一种针对水田农业面源污染的综合控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，所述综合控制系统由拦截系统、净化系统、深度处理系统以及处理水回输系统组成；所述拦截系统为水田外围不低于30cm的水田田埂；所述净化系统为位于水田田埂外围的排水沟渠，所述排水沟渠底部设置有多个孔结构，孔结构的下方放置有缓释氧材料，孔结构内部种植有千屈菜、水芹或菖蒲中的一种或多种；所述深度处理系统为位于排水沟渠末端的阶梯式人工湿地；所述处理水回输系统为位于阶梯式人工湿地末端的人工水塘；所述人工水塘与水田之间通过管道连接，连接管道上设有回水泵。本发明专利技术系统采用多层次控制手段来解决水田养分随雨水流失而引起的河流、湖泊和水库的富营养化问题，能够有效解决由于水田农业面源污染而造成的环境问题。

An integrated control system for non-point source pollution in paddy fields

The invention discloses an integrated control system for agricultural non-point source pollution of paddy field, which consists of an interception system, a purification system, a depth treatment system and a treatment water return system. The bottom of the drainage ditch is provided with a plurality of pore structures, and a slow-releasing oxygen material is placed below the pore structure, and one or more of the pore structures are planted inside the pore structures; the depth treatment system is a stepped artificial wetland located at the end of the drainage ditch; the treatment water return system is An artificial pond is located at the end of a stepped constructed wetland, and the artificial pond is connected with a paddy field through a pipeline, and a backwater pump is arranged on the pipeline. The system adopts multi-level control means to solve the eutrophication problems of rivers, lakes and reservoirs caused by the loss of paddy field nutrients with rainwater, and can effectively solve the environmental problems caused by paddy field agricultural non-point source pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种针对水田农业面源污染的综合控制系统
本专利技术涉及一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，属于农田排水和防控农业面源污染

技术介绍
