景观植物为黄花鸢和/或美人蕉，且株高高于水平面。作为优选，所述处理装置中间段的装置底部及装置凹槽壁均表面粗糙。作为优选，所述的装置底部沿水流方向的倾斜度为0.3～0.5％，长度为0.9～1.2m。作为优选，所述处理装置的首尾两段可直接采用经过固化的沟渠本体。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述处理装置的农田排水截留净化方法，其步骤如下：1)在需要处理农田排水的沟渠中选取一段进行施工开挖，然后将所述处理装置嵌入式安装于沟渠中，装置首尾两段的底部与所安装的沟渠渠底平齐，保持沟渠中的水流完全从装置首段的入口进入，然后从装置尾段的出口排出；2)农田排水流经嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置时，首先流经生物转盘，并带动盘片不停转动，盘片交替地与农田排水和空气不断接触，使盘片表明逐渐形成生物膜，通过生物膜吸附农田排水中的污染物并进行分解；同时，经过生物转盘后的农田排水流速降低，沉淀水中的部分悬浮泥沙；3)经过生物转盘后的农田排水从所述处理装置的首段进入中间段，利用高低程落差跌水曝气，增加水流中氧含量并起到消能作用，减少对各级处理单元内植物和基质的冲刷；4)农田排水通过跌水曝气后经过氮磷耦合植生袋模块，利用挺水植物吸收水中有机物及营养盐作为养分；同时利用植物根系对氧的传递释放，使其周围微环境依次呈现好氧-缺氧-厌氧，通过硝化-反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用，截留去除部分氮磷污染物；5)经过氮磷耦合植生袋模块的处理后，农田水进入铁锰复合氧化膜模块，利用铁锰复合氧化膜的氧化性能和吸附能力，对水中氨氮进行催化氧化作用进而达到去除效果；未被吸附的氨氮后续被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐进入水中；6)经过铁锰复合氧化膜模块处理后，农田排水进入反硝化模块，并利用反硝化模块中富集的反硝化菌群利用前期产生的硝酸盐和亚硝酸盐作为电子供体进行反硝化作用，把硝态氮还原成氮气；7)农田排水通过反硝化模块后将经过吸磷介质模块，继续对水体中的磷酸盐进行吸附去除；8)经过吸磷介质模块处理后的农田排水从所述处理装置的出口排出，继续沿农田沟渠流动。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：(1)装置呈凹字形对称结构，以实际沟渠为依托一体化镶嵌，使整个装置系统稳定牢固，符合沟渠安全要求。(2)凹字形跌水设计既能增加水流中氧含量，又可起到消能作用，减少对各级处理单元内植物和基质的冲刷。(3)将硝化-反硝化-除磷作为一个整体成套化装置，结构简单，拆装方便，可根据实际情况间隔放置，灵活高效，节省投资。附图说明图1为本专利技术主视图；图2为本专利技术俯视图；图3为本专利技术左视图；图4为图1的生物转盘局部放大示意图；图5为图4的生物转盘盘片放大示意图；图6为嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化装置的原理图。本专利技术附图标记如下：1——生物转盘2——氮磷耦合植生袋模块3——铁锰复合氧化膜模块4——反硝化模块5——吸磷介质模块6——生态袋A7——生态袋B8——生态袋C9——生态袋D10——折流板A11——折流板B12——折流板C13——折流板D14——渠底15——转轴16——水平面17——盘片18——装置底部19——装置凹槽壁具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。如图1～3所示，为本实施例中的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置结构示意图。该处理装置的功能核心模块包括生物转盘1、氮磷快速耦合植生袋模块2、铁锰复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置，其特征在于，包括生物转盘(1)、氮磷快速耦合植生袋模块(2)、铁锰复合氧化膜模块(3)、反硝化模块(4)和吸磷介质模块(5)；所述处理装置嵌入式安装于农田沟渠中，沟渠中的水流从装置入口进入，然后从装置出口排出；所述处理装置沿水流方向呈三段式设计，其中首尾两段的底部与所安装的沟渠渠底(14)平齐，中间段的高度低于首尾两段，形成凹字形跌水结构，装置底部沿水流方向具有能够促使水流在重力作用下自流的坡度；所述生物转盘(1)设于装置的首段，盘片(17)下部位于水平面(16)以下，上部位于水平面(16)以上；所述处理装置的中间段中设有折流板A(10)、折流板B(11)、折流板C(12)、折流板D(13)，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每块折流板与装置侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与装置侧壁的流通通道分别位于装置的两侧，所述处理装置的中间段在四块折流板的导流下形成弓形的水流流道；折流板A(10)、折流板B(11)、折流板C(12)、折流板D(13)侧部的所述流通通道处分别设有氮磷耦合植生袋模块(2)、铁锰复合氧化膜模块(3)、反硝化模块(4)、吸磷介质模块(5)；所述氮磷耦合植生袋模块(2)由内置于生态袋A(6)中的生态混凝土、碎石和挺水景观植物组成；所述铁锰复合氧化膜模块(3)由内置于生态袋B(7)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着有铁锰氧化膜；所述反硝化模块(4)由内置于生态袋C(8)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有反硝化基质；所述吸磷介质模块(5)由内置于生态袋D(9)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有吸磷介质。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其特征在于，包括生物转盘(1)、氮磷快速耦合植生袋模块(2)、铁锰复合氧化膜模块(3)、反硝化模块(4)和吸磷介质模块(5)；所述处理装置嵌入式安装于农田沟渠中，沟渠中的水流从装置入口进入，然后从装置出口排出；所述处理装置沿水流方向呈三段式设计，其中首尾两段的底部与所安装的沟渠渠底(14)平齐，中间段的高度低于首尾两段，形成凹字形跌水结构，装置底部沿水流方向具有能够促使水流在重力作用下自流的坡度；所述生物转盘(1)设于装置的首段，盘片(17)下部位于水平面(16)以下，上部位于水平面(16)以上；所述处理装置的中间段中设有折流板A(10)、折流板B(11)、折流板C(12)、折流板D(13)，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每块折流板与装置侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与装置侧壁的流通通道分别位于装置的两侧，所述处理装置的中间段在四块折流板的导流下形成弓形的水流流道；折流板A(10)、折流板B(11)、折流板C(12)、折流板D(13)侧部的所述流通通道处分别设有氮磷耦合植生袋模块(2)、铁锰复合氧化膜模块(3)、反硝化模块(4)、吸磷介质模块(5)；所述氮磷耦合植生袋模块(2)由内置于生态袋A(6)中的生态混凝土、碎石和挺水景观植物组成；所述铁锰复合氧化膜模块(3)由内置于生态袋B(7)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着有铁锰氧化膜；所述反硝化模块(4)由内置于生态袋C(8)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有反硝化基质；所述吸磷介质模块(5)由内置于生态袋D(9)中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有吸磷介质。2.如权利要求1所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其特征在于，生态袋A(6)、生态袋B(7)、生态袋C(8)、生态袋D(9)的体积为0.003～0.005m3，高度不超过渠底(14)。3.如权利要求1所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其特征在于，所述折流板A(10)、折流板B(11)、折流板C(12)、折流板D(13)的顶部高度均与渠底(14)平齐，板厚1～2cm。4.如权利要求1所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其特征在于，生物转盘(1)底座固定于渠底(14)，其转轴(15)位于水平面(16)处，生物转盘(1)的盘片(17)宽度与所述处理装置首段的流道宽度一致，保证沟渠排水能完全流经生物转盘(1)后进入所述处理装置的中间段。5.如权利要求1所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新强，赵子熠，何霜，刘枫，孙涛，李发永，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33