[发明专利]镉污染灌溉水入田前快速净化装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及水净化技术领域，尤其涉及一种镉污染灌溉水的入田前快速净化装置和方法。

背景技术

农田土壤重金属镉污染是外源镉增加和土壤退化两者综合作用的结果。而外源镉一旦进入土壤，修复代价、治理难度均极高。污染土壤中的重金属镉易被植物吸收，从而造成农产品镉含量超标，这将直接对我国粮食安全和食品卫生造成威胁。镉在环境中迁移活跃，可通过食物链和饮用水等途径进入人体，威胁人类健康。所以土壤镉污染治理应该放在土壤-植物-管理协同治理系统中来，使源头控制、过程阻断、末端调节三者协同进行，特别是源头控制。农田土壤重金属镉输入主要有畜禽粪便、大气沉降、磷肥及秸秆、灌溉水、农用污泥等。其中大气干湿沉降较为复杂、调控难度极大；磷肥、农用秸秆、畜禽粪便、污泥中的重金属镉可以通过制定行业标准、控制市场准入、调整农业政策等措施加以调节和控制；而灌溉水中重金属镉治理问题长久来未受到重视、也没有形成有效解决措施。

当前重金属镉净化技术多集中于工业废水净化和饮用水领域，一些成熟的设施、工艺及材料不适用于灌溉水中重金属镉的净化工作。

目前，工业废水及饮用水重金属镉治理领域的现有技术主要有沉淀法、离子交换法、电化学及膜处理法、生物法及净化法5种。其中沉淀法对水体扰动较大，且共沉淀分离较难，成本较高；离子交换法及膜处理法材料成本和运行成本昂贵，且在低镉污水上净化效益较差，设备维护困难；电化学法能耗较大，农田条件无法满足；生物法工程量大，程序复杂，占地多，耗时长，生物残体处理不当有二次污染风险，难以实现规模化；净化法控制条件多，实际操作难度大。总之，现有污水镉净化技术难以直接适用于灌溉污水。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种镉污染灌溉水的入田前快速净化装置和方法，主要目的是降低灌溉水中重金属镉的含量。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种镉污染灌溉水的入田前快速净化装置，包括：

壳体，所述壳体上具有进水口和出水口；

净化材料层，由填充于壳体内的净化介质形成，所述净化材料层位于进水口和出水口之间，所述净化材料层为一层或多层，由进水口流入的灌溉水流经净化材料层后从出水口流出；

所述净化介质为氧化铁颗粒、油菜秸秆、石灰石颗粒和沸石颗粒中的至少一种。

作为优选，每层净化材料层的净化介质为氧化铁颗粒、油菜秸秆、石灰石颗粒和沸石颗粒中的一种，所述净化材料层至少为两层。

作为优选，所述至少两层净化材料层分别为不同净化介质时，所述净化介质自进水口至出水口排列的优先顺序为：氧化铁颗粒＞石灰石颗粒＞沸石颗粒＞油菜秸秆。

作为优选，所述净化材料层包括自进水口至出水口顺次排列的净化介质不同的第一净化材料层、第二净化材料层和第三净化材料层；其中，所述第一净化材料层的净化介质为氧化铁颗粒、石灰石颗粒或沸石颗粒，所述第二净化材料层的净化介质为石灰石颗粒、沸石颗粒或油菜秸秆，所述第三净化材料层的净化介质为石灰石颗粒、沸石颗粒或油菜秸秆。

作为优选，单层净化材料层的厚度为5-10cm。

作为优选，所述氧化铁颗粒、石灰石颗粒和沸石颗粒的粒径分别为5-8mm。

作为优选，净化材料层的过滤截面面积、进水口的截面面积与出水口的截面面积的比为400：25：16。

作为优选，所述壳体自进水口至出水口分为进水仓、过滤仓和出水仓，所述过滤仓与进水仓和出水仓分别可拆卸连接，所述进水口设于进水仓，所述出水口设于出水仓，所述过滤仓的底为筛网，所述过滤仓内填充的净化介质形成净化材料层。

作为优选，所述过滤仓由至少两段过滤段连接而成，每段过滤段的底均为筛网，所述每段过滤段内分别填充有净化介质形一层净化材料层。

作为优选，所述筛网的孔径为0.4cm。

作为优选，所述氧化铁颗粒的固体组分及按重量份的配比如下：

氧化铁粉 50～70份；

硅藻土 45～50份；

氧化钠或氧化钙粉 4～5份。

作为优选，所述固体组分与粘结剂混均后进行造粒，造粒后放于阴暗处稳定2小时左右，然后110℃烘烤3小时。

作为优选，所述粘结剂为体积百分浓度为30％的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)水溶液。