本发明专利技术公开一种用于去除条田重金属的林网富集转化灌排循环系统，包括条田盲管、汇水沉淀农排/斗排林网、富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网、蓄水净化塘林网结构、灌溉农渠林网及构成林网的各类富集转化树种。盲管用于排淋洗水；农渠林网用于向条田输淋洗水；汇水沉淀农排/斗排水与富集转化岛林网用于接纳盲管排出的淋洗水并实施主体净化；净化塘用于蓄积沉淀排水沟的水并深度净化，同时为下游条田提供回用水源。本发明专利技术效果是该系统作为原位去除条田土壤重金属，并同步实现条田与排灌渠林网一体化，既解决了富集重金属到木材终端，无二次污染与食品安全问题，又具循环节水、农田生态保育等多元化功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大面积原位去除条田环境中土壤重金属污染的工程修复技术，特别是 构建了一种用于去除条田重金属的林网富集转化灌排循环系统。
技术介绍
由于我国属严重缺水的农业大国，农业用水量约占总用水量70 %，加之经济飞速 发展和人口基数，及工农业从业人口素质低与监管执法不严或缺失，使本缺少的地表水资 源污染严重，更加剧了水资源短缺，成为污染型缺水的国度，迫使过去农业用含有重金属的 污水灌溉就成为必然。 据农业部土壤环境监测调查显示，在我国24个省市发展较快的320个重点污染区 中，大田农作物污染超标的农产品种植面积占监测调查总面积的20% ;其中重金属含量超 标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤其是Pb、Cd、 Hg、Cu及其复合污染最为突出。污灌区土壤中镉、镍、锌和铜的含量超标，平均含量分别为 65. 31mg·kg\ll96. 64mg·kg\2799. 25mg·kg1 和 145. 78mg·kg\ 分别是国家土壤环境 二级标准的108. 85、19. 94、9. 33和1. 46倍。小麦、水稻籽粒中镉污染最严重，小麦平均含 量为2. 55mg·kg\是国家食品卫生标准的25. 5倍，镍、络和锌含量分别是国家食品卫生标 准的12. 98、6. 12和1. 32倍。为确保国家耕地红线及食品质量与安全，研究大面积原位高 效去除土壤重金属污染的修复技术则迫在眉睫。目前，土壤重金属污染的修复技术根据采用方法和原理不同，通常对土壤重金属 的治理途径主要有两种：①改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，从而降低其在环境 中的迀移性和生物的可利用性，但在大范围的自然多变环境因素中，只要这种被改变形态 的土壤重金属还存在，很难确保无逆向反应，仍存在反弹的潜在威胁；②从土壤中去除重金 属。尽管从小范围土壤中去除重金属的方法与修复技术各有千秋，并能阶段性地解决现存 的局部土壤重金属的污染问题，但就大面积的可持续性原位修复、投入产出比的经济性与 水资源短缺的角度考量，其仍存在许多不足与使用的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对大面积条田被重金属污染的可持续性原位修复，及投入产出 比与水资源短缺等现存在的技术问题与难点，提供一种用于去除条田重金属林网富集转化 灌排循环系统的方法。 为实现上述目的，本专利技术提供的用于去除条田重金属的林网富集转化灌排循环系 统，将林网富集转化灌排循环系统安装于灌排水网系统中，其中：在条田中布设条田盲管， 形成一级净化设施，用于排出五级净化设施的灌溉农渠林网中灌入条田中的淋洗水；在所 述一级净化设施条田盲管的排水口设置汇水沉淀农排/斗排林网，形成二级净化设施，并 沿汇水沉淀农排/斗排林网的排沟底中央设置富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网， 形成三级净化设施；在二级、三级净化设施的下游，位于条田等高线的低位处一角，设置蓄 水净化塘林网结构，形成四级净化设施，用于汇集存储二级、三级净化设施排入的净化淋洗 水，同时为下游条田的五级净化设施的灌溉农渠林网提供循环利用的淋洗水源。所述条田盲管位于条田的耕作土层以下，并呈网格状布设，形成排水系统中的毛 排、农排、斗排、支排和干排的源头毛排一级水土净化设施，用于上部连接排出五级净化设 施的灌溉农渠林网的回流淋洗水、下部汇入汇水沉淀农排/斗排林网，作为林网富集转化 排灌循环系统对土壤重金属淋洗净化的起点。所述汇入汇水沉淀农排/斗排林网位于条田边缘的等高线低位一侧，用于收集条 田盲管的淋洗水，并同时与富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网对排水实施同步净化， 最后由汇水沉淀农排/斗排林网输出到蓄水净化塘林网结构。所述富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网位于汇水沉淀农排/斗排林网的沟 底中央，包括由多个单体富集转化反应箱并呈单排或多排沿沟底中央列装，并高出常水位 线而形成岛状，同汇水沉淀农排/斗排林网一道用于同步强化对沟内收集淋洗水的净化， 形成整体富集转化灌排循环系统的核心水土净化设施，净化后的水经汇水沉淀农排/斗排 林网排入蓄水净化塘林网结构中。 所述蓄水净化塘林网结构位于条田的等高线低位处一角，用于汇集存储由上游斗 排林网排入的净化淋洗水，即储存经过汇水沉淀农排/斗排林网和富集转化岛与投放专用 菌、虫卵种剂林网净化的淋洗水，同时为下游灌溉农渠林网提供循环利用的淋洗水源。 所述灌溉农渠林网位于条田边缘的高等高线一侧，形成水土净化设施最后一道屏 障，由蓄水净化塘林网结构提供净化淋洗水为灌溉水源，是用实施循环灌溉的标志性设施。 