[发明专利]嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置及其方法

说明书

本发明公开了一种嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置及其方法，属于面源污染控制和水污染处理技术领域。装置包括：生物转盘、氮磷快速耦合植生袋、铁锰复合氧化膜、反硝化模块、吸磷介质和折流板。成套化装置呈凹字形跌水结构并安装于沟渠底部。农田排水经过成套化装置时将在折流板的引导下依次通过生物转盘、氮磷快速耦合植生袋、铁锰复合氧化膜、反硝化模块和吸磷介质。本发明的有益效果是可大幅削减农田排水中的有机物、沉积物、TN、TP、氨氮、硝态氮和磷酸盐等主要污染物质，优化农田出水水质。本发明将硝化‑反硝化‑除磷作为一个整体成套化装置，结构简单，拆装方便，可根据实际情况间隔放置，灵活高效，节省投资。

技术领域

本发明涉及面源污染控制和水污染处理技术领域，特别涉及一种对农田排水中氮磷等污染物质具有截留净化效果的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置。

背景技术

导致农业面源污染的主要原因包括以下几点：化肥农药的过量使用且利用效率低下；过量灌溉导致收益损失，尤其是蔬菜种植业；广泛使用的肥料品种质量不良，易于形成面源污染；施肥技术落后、施肥不平衡；化肥和农药包装的使用说明不健全；公众尤其是农民缺乏相关知识储备及环境意识。

农田沟渠是农业地表径流汇入河流、湖泊等天然水体的必经通道，因而对农业非点源污染的削减起着极为重要的作用；据报道，美国和加拿大有65％农田利用沟渠网削减农业源头污染。但我国由于特殊的农业种植结构和相对落后的农田管理方式，特别是长期以来普遍实施的高标准农田建设标准只是着重于农田沟渠的灌溉和排水功能(三面光)，忽视了其生态环境保护的作用。

最近几年，国家开始重视农田沟渠的环保功能，2015年出台的《国家水污染防治行动计划》，提出要完善高标准农田建设标准规范，要求在敏感区域和大中型灌区充分利用现有沟、塘、窖等，配置水生植物群落、格栅和透水坝，建设除氮吸磷等相关设施，净化农田排水及地表径流。

虽然现在针对N、P、COD去除的单个技术已经较为成熟，广泛应用在饮用水或面源污染处理上，但对于农田沟渠排水的应用并不常见，尤其是通过一套完整装置实现对N、P、COD等多种面源常见污染物质的去除更是有待发掘。

发明内容

本发明的目的是针对现有农田排水处理设备安装不便、处理污染物单一的缺点，在确保不影响沟渠灌排水功能的前提下，提供一种处理农田排水中主要污染物质的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置，其包括生物转盘、氮磷快速耦合植生袋模块、铁锰复合氧化膜模块、反硝化模块和吸磷介质模块；所述处理装置嵌入式安装于农田沟渠中，沟渠中的水流从装置入口进入，然后从装置出口排出；所述处理装置沿水流方向呈三段式设计，其中首尾两段的底部与所安装的沟渠渠底平齐，中间段的高度低于首尾两段，形成凹字形跌水结构，装置底部沿水流方向具有能够促使水流在重力作用下自流的坡度；所述生物转盘设于装置的首段，盘片下部位于水平面以下，上部位于水平面以上；所述处理装置的中间段中设有折流板A、折流板B、折流板C、折流板D，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每块折流板与装置侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与装置侧壁的流通通道分别位于装置的两侧，所述处理装置的中间段在四块折流板的导流下形成弓形的水流流道；折流板A、折流板B、折流板C、折流板D侧部的所述流通通道处分别设有氮磷耦合植生袋模块、铁锰复合氧化膜模块、反硝化模块、吸磷介质模块；所述氮磷耦合植生袋模块由内置于生态袋A中的生态混凝土、碎石和挺水景观植物组成；所述铁锰复合氧化膜模块由内置于生态袋B中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着有铁锰氧化膜；所述反硝化模块由内置于生态袋C中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有反硝化基质；所述吸磷介质模块由内置于生态袋D中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有吸磷介质。

作为优选，生态袋A、生态袋B、生态袋C、生态袋D的体积为0.003～0.005m³，高度不超过渠底。