一種處理農(nóng)田排水水質(zhì)的生態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種處理農(nóng)田排水水質(zhì)的生態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種處理農(nóng)田排水水質(zhì)的生態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥施用量的增加，農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出，由氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為水質(zhì)污染的重要來源。農(nóng)田中的氮、磷等污染物主要通過農(nóng)田徑流或淋洗滲漏等途徑進(jìn)入農(nóng)田排水系統(tǒng)并污染湖泊、河道等水體，且其排放難以控制，不能集中處理。國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用表明，將人工生態(tài)溝渠、人工濕地系統(tǒng)與農(nóng)田灌排系統(tǒng)結(jié)合，凈化處理農(nóng)田排水水質(zhì)，對(duì)提高污染物的去除率、降低水質(zhì)成本、保護(hù)河湖水體質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]何元慶等(2012)的《珠三角典型稻田生態(tài)溝渠型人工濕地的非點(diǎn)源污染削減功能》提出了一種適應(yīng)珠三角地區(qū)的生態(tài)溝渠型人工濕地構(gòu)建技術(shù)，并進(jìn)行了示范工程建設(shè)和防治效果評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該溝渠對(duì)營(yíng)養(yǎng)型和顆粒態(tài)污染物凈化效果較好，對(duì)有機(jī)型污染物凈化效果有限。潘樂等(2011)的《人工濕地對(duì)稻田氮磷污染的去除試驗(yàn)》表明人工濕地對(duì)農(nóng)田排水中氮磷污染的去除凈化效果顯著，能明顯改善農(nóng)田排水水質(zhì)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，與生態(tài)溝渠和人工濕地相關(guān)的系列發(fā)明為解決農(nóng)業(yè)面源污染問題提供了很好的思路。公布號(hào)為CN103086513A、名稱為《一種控制農(nóng)業(yè)面源污染提高農(nóng)田N、P利用率的生態(tài)溝渠》的中國(guó)專利公開了一種集約用地、可持續(xù)利用的控制農(nóng)業(yè)面源污染提高農(nóng)田N、P利用率的生態(tài)溝渠。公布號(hào)為CN104891661A、名稱為《一種人工稻田濕地系統(tǒng)及控制農(nóng)田面源污染的方法》的中國(guó)專利公開了一種采用人工稻田濕地來控制農(nóng)田面源污染并提高稻田N、P利用率的方法。
[0007]然而，目前對(duì)于農(nóng)田排水水質(zhì)處理技術(shù)的研究多集中在人工生態(tài)溝渠或人工濕地系統(tǒng)的單一處理效果上，具有污染物去除率較低、處理后的水中氮、磷等污染物含量仍超標(biāo)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和普適性差等缺點(diǎn)，且所提出的生態(tài)溝、人工濕地占地面積較多，不便于在試驗(yàn)站點(diǎn)等小面積上開展實(shí)驗(yàn)。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)可靠的、節(jié)約用地的、生態(tài)溝渠與人工濕地系統(tǒng)配合協(xié)調(diào)的能有效處理農(nóng)田排水水質(zhì)、增加農(nóng)田系統(tǒng)生物多樣性的生態(tài)試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置占地面積小、可根據(jù)流量大小開展?jié)竦厮搅骰虼怪绷髟囼?yàn)。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種處理農(nóng)田排水水質(zhì)的生態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括人工生態(tài)溝渠、人工濕地和用于排水的排水渠，所述人工濕地包括多級(jí)集水區(qū)和配水渠，所述每一級(jí)集水區(qū)底部與其前的配水渠之間設(shè)有用于進(jìn)水且?guī)У诙刂崎y門的混凝土管道，所述每一級(jí)集水區(qū)與其相鄰兩側(cè)的配水渠之間通過混凝土墻隔離，且所述每一級(jí)集水區(qū)與其前的配水渠之間混凝土墻比與其后的配水渠之間混凝土墻高;所述第一級(jí)集水區(qū)前的配水渠為進(jìn)水渠，所述最后一級(jí)集水區(qū)后的配水渠為退水渠，所述進(jìn)水渠與所述人工生態(tài)溝渠尾端相連，所述退水渠與具有排水作用的排水渠相連。
