一种基于光定向转化的除磷装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光定向转化的除磷装置及其使用方法，属于面源污染控制和水污染处理技术领域。本发明专利技术提供的除磷装置在沟渠中设置格栅、光转化模块和回收模块，其中光转化模块包括光转化模块主体、折流板、紫外灯、挡板和第一升降装置，回收模块包括回收模块箱体、收集箱和回收箱。本发明专利技术提供的除磷装置通过太阳能供电装置对紫外灯、电机进行供电，无需外加电源即可实现紫外光照条件，通过光定向转化过程，将磷素转化为大颗粒态磷，通过回收模块，将新形成的大颗粒态磷进行收集，以便废弃磷资源的后续利用。本发明专利技术的装置还可以根据不同季节沟渠水位高度进行灵活调整。节沟渠水位高度进行灵活调整。节沟渠水位高度进行灵活调整。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光定向转化的除磷装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于面源污染控制和水污染处理
，具体涉及一种基于光定向转化的除磷装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]农业地表径流是土壤磷素流失的主要途径，大量磷素通过径流输入到地表水体，容易造成水体富营养化等环境问题。同时，农业地表径流中磷素有多种流失形态，并且不同形态可以相互转化。因此，通过定向转化过程对磷素进行拦截对于净化农业地表径流、减少农业面源磷污染具有重要作用。
[0003]生态沟渠作为控制农业面源磷污染的主要过程拦截技术手段之一，近几年受到高度重视。目前主要是在重点区域充分利用现有沟、塘、窖等，建设生态沟渠、地表径流集蓄与再利用设施，净化农田退水及地表径流。通过设置于沟渠的底泥捕获井、除磷模块等拦截设施，能够实现对磷的有效拦截，改善沟渠生态环境。
[0004]专利号为ZL201911072201.1的中国专利技术专利公开了一种农田沟渠原位脱氮除磷的电极生物膜装置及其使用方法，该装置通过电化学法和生物法双重作用实现对沟渠尾水中磷素的降解。专利号为ZL202010566294.X的中国专利技术专利公开了一种太阳能活水增氧氮磷同步去除装置及净化方法，该装置通过太阳能供能储能带动曝气机发电运作，通过增加水体溶解氧促进模块对沟渠水中磷素的去除。
[0005]但现有的拦截净化装置主要通过物理吸附、微生物或植物吸收等过程实现对农业径流中磷素的去除，无法及时有效去除不同形态磷素；同时，被拦截的磷素无法得到回收利用，因此，寻求新型高效除磷装置，对农业径流中磷素的有效去除以及磷素的资源化利用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，在确保不影响沟渠灌溉排水等正常功能的前提下，提供一种基于光定向转化的除磷装置及其使用方法。
[0007]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种基于光定向转化的除磷装置，包括在沟渠中设置的格栅、光转化模块和回收模块；
[0009]沿水流方向，格栅设置于光转化模块前方。上述光转化模块包括光转化模块主体、折流板、紫外灯、挡板和第一升降装置。光转化模块主体包括贴合设置于沟渠两侧的板体，两侧板体分别交错设置若干个能使水流呈蛇形流动的折流板。上述紫外灯内嵌于折流板中且能照射水体。光转化模块主体内设有能通过第一升降装置调节高度的挡板，挡板的板面水平设置且能将光转化模块主体的横截面基本覆盖，挡板上开设有若干圆孔以及能够穿过折流板的长方形孔。上述圆孔用土工布填充并黏结固定，土工布中包裹有用于截留颗粒态污染物的混合填料。
