用諸如螺紋連接等形式。
[0065] 本發明實施例中凈化材料層400的總厚度一般15-30cm即可達到凈化要求，又可 保證水頭滿足灌溉要求。當凈化材料層400由多層組成時，單層的厚度一般為5-lOcm。
[0066] 同一層由不同材料混合組成可行性較差，一方面受限各地資源稟賦，另一方面，多 材料配比尤其是有機材料與無機材料混合，材料配比復雜、過濾層空隙均勻度難以保證、對 凈化效果及速度的影響復雜、操作困難、裝置參數不易實現。多層組合一般為3層，總厚度 15-30cm。單一濾層可填充同一種材料。多層結構且每層為單一材料時，4種材料在多層濾 層中裝填的優先順序為：氧化鐵顆粒> 石灰石顆粒 > 沸石顆粒>油菜秸桿。油菜秸桿與水 流方向一致。
[0067] 裝置進水口截面積、材料濾層截面積、出水口截面積三者比例基本決定了裝置的 總最大過水量。根據裝置不影響灌溉水速的設計要求，最大過水量需近似60方每小時。進 水口截面積由農田應用實際情況確定。裝置截面積（圓半徑20,方邊長20)經理論推導、實 驗驗證，綜合設計要求加以最終確定如上參數。裝置截面積過大，一方面過水量過大，灌溉 水基本為不飽和流，對材料資源是一種浪費，另一方面，裝置過大過于笨重田間運輸不便且 占用太多空間。
[0068] 本發明實施例的氧化鐵顆粒的固體組分及按重量份的配比如下：
[0069] 氧化鐵粉50~70份、硅藻土45~50份以及氧化鈉或氧化鈣粉4~5份。
[0070] 固體組分均過40目篩，充分混勻；粘結劑與固體組分混均后進行造粒，粒徑為 5-8cm。造粒后放于陰暗處穩定2小時左右，然后110°C烘烤3小時即可。粘結劑可從現有 的粘結劑中選取，本實施例中以聚氨酯丙烯酸酯與水按3 :7的體積比混合得到的體積百分 比濃度為30%的聚氨酯丙烯酸酯水溶液作為粘結劑。本實施例中固體組分與粘結劑固液比 100g/20mL。
[0071] 本發明實施例的氧化鐵顆粒不需要超高溫烘烤，因此不破壞材料固有組分及原有 性質，凈化性能更佳；顆粒有良好的水穩定性；并且具備一定的緩釋〇H+的能力，在凈化重 金屬鎘的同時可在一定程度上調節灌溉水酸解度。并且制備工藝操作簡單。
[0072] 凈化灌溉水中重金屬鎘的方法，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。具體凈化介質的組合以及凈化過程采 用的裝置等可參考上述關于凈化裝置的敘述。
[0073] 本發明實施例的凈化灌溉水種重金屬鎘的裝置及方法采用的凈化介質清潔環保， 來源廣泛，凈化過程對灌溉水原組分擾動較小。最后貼合農業技術及農田應用實際，灌溉水 重金屬鎘凈化無論是技術成本還是原料成本都很低，操作難度低，整體結構輕巧高效。本 發明實施例的裝置及方法不但可以降低水體鎘離子，而且當采用氧化鐵顆粒和石灰石顆粒 時，緩釋〇H+及其他堿性物質可提升灌溉水pH值，進一步降低土壤中鎘活度，尤其對南方酸 性土壤改良意義較明顯。同時還可以凈化固持灌溉水中其他種類繁多的有機、無機有害物 質，從而可以從多方面提高灌溉水質，保障農產品及產地安全。
[0074] 本發明實施例的裝置既響應了國家政策和社會需求，也填補了市場空白，意義深 遠。對于保障我國農產品產地安全意義重大，有益于保障我國糧食安全，降低人民健康風 險。變廢為寶，發展了一種資源節約、環境友好、可持續新型治污模式，區別于傳統水污染技 術，治污理念超前，具有明顯的先進性。成本低廉，更契合于農業實際，前景明朗；從源頭著 手一次性降低灌溉水中的鎘含量，切斷其進入農田土壤的通道，不造成"二次污染"。
[0075] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為 準。
【主權項】
1. 鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，包括： 殼體，所述殼體上具有進水口和出水口； 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； 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。2. 根據權利要求1所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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。3. 根據權利要求2所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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。4. 根據權利要求3所述的凈化灌溉水中重金屬鎘的裝置，其特征在于，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。5. 根據權利要求2所述的凈化灌溉水中重金屬鎘的裝置，其特征在于，凈化凈化單層 凈化材料層的厚度為5-lOcm。6. 根據權利要求1所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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_。7. 根據權利要求1所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，凈化材 料層的過濾面積、進水口的截面面積與出水口的截面面積的比為400 :25 :16。8. 根據權利要求1所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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。9. 根據權利要求8所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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 有凈化介質形成一層凈化材料層。10. 根據權利要求8或9所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，所 述篩網的孔徑為>0. 4cm。11. 根據權利要求1所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，所述氧 化鐵顆粒的固體組分及按重量份的配比如下： 氧化鐵粉50~70份； 娃藻土 45~50份； 氧化鈉或氧化鈣粉4~5份。12. 根據權利要求11所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，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IKTC烘烤3 小時。13. 根據權利要求12所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，所述 粘結劑為體積百分濃度為30%的聚氨酯丙烯酸酯水溶液。14. 根據權利要求12所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置，其特征在于，所述 固體組分與粘結劑的固液比100g/20mL。15. 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。16. 根據權利要求15所述的鎘污染灌溉水的入田前快速凈化方法，其特征在于，采用 權利要求1-14任一項所述的裝置對灌溉水進行凈化。
【專利摘要】本發明公開了一種鎘污染灌溉水的入田前快速凈化裝置和方法，其中裝置包括：殼體，所述殼體上具有進水口和出水口；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；所述凈化介質為氧化鐵顆粒、油菜秸稈、石灰石顆粒和沸石顆粒中的至少一種。本發明有效降低灌溉水中重金屬鎘的含量。
【IPC分類】C02F101/14, C02F101/10, B01D36/02, C02F101/20, C02F1/28
【公開號】CN105129899
【申請號】CN201510565904
【發明人】李菊梅, 馬義兵, 和君強
【申請人】中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月8日