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一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统及改造方法技术方案

技术编号:19707063 阅读:189 留言:0更新日期:2018-12-08 16:14
本发明专利技术公开了一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统及改造方法,包括沿水流方向依次连通的集水沟渠系统、沉沙井、分流井、初雨塘、生态塘和排水生态沟渠;农田排出的雨水由集水沟渠系统汇集;经沉沙井去除可沉降泥砂后,再经过分流井将初期径流与后期径流分离并分别排入初雨塘、生态塘;经生态塘净化后的雨水排至排水生态沟渠,进一步净化后排入附近水系。通过分流井自动进行清污分流,蓄存及回用污染物浓度高的初期径流与污染物浓度低的后期径流,减少源头肥料使用量,重复利用资源,在水量和污染物浓度上双重削减,减少污染物的排放,同时采收经济植物和鱼类,具有一定的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统及改造方法
本专利技术涉及一种污水集蓄用系统及改造方,具体涉及一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统及改造方法。
技术介绍
近20年来,为了保证农产品产量的持续增长,农药、化肥等农业投入品的投加数量也不断增加,施加量远超植物生长所需。研究表明,农业面源污染已成为我国水污染的主要来源,农业面源中化学需氧(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)污染负荷分别占水体污染负荷的43.7%、57.2%和67.4%,其中农田污染是农业面源污染的主要贡献(陈重军等人农田面源污染生态沟渠生态净化效能评估[J].江苏农业科学,2015,43(11):472~474)。农田污染流失的的主要途径是农田渗漏和地表径流流失,其中暴雨侵蚀是农田污染物流失的主要方式。国内外开展的大量关于农田污染物流失特征研究表明,径流污染物浓度峰值出现在产流后半小时内,因此对初期雨水径流(初期径流)的截留至关重要。目前对农田面源污染治理的研究主要集中在对农田径流的净化方面,例如生态沟渠的改造、建立滨岸缓冲带、人工湿地和设置人工多水塘等,在农田径流进入水体前通过植物、微生物和基质吸附降解来拦截农田径流中的污染物。中国专利技术专利(申请号201410794856.0)公开了一种利用农田沟塘系统防治区域性农田面源污染的方法,该专利技术在原有农田沟渠的基础上整理完善,在沟渠上添加生态塘对农田径流污染进行削减,但未能进行清污分流并分开蓄存,没有针对性的处理初期径流和后期径流,当遇到暴雨时水塘已满或者进塘水量超过水塘蓄存容积,超出的水量未经净化直接排入水体会形成污染。中国专利技术专利(申请号201610019955.0)公开了一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法,该专利技术通过三道防线(源头控制、生态沟、塘堰湿地)串联达到削减和治理农业面源污染的目的,但该专利技术未能清污分流,没有考虑初期径流的回用,土质生态沟运行时间长后清理维护较为困难。中国技术专利(申请号201720292836.9)公开了一种防治农业面源污染的清污分流装置,该装置利用旋转翻板进行清污分流,但需要人为控制,且缺乏径流收集和后续净化系统。我国南方地区降雨量大,农业发达,农田面源污染流失现象尤为严重。为了满足农田的用水要求,农田都配备了完善的灌排沟渠系统,但存在部分沟渠布置不合理,导致农田径流收集不完全和排水不畅,产生漫溢现象,另外土质沟渠易受冲刷,需要定期维护,而硬质化沟渠虽不需维护,但截留污染物能力差;另外,为了充分利用雨水资源和避免旱季无水,农民通常会开挖一些水塘用来收集农田径流及蓄存雨水,在需要灌溉时可以就近供水,但降雨时农田径流清污混流,超出水塘容积后直接排入水体造成污染。目前,基于对我国南方多雨地区沟塘系统进行改造,将农田径流自动进行清污分流并进行蓄存回用的系统及方法还尚未报道。
技术实现思路
为解决现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统及改造方法。为了实现上述目标,本专利技术采用如下的技术方案:一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,包括沿水流方向依次连通的集水沟渠系统、沉沙井、分流井、初雨塘、生态塘和排水生态沟渠;农田排出的雨水径流由集水沟渠系统快速汇集;经沉沙井去除可沉降泥砂后,再经过分流井将初期径流与后期径流分离并分别排入初雨塘、生态塘进行蓄存;经生态塘净化后的雨水排至排水生态沟渠,进一步净化后排入附近水系。上述集水沟渠系统包括集水干渠和若干设置于农田中的集水支渠,雨水经集水支渠向集水干渠汇集。按照地形进行整理优化,通过农田中的集水支渠尽可能多的收集本区域内产生的农田径流到集水干渠。进一步的,集水干渠的改造方法为:在土质沟渠的基础上改造,边坡坡度为1:0.25~1:1,采用生态混凝土浇筑,厚度为10~20cm,配合比(Kg/m3)为水泥:水:卵石=200:80:1549;集水干渠的底部预留若干孔径为5~10cm的圆孔,孔距为20~30cm。改造能够最短最快得将农田径流全部收集到本系统中进行处理,不因排水不畅而产生外溢污水。上述沉沙井由进口、沉沙井体、出口组成,底部与水平面呈45°~60°,水流流速不大于0.3m/s,最大流量的停留时间不少于30s。具体的,沉沙井的尺寸根据进水水量计算。