CN113620516A - 一种净化农田退水的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境水处理保护领域，提供了一种净化农田退水的处理装置，包括依次连接的调节池、过滤池、微藻生物反应池，农田退水首先进调节池，之后经过抽水泵提升进入过滤池，过滤池填料主要由活性炭和沸石组成，去除农田退水中的农药的大部分毒性，之后由过滤水池进入微藻生物反应池，通过小球藻的吸收作用去除水中的氮和磷。本发明有效避免了由于农田退水COD低活性污泥法和生物膜法处理效果低下的缺陷。

Description

一种净化农田退水的处理装置
技术领域
本发明属于及环境水处理保护技术领域，具体涉及一种净化农田退水的处理装置。
背景技术
农田退水面源污染已经取代点源污染成为灌区河流水环境污染的最重要来源，所携带污染物成分复杂，污染输出途径多样，严重威胁河流水体健康。
目前集中式处理农田退水的工艺主要以活性污泥、人工湿地等工艺为主，但是由于农田退水氮磷含量高、可生化性差的特点，此类工艺需要足够的碳源才能正常的运行，因此，在处理农田退水的过程中，还必须同时加入足够的碳源才能维持整体工艺流程的正常运转，如专利公开号为CN110482700A的一种补碳型农田排水沟尾水高效脱氮生态净化池，在正常的好氧、厌氧池中额外设置了碳源释放池，通过碳源的释放，保证一定的脱氮效率。但是，此举不仅增加了处理设备的占地面积，还增加了碳源投加带来的经济效益的损失，而且该工艺没有考虑到农田退水中残留农药的毒性给处理污水的微生物带来的损害。
发明内容
本发明提出的是一种净化农田退水的处理装置，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，对农田退水的脱氮效果更加显著，并且结构简单，使用方便且易于生产安装和升级替换。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种净化农田退水的处理装置，包括：
调节池，用于缓冲农田退水的进水水量；
过滤池，用于过滤所述调节池缓冲后的农田退水中的杂质，并吸附去除农田退水中农药残留的毒性；
微藻生物反应池，利用微藻去除所述过滤池处理后的农田退水中的氮磷，其中：
所述微藻生物反应池内设置有将微藻与去除氮磷后的农田退水分离的中空纤维膜，旋转所述中空纤维膜使得微藻与中空纤维膜分离。
作为本发明的进一步优化方案，所述调节池、过滤池、微藻生物反应池依次连接；
调节池内设置有进水管、一号出水泵和一号出水管道，所述农田退水经进水管进入调节池，缓冲后的农田退水通过一号出水泵和一号出水管道输出至过滤池；
经过滤池处理后的农田退水通过微藻生物反应池一侧壁上的进水口流入微藻生物反应池内；
微藻生物反应池通过二号出水管道和二号出水泵将中空纤维膜内去除氮磷后的农田退水排出至装置外。
作为本发明的进一步优化方案，所述进水管上设置有阀门，实现序批式进水。
作为本发明的进一步优化方案，所述过滤池包括过滤池池体和设置于池体内的隔离墙、沸石层、活性炭层，所述沸石层设置于过滤池池体底部且上方中部设置有隔离墙，所述隔离墙与过滤池池体固定连接，所述活性炭层分布于隔离墙两侧的过滤池池体内且底部与沸石层连通；所述调节池缓冲后的农田退水从上而下流经活性炭层、沸石层，再由沸石层流入活性炭层，最后进入微藻生物反应池。
作为本发明的进一步优化方案，所述中空纤维膜设置为圆筒状，且其顶端和底端连接转动装置，在去除氮磷后的农田退水从微藻生物反应池排出时，带动中空纤维膜旋转。
作为本发明的进一步优化方案，所述转动装置包括空心管、转轴、轴承；
所述中空纤维膜顶端通过空心管和轴承与微藻生物反应池内腔顶部连接，空心管与中空纤维膜内腔连通，所述中空纤维膜底端通过转轴和轴承与微藻生物反应池内腔底部连接，所述空心管顶端的轴承通过法兰与二号出水管道连接，二号出水泵作用下，空心管抽取中空纤维膜内固液分离且去除氮磷后的农田退水，并经二号出水管道排出至微藻生物反应池外；
