專利名稱：一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，屬于生態(tài)溝渠構(gòu)建和農(nóng) 業(yè)非點源污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
農(nóng)田排水主要目的在于除澇、放漬和植物需要棄水等方面，可為作物正常生長創(chuàng) 造良好的水土環(huán)境，同時，也是農(nóng)業(yè)非點源污染物進入水體的主要傳輸途徑，特別是隨著 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對化肥的依賴，長期而過量使用氮肥、磷肥，常導(dǎo)致農(nóng)田耕層土壤處于富營養(yǎng)化狀 態(tài)，由農(nóng)田氮、磷流失所帶來的河湖水體富營養(yǎng)化問題越來越突出。因此，現(xiàn)代的農(nóng)田排水 需要從傳統(tǒng)的農(nóng)田排水方式向生態(tài)排水方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)田排水技術(shù)的研究重心已經(jīng)從單一的 促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和凈化農(nóng)田排水污染雙重功能耦合。目前農(nóng)田排水生態(tài)凈化技術(shù)主要有植被緩沖帶、人工濕地凈化技術(shù)和生態(tài)溝渠凈 化技術(shù)等。但植被緩沖帶和人工濕地占地面積大，難以適應(yīng)我國人多地少的國情，尤其在經(jīng) 濟發(fā)達的地區(qū)，人、地矛盾更為突出，這些技術(shù)的應(yīng)用則更受限制。生態(tài)溝渠是一種對溝渠 中污染物質(zhì)進行原位生態(tài)攔截的新型生態(tài)工程技術(shù)，可以較好的協(xié)調(diào)人地之間的矛盾。如 200610097845. 2公布了一種生態(tài)溝渠污水凈化方法，將城鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)田排水進行混合 處理，城鎮(zhèn)生活污水依次流經(jīng)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后與農(nóng)田排水混合，經(jīng)過由復(fù)合介質(zhì)過濾吸附床層 區(qū)凈化后得到可排放的凈化水。98103829. X公開了一種河流或溝渠污水生態(tài)強化自凈方 法，通過在河道(渠)中建立若干級基堰形成濕地氧化塘，河流污水依次通過各級基堰濕地 氧化塘中的各種水生動植物和提坡上壤生物作用得到凈化。200920128576.0公開了一種利 用排水溝渠的污水處理系統(tǒng)，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(jīng)處理渠中的沉砂池、接觸氧化池、人工濕地池、沉淀池后得到凈化。上述生態(tài)溝 渠技術(shù)均利用溝渠空間對污水進行原位凈化處理，需要很寬的溝渠或空地建設(shè)濕地和氧化 塘，基建工程較多，現(xiàn)場施工復(fù)雜。目前，不需要基建工程、現(xiàn)場安裝方便、可直接應(yīng)用于溝 渠中對農(nóng)田排水進行生態(tài)凈化的成型裝置系統(tǒng)還不多見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，其目的在于針對農(nóng)業(yè)非 點源污染問題，通過在溝渠特別是排水涵管中直接安置農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒，有效的控制 農(nóng)田氮磷向河流排放。本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是在農(nóng)田排水溝道末端、農(nóng)田排水涵管之前設(shè)置 橢圓型生態(tài)緩沖區(qū)，該生態(tài)緩沖區(qū)短軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態(tài)緩沖區(qū)內(nèi)種植 易吸收N、P營養(yǎng)元素的水生植物，在農(nóng)田排水涵管內(nèi)放置農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒，生態(tài)凈化 筒上設(shè)置生物凈化環(huán)；農(nóng)田的排水通過農(nóng)田排水溝道首先通過生態(tài)緩沖區(qū)，通過在生態(tài)緩 沖區(qū)停留一段時間，沉淀和截留一些懸浮態(tài)污染物，起到初步凈水效果以及控制流速和停留時間的作用，農(nóng)田排水進入農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前，農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前端的鐵絲網(wǎng) 