【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业面源污染治理与水生态环境保护领域，涉及农田退水中氮肥的循环利用与深度处理，尤其涉及农田退水中氮肥的多态转化系统及多效利用与综合治理方法。
技术介绍
1、氮素既是作物体内蛋白质构成的重要营养元素，也是作物体内叶绿素的主要成分物质，同时氮素对作物的茎叶生长、叶片肥大绿、花芽分化、开花坐果等都发挥着不可替代的作用。因此，氮素是提高作物产量最重要的营养元素，直接影响着农作物的生长和最终产量的形成，是农业种植生产上使用量最大、使用频次最高的肥料。
2、农田退水是农业生产过程中农田积水外排或由于降雨径流所产生的水体，由于农业生产过程中氮肥的使用，农田中残留氮素等较多，经过水体径流会将氮素携带进入河道，造成水体的富营养化，因此，通过净化农田退水可改善水环境，带来可观的经济、环境效益，具有重要意义。
3、目前，常见的农田退水防治方法主要包括植物缓冲带、人工湿地系统、多水塘系统、生态沟渠系统等，利用植被对土壤氮素的吸收截留能力，实现对面源污染物的截留和过滤。然而，上述方法造成了氮素的浪费，同时也为后续的处理增加了难度。如何将农田退水中大量的氮素回收与再利用成为目前需要迫切解决的问题。
4、作物根系能够吸收的氮元素主要以铵态氮、硝态氮为主，所有进入或者是土壤本身自有的无论何种形态的氮元素都必须转化为铵态氮或者硝态氮，因此，常用的氮肥主要以铵态氮肥和硝态氮肥为主。其中，铵态氮肥是指养分为铵或氨形态的氮肥，如碳铵、硫酸铵、氯化铵等，属于酸性或生理酸性肥料，长期使用此类肥料可致使土壤变酸；硝态氮肥则是
5、然而，铵态氮肥这类酸性肥料不宜与硝态氮肥这类碱性肥料混用，因为混施后会增加氮素的损失、挥发，进而失去或降低肥效。此外，绝大部分农民对氮肥的种类划分与肥料特性、不同种类氮肥的最佳使用范围与最佳使用方法等都一知半解，盲目施肥不仅达不到最佳施肥效果，还会造成多花买肥钱、多浪费肥料的后果，严重时还会造成作物发生肥害。如何简单便捷、科学有效地施用氮肥至关重要。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种农田退水中氮肥的多态转化系统及多效利用与综合治理方法，通过设置铵态氮肥处理单元、硝态氮肥处理单元和水溶氮肥调节器，并根据退水量及氮肥类型对农田退水进行四类不同场景的氮素多效利用和综合治理：对于常规退水，铵态氮肥处理单元可将农田退水中的铵态氮肥转化为硝态氮肥，而硝态氮肥处理单元则可将农田退水中的硝态氮肥转化为铵态氮肥，经水溶氮肥调节器处理后可作为水溶氮肥回用于农田，多次循环至农田退水的总氮浓度满足地表水环境质量标准后可排至周边河道，进而实现铵态氮肥和硝态氮肥的复合施用以及临时性农田退水的净化治理；对于超量退水，铵态氮肥处理单元和硝态氮肥处理单元联合使用可将农田退水中的铵态氮肥转化为氮气，而硝态氮肥处理单元可直接将农田退水中的硝态氮肥转化为氮气，脱氮尾水可排至周边河道，进而实现持续性农田退水的净化治理。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术首先提供了一种农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，所述多效利用与综合治理方法包括设置农田退水中氮肥的多态转化系统，根据退水量及氮肥类型对农田退水进行四类不同场景的氮素多效利用和综合治理，所述四类不同场景分别为铵态氮肥常规退水，硝态氮肥常规退水，铵态氮肥超量退水以及硝态氮肥超量退水，所述常规退水为退水量不大于水溶氮肥调节器容积的农田退水，所述超量退水为退水量大于水溶氮肥调节器容积的农田退水。
4、作为本专利技术的一种优选方案，对于铵态氮肥常规退水，将农田退水送至好氧池进行硝化反应，运行过程包括进水、曝气、沉淀和排水；好氧池通过曝气器实现泥水混合，do控制在2.0-3.0 mg/l，ph控制在7.50-8.00，温度控制在25-30℃；当氨氮浓度为0 mg/l时硝化反应结束，停止曝气，沉淀10-30min后开始排水；硝氮尾水送至水溶氮肥调节器，plc控制水质调节器进行ph调节，使水溶氮肥的ph接近当地健康农田土壤的ph，并控制射流混合器进行混和及充氧，使水溶氮肥的do不小于0.5 mg/l，生成的水溶氮肥重新送至农田。
5、作为本专利技术的一种优选方案，对于硝态氮肥常规退水，将农田退水送至缺氧池进行硝酸盐异化还原为铵反应，运行过程包括进水、搅拌、沉淀和排水；缺氧池通过搅拌器实现泥水混合，亚铁离子与硝态氮的摩尔浓度比通过添加硫酸亚铁进行调节并控制在1.5-6.5，温度控制在30-37℃，ph控制在8.50；当硝态氮浓度为0 mg/l时硝酸盐异化还原为铵反应结束，停止搅拌，沉淀10-30min后开始排水；氨氮尾水送至水溶氮肥调节器，plc控制水质调节器进行ph调节，使水溶氮肥的ph接近当地健康农田土壤的ph，并控制射流混合器进行混和及充氧，使水溶氮肥的do不小于0.5 mg/l，生成的水溶氮肥重新送至农田。