所述空心管底端延伸至中空纤维膜内腔并设置为倾斜状，倾斜的空心管抽取农田尾水时于中空纤维膜内产生斜向的力，在斜向的力的作用下带动中空纤维膜转动。
作为本发明的进一步优化方案，所述微藻生物反应池包括反应池池体和设置于反应池池体内的微藻，所述微藻为采用BG11培养液培养并接种于反应池池体内的小球藻。
作为本发明的进一步优化方案，所述微藻生物反应池还包括曝气管、空气泵、出气管，所述曝气管设置于反应池池体内腔底部的前后侧壁并与空气泵连接，所述出气管设置于反应池池体顶部，所述曝气管上的曝气头采用微孔曝气头，孔径小于小球藻的最小粒径，防止小球藻堵塞曝气头，空气泵通过曝气管和曝气头供应二氧化碳至微藻生物反应池内，供小球藻进行光合作用。
作为本发明的进一步优化方案，所述微藻生物反应池还包括荧光灯，所述荧光灯设置于反应池池体内腔两侧壁，用于增强小球藻前期的生存能力。
作为本发明的进一步优化方案，所述处理装置还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过太阳能控制器连接蓄电池，用于将太阳能转换为电能存储至蓄电池内，供荧光灯、和空气泵的电力消耗。
本发明的有益效果在于：
1)本发明设置有过滤池，其内填料为活性炭、沸石，所处理水体经过活性炭-沸石-活性炭的吸附作用，可去除水中农药残留的毒性，避免对生物反应池中微生物、细菌等的损害；
2)本发明利用微藻的吸收作用最终去除所处理水体中氮磷，避免了农田退水因碳源不足、可生化性差而处理效果低下的情况；
3)本发明采用微藻为单一小球藻种，具有较高的经济价值，在生物柴油、药品保健方面都有着广泛的商用前景，后期对小球藻的收获，也能带来一定的经济效益，降低装置运维成本；
4)本发明在生物反应池内设置有中空纤维膜，实现微藻与所处理水体的固液分离，保证了反应池内足够的微藻浓度，并且中空纤维膜两端设置有转动装置，避免微藻附着在膜上，进而影响***的运行；
5)本发明设置有太阳能电池板，为装置内部分设备提供电力支持，降低设备整体能耗费用；
6)本发明进水方式为序批式进水，保证所处理水体的停留时间，更进一步的保证了最终出水水质的处理效果。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
图3是本发明的转动装置剖面结构示意图；
图中：1、调节池；11、进水管；12、一号出水泵；13、一号出水管道；2、过滤池；21、隔离墙；22、沸石层；23、活性炭层；3、微藻生物反应池；31、中空纤维膜；32、二号出水管道；33、二号出水泵；34、曝气管；35、空气泵；36、出气管；37、荧光灯；4、转动装置；41、空心管；42、转轴；43、轴承；5、太阳能电池板。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-3所示，一种净化农田退水的处理装置，包括依次连接的调节池1、过滤池2、微藻生物反应池3，装置整体可由钢筋混凝土构成，选材方便易得，易与生态沟渠相结合。
调节池1，用于缓冲农田退水的进水水量；调节池1内设置有进水管11、一号出水泵12和一号出水管道13，所述农田退水经进水管11进入调节池1，缓冲后的农田退水通过一号出水泵12和一号出水管道13提升至过滤池2，一号出水泵12的设置能够在中央控制***的控制下定时定量给补水，而进水管11上设置有阀门，实现序批式进水，保证过滤池2、微藻生物反应池3内的过滤填料、微藻与水体有足够的接触时间。
过滤池2，用于过滤所述调节池1缓冲后的农田退水中的杂质，并吸附去除农田退水中农药残留的毒性，经过滤池2处理后的农田退水通过微藻生物反应池3一侧壁上的进水口流入微藻生物反应池3内；
所述过滤池2包括过滤池池体和设置于池体内的隔离墙21、沸石层22、活性炭层23，所述沸石层22设置于过滤池池体底部且上方中部设置有隔离墙21，所述隔离墙21与过滤池池体固定连接，所述活性炭层23分布于隔离墙21两侧的过滤池池体内且底部与沸石层22连通；所述调节池1缓冲后的农田退水从上而下流经活性炭层23、沸石层22，再由沸石层22流入活性炭层23，最后进入微藻生物反应池3，由于填料为活性炭、沸石，吸附过滤池2不仅过滤了水中的杂质还能够吸附去除大部分农药残留的毒性，避免了残留毒性对后续微藻生长的影响。