由于如今农产品产量对于化学肥料的依赖性，无论是旱田还是水田，为了保证产量，施用化肥是无可避免的。但是统计显示，我国的农业生产中主要的三种化肥的利用率极低：N肥约为30％；K肥约为40％；P肥最低，仅有10％～20％。化肥在旱田之中的流失主要是挥发，在水田之中主要为淋融。而淋融掉的这一部分化肥中大多数随水田外泄的水进入表面水体，造成湖泊、水库等富营养化。为了应对这一现象，现有技术中采取了诸如测土配方、建造生态拦截沟渠等手段削减面源污染。然而这些手段只能在一定程度上减缓化学肥料对环境的影响，即只是局部的减轻，环境污染依旧存在。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，该系统采用多层次控制手段来解决水田养分随雨水流失而引起的河流、湖泊和水库的富营养化问题，能够有效解决由于水田农业面源污染而造成的环境问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段为：一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，所述综合控制系统由拦截系统、净化系统、深度处理系统以及处理水回输系统组成；其中，所述拦截系统为水田外围不低于30cm的水田田埂；所述净化系统为位于水田田埂外围的排水沟渠，所述排水沟渠底部设置有多个孔结构，孔结构的下方放置有缓释氧材料，孔结构内部种植有千屈菜、水芹或菖蒲中的一种或多种；所述深度处理系统为位于排水沟渠末端的阶梯式人工湿地；所述处理水回输系统为位于阶梯式人工湿地末端的人工水塘；所述人工水塘与水田之间通过管道连接，连接管道上设有回水泵。其中，所述阶梯式人工湿地为缺氧-厌氧-好氧人工湿地，缺氧-厌氧-好氧人工湿地由缺氧人工湿地、厌氧人工湿地和好氧人工湿地依次连接组成，所述缺氧人工湿地、厌氧人工湿地和好氧人工湿地呈阶梯状排布；缺氧人工湿地和厌氧人工湿地内均填充有一定深度的填料层，好氧人工湿地内设有虹吸管，虹吸管将好氧人工湿地处理过的水吸入人工水塘内。其中，孔结构的开孔面积不高于排水沟渠底面面积的30％。其中，缺氧人工湿地中填料层的填充量占湿地体积的10％～12％，厌氧人工湿地中填料层的填充量占湿地体积的16％～18％。其中，所述缺氧人工湿地和厌氧人工湿地均采用出水堰出水。其中，所述填料层由如下重量份数的组分混合而成：10～12份铁碳填料和3～4份二氧化锰颗粒。其中，所述缺氧-厌氧-好氧人工湿地底面铺设有防渗漏隔水层。其中，所述好氧人工湿地内种植有湿生鸢尾类、石菖蒲或芋类中的一种或多种。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术综合控制系统能够有效解决水田面源污染带来的环境问题，该系统采用多层次控制手段来解决水田养分随雨水流失而引起的河流、湖泊、水库等富营养化问题，并且还能够通过收割植物等方式实现N、P、K的回收；同时处理后的水能够直接用于农田灌溉水回用。附图说明图1为本专利技术综合控制系统的系统原理图；图2为本专利技术综合控制系统中的排水沟渠的结构示意图；图3为本专利技术综合控制系统中的排水沟渠的俯视图；图4为本专利技术综合控制系统中的阶梯式人工湿地的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。图1～4所示，本专利技术针对水田农业面源污染的综合控制系统，该综合控制系统由拦截系统、净化系统、深度处理系统以及处理水回输系统组成；其中，拦截系统为水田1外围不低于30cm的水田田埂14，将水田田埂14从现在的20cm左右加高到至少30cm；净化系统为位于水田田埂14外围的排水沟渠7，排水沟渠7的底部设置有若干方形孔结构或圆形孔结构7-1，排水沟渠7底部开孔面积不高于排水沟渠7底面面积的30％；孔结构7-1下方放置有缓释氧材料，孔结构7-1内部种植有可对面源污染物即N、P、K等具有吸收能力且抗倒伏的经济作物，如千屈菜、水芹或菖蒲中的一种或多种，排水沟渠7主体仍为长方形，排水沟渠7两个侧壁均由开有孔的空心砖堆砌而成，孔内仍可种植用于去除水中N、P的农作物，从而进一步提高本系统对于污染物的去除率；深度处理系统为位于排水沟渠7末端的阶梯式人工湿地8；阶梯式人工湿地8为缺氧-厌氧-好氧人工湿地，缺氧-厌氧-好氧人工湿地由缺氧人工湿地2、厌氧人工湿地6和好氧人工湿地9依次连接组成，缺氧人工湿地2、厌氧人工湿地6和好氧人工湿地9呈阶梯状排布；缺氧人工湿地2和厌氧人工湿地6内均填充有一定深度的填料层，缺氧人工湿地2中填料层3的填充量占湿地体积的10％～12％(形成缺氧环境)，厌氧人工湿地6中填料层5的填充量占湿地体积的16％～18％(形成厌氧环境)，填料层3和填料层5均由重量份数为10～12份的铁碳填料和3～4份的二氧化锰颗粒的混合填料；阶梯式人工湿地8底面铺设有防渗漏隔水层12；好氧人工湿地9内设有虹吸管10，虹吸管10将好氧人工湿地9处理过的水吸入人工水塘11内；处理水回输系统为位于阶梯式人工湿地8末端的人工水塘11，人工湿地8出水集中起来汇入人工水塘11中再作为灌溉水源；人工水塘11与水田1之间通过管道15连接，连通管道15上设有回水泵4；人工水塘11中的水可被送回水田，实现循环利用。