進一步截留較大的懸浮雜物，保證凈化筒內(nèi)不發(fā)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(nóng)田排水流經(jīng)農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒時，有機 物、氮磷營養(yǎng)鹽等污染物質(zhì)在彈性生物填料濾球表面生物膜的作用下得到截留凈化，因而 對農(nóng)田排水具有較好的凈化效果，有利于受納河道水環(huán)境質(zhì)量的改善，洪水期時，為使排水 通暢，可直接將農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒從農(nóng)田排水涵管中取出以利于排水；本系統(tǒng)運行一段 時間彈性生物填料濾球上的生物膜老化后，也可方便地將生物凈化環(huán)取出后對生物填料進 行處理和更新。本發(fā)明的優(yōu)點(1)本發(fā)明比傳統(tǒng)的農(nóng)田排水系統(tǒng)增加了截留氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的功 能，實現(xiàn)了促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和凈化農(nóng)田排水污染雙重功能耦合，而且相比一般的生態(tài)溝渠系 統(tǒng)處理效果更加明顯；(2)可利用已有農(nóng)田溝渠系統(tǒng)特別是排水涵管，不需要基建工程、現(xiàn) 場安裝方便、可直接應(yīng)用于溝渠中對農(nóng)田排水進行生態(tài)凈化；(3)維護管理方便，洪澇期可 將農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒取出以利于排水，填料生物膜老化后也可將生物凈化環(huán)取出后對生 物填料進行處理和更新。


附圖1是農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)示意圖。附圖2是農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒示意圖。附圖3是生物凈化環(huán)示意圖。圖中的1是農(nóng)田，2是農(nóng)田排水溝道，3是生態(tài)緩沖區(qū)，4是緩沖區(qū)植物，5是道路， 6是農(nóng)田排水涵管，7是河道，8是農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒，9是鐵絲網(wǎng)，10是更換閥門，11是金 屬圓管框架，12是生物凈化環(huán)，13是彈性生物填料濾球，14是生物凈化環(huán)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(nóng)田1的排水通過農(nóng)田排水溝道2、道路5下的農(nóng)田排水涵管6排入河 道中。本發(fā)明在農(nóng)田排水溝道2末端、農(nóng)田排水涵管6之前設(shè)置橢圓型生態(tài)緩沖區(qū)3，其短 軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態(tài)緩沖區(qū)3內(nèi)種植易吸收N、P營養(yǎng)元素的水生植物4， 在農(nóng)田排水涵管6內(nèi)放置農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒8，凈化筒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(nóng)田排水涵管6相同，外徑小于農(nóng)田排水涵管6的內(nèi)徑，形成 農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)。對照圖2、3，農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒8前端設(shè)置鐵絲截留網(wǎng)9，其縱向每隔10 20cm 設(shè)置一個生物凈化環(huán)12。生物凈化環(huán)12通過其空心端14與金屬圓管框架固定端15相連 而固定于生態(tài)凈化筒8上，并設(shè)有更換閥門10。將彈性生物填料濾球13串聯(lián)在鋼筋支桿 上，并均勻焊接在生物凈化環(huán)12上。本發(fā)明成型后，農(nóng)田1的排水通過農(nóng)田排水溝道2首先通過生態(tài)緩沖區(qū)3，通過在 生態(tài)緩沖區(qū)3停留一段時間，可以沉淀和截留一些懸浮態(tài)污染物，起到初步凈水效果以及 控制流速和停留時間的作用。農(nóng)田排水進入農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒8前，其前端的鐵絲網(wǎng)9 可進一步截留較大的懸浮雜物，保證凈化筒8內(nèi)不發(fā)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(nóng)田排水流經(jīng)農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒8時，有機物、氮磷營養(yǎng)鹽等污染物質(zhì)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凈化，因而對農(nóng)田排水具有較好的凈化效果， 有利于受納河道水環(huán)境質(zhì)量的改善。