[0010]上述回收模块包括回收模块箱体、收集箱和回收箱。收集箱底部固定于沟渠底部，敞开的顶部与光转化模块主体底部固定连接并构成内腔连通的整体。收集箱上开设有第一孔洞，第一孔洞通过管道与回收箱上的第二孔洞连通。第一孔洞上设有第一闸门，第二孔洞上设有第二闸门。收集箱两侧内壁设置有与水流方向平行的用于封堵土工布的遮板，遮板能对挡板的最低位置进行限位。
[0011]回收模块箱体位于光转化模块后方，底部固定于水流底部，顶部设有可拆卸的回收模块箱体顶盖，回收模块箱体和回收模块箱体顶盖共同构成具有密封内腔的箱体结构。回收模块箱体内底部设有无盖可拆卸的回收箱，回收模块箱体顶盖固定设置有用于对所述密封内腔产生负压的真空泵。
[0012]作为优选，折流板的板面与水流方向垂直，每块折流板的长度小于光转化模块主体的横截面宽度，使得每块折流板与光转化模块主体侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与光转化模块主体侧壁间的流通通道位于光转化模块主体的不同侧，使光转化模块主体内部在所述折流板的导流下形成弓形的水流流道。
[0013]作为优选，上述除磷装置还包括位于格栅和光转化模块主体之间的第一固定杆。第一固定杆竖直设置于沟渠中，其上设有能沿杆体轴向移动的第二升降装置，第一液位监测仪和第一检测仪设置于第二升降装置上。
[0014]收集箱内还设有用于监测收集箱内液面情况的第二液位监测仪和监测水质情况的第二检测仪。
[0015]进一步的，上述除磷装置还包括传感器模块。传感器模块包括第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、第四控制单元和第五控制单元。
[0016]上述第二升降装置能接收第四控制单元的信号以调整第一液位监测仪和第一检测仪的位置。
[0017]上述第一升降装置内设有电机，电机能接收第一控制单元的信号以通过第一升降装置控制挡板水平高度的位置。
[0018]上述收集箱内还设有调节装置和第二控制单元。调节装置与第一闸门通过连接件连接。调节装置能接收第二控制单元的信号以通过第一闸门控制收集箱上第一孔洞的启闭。
[0019]上述第二闸门与能控制其启闭的第三控制单元相连。真空泵通过设有电动三通阀门的软管与嵌于回收模块箱体顶盖上的宝塔接头连通。真空泵和电动三通阀门受第五控制单元的信号控制。
[0020]进一步的，上述第一检测仪和第二检测仪用于检测磷酸盐的浓度、浊度、密度。
[0021]作为优选，上述光转化模块主体上方固定连接有与水流方向平行的光转化模块顶板，光转化模块顶板上设置有高于水平面的太阳能供电装置。太阳能供电装置通过防水电线与耗电装置连接供电。
[0022]作为优选，上述土工布包裹的混合填料包括细颗粒填料和粗颗粒填料。细颗粒填料包括高炉矿渣、钢渣或电石渣中的一种或多种，填料粒径为2
‑
4mm，粗颗粒填料包括陶粒、沸石或砾石中的一种或多种，填料粒径为5
‑
8mm。
[0023]作为优选，上述管道采用波纹管。
[0024]作为优选，上述光转化模块可沿水流方向设置多个。
[0025]作为优选，上述折流板中内嵌的紫外灯可设置多个。
[0026]作为优选，上述收集箱的高度不超过10cm；
[0027]作为优选，上述回收模块箱体宽度低于沟渠顶宽的一半。
[0028]作为优选，上述第一升降装置的高度高于折流板。
[0029]第二方面，本专利技术提供一种利用第一方面所述的除磷装置进行光定向转化除磷的方法，具体如下：
[0030]通过格栅对沟渠水中较大粒径杂物进行截留，同时降低排水的流速；通过第一液位监测仪和第一检测仪对经过格栅拦截后的水流进行检测，第一检测仪用于检测排水中磷酸盐的浓度、浊度和密度。
[0031]随后水流进入光转化模块中，通过折流板对水流进行拦截缓冲，降低水流速度。紫外灯利用紫外光对水流进行光照，水流中细颗粒态磷在紫外光照射下发生絮凝团聚成大颗粒态磷。水流中的有机磷在紫外光照射下发生光矿化过程产生无机磷酸盐，无机磷酸盐被细颗粒态物质吸附形成细颗粒态磷，经紫外光照射后絮凝团聚成大颗粒态磷，小部分未经吸附的无机磷酸盐随排水流出装置后被沟渠中的水生植物吸收利用。上述大颗粒态磷在交错设置的折流板的缓流作用下发生沉降。
