[發明專利]一種應用于農田生態溝渠氮磷攔截的可再生填料濾筒

在審

• 申請號: 201710947597.4
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107662978A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 王曉玲;張伯陽;李松敏;鄭曉通;張福超;呂鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/00;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 吳學穎

技術領域

本發明屬于污水處理、環境保護技術領域，更具體的說，是涉及一種應用于農田生態溝渠氮磷攔截的可再生填料濾筒。

背景技術

近年來，由于大量農藥和化肥在農業生產中的不合理應用導致氮磷流失嚴重，含有氮磷的養分通過徑流的方式流入河流和湖泊中，引起藻類植物和水生生物的過度生長和繁殖，造成河流和湖泊水體環境的富營養化。因此，研究和制定農田非點源污染的控制措施，有效的減少農田排水過程中的氮磷負荷，抑制水體富營養化的形成，已經成為了控制農業面源污染研究的重中之重。

目前，國內外關于農業面源污染的治理技術主要包括以下幾類：植被緩沖帶、生態溝渠、植草過濾帶、人工濕地、生態塘等；其中，植被緩沖帶、植草過濾帶、人工濕地和生態塘等凈化技術占地面積大，難以適應我國人多地少的基本國情；而生態溝渠作為一種對溝渠中的氮磷污染物進行原位生態攔截的生態技術手段，能夠在攔截農田流失氮磷的基礎上較好的協調人地之間的矛盾，因此，生態溝渠在農業面源污染治理中得到廣泛的應用。

一般填料生態溝渠所選擇的填料有：沸石、陶粒等。其中，陶粒主要是以硅、鋁質原料高溫煅燒而成，具有多微孔、比表面積高、掛膜性能好和截污能力好等優點，但需提高其機械強度，通常選擇煤矸石與陶粒混合，利用燒脹法摻入適量粘結劑混合、成球、高溫焙燒(1200-1300℃)等過程制備成改性濾料：粉煤灰陶粒，它一般呈圓球形，表面粗糙堅硬，內有許多微孔，呈蜂窩狀；其粒徑為5mm-20mm，堆積密度大于1100kg/m³。粉煤灰陶粒比表面積大，表面能高，且內部存在著鋁、硅氧化物的活性，吸附性能強，可以有效進行生物降解，具有易掛膜、掛膜快的特點，并且易于再生，便于重復利用，因此是一種廉價的填料。

已有相關專利披露：將填料投加到生態溝渠針對農業面源污染具有提高氮磷的攔截效果的作用。但是，多數是以將填料鋪到溝渠底部來控制水中的氮磷，這種方法會存在基質填料易堵塞、再生困難、耗力耗材等缺點。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有生態溝渠中填料再生困難、去除效率低的缺陷，提供了一種應用于農田生態溝渠氮磷攔截的可再生填料濾筒，是一種既便于填料再生又具有高效氮磷攔截效果的粉煤灰陶粒填料濾筒。既提高了普通生態溝渠對于氮磷的攔截效率，也解決了填料鋪設容易造成堵塞的問題，還有效去除了生態溝渠中水體中的較大的懸浮物質和臭味，具有處理效率高、操作簡單、成本低廉、環境效益好等特點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種應用于農田生態溝渠氮磷攔截的可再生填料濾筒，包括濾筒殼體，所述濾筒殼體內部自進水口至出水口方向依次設置有閘門A、中格柵、閘門B、填料填充的濾網A、閘門D、填料填充的濾網B和閘門C，所述濾網B和閘門C之間濾筒殼體內壁設置有活性炭吸附層；

所述濾筒殼體頂部設置有配水系統和水質檢測設備，所述配水系統包括反沖洗噴淋管A和反沖洗噴淋管B，所述反沖洗噴淋管A設置于濾網A和閘門D之間，所述反沖洗噴淋管B設置于濾網B和閘門C之間，所述反沖洗噴淋管A和反沖洗噴淋管B分別連接有加壓水泵；

所述濾筒殼體底部設置有循環系統，所述循環系統由收集再生廢水的四條集水管道構成，四條集水管道分別設置于閘門B和濾網A之間、濾網A和閘門D之間、閘門D和濾網B之間、濾網B和閘門C之間，再生廢水經四條集水管道排出后，匯總成兩根管路，一根管路直接回流至生態溝渠，另一根管路經提升泵回流至農田。

所述濾筒殼體由有機玻璃制成，其斷面寬度與生態溝渠寬度相等，所述濾筒殼體按照生態溝渠的大小尺寸進行修建，按照水流方向鋪設，生態溝渠與濾筒殼體無縫連接。

所述濾筒殼體頂部開設有用于更換中格柵的安裝孔。

所述濾網A中的填料由粉煤灰陶粒改性濾球構成，用有機玻璃柱串連而成，橫向密集排列制成填料填充的濾網A。

所述濾網B中的填料由粉煤灰陶粒改性濾球構成，用有機玻璃柱串連而成，縱向密集排列制成填料填充的濾網B。

所述粉煤灰陶粒改性濾球是利用燒脹法在陶粒和煤矸石的燒制過程中摻入適量粘結劑混合、成球制成。

所述水質檢測設備用于監測濾筒出水中的氮磷含量，當出水中氮磷不達標時，關閉閘門A、閘門B、閘門C和閘門D，啟動配水系統，對濾網A和濾網B中填料進行反沖洗再生。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：