[0011]作為改進(jìn)，所述每一級(jí)集水區(qū)底部為夯實(shí)黏土層，其內(nèi)部的填料層從下往上分為四層，分別為:卵石層、碎石層、粗砂層和草木灰層，在所述草木灰層上鋪設(shè)種植土，在帶有種植土的草木灰層上種植能吸附水體污染物的水生植物。
[0012]作為改進(jìn)，所述每一級(jí)集水區(qū)內(nèi)的混凝土管道數(shù)量為3-7根且等距分布，所述混凝土管道上設(shè)有多個(gè)用于出水的滲水小孔。
[0013]作為改進(jìn)，所述集水區(qū)上種植的水生植物為蘆葦、茭白或美人蕉，形成柵欄結(jié)構(gòu)，吸附水中污染物。
[0014]作為改進(jìn)，所述人工生態(tài)溝渠包括渠頂、渠壁、渠底和竹籠石，其橫斷面形狀為梯形，所述渠壁為帶生態(tài)孔的預(yù)制混凝土板，所述生態(tài)孔內(nèi)填充有便于水生植物生長(zhǎng)的草籽和基質(zhì)混合物，所述渠底為鋪設(shè)有一定厚度的壓實(shí)粗砂和卵石層，所述竹籠石是由竹籠框架包裹卵石組成的正四棱柱，所述竹籠石寬度小于渠底寬度，竹籠石一側(cè)緊靠渠壁設(shè)置。
[0015]作為改進(jìn)，所述竹籠石頂部高程等于人工生態(tài)溝渠的排漬設(shè)計(jì)水位，多個(gè)竹籠石沿著人工生態(tài)溝渠流向左右相間、等距離設(shè)置，通過繞流、潛流以延長(zhǎng)水流路徑、增加排水的停留時(shí)間以及與卵石表面生物膜的接觸面積，增強(qiáng)污染物吸附和處理效果。
[0016]作為改進(jìn)，所述渠頂為混凝土水平襯砌，后與一定坡度的原有田埂連接，以在保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上便于通行，渠頂高程等于排澇設(shè)計(jì)水位加上安全超高。
[0017]作為改進(jìn)，沿著人工生態(tài)溝渠流向，在渠底等間距的設(shè)置用于支護(hù)渠壁的現(xiàn)澆支護(hù)混凝土塊。
[0018]作為改進(jìn)，所述人工生態(tài)溝渠和進(jìn)水渠及排水渠之間均通過第一控制閥門相連。
[0019]作為改進(jìn)，所述集水區(qū)有3到8級(jí)。
[0020]
本發(fā)明有益效果是:
1、本發(fā)明將人工生態(tài)溝渠和人工濕地有效結(jié)合，經(jīng)濟(jì)可靠、節(jié)約用地，通過生態(tài)溝渠與人工濕地系統(tǒng)配合協(xié)調(diào)減少N、P排放量、提高農(nóng)田排水水質(zhì)處理效率。
[0021]2、本發(fā)明采用帶孔的預(yù)制混凝土管作為過水管道，可以實(shí)現(xiàn)人工濕地垂直流和水平流的相互轉(zhuǎn)換，具有控制方便靈活、污染物削減率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]3、本發(fā)明采用在人工生態(tài)溝渠內(nèi)設(shè)置竹籠石，在溝渠內(nèi)通過繞流、潛流以延長(zhǎng)水流路徑、增加排水的停留時(shí)間以及與卵石表面生物膜的接觸面積，增強(qiáng)污染物吸附和處理效果。
[0023]
【附圖說明】
[0024]附圖1是本發(fā)明的整體平面布置圖。
[0025]附圖2是人工濕地的剖面圖。
[0026]附圖3是人工生態(tài)溝渠的橫向剖面圖。
[0027]附圖4是人工生態(tài)溝渠的俯視局部放大圖。
[0028]其中，1-人工生態(tài)溝渠，2-排水渠，3-人工濕地，4-第一控制閘門，5-渠頂，6_進(jìn)水渠，7-混凝土管道，8-配水渠，9-退水渠，I O-第二控制閥門，11-混凝土墻，12-夯實(shí)黏土層，13-集水區(qū)，14-填料層，15-渠壁，16-現(xiàn)澆支護(hù)混凝土塊，17-竹籠石，18-渠底。
[0029]
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0031]如圖1-4所示，一種處理農(nóng)田排水水質(zhì)的生態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括人工生態(tài)溝渠I和人工濕地3。本具體實(shí)施中，人工生態(tài)溝渠I包括渠頂5、渠壁15、渠底18和竹籠石17，斷面形狀為梯形，人工生態(tài)溝渠I尾端與排水渠2和人工濕地3相連，并在各自連接處設(shè)置第一控制閘門4，人工濕地3包括進(jìn)水渠6、配水渠8和退水渠9，退水渠9通過第一控制閘門4與排水渠2相連。
[0032]如圖3-4所示，人工生態(tài)溝渠I的渠頂5由C20混凝土水平襯砌，后與適宜坡度的原有田埂連接，以在保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上便于通行，渠頂高程等于排澇設(shè)計(jì)水位加上安全超高。為減少水流對(duì)溝渠側(cè)壁的沖刷，保障溝渠側(cè)壁兩側(cè)的物質(zhì)能量交換，渠壁15由帶生態(tài)孔的預(yù)制混凝土板鋪設(shè)，板上的生態(tài)