[0032]通过周期性控制第一升降装置使挡板向下移动，使产生的大颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光定向转化的除磷装置，其特征在于，包括在沟渠中设置的格栅(5)、光转化模块和回收模块；沿水流方向，格栅(5)设置于光转化模块前方；所述光转化模块包括光转化模块主体(14)、折流板(2)、紫外灯(3)、挡板(12)和第一升降装置(7
‑
1)；所述光转化模块主体(14)包括贴合设置于沟渠两侧的板体，两侧板体上分别交错设置有若干个能使水流呈蛇形流动的折流板(2)；所述紫外灯(3)内嵌于折流板(2)中且能照射水体；所述光转化模块主体(14)内设有能通过第一升降装置(7
‑
1)调节高度的挡板(12)，挡板(12)的板面水平设置且能将光转化模块主体(14)的横截面基本覆盖，挡板(12)上开设有若干圆孔以及能够穿过折流板(2)的长方形孔；所述圆孔用土工布(4)填充并黏结固定；所述土工布(4)中包裹有用于截留颗粒态污染物的混合填料；所述回收模块包括回收模块箱体(9)、收集箱(13)和回收箱(20)；所述收集箱(13)底部固定于沟渠底部，敞开的顶部与光转化模块主体(14)底部固定连接并构成内腔连通的整体；所述收集箱(13)上开设有第一孔洞(17)，所述第一孔洞(17)通过管道(10)与回收箱(20)上的第二孔洞连通；所述第一孔洞(17)上设有第一闸门(16)，第二孔洞上设有第二闸门(19)；所述收集箱(13)两侧内壁设置有与水流方向平行的用于封堵土工布(4)的遮板(40)，遮板(40)能对挡板(12)的最低位置进行限位；所述回收模块箱体(9)位于光转化模块后方，底部固定于水流底部，顶部设有可拆卸的回收模块箱体顶盖(22)，回收模块箱体(9)和回收模块箱体顶盖(22)共同构成具有密封内腔的箱体结构；所述回收模块箱体(9)内底部设有无盖可拆卸的回收箱(20)；所述回收模块箱体顶盖(22)固定设置有用于对所述密封内腔产生负压的真空泵(21)。2.根据权利要求1所述的一种基于光定向转化的除磷装置，其特征在于，所述折流板(2)的板面与水流方向垂直，每块折流板(2)的长度小于光转化模块主体(14)的横截面宽度，使得每块折流板(2)与光转化模块主体(14)侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板(2)与光转化模块主体(14)侧壁间的流通通道位于光转化模块主体(14)的不同侧，使光转化模块主体(14)内部在所述折流板(2)的导流下形成弓形的水流流道。3.根据权利要求1所述的一种基于光定向转化的除磷装置，其特征在于，所述除磷装置还包括位于格栅(5)和光转化模块主体(14)之间的第一固定杆(6
‑
1)；第一固定杆(6
‑
1)竖直设置于沟渠中，其上设有能沿杆体轴向移动的第二升降装置(7
‑
2)，第一液位监测仪(51
‑
1)和第一检测仪(52
‑
1)设置于第二升降装置(7
‑
2)上；所述收集箱(13)内还设有用于监测收集箱(13)内液面情况的第二液位监测仪(51
‑
2)和监测水质情况的第二检测仪(52
‑
2)。4.根据权利要求3所述的一种基于光定向转化的除磷装置，其特征在于，所述除磷装置还包括传感器模块；所述传感器模块包括第一控制单元(8
‑
1)、第二控制单元(8
‑
2)、第三控制单元(8
‑
3)、第四控制单元(8
‑
4)和第五控制单元(8
‑
5)；所述第二升降装置(7
‑
2)能接收第四控制单元(8
‑
4)的信号以调整第一液位监测仪(51
‑
1)和第一检测仪(52
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新强，刘博弈，何霜，杨姣，卢圆圆，王志荣，黄武，田光明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：