进一步的,沉沙井设于集水干渠中,将可沉降泥砂收集并定期去除,可减少农田泥土流失和水塘的淤积。上述分流井与沉沙井的改造方法为:分流井与沉沙井一体建制,包括带进水口的分流井体;进初雨塘管设于分流井体的底部,进生态塘管设于分流井体的上部;且,进初雨塘管的管口设有带浮球的球塞。分流井根据水位变化自动进行清污分流,将初期径流与后期径流分别排入初雨塘、生态塘蓄存。球塞与浮球之间通过绳索相连,其长度根据初雨塘的初期径流蓄存量与初雨塘面积确定。径流通过分流井的进水口进入,从底部的进初雨塘管排入初雨塘进行蓄存,此时初雨塘水位较低,球塞与浮球的重力大于其浮力,球塞与进初雨塘管不密封,进水可进入初雨塘;随着初雨塘水位上升,浮球带动球塞上升,当达到对应设计调蓄容量的水位高度时,球塞与进初雨塘管密封,进水不能进入初雨塘,分流井内水位上升至上部的进生态塘管,进入生态塘蓄存,从而实现初期径流与后期降雨径流随水位变化自动分流的目的。如此,当一场暴雨发生时,将污染物浓度高的初期径流被截留于初雨塘,而溢流进入生态塘的后期径流的污染物浓度较低,即使超出蓄存容积产生溢流,也可通过排水生态沟渠的净化功能进一步将污染物的排放量减至最小。上述排水生态沟渠的改造方法为:C1、在土质沟渠的基础上改造,边坡坡度为1:0.25~1:1,采用生态混凝土浇筑,厚度为10~20cm,配合比(Kg/m3)为水泥:水:卵石=200:80:1549;排水生态沟渠的底部预留若干孔径为5~10cm的圆孔,孔距为20~30cm;C2、生态系统:圆孔内种植的经济水生植物,包括茨菰、茭白、空心菜、水芹。上述初雨塘和/或生态塘设有通农田的回水泵。蓄存水在需要灌溉和施肥时可用泵回用至农田,且优先使用营养物质浓度高的初雨塘水,便于为下一次降雨腾空蓄存容积,同时可以减少源头肥料使用量,提高资源的重复利用率,具有一定的经济效益。初雨塘、生态塘的改造方法为:B1在原有水塘的基础上改造,通过隔水膜将原有水塘分为初雨塘和生态塘;B2、生态系统:生态塘内种植的经济水生植物,包括荷花、菱角;生态塘边种植的经济水生植物,包括茨菰、茭白、空心菜、水芹;生态塘内养殖的经济鱼类,包括鲢鳙、鲫鱼;生态塘边坡水位以上播种的根系发达草种,包括狗牙根。上述生态塘与生态沟渠连接处设置溢流堰,溢流堰下方设有泄水阀门。阀门与溢流堰顶之间的蓄存容积为调蓄容积,当农户不需要回用水时可放空调蓄容积内的水,为下次降雨蓄存腾出空间,调蓄容积根据收集径流水量确定,超过水塘蓄存容积的径流将通过溢流堰溢流至排水生态沟渠进一步净化。在需要灌溉和施肥时可用泵回用至农田,且优先使用营养物质浓度高的初雨塘水,便于为下一次降雨腾空蓄存容积。本专利技术的有益之处在于:一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,与现有技术相比,具有以下优点:1、本专利技术将农田径流通过集蓄用系统最大化的利用起来,在水量和污染物浓度上双重削减,减少污染物的排放。2、本专利技术通过分流井根据水位变化自动进本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,包括沿水流方向依次连通的集水沟渠系统、沉沙井、分流井、初雨塘、生态塘和排水生态沟渠;农田排出的雨水径流由集水沟渠系统汇集;经沉沙井去除可沉降泥砂后,再经过分流井将初期径流与后期径流分离并分别排入初雨塘、生态塘;经生态塘净化后的雨水排至排水生态沟渠,进一步净化后排入附近水系。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,包括沿水流方向依次连通的集水沟渠系统、沉沙井、分流井、初雨塘、生态塘和排水生态沟渠;农田排出的雨水径流由集水沟渠系统汇集;经沉沙井去除可沉降泥砂后,再经过分流井将初期径流与后期径流分离并分别排入初雨塘、生态塘;经生态塘净化后的雨水排至排水生态沟渠,进一步净化后排入附近水系。2.根据权利要求1所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述集水沟渠系统包括集水干渠和若干设置于农田中的集水支渠,雨水径流经集水支渠向集水干渠汇集。3.根据权利要求1所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述沉沙井由进口、沉沙井体、出口组成,底部与水平面呈45°-60°,水流流速不大于0.3m/s,最大流量的停留时间不少于30s。4.根据权利要求2所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述沉沙井设于集水干渠中。5.根据权利要求1所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述初雨塘和/或生态塘设有通农田的回水泵。6.根据权利要求1所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述生态塘与排水生态沟渠连接处设置溢流堰,溢流堰下方设有泄水阀门。7.根据权利要求2所述的一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用系统,其特征在于,所述集水干渠的改造方法为:在土质沟渠的基础上改造,边坡坡度为1:0.25-1:1,...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵联芳路宗仁次仁吉保谭陈
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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