本专利技术的有益效果是：该系统属人类师法自然，模拟自然的理化与生物学过程，用 以治理由人类产生环境污染问题的有效技术措施，主要成效如下： 1、树木对土壤有害重金属的富集与同化作用所产生的净化去除效益显著。如一 株北京杨对Cd的积累量能达到34. 93mg·kg_ 1 (换算成每吨则为0. 03493kg/吨），并未 见对其生物量有明显的影响，而这一积累量分别是水稻（Oryzasativa)、小麦（Triticum aestivum)、大豆（Glycinemax)和玉米（Zeamays)的 112、99、360 和 97 倍。依据崔武社、 王春红俩博士的《吉林农安县农田防护林更新采伐年龄的研究》，对21 -25年生成熟北京杨 防护林的850株树平均调查结果：可生产444. 55m3/每公顷的木材，而北京杨木材的比重是 409. 5kg/m3,则可得182. 0432吨/每公顷的木材，即对镉（Cd)的积累量能达到6. 3588kg/ 公顷。如果在斗、农排和农渠上也植树，特别是种植洋槐这类超富集林木（见表1)，不仅木 材蓄积量会大幅度提高，而且富集的积累量与去除效益也会成倍增长。这说明，将树木这一 生物学特性应用于条田水利基本建设的排灌系统所占的土地中，形成整体规模化林网或林 岛的森林生态系统，这不仅无需另占土地，建设污染治理设施，实施原位修复被污染土地， 还可一劳永逸地借用自然力，减少人力、物力与水资源及能源消耗，同时获取木材生产，而 不会对食物链构成威胁。 2、利用排灌系统实现净化后的淋洗水资源循环再利用，体现节水效益。依照北方 春小麦的全年灌水定额：3150m3/公顷（已包含土壤和水面蒸发所损失的25%、水渠和土壤 渗漏的35%、树木蒸腾15%和土壤吸湿水10%的损失量，即满足田间持水量的灌溉量）， 每次需灌水量为750m3/公顷（已包含土壤和水面蒸发所损失的25%、水渠和土壤渗漏的 35%、树木蒸腾15%和土壤吸湿水10%的损失量，即满足田间持水量的灌溉量），则全年可 节水2400m3/公顷的水资源。 3、木材收益。依据崔武社、王春红俩博士的《吉林农安县农田防护林更新采伐年龄 的研究》，可用Logistic曲线建立杨树材积生长方程，即计算单株材积的Logistic曲线方 程为：V= 0. 6089八1+1346. 355Xe_a43S6t)，式中t为树龄。现以他们对农田防护林的调 查研究为例，每公顷21 - 25年生成熟林的850株北京杨，可生产444. 55m3木材，平均每株 可产材0. 523m3,按照现杨树木材的市场价550元/m3，则每公顷可获得24. 45万元的收益。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于去除条田重金属的林网富集转化灌排循环系统，将林网富集转化灌排循环系统安装于灌排水网系统中，其特征是：在条田(6)中布设条田盲管(1)，形成一级净化设施，用于排出五级净化设施，即灌溉农渠林网(5)灌入条田(6)中的淋洗水；在所述一级净化设施条田盲管(1)的排水口设置汇水沉淀农排/斗排林网(2)，形成二级净化设施，并沿汇水沉淀农排/斗排林网(2)的沟底中央设置富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网(3)，形成三级净化设施；在二级、三级净化设施的下游，位于条田(6)等高线的低位处一角设置蓄水净化塘林网结构(4)，形成四级净化设施，同时用于汇集存储二级、三级净化设施排入的净化淋洗水，为下游条田(6)的五级净化设施的灌溉农渠林网(5)提供循环利用的淋洗水源；所述条田盲管(1)位于条田(6)的耕作土层以下，并呈网格状布设，形成排水系统中的毛排、农排、斗排、支排和干排的源头毛排一级水土净化设施，用于上部连接排出五级净化设施灌溉农渠林网(5)灌入条田(6)的回流淋洗水、下部汇入汇水沉淀农排/斗排林网(2)，作为林网富集转化排灌循环系统对土壤重金属淋洗净化的起点；所述汇入汇水沉淀农排/斗排林网(2)位于条田(6)边缘的等高线低位一侧，用于收集条田盲管(1)的淋洗水，并同富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网(3)一道对排水实施同步净化，最后由汇水沉淀农排/斗排林网(2)输出到蓄水净化塘林网结构(4)；所述富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网(3)位于汇水沉淀农排/斗排林网(2)的沟底中央，包括由许多单体富集转化反应箱并呈单排或多排沿沟底中央列装，并高出常水位线而形成岛状，同汇水沉淀农排/斗排林网(2)一道用于同步强化对沟内收集淋洗水的净化，形成整体富集转化灌排系统的核心水土净化设施，净化后的水经汇水沉淀农排/斗排林网(2)排入蓄水净化塘林网结构(4)中；所述蓄水净化塘林网结构(4)位于条田(6)的等高线低位处一角，用于汇集存储由上游斗排林网排入的净化淋洗水，即储存经过汇水沉淀农排/斗排林网(2)和富集转化岛与投放专用菌、虫卵种剂林网(3)净化的淋洗水，同时为下游灌溉农渠林网(5)提供循环利用的淋洗水源；所述灌溉农渠林网(5)位于条田(6)边缘的高等高线一侧，形成水土净化设施最后一道屏障，由蓄水净化塘林网结构(4)提供净化淋洗水为灌溉水源。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文科军，吴丽萍，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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