一種構建農田排水生態淨化系統的方法
2023-08-05 19:04:11
專利名稱：一種構建農田排水生態淨化系統的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種構建農田排水生態淨化系統的方法，屬於生態溝渠構建和農 業非點源汙染控制技術領域。
背景技術：
農田排水主要目的在於除澇、放漬和植物需要棄水等方面，可為作物正常生長創 造良好的水土環境，同時，也是農業非點源汙染物進入水體的主要傳輸途徑，特別是隨著 農業生產對化肥的依賴，長期而過量使用氮肥、磷肥，常導致農田耕層土壤處於富營養化狀 態，由農田氮、磷流失所帶來的河湖水體富營養化問題越來越突出。因此，現代的農田排水 需要從傳統的農田排水方式向生態排水方式轉變，農田排水技術的研究重心已經從單一的 促進農業生產逐步轉變為促進農業生產和淨化農田排水汙染雙重功能耦合。目前農田排水生態淨化技術主要有植被緩衝帶、人工溼地淨化技術和生態溝渠淨 化技術等。但植被緩衝帶和人工溼地佔地面積大，難以適應我國人多地少的國情，尤其在經 濟發達的地區，人、地矛盾更為突出，這些技術的應用則更受限制。生態溝渠是一種對溝渠 中汙染物質進行原位生態攔截的新型生態工程技術，可以較好的協調人地之間的矛盾。如 200610097845. 2公布了一種生態溝渠汙水淨化方法，將城鎮生活汙水和農田排水進行混合 處理，城鎮生活汙水依次流經粗格柵、沉砂池、細格柵、微生物處理池、酸化水解池、風車增 氧曝氣池、礫石攔截與生物接觸氧化床後與農田排水混合，經過由複合介質過濾吸附床層 區淨化後得到可排放的淨化水。98103829. X公開了一種河流或溝渠汙水生態強化自淨方 法，通過在河道(渠)中建立若干級基堰形成溼地氧化塘，河流汙水依次通過各級基堰溼地 氧化塘中的各種水生動植物和提坡上壤生物作用得到淨化。200920128576.0公開了一種利 用排水溝渠的汙水處理系統，將排水溝渠沿縱向分隔為相互平行的處理渠和分流渠，溝渠 水依次流經處理渠中的沉砂池、接觸氧化池、人工溼地池、沉澱池後得到淨化。上述生態溝 渠技術均利用溝渠空間對汙水進行原位淨化處理，需要很寬的溝渠或空地建設溼地和氧化 塘，基建工程較多，現場施工複雜。目前，不需要基建工程、現場安裝方便、可直接應用於溝 渠中對農田排水進行生態淨化的成型裝置系統還不多見。
發明內容
本發明提出的是一種構建農田排水生態淨化系統的方法，其目的在於針對農業非 點源汙染問題，通過在溝渠特別是排水涵管中直接安置農田排水生態淨化筒，有效的控制 農田氮磷向河流排放。本發明的技術解決方案其特徵是在農田排水溝道末端、農田排水涵管之前設置 橢圓型生態緩衝區，該生態緩衝區短軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態緩衝區內種植 易吸收N、P營養元素的水生植物，在農田排水涵管內放置農田排水生態淨化筒，生態淨化 筒上設置生物淨化環；農田的排水通過農田排水溝道首先通過生態緩衝區，通過在生態緩 衝區停留一段時間，沉澱和截留一些懸浮態汙染物，起到初步淨水效果以及控制流速和停留時間的作用，農田排水進入農田排水生態淨化筒前，農田排水生態淨化筒前端的鐵絲網 進一步截留較大的懸浮雜物，保證淨化筒內不發生堵塞，彈性生物填料濾球具有較大的比 表面積，容易附著生長大量微生物形成生物膜，農田排水流經農田排水生態淨化筒時，有機 物、氮磷營養鹽等汙染物質在彈性生物填料濾球表面生物膜的作用下得到截留淨化，因而 對農田排水具有較好的淨化效果，有利於受納河道水環境質量的改善，洪水期時，為使排水 通暢，可直接將農田排水生態淨化筒從農田排水涵管中取出以利於排水；本系統運行一段 時間彈性生物填料濾球上的生物膜老化後，也可方便地將生物淨化環取出後對生物填料進 行處理和更新。本發明的優點(1)本發明比傳統的農田排水系統增加了截留氮磷營養物質的功 能，實現了促進農業生產和淨化農田排水汙染雙重功能耦合，而且相比一般的生態溝渠系 統處理效果更加明顯；(2)可利用已有農田溝渠系統特別是排水涵管，不需要基建工程、現 場安裝方便、可直接應用於溝渠中對農田排水進行生態淨化；(3)維護管理方便，洪澇期可 將農田排水生態淨化筒取出以利於排水，填料生物膜老化後也可將生物淨化環取出後對生 物填料進行處理和更新。
附圖1是農田排水生態淨化系統示意圖。附圖2是農田排水生態淨化筒示意圖。附圖3是生物淨化環示意圖。圖中的1是農田，2是農田排水溝道，3是生態緩衝區，4是緩衝區植物，5是道路， 6是農田排水涵管，7是河道，8是農田排水生態淨化筒，9是鐵絲網，10是更換閥門，11是金 屬圓管框架，12是生物淨化環，13是彈性生物填料濾球，14是生物淨化環空心端，15是金屬 圓管框架固定端。