微藻生物反应池3，包括反应池池体和设置于反应池池体内的微藻，所述微藻为采用BG11培养液培养至100mg/L，再接种于反应池池体内的小球藻，小球藻具有较高的经济价值，在生物柴油、药品保健方面都有着广泛的商用前景，后期对小球藻的收获，也能带来一定的经济效益，降低所述装置运维成本；经过微藻的吸收作用，微藻去除所述过滤池2处理后的农田退水中的氮磷，微藻生物反应池3通过二号出水管道32和二号出水泵33将中空纤维膜31内去除氮磷后的农田退水排出至装置外；其中：
所述微藻生物反应池3内设置有将微藻与去除氮磷后的农田退水固液分离的中空纤维膜31，中空纤维膜31保证反应池池体内一定的微藻浓度，从而使处理效果能够得到保证；旋转所述中空纤维膜31使得微藻与中空纤维膜31分离，避免微藻对中空纤维膜31的附着；
所述中空纤维膜31设置为圆筒状，且其顶端和底端连接转动装置4，在去除氮磷后的农田退水从微藻生物反应池3排出时，带动中空纤维膜31旋转，所述转动装置4包括空心管41、转轴42、轴承43；
所述中空纤维膜31顶端通过空心管41和轴承43与微藻生物反应池3内腔顶部连接，空心管41与中空纤维膜31内腔连通，所述中空纤维膜31底端通过转轴42和轴承43与微藻生物反应池3内腔底部连接，所述空心管41顶端的轴承43通过法兰与二号出水管道32连接；所述空心管41底端延伸至中空纤维膜31内腔并设置为倾斜状，倾斜的空心管41抽取农田尾水时于中空纤维膜31内产生斜向的力，在斜向的力的作用下带动中空纤维膜31转动。
二号出水泵33作用下，空心管41抽取中空纤维膜31内固液分离且去除氮磷后的农田退水，并经二号出水管道32排出至微藻生物反应池3外，同时，由于空心管41底端延伸至中空纤维膜31内腔并设置为倾斜状，再其抽取水体时于中空纤维膜31内产生斜向的力，即外部水体进入中空纤维膜31时因分布不均产生的力，在斜向的力的作用下能够带动中空纤维膜31轻微转动，而空心管41顶端连接轴承43并与轴承43内腔连通，二号出水管通过法兰与轴承43连接并与轴承43内腔连通，因此空心管41转动的同时并不影响对中空纤维膜31内水体的抽取，中空纤维膜31过滤掉水体中的微藻，保证微藻浓度；
另外，还可以在空心管41外部设置齿轮组，所述齿轮组包括两个相互啮合的齿轮，其中一个齿轮固定于空心管41外壁，另一个齿轮与电机输出轴传动连接，能够通过电动控制中空纤维膜31转动。
所述微藻生物反应池3还包括曝气管34、空气泵35、出气管36，所述曝气管34设置于反应池池体内腔底部的前后侧壁并与空气泵35连接，所述出气管36设置于反应池池体顶部，所述曝气管34上的曝气头采用微孔曝气头，孔径小于小球藻的最小粒径，防止小球藻堵塞曝气头，空气泵35通过曝气管34和曝气头供应二氧化碳至微藻生物反应池3内，供小球藻进行光合作用。
所述微藻生物反应池3还包括荧光灯37，所述荧光灯37设置于反应池池体内腔两侧壁，用于增强小球藻前期的生存能力。
所述处理装置还包括太阳能电池板5，所述太阳能电池板5通过太阳能控制器连接蓄电池，用于将太阳能转换为电能存储至蓄电池内，供荧光灯37、和空气泵35的电力消耗，从而降低设备整体的能耗费用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种净化农田退水的处理装置，其特征在于，包括：
调节池(1)，用于缓冲农田退水的进水水量；
过滤池(2)，用于过滤所述调节池(1)缓冲后的农田退水中的杂质，并吸附去除农田退水中农药残留的毒性；
微藻生物反应池(3)，利用微藻去除所述过滤池(2)处理后的农田退水中的氮磷，其中：
所述微藻生物反应池(3)内设置有将微藻与去除氮磷后的农田退水分离的中空纤维膜(31)，旋转所述中空纤维膜(31)使得微藻与中空纤维膜(31)分离。
2.根据权利要求1所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述调节池(1)、过滤池(2)、微藻生物反应池(3)依次连接；