6、作为本专利技术的一种优选方案，对于铵态氮肥超量退水，将农田退水等体积分为两股，一股农田退水进入好氧池发生硝化反应，运行过程包括进水、曝气、沉淀和排水，好氧池通过曝气器实现泥水混合，do控制在2.0-3.0 mg/l，ph控制在7.50-8.00，温度控制在25-30℃；当氨氮浓度为0 mg/l时硝化反应结束，停止曝气，沉淀10-30min后开始排水，硝化尾水送至水溶氮肥调节器暂存；另一股农田退水与水溶氮肥调节器暂存的硝化尾水等体积地进入缺氧池，发生短程硝酸盐异化还原为铵耦合厌氧氨氧化反应，运行过程包括进水、搅拌、沉淀和排水，缺氧池通过搅拌器实现泥水混合，碳氮比通过添加乙酸钠进行调节并控制在0.43-0.75，温度控制在30-37℃，ph控制在7.27-7.29，当总氮浓度低于2.0 mg/l时短程硝酸盐异化还原为铵耦合厌氧氨氧化反应结束，停止搅拌，沉淀10-30min后开始排水，脱氮尾水排至周边河道。
7、作为本专利技术的一种优选方案，对于硝态氮肥超量退水，将农田退水送至缺氧池发生硝酸盐异化还原为铵耦合厌氧氨氧化反应，运行过程包括进水、搅拌、沉淀和排水；缺氧池通过搅拌器实现泥水混合，碳氮比通过添加乙酸钠进行调节并控制在1.07-1.67，温度控制在30-37℃，ph控制在7.07-7.10；当总氮浓度低于2.0 mg/l时硝酸盐异化还原为铵耦合厌氧氨氧化反应结束，停止搅拌，沉淀10-30min后开始排水，脱氮尾水排至周边河道。
8、本专利技术还提供了农田退水中氮肥的多态转化系统，所述多态转化系统包括铵态氮肥处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，所述多效利用与综合治理方法包括设置农田退水中氮肥的多态转化系统，根据退水量及氮肥类型对农田退水进行四类不同场景的氮素多效利用和综合治理，所述四类不同场景分别为铵态氮肥常规退水，硝态氮肥常规退水，铵态氮肥超量退水以及硝态氮肥超量退水，所述常规退水为退水量不大于水溶氮肥调节器容积的农田退水，所述超量退水为退水量大于水溶氮肥调节器容积的农田退水。
2.根据权利要求1所述的农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，对于铵态氮肥常规退水，将农田退水送至好氧池进行硝化反应，运行过程包括进水、曝气、沉淀和排水；好氧池通过曝气器实现泥水混合，DO控制在2.0-3.0 mg/L，pH控制在7.50-8.00，温度控制在25-30℃；当氨氮浓度为0 mg/L时硝化反应结束，停止曝气，沉淀10-30min后开始排水；硝氮尾水送至水溶氮肥调节器，PLC控制水质调节器进行pH调节，使水溶氮肥的pH接近当地健康农田土壤的pH，并控制射流混合器进行混和及充氧，使水溶氮肥的DO不小于0.5 mg/L，生成的水溶氮肥重新送至农田。<...
【技术特征摘要】
1.一种农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，所述多效利用与综合治理方法包括设置农田退水中氮肥的多态转化系统，根据退水量及氮肥类型对农田退水进行四类不同场景的氮素多效利用和综合治理，所述四类不同场景分别为铵态氮肥常规退水，硝态氮肥常规退水，铵态氮肥超量退水以及硝态氮肥超量退水，所述常规退水为退水量不大于水溶氮肥调节器容积的农田退水，所述超量退水为退水量大于水溶氮肥调节器容积的农田退水。
2.根据权利要求1所述的农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，对于铵态氮肥常规退水，将农田退水送至好氧池进行硝化反应，运行过程包括进水、曝气、沉淀和排水；好氧池通过曝气器实现泥水混合，do控制在2.0-3.0 mg/l，ph控制在7.50-8.00，温度控制在25-30℃；当氨氮浓度为0 mg/l时硝化反应结束，停止曝气，沉淀10-30min后开始排水；硝氮尾水送至水溶氮肥调节器，plc控制水质调节器进行ph调节，使水溶氮肥的ph接近当地健康农田土壤的ph，并控制射流混合器进行混和及充氧，使水溶氮肥的do不小于0.5 mg/l，生成的水溶氮肥重新送至农田。
3.根据权利要求1所述的农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，对于硝态氮肥常规退水，将农田退水送至缺氧池进行硝酸盐异化还原为铵反应，运行过程包括进水、搅拌、沉淀和排水；缺氧池通过搅拌器实现泥水混合，亚铁离子与硝态氮的摩尔浓度比通过添加硫酸亚铁进行调节并控制在1.5-6.5，温度控制在30-37℃，ph控制在8.50；当硝态氮浓度为0 mg/l时硝酸盐异化还原为铵反应结束，停止搅拌，沉淀10-30min后开始排水；氨氮尾水送至水溶氮肥调节器，调节方法与权利要求2所述的方法相同，生成的水溶氮肥重新送至农田。
4.根据权利要求1所述的农田退水中氮肥的多效利用与综合治理方法，其特征在于，对于铵态氮肥超量退水，将农田退水等体积分为两股，一股农田退水进入好氧池进行硝化反应，硝化处理方法与权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智行，高锐涛，宋思远，王保贵，毛加，李祖荣，郑豪，戴方为，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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