具體實施例方式對照圖1，農田1的排水通過農田排水溝道2、道路5下的農田排水涵管6排入河 道中。本發明在農田排水溝道2末端、農田排水涵管6之前設置橢圓型生態緩衝區3，其短 軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態緩衝區3內種植易吸收N、P營養元素的水生植物4， 在農田排水涵管6內放置農田排水生態淨化筒8，淨化筒8可以是鐵皮筒、鐵絲籠、PVC管、 或者無砂混凝土筒，其外形與農田排水涵管6相同，外徑小於農田排水涵管6的內徑，形成 農田排水生態淨化系統。對照圖2、3，農田排水生態淨化筒8前端設置鐵絲截留網9，其縱向每隔10 20cm 設置一個生物淨化環12。生物淨化環12通過其空心端14與金屬圓管框架固定端15相連 而固定於生態淨化筒8上，並設有更換閥門10。將彈性生物填料濾球13串聯在鋼筋支杆 上，並均勻焊接在生物淨化環12上。本發明成型後，農田1的排水通過農田排水溝道2首先通過生態緩衝區3，通過在 生態緩衝區3停留一段時間，可以沉澱和截留一些懸浮態汙染物，起到初步淨水效果以及 控制流速和停留時間的作用。農田排水進入農田排水生態淨化筒8前，其前端的鐵絲網9 可進一步截留較大的懸浮雜物，保證淨化筒8內不發生堵塞。
彈性生物填料濾球13具有較大的比表面積，容易附著生長大量微生物形成生物 膜，農田排水流經農田排水生態淨化筒8時，有機物、氮磷營養鹽等汙染物質可以在彈性生 物填料濾球13表面生物膜的作用下得到截留淨化，因而對農田排水具有較好的淨化效果， 有利於受納河道水環境質量的改善。洪水期時，為使排水通暢，可直接將農田排水生態淨化筒8從農田排水涵管6中取 出以利於排水。當該裝置運行一段時間彈性生物填料濾球13上的生物膜老化後，也可方便 地將生物淨化12環取出後對生物填料進行處理和更新。
權利要求
1.一種構建農田排水生態淨化系統的方法，其特徵是在農田排水溝道末端、農田排水 涵管之前設置橢圓型生態緩衝區，該生態緩衝區短軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態 緩衝區內種植易吸收N、P營養元素的水生植物，在農田排水涵管內放置農田排水生態淨化 筒，生態淨化筒上設置生物淨化環；農田的排水通過農田排水溝道首先通過生態緩衝區，通 過在生態緩衝區停留一段時間，沉澱和截留一些懸浮態汙染物，起到初步淨水效果以及控 制流速和停留時間的作用，農田排水進入農田排水生態淨化筒前，農田排水生態淨化筒前 端的鐵絲網進一步截留較大的懸浮雜物，保證淨化筒內不發生堵塞，彈性生物填料濾球具 有較大的比表面積，容易附著生長大量微生物形成生物膜，農田排水流經農田排水生態淨 化筒時，有機物、氮磷營養鹽等汙染物質在彈性生物填料濾球表面生物膜的作用下得到截 留淨化，因而對農田排水具有較好的淨化效果，有利於受納河道水環境質量的改善，洪水期 時，為使排水通暢，可直接將農田排水生態淨化筒從農田排水涵管中取出以利於排水；本系 統運行一段時間彈性生物填料濾球上的生物膜老化後，也可方便地將生物淨化環取出後對 生物填料進行處理和更新。
2.根據權利要求1所述的一種構建農田排水生態淨化系統的方法，其特徵在於農田 排水生態淨化筒為鐵皮筒、鐵絲籠、PVC管、或者無砂混凝土筒，與農田排水涵管的外形相 同，其外徑小於農田排水涵管的內徑。
3.根據權利要求1所述的一種構建農田排水生態淨化系統的方法，其特徵是農田排水 生態淨化筒前端設置鐵絲截留網，其縱向每隔10 20cm設置一個生物淨化環，生物淨化環 通過其空心端與金屬圓管框架固定端相連而固定於生態淨化筒上，將彈性生物填料濾球串 聯在鋼筋支杆上，並均勻焊接在生物淨化環上。
全文摘要
本發明是一種構建農田排水生態淨化系統的方法，在農田排水溝道末端、農田排水涵管之前設置橢圓型生態緩衝區，在生態緩衝區內種植易吸收N、P營養元素的水生植物，在農田排水涵管內放置農田排水生態淨化筒，生態淨化筒上設置生物淨化環；農田的排水通過農田排水溝道首先通過生態緩衝區，通過在生態緩衝區停留一段時間，沉澱和截留一些懸浮態汙染物，起到初步淨水效果以及控制流速和停留時間的作用，農田排水進入農田排水生態淨化筒前，農田排水生態淨化筒前端的鐵絲網進一步截留較大的懸浮雜物，保證淨化筒內不發生堵塞，優點結合農田排水涵管建設，通過生態方法有效減少農田排水中N、P營養元素，從而避免受納水體富營養化。
文檔編號E02B11/00GK102145957SQ20111003637
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月10日 優先權日2011年2月10日
發明者侯俊, 王沛芳, 王超, 錢進, 高越超 申請人:河海大學