调节池(1)内设置有进水管(11)、一号出水泵(12)和一号出水管道(13)，所述农田退水经进水管(11)进入调节池(1)，缓冲后的农田退水通过一号出水泵(12)和一号出水管道(13)输出至过滤池(2)；
经过滤池(2)处理后的农田退水通过微藻生物反应池(3)一侧壁上的进水口流入微藻生物反应池(3)内；
微藻生物反应池(3)通过二号出水管道(32)和二号出水泵(33)将中空纤维膜(31)内去除氮磷后的农田退水排出至装置外。
3.根据权利要求2所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述进水管(11)上设置有阀门，实现序批式进水。
4.根据权利要求1所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述过滤池(2)包括过滤池池体和设置于池体内的隔离墙(21)、沸石层(22)、活性炭层(23)，所述沸石层(22)设置于过滤池池体底部且上方中部设置有隔离墙(21)，所述隔离墙(21)与过滤池池体固定连接，所述活性炭层(23)分布于隔离墙(21)两侧的过滤池池体内且底部与沸石层(22)连通；所述调节池(1)缓冲后的农田退水从上而下流经活性炭层(23)、沸石层(22)，再由沸石层(22)流入活性炭层(23)，最后进入微藻生物反应池(3)。
5.根据权利要求2所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述中空纤维膜(31)设置为圆筒状，且其顶端和底端连接转动装置(4)，在去除氮磷后的农田退水从微藻生物反应池(3)排出时，带动中空纤维膜(31)旋转。
6.根据权利要求5所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述转动装置(4)包括空心管(41)、转轴(42)、轴承(43)；
所述中空纤维膜(31)顶端通过空心管(41)和轴承(43)与微藻生物反应池(3)内腔顶部连接，空心管(41)与中空纤维膜(31)内腔连通，所述中空纤维膜(31)底端通过转轴(42)和轴承(43)与微藻生物反应池(3)内腔底部连接，所述空心管(41)顶端的轴承(43)通过法兰与二号出水管道(32)连接；
所述空心管(41)底端延伸至中空纤维膜(31)内腔并设置为倾斜状，倾斜的空心管(41)抽取农田尾水时于中空纤维膜(31)内产生斜向的力，在斜向的力的作用下带动中空纤维膜(31)转动。
7.根据权利要求6所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述微藻生物反应池(3)包括反应池池体和设置于反应池池体内的微藻，所述微藻为小球藻。
8.根据权利要求7所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述微藻生物反应池(3)还包括曝气管(34)、空气泵(35)、出气管(36)，所述曝气管(34)设置于反应池池体内腔底部的前后侧壁并与空气泵(35)连接，所述出气管(36)设置于反应池池体顶部，所述曝气管(34)上的曝气头采用微孔曝气头，孔径小于小球藻的最小粒径，空气泵(35)通过曝气管(34)和曝气头供应二氧化碳至微藻生物反应池(3)内，供小球藻进行光合作用。
9.根据权利要求8所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述微藻生物反应池(3)还包括荧光灯(37)，所述荧光灯(37)设置于反应池池体内腔两侧壁，用于增强小球藻前期的生存能力。
10.根据权利要求9所述的一种净化农田退水的处理装置，其特征在于：所述处理装置还包括太阳能电池板(5)，所述太阳能电池板(5)通过太阳能控制器连接蓄电池，用于将太阳能转换为电能存储至蓄电池内，供荧光灯(37)、和空气泵(35)的电力消耗。
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