[发明专利]具有除氮磷功能的干湿交替污水灌溉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有除氮磷功能的干湿交替污水灌溉系统，属于水利工程技术领域。

背景技术

全国年排污量约为350 亿立方米，但城市污水集中处理率仅为16％，全国超过80％的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，生活废水中氨氮排放量占到了总排放量的近80%。

国务院和环保部颁布的《全国地下水污染防治规划》(2011-2020年)，我国部分地区长期利用污水灌溉，对农田及地下水环境构成危害，农业区地下水铵态氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮（二者统称硝态氮）超标和有机污染日益严重。

目前污水处理厂实际运转率低，运行管理费用高昂，我国污水处理厂运行状况为1/3 运行正常、1/3 不正常、1/3 处于闲置状态，污水处理厂的实际运转率只能达到50%。

部分市民片面认为氮可以增加作物养分，对氮的污染缺乏高度重视，实际上，污水中含有的有机氮化物，它们通过土壤不仅直接污染地下水，而且在细菌微生物参与下，经氨化，亚硝化和硝化作用后，以铵态氮、有机氮、亚硝酸盐与硝酸盐形式污染地下水。

若以1公升污水可分解出110毫克硝酸盐计，500万吨污水分解出550吨硝酸盐，如这些硝酸盐全部渗入地下后，可使1亿吨地下水的硝酸盐含量增加5.5毫克/升。近几年来平均每年升高数据为10毫克/升。长期饮用含高浓度硝酸盐的水，会使人畜中毒，尤其对婴幼儿和孕妇带来严重危害，引发“蓝婴儿综合征”。

目前，处理水污染方法有物理、化学、生物方法。其中，化学方法有化学药剂杀藻、加铁盐促磷沉淀、加入石灰脱氮等；物理方法有疏挖底泥、引水冲淤、机械除藻等；生物方法有氧化塘、人工湿地等。以上这些生态水体修复技术主要用来处理河道的水环境问题，不能应用于灌区渠道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有污水处理能力的灌溉系统，保证灌溉水质，减轻农田环境污染，修复农田生态；进一步地，本发明模拟水田系统，利用排污系统在灌溉期和非灌溉期自然形成的干湿交替的特点来除去氮磷；在节约成本的同时有效地处理水体富营养化的问题；更进一步地，本发明利用秸秆做碳源和过滤层，综合利用灌溉田内的秸秆，秸秆易得，成本低；更进一步地，本发明可在现有的灌溉渠道上改造，进一步节约了土地，并在输水过程中即实现除污；还有本发明的厌氧层的膨胀材料为热膨胀系数大的材料，利用热胀冷缩原理为厌氧细菌创造缺氧条件。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有除氮磷功能的干湿交替污水灌溉系统，其特征在于：包括：灌溉系统和设置于所述灌溉系统内的排污系统；所述灌溉系统包括干渠、支渠和若干斗渠，所述支渠与所述干渠连通处设置有支渠分水闸，若干所述斗渠均与所述支渠相连通，所述斗渠上设置有若干用于灌溉农渠的取水口，所述排污系统设置于所述斗渠内，所述取水口处设置有用于调节水体使之适于灌溉的调节装置。

所述斗渠的结构都是梯形结构，四周均为衬砌。

所述排污系统位于所述取水口的上游。

所述调节装置包括碳酸钙包和补气泵。

所述排污系统包括从上到下依次设置于所述斗渠内的进污水区、碳源层、厌氧层、排污反应层、过滤层、支架层和出净水区；所述斗渠设置有坡度，所述排污系统的坡度与所述斗渠的坡度相同，所述进污水区设置有若干分段水闸。

每隔25m布置一块分段水闸，调节水位，排污反应层上部布置秸秆投放区补充除污反应所需碳源。

所述排污反应层为渗透系数大于0.005cm/s的土壤，所述土壤内混合有铁粉；所述碳源层为秸秆；所述厌氧层由透水的膨胀材料制成；所述过滤层为秸秆；所述支架层为透水的混凝土支撑网架。

碳源层的秸秆作为碳源，为硝化反应和反硝化反应提供碳源；并且能够防止水冲刷下层（即排污反应层）的土壤；就地取材，天然环保且易得。

膨胀材料为热膨胀系数大的材料，利用热胀冷缩原理为厌氧细菌（包括硝化细菌和反硝化细菌）创造厌氧环境，铺设一层，此处的热膨胀系数大的材料保证在灌溉期热胀作用空隙变小，形成反硝化细菌可以反应的厌氧条件，这时降低氧气浓度就可以实现。

排污反应层为透水性强的普通土壤，加入少量铁粉（铁粉不易流失，能满足除磷要求），灌溉期带负电的土壤易吸附带正电荷的金属离子，加入的铁粉，土壤中自带的铝离子、钙离子、镁离子和铁离子均可吸附磷酸根离子，进而除去磷。

隔板为不透水隔板，增加水流路径并起到支撑结构。

过滤层的秸秆具有过滤层作用。

支架层的混凝土结构为透水底座。