[发明专利]一种农田退水氮磷污染多级高效拦截与回用的构建方法

权利要求书

1.一种农田退水氮磷污染多级高效拦截与回用的构建方法，其特征在于包括三级高效拦截与回用设施的构建，所述三级高效拦截与回用设施包括依次连通的第一级拦截设施（1）、第二级拦截设施（2）及第三级拦截设施（3）；

第一级拦截设施（1）：由斜板沉淀池（101）和生态池（102）组成，所述斜板沉淀池（101）设置在农田退水沟渠的主渠上；所述生态池（102）内种植沉水植物（103）和挺水植物（104）及其底部投加底栖动物（105）；

第二级拦截设施（2）：包括依次连通的第一反应室（201）、第二反应室（202）、第三反应室（203）和第四反应室（204），各反应式内均装填有生物炭填料（205），第一反应室（201）为低溶解氧模式，加入硝化菌后进行短程硝化反应；第二反应室（202）为兼氧状态，加入硝化菌和反硝化菌，进行同步消化与反硝化反应；第三反应室（203）为厌氧状态，加入反硝化菌进行短程反硝化；第四反应室（204）为低溶解氧状态，加入硝化菌进行短程硝化反应；第四反应室（204）和第三反应室（203）之间设置有回流装置（206）；

第三级拦截设施（3）：包括并联设置的第一吸附塔（301）和第二吸附塔（302），第一吸附塔（301）的上端与第二级拦截设施（2）的出水口连通，第一吸附塔（301）的下端与第二吸附塔（302）的下端通过管道连接，管道上设置有真空泵（303），第二吸附塔的顶部设置最终出水口（304）；

所述第一吸附塔（301）内的上部固定设置有打孔挡板（305），下部固定设置有中格栅（306），从打孔挡板（305）往中格栅（306）方向依次装填有鹅卵石层（307）、中粒度石英砂层（308）、细粒度石英砂层（309），中格栅（306）的栅条净间距为10-30mm；所述第二吸附塔（302）的下部固定设置有细格栅（310），细格栅（310）的栅条间距为5-20mm，其上依次设置三层复合生物炭填料（311），复合生物炭填料（311）从下往上体积比为3:2:1；

其中，生物炭填料为畜禽粪污经炭化处理得到，具体的制备方法为：

1）原料干燥：将原料畜禽粪污脱水至含水率70-80%后，采用1-2mol/L的HCl、H₃PO₄或HNO₃浸渍，搅拌2-4h，烘箱85-110℃干燥12-24h后，粉碎至粒径0.1mm，制得干粪粉；

2）炭化：将干粪粉在密闭容器中进行液氮预处理，干粪粉与液氮的重量比为2：1-1.5，并搅拌30-60min，随后加入无水乙醇快速挥发，乙醇分2-3次添加，共计3-5min添加完毕，每次添加量与干粪粉的重量比为2：0.8-1.5，随后用超纯水洗涤过滤，烘箱85-110℃干燥12-24h，掺氮含量为8-20%；将烘干后的产物在氮气氛围下于管式炉中以10-20℃/min的升温速率裂解，并在最高温度为500-800℃保持2-5h炭化，制得氮掺杂专用生物炭填料，作为第二级拦截设施中微生物的载体；

复合生物炭填料的具体制备为， 将氮掺杂生物炭填料与粉煤灰分散于水溶液中，生物炭填料与粉煤灰的重量比为3：1.5-2，固液体积比为1：3-5；通入氮气40-80min，氮气速率为400-700mL/min，随后于微波加热炉中加热搅拌3-6h，微波加热功率为250-400W，搅拌转速为350-650r/min；再将产物用无水乙醇和超纯水交替洗涤，直至溶液pH呈中性，随后在85-100℃下真空干燥，得到高效氮磷吸附复合生物炭填料。

2.如权利要求1所述的一种农田退水氮磷污染多级高效拦截与回用的构建方法，其特征在于所述斜板沉淀池（101）底部设置有污泥斗（106）及与污泥斗（106）连通的排泥管107，斜板沉淀池（101）的中上部设置有多层带孔斜板（108）。

3.如权利要求1所述的一种农田退水氮磷污染多级高效拦截与回用的构建方法，其特征在于所述挺水植物（104）为美人蕉、野茭白、再力花、芦苇、莲中的一种或几种；所述沉水植物（103）为苦草或菹草；所述底栖动物（105）为河蚬或螺蛳，构建河蚬+苦草、河蚬+菹草、螺蛳+苦草或螺蛳+菹草不同组合的底栖生物调控系统，底栖生物调控系统沉水植物覆盖率为10%-50%，底栖动物（105）投加量为0.5-4kg/m²，所述斜板沉淀池（101）和生态池（102）的体积比为1：3-4。