鎘污染灌溉水入田前快速凈化裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水凈化技術領域，尤其涉及一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置 和方法。
【背景技術】
[0002] 農田土壤重金屬鎘污染是外源鎘增加和土壤退化兩者綜合作用的結果。而外源鎘 一旦進入土壤，修復代價、治理難度均極高。污染土壤中的重金屬鎘易被植物吸收，從而造 成農產品鎘含量超標，這將直接對我國糧食安全和食品衛生造成威脅。鎘在環境中迀移活 躍，可通過食物鏈和飲用水等途徑進入人體，威脅人類健康。所以土壤鎘污染治理應該放在 土壤-植物-管理協同治理系統中來，使源頭控制、過程阻斷、末端調節三者協同進行，特別 是源頭控制。農田土壤重金屬鎘輸入主要有畜禽糞便、大氣沉降、磷肥及秸桿、灌溉水、農用 污泥等。其中大氣干濕沉降較為復雜、調控難度極大；磷肥、農用秸桿、畜禽糞便、污泥中的 重金屬鎘可以通過制定行業標準、控制市場準入、調整農業政策等措施加以調節和控制；而 灌溉水中重金屬鎘治理問題長久來未受到重視、也沒有形成有效解決措施。
[0003] 當前重金屬鎘凈化技術多集中于工業廢水凈化和飲用水領域，一些成熟的設施、 工藝及材料不適用于灌溉水中重金屬鎘的凈化工作。
[0004] 目前，工業廢水及飲用水重金屬鎘治理領域的現有技術主要有沉淀法、離子交換 法、電化學及膜處理法、生物法及凈化法5種。其中沉淀法對水體擾動較大，且共沉淀分離 較難，成本較高；離子交換法及膜處理法材料成本和運行成本昂貴，且在低鎘污水上凈化效 益較差，設備維護困難；電化學法能耗較大，農田條件無法滿足；生物法工程量大，程序復 雜，占地多，耗時長，生物殘體處理不當有二次污染風險，難以實現規模化；凈化法控制條件 多，實際操作難度大。總之，現有污水鎘凈化技術難以直接適用于灌溉污水。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明實施例提供一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置和方法， 主要目的是降低灌溉水中重金屬鎘的含量。
[0006] 為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：
[0007] -方面，本發明實施例提供了一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，包括：
[0008] 殼體，所述殼體上具有進水口和出水口；
[0009] 凈化材料層，由填充于殼體內的凈化介質形成，所述凈化材料層位于進水口和出 水口之間，所述凈化材料層為一層或多層，由進水口流入的灌溉水流經凈化材料層后從出 水口流出；
[0010] 所述凈化介質為氧化鐵顆粒、油菜秸桿、石灰石顆粒和沸石顆粒中的至少一種。 [0011] 作為優選，每層凈化材料層的凈化介質為氧化鐵顆粒、油菜秸桿、石灰石顆粒和沸 石顆粒中的一種，所述凈化材料層至少為兩層。
[0012] 作為優選，所述至少兩層凈化材料層分別為不同凈化介質時，所述凈化介質自進 水口至出水口排列的優先順序為：氧化鐵顆粒 > 石灰石顆粒 > 沸石顆粒> 油菜秸桿。
[0013] 作為優選，所述凈化材料層包括自進水口至出水口順次排列的凈化介質不同的第 一凈化材料層、第二凈化材料層和第三凈化材料層；其中，所述第一凈化材料層的凈化介質 為氧化鐵顆粒、石灰石顆粒或沸石顆粒，所述第二凈化材料層的凈化介質為石灰石顆粒、沸 石顆粒或油菜秸桿，所述第三凈化材料層的凈化介質為石灰石顆粒、沸石顆粒或油菜秸桿。
[0014] 作為優選，單層凈化材料層的厚度為5-10cm。
[0015] 作為優選，所述氧化鐵顆粒、石灰石顆粒和沸石顆粒的粒徑分別為5-8_。
[0016] 作為優選，凈化材料層的過濾截面面積、進水口的截面面積與出水口的截面面積 的比為400 :25 :16。
[0017] 作為優選，所述殼體自進水口至出水口分為進水倉、過濾倉和出水倉，所述過濾倉 與進水倉和出水倉分別可拆卸連接，所述進水口設于進水倉，所述出水口設于出水倉，所述 過濾倉的底為篩網，所述過濾倉內填充的凈化介質形成凈化材料層。
[0018] 作為優選，所述過濾倉由至少兩段過濾段連接而成，每段過濾段的底均為篩網，所 述每段過濾段內分別填充有凈化介質形一層凈化材料層。
[0019] 作為優選，所述篩網的孔徑為0? 4cm。