排水沟渠7末端建设阶梯式人工湿地8，待净化水从排水沟渠7流入阶梯式人工湿地8的缺氧人工湿地2内进行处理，缺氧人工湿地2出水通过出水堰出水，出水流进厌氧人工湿地6，厌氧人工湿地6处理后的水通过溢流堰流进好氧人工湿地9，在好氧人工湿地9内处理后的水通过虹吸管10排入人工水塘11。好氧人工湿地9的出水端设有虹吸管10，污水进入好氧人工湿地9且未达到虹吸管10管顶之前，虹吸管10起到封闭出水的作用，此时好氧人工湿地9中水面上升，直到水面到达虹吸管10管顶，虹吸管10中的水顺着出口流至人工水塘11，形成虹吸效应，此时，在虹吸作用下，好氧人工湿地9中的水被快速排走，好氧人工湿地9内部形成部分负压，对大气形成抽吸作用，达到好氧人工湿地9强化复氧的目的；从而好氧反应环境中不需要额外设置曝气装置。虹吸作用能够快速将好氧人工湿地10的水排到人工水塘11，当好氧人工湿地9的水位降至虹吸管10管口以下时，形成水力拉断，虹吸作用被破坏，由于水不断进入好氧人工湿地9，湿地内部继续积累污水，为下一次虹吸作用做准备。好氧人工湿地9内还可种植湿生鸢尾类、石菖蒲或芋类中的一种或多种植物，从而进一步去除水体中的污染物；本专利技术阶梯式人工湿地8分级建造，并且在缺氧人工湿地2和厌氧人工湿地6内设置填料层；填料层中的铁碳填料能够在湿地中发生内电解反应，一方面通过填料的内电解反应能够将大分子污染物降解为小分子有机物，同时还能帮助微生物一起快速降解易降解的小分子污染物，从而有效减少湿地内堵塞现象的发生，延长湿地的运行周期，另一方面，填料的内电解反应能够消耗缺氧和厌氧段的氧气，缺氧人工湿地2位于缺氧环境中，厌氧人工湿地6处于厌氧反应环境中，形成利于反硝化作用的缺氧和厌氧环境，提高系统脱氮的效率；而填料层中混掺的二氧化锰颗粒能够协同铁碳填料促进其内电解反应，从而使整个填料层具有更高的污染物去除效率，更重要的是二氧化锰颗粒还能与体系内的有机配体发生反应，减轻有机配体对微生物产H2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，其特征在于：所述综合控制系统由拦截系统、净化系统、深度处理系统以及处理水回输系统组成；其中，所述拦截系统为水田外围不低于30cm的水田田埂；所述净化系统为位于水田田埂外围的排水沟渠，所述排水沟渠底部设置有多个孔结构，孔结构的下方放置有缓释氧材料，孔结构内部种植有千屈菜、水芹或菖蒲中的一种或多种；所述深度处理系统为位于排水沟渠末端的阶梯式人工湿地；所述处理水回输系统为位于阶梯式人工湿地末端的人工水塘；所述人工水塘与水田之间通过管道连接，连接管道上设有回水泵。

【技术特征摘要】
1.一种针对水田农业面源污染的综合控制系统，其特征在于：所述综合控制系统由拦截系统、净化系统、深度处理系统以及处理水回输系统组成；其中，所述拦截系统为水田外围不低于30cm的水田田埂；所述净化系统为位于水田田埂外围的排水沟渠，所述排水沟渠底部设置有多个孔结构，孔结构的下方放置有缓释氧材料，孔结构内部种植有千屈菜、水芹或菖蒲中的一种或多种；所述深度处理系统为位于排水沟渠末端的阶梯式人工湿地；所述处理水回输系统为位于阶梯式人工湿地末端的人工水塘；所述人工水塘与水田之间通过管道连接，连接管道上设有回水泵。2.根据权利要求1所述的针对水田农业面源污染的综合控制系统，其特征在于：所述阶梯式人工湿地为缺氧-厌氧-好氧人工湿地，缺氧-厌氧-好氧人工湿地由缺氧人工湿地、厌氧人工湿地和好氧人工湿地依次连接组成，所述缺氧人工湿地、厌氧人工湿地和好氧人工湿地呈阶梯状排布；缺氧人工湿地和厌氧人工湿地内均填充有一定深度的填料层，好氧人工湿地内设有虹吸管，虹吸管将好氧人工湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯骞，台喜荣，孙亚青，钟天意，赵新宇，钱唐健，薛朝霞，邵光成，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32