洪水期時，為使排水通暢，可直接將農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒8從農(nóng)田排水涵管6中取 出以利于排水。當該裝置運行一段時間彈性生物填料濾球13上的生物膜老化后，也可方便 地將生物凈化12環(huán)取出后對生物填料進行處理和更新。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，其特征是在農(nóng)田排水溝道末端、農(nóng)田排水 涵管之前設(shè)置橢圓型生態(tài)緩沖區(qū)，該生態(tài)緩沖區(qū)短軸長度為渠道斷面寬度5-8倍，在生態(tài) 緩沖區(qū)內(nèi)種植易吸收N、P營養(yǎng)元素的水生植物，在農(nóng)田排水涵管內(nèi)放置農(nóng)田排水生態(tài)凈化 筒，生態(tài)凈化筒上設(shè)置生物凈化環(huán)；農(nóng)田的排水通過農(nóng)田排水溝道首先通過生態(tài)緩沖區(qū)，通 過在生態(tài)緩沖區(qū)停留一段時間，沉淀和截留一些懸浮態(tài)污染物，起到初步凈水效果以及控 制流速和停留時間的作用，農(nóng)田排水進入農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前，農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前 端的鐵絲網(wǎng)進一步截留較大的懸浮雜物，保證凈化筒內(nèi)不發(fā)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(nóng)田排水流經(jīng)農(nóng)田排水生態(tài)凈 化筒時，有機物、氮磷營養(yǎng)鹽等污染物質(zhì)在彈性生物填料濾球表面生物膜的作用下得到截 留凈化，因而對農(nóng)田排水具有較好的凈化效果，有利于受納河道水環(huán)境質(zhì)量的改善，洪水期 時，為使排水通暢，可直接將農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒從農(nóng)田排水涵管中取出以利于排水；本系 統(tǒng)運行一段時間彈性生物填料濾球上的生物膜老化后，也可方便地將生物凈化環(huán)取出后對 生物填料進行處理和更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，其特征在于農(nóng)田 排水生態(tài)凈化筒為鐵皮筒、鐵絲籠、PVC管、或者無砂混凝土筒，與農(nóng)田排水涵管的外形相 同，其外徑小于農(nóng)田排水涵管的內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，其特征是農(nóng)田排水 生態(tài)凈化筒前端設(shè)置鐵絲截留網(wǎng)，其縱向每隔10 20cm設(shè)置一個生物凈化環(huán)，生物凈化環(huán) 通過其空心端與金屬圓管框架固定端相連而固定于生態(tài)凈化筒上，將彈性生物填料濾球串 聯(lián)在鋼筋支桿上，并均勻焊接在生物凈化環(huán)上。
全文摘要
本發(fā)明是一種構(gòu)建農(nóng)田排水生態(tài)凈化系統(tǒng)的方法，在農(nóng)田排水溝道末端、農(nóng)田排水涵管之前設(shè)置橢圓型生態(tài)緩沖區(qū)，在生態(tài)緩沖區(qū)內(nèi)種植易吸收N、P營養(yǎng)元素的水生植物，在農(nóng)田排水涵管內(nèi)放置農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒，生態(tài)凈化筒上設(shè)置生物凈化環(huán)；農(nóng)田的排水通過農(nóng)田排水溝道首先通過生態(tài)緩沖區(qū)，通過在生態(tài)緩沖區(qū)停留一段時間，沉淀和截留一些懸浮態(tài)污染物，起到初步凈水效果以及控制流速和停留時間的作用，農(nóng)田排水進入農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前，農(nóng)田排水生態(tài)凈化筒前端的鐵絲網(wǎng)進一步截留較大的懸浮雜物，保證凈化筒內(nèi)不發(fā)生堵塞，優(yōu)點結(jié)合農(nóng)田排水涵管建設(shè)，通過生態(tài)方法有效減少農(nóng)田排水中N、P營養(yǎng)元素，從而避免受納水體富營養(yǎng)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(yōu)先權(quán)日2011年2月10日
發(fā)明者侯俊, 王沛芳, 王超, 錢進, 高越超 申請人:河海大學