[0020] 作為優選，所述氧化鐵顆粒的固體組分及按重量份的配比如下：
[0021] 氧化鐵粉50~70份；
[0022] 娃藻土45~50份；
[0023] 氧化鈉或氧化鈣粉4~5份。
[0024] 作為優選，所述固體組分與粘結劑混均后進行造粒，造粒后放于陰暗處穩定2小 時左右，然后ll〇°C烘烤3小時。
[0025] 作為優選，所述粘結劑為體積百分濃度為30%的聚氨酯丙烯酸酯（PUA)水溶液。
[0026] 作為優選，所述固體組分與粘結劑的固液比100g/20mL。另一方面，本發明實施例 提供了一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化方法，以氧化鐵顆粒、油菜秸桿、石灰石顆粒和 沸石顆粒中的至少一種作為凈化介質對灌溉水進行過濾凈化。
[0027] 作為優選，所述方法采用上述裝置對灌溉水進行凈化。
[0028] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0029] 本發明實施例提供的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置和方法具有高效、快速 的特點，灌溉水可以快速通過，不對灌溉活動造成影響，同時灌溉水中重金屬鎘顯著降低； 本發明實施例的裝置和方法采用凈化介質采用農畜業廢棄物，來源廣泛、具有成本優勢；本 發明實施例的裝置結果簡單，操作方便，易于推廣使用；本發明實施例的裝置和方法從源頭 上降低灌溉水重金屬鎘，且對水體固有組分影響較小，不造成二次污染，是一種環保型治污 技術。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明實施例的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置的結構透視圖；
[0031]圖2為本發明另一實施例的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置的結構透視圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。在 下述說明中，不同的"一實施例"或"實施例"指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實 施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0033] 本發明實施例的裝置用于灌溉水凈化，因此應保證足夠的出水量，本領域技術人 員可根據需要確定大小及過濾面積、進水口的截面面積與出水口的截面面積的比等，必要 時可將多個裝置串聯或并聯使用以增加其凈化效果或增加總的出水量。
[0034] 本發明實施例中采用的凈化介質分別如下：
[0035] 氧化鐵顆粒：主要成分為氧化鐵粉等，經簡便造粒工藝制備而成。
[0036] 石灰石顆粒及沸石顆粒：由石灰石和沸石經粉碎、篩分獲得。
[0037] 油菜秸桿：將風干的油菜秸桿裁剪為一定長度備用，一般裁剪長度為5-10cm。
[0038]圖1和圖2分別為本發明實施例的凈化灌溉水中重金屬鎘的裝置的結構透視圖， 圖1中尚未填充凈化介質，圖2中已填充凈化介質。圖1顯示的殼體為圓筒形，圖2顯示的 殼體為橫截面為正方形的長方體。
[0039] 實施例1
[0040] 請參照圖1和圖2。凈化灌溉水中重金屬鎘的裝置，包括：
[0041] 殼體100,殼體100上具有進水口 200和出水口 300;
[0042] 凈化材料層400,由填充于殼體內的凈化介質形成，凈化材料層400位于進水口 200和出水口 300之間，由進水口 200流入的灌溉水流經凈化材料層400后從出水口 300流 出；
[0043] 形成凈化材料層400的凈化介質為粒徑為5-8mm的氧化鐵顆粒。本實施例中通過 在殼體100內填充作為凈化介質的氧化鐵顆粒形成凈化材料層400,凈化材料層400的厚度 為20cm，凈化材料層400的容重1. 29g/cm3。
[0044] 實施例2
[0045] 本實施例與實施例1不同僅在于凈化介質為粒徑為5-8mm的石灰石顆粒，凈化材 料層400的容重1. 29g/cm3。
[0046] 實施例3
[0047] 本實施例與實施例1不同僅在于凈化介質為油菜秸桿，油菜秸桿為束狀，且油菜 猜桿的軸向與水流方向一致填充于殼體100內。凈化材料層400的容重0. 08g/cm3。
[0048] 凈化凈化實施例4