[發明專利]鎘污染灌溉水入田前快速凈化裝置和方法

有效

• 申請號: 201510565904.3
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105129899B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 李菊梅;馬義兵;和君強
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01D36/02;C02F101/20;C02F101/10;C02F101/14
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙)11348
• 代理人: 王偉鋒,姚鐵

技術領域

本發明涉及水凈化技術領域，尤其涉及一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置和方法。

背景技術

農田土壤重金屬鎘污染是外源鎘增加和土壤退化兩者綜合作用的結果。而外源鎘一旦進入土壤，修復代價、治理難度均極高。污染土壤中的重金屬鎘易被植物吸收，從而造成農產品鎘含量超標，這將直接對我國糧食安全和食品衛生造成威脅。鎘在環境中遷移活躍，可通過食物鏈和飲用水等途徑進入人體，威脅人類健康。所以土壤鎘污染治理應該放在土壤-植物-管理協同治理系統中來，使源頭控制、過程阻斷、末端調節三者協同進行，特別是源頭控制。農田土壤重金屬鎘輸入主要有畜禽糞便、大氣沉降、磷肥及秸稈、灌溉水、農用污泥等。其中大氣干濕沉降較為復雜、調控難度極大；磷肥、農用秸稈、畜禽糞便、污泥中的重金屬鎘可以通過制定行業標準、控制市場準入、調整農業政策等措施加以調節和控制；而灌溉水中重金屬鎘治理問題長久來未受到重視、也沒有形成有效解決措施。

當前重金屬鎘凈化技術多集中于工業廢水凈化和飲用水領域，一些成熟的設施、工藝及材料不適用于灌溉水中重金屬鎘的凈化工作。

目前，工業廢水及飲用水重金屬鎘治理領域的現有技術主要有沉淀法、離子交換法、電化學及膜處理法、生物法及凈化法5種。其中沉淀法對水體擾動較大，且共沉淀分離較難，成本較高；離子交換法及膜處理法材料成本和運行成本昂貴，且在低鎘污水上凈化效益較差，設備維護困難；電化學法能耗較大，農田條件無法滿足；生物法工程量大，程序復雜，占地多，耗時長，生物殘體處理不當有二次污染風險，難以實現規?；?；凈化法控制條件多，實際操作難度大?？傊F有污水鎘凈化技術難以直接適用于灌溉污水。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置和方法，主要目的是降低灌溉水中重金屬鎘的含量。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明實施例提供了一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，包括：

殼體，所述殼體上具有進水口和出水口；

凈化材料層，由填充于殼體內的凈化介質形成，所述凈化材料層位于進水口和出水口之間，所述凈化材料層為一層或多層，由進水口流入的灌溉水流經凈化材料層后從出水口流出；

所述凈化介質為氧化鐵顆粒、油菜秸稈、石灰石顆粒和沸石顆粒中的至少一種。

作為優選，每層凈化材料層的凈化介質為氧化鐵顆粒、油菜秸稈、石灰石顆粒和沸石顆粒中的一種，所述凈化材料層至少為兩層。

作為優選，所述至少兩層凈化材料層分別為不同凈化介質時，所述凈化介質自進水口至出水口排列的優先順序為：氧化鐵顆粒＞石灰石顆粒＞沸石顆粒＞油菜秸稈。

作為優選，所述凈化材料層包括自進水口至出水口順次排列的凈化介質不同的第一凈化材料層、第二凈化材料層和第三凈化材料層；其中，所述第一凈化材料層的凈化介質為氧化鐵顆粒、石灰石顆?；蚍惺w粒，所述第二凈化材料層的凈化介質為石灰石顆粒、沸石顆?；蛴筒私斩?，所述第三凈化材料層的凈化介質為石灰石顆粒、沸石顆粒或油菜秸稈。

作為優選，單層凈化材料層的厚度為5-10cm。

作為優選，所述氧化鐵顆粒、石灰石顆粒和沸石顆粒的粒徑分別為5-8mm。

作為優選，凈化材料層的過濾截面面積、進水口的截面面積與出水口的截面面積的比為400：25：16。

作為優選，所述殼體自進水口至出水口分為進水倉、過濾倉和出水倉，所述過濾倉與進水倉和出水倉分別可拆卸連接，所述進水口設于進水倉，所述出水口設于出水倉，所述過濾倉的底為篩網，所述過濾倉內填充的凈化介質形成凈化材料層。

作為優選，所述過濾倉由至少兩段過濾段連接而成，每段過濾段的底均為篩網，所述每段過濾段內分別填充有凈化介質形一層凈化材料層。

作為優選，所述篩網的孔徑為0.4cm。

作為優選，所述氧化鐵顆粒的固體組分及按重量份的配比如下：

氧化鐵粉 50～70份；

硅藻土 45～50份；

氧化鈉或氧化鈣粉 4～5份。

作為優選，所述固體組分與粘結劑混均后進行造粒，造粒后放于陰暗處穩定2小時左右，然后110℃烘烤3小時。

作為優選，所述粘結劑為體積百分濃度為30％的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)水溶液。