一种用于农田尾水处理的富藻沟系统及处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于农田尾水处理的富藻沟系统及处理方法，包括富藻沟渠、推流器、水位控制闸门、排水连通涵管、水生生物塘及调控站；农田尾水从农田排出后进入富藻沟系统，在推流器作用下保持流速，由沟内的藻菌共生系统对尾水进行净化处理，然后通过排水连通涵管进入水生生物塘进一步净化处理，经沟塘系统处理后的水由调控站提升至农田进行循环利用。本发明专利技术采用沟－塘联合工艺对农田尾水进行深度净化，将普通的沟渠改造成富含藻类的富藻沟，有效地增加了沟渠的污染物去除能力，同时采用调控站将处理后的尾水提升回农田进行资源循环利用，达到节约灌溉用水、氮磷资源、减少外排水量、削减水环境污染压力等目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是低污染水处理领域，具体为一种用于农田尾水处理的富藻沟系统及处理方法。
技术介绍
高投入、高产出是目前我国种植业的主要特点，因此导致了高强度的氮磷排放。以太湖流域为例，农田肥料年用量平均为氮肥570～600kg/hm2，磷肥79.5～99kg/hm2，大大超过了合理施用量范围，化肥平均利用率仅为30％～35％。过量的化肥投入提高了土壤的氮磷背景值，增加了氮磷向水体流失的风险和流失量。不合理的施肥和灌溉排水模式造成农田尾水氮磷超标，由于污水处理设施建设的滞后，大量没有经过处理的农田尾水直接排入农村的水环境，最终进入湖泊等受纳水体。因此，为了实现对面源污染的有效控制，遏制水环境富营养化趋势，对农田尾水进行收集处理显得尤为重要。考虑到农村的经济基础和管理水平现状，农田尾水的治理不可能纳入市政污水处理管网，市政污水处理所采用的生物处理技术虽然有较高的有机物、氮、磷去除率，但其基建成本高，运行费用高，管理要求也高。而农田尾水具有水量季节变化大，峰值水量大，可循环利用等特点，应该充分利用农村当地的自然环境，因地制宜地采用去除效果好、投资省、能耗低、管理简便的技术，以确保建成的污水处理设施能长期稳定运行。农村地区由于经济相对落后，在建设污水处理设施时固然要考虑处理效果和经济方面的因素，但最重要的是设施建成后的长期稳定运行。由于农村地区文化水平相对落后，基本无环保专业人员在农村任职，因此，在选择污水处理技术时，为保证设施建成后的长期稳定运行，应将维护简单和能耗低的处理技术放在首位；其次，在保证长效运行的前提下最大限度地削减污水中的污染负荷。目前用以处理农田尾水的技术主要有稳定塘、土地处理和生物膜处理等，其中，土地处理较适合作为小规模农田尾水处理设施，或作为二级处理的后续处理加以应用；生物膜处理技术由于对启动、维护管理要求较高，需要专业人员进行运行管理，因此，在农村地区缺乏长效运行的基础；传统稳定塘氮磷去除效率低，难以满足当前控制水环境富营养化的需要。高效藻类塘工作作为好氧塘的强化，除具有传统稳定塘投资省、能耗低和维护简单的优点外，有机物和氮磷去除效率较传统稳定塘进一步提高，而且高效藻类塘无噪音和臭气产生，水体的流动又避免了蚊虫的滋生。因此，该技术非常适合在气候温暖的地区用于农田尾水的处理及回用。然而高效藻类塘也存大占地较大，在耕地日趋紧张，缺乏条件的地区，其应用受到一定限制，因此需对其进行改进。经检索，申请号为CN201510593877.0的中国专利，涉及一种拟自然的生态农田构建方法。所述的拟自然的生态农田构建方法，包括农田、沟渠、机耕路、农田缓冲带和缓冲净化塘的构建，在农田生产功能的基础上，进一步发挥农田的生态功能，将农田作为环境氮、磷的消纳汇，利用农田土壤碳汇、生物多样性控制农田面源污染。申请号为CN201510593442.6的中国专利，该专利公开一种硬化沟渠生态化改造的方法，属于农田环保领域，通过构建漂浮型生态沟、护壁型生态沟或漂浮型与护壁型间隔混合式生态沟，并相应的栽种对污染物具有吸附能力的挺水植物、浮水植物以及沉水植物，实现对农田尾水的处理。公开号为CN103466799A的中国专利，该专利涉及一种利用生态塘拦截稻田地表径流流失养分的植物配置方法，属于环境生态学领域。在农田排水沟末端增加生态塘环节，根据稻季农田养分流失特征，以及不同水生植物的养分富集特点和景观效果，在农田生态塘配置水葫芦、水芹菜、睡莲、慈菇、湿生美人蕉等水生植物，拦截稻季农田地表径流流失养分。减少农田地表径流对周围水环境的影响，为农业生产可持续发展和农业生态环境安全提供理论支撑。但是上述专利技术，重点关注了农田尾水的处理与净化，沟渠的污染物去除能力有待进一步提高，且同时没有考虑处理后尾水的循环利用。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于农田尾水处理的富藻沟系统及处理方法。本专利技术采用沟－塘联合工艺对农田尾水进行深度净化，将普通的沟渠改造成富含藻类的富藻沟，有效地增加了沟渠的污染物去除能力，同时采用调控站将处理后的尾水提升回农田进行资源循环利用，达到节约灌溉用水、氮磷资源、减少外排水量、削减水环境污染压力等目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的：根据本专利技术的第一目的，提供一种用于农田尾水处理的富藻沟系统，所述系统包括富藻沟渠、推流器、水位控制闸门、排水连通涵管、水生生物塘及调控站；其中：所述富藻沟渠围绕在田块的四周，田块之间的沟渠彼此连通，在维持一定水位的条件下，形成沟渠环路；所述富藻沟渠的排水口与外部水体、水生生物塘连通；所述水位控制闸门设置于富藻沟渠及水生生物塘所有出水口，用于水位控制；所述推流器由太阳能光伏电池提供动力，所述沟渠环路按一定间距设置推流器，使富藻沟渠中的水保持一定流速，使藻类充分接受阳光照射，维持富藻沟渠中藻类的浓度；藻类和细菌在富藻沟中自然形成菌藻共生系统；所述排水连通涵管，用于富藻沟渠与水生生物塘的连通；所述水生生物塘，用于富藻沟渠出水中藻类的分离、农田尾水的深度净化、水的储存及水量的调节，所述水生生物塘位于整个系统内的最低处，以保证农田尾水能通过自流进入水生生物塘内；所述调控站，采用动力将水生生物塘处理后的农田尾水提升至农田进行循环利用，或将多余水量强排出区域，所述调控站位于所述水生生物塘的出水端。优选的，所述富藻沟渠面积占田地总体面积的1％-1.5％。优选的，所述富藻沟渠的横截面为等腰梯形或矩形，当然，采用其他形状也是可以实现的；渠深为40-100cm，渠内有效水深30～80cm，农田排水期沟渠最短水力停留时间10h。优选的，所述富藻沟渠的水位由水位控制闸门控制在30～80cm。优选的，所述富藻沟渠的水流速度为0.15～0.2m/s，所述推流器由太阳能光伏电池提供动力。优选的，所述水生生物塘的深度为2-3m，水力停留时间为最低2天。优选的，所述水生生物塘中种植水生植物并注重景观效果和经济效益。所种植物可兼顾沉水、挺水和浮水植物，塘面植物覆盖面积以不超过塘总面积30％为宜，植物以本地种为主，如芦苇、菖蒲、水花生、水葫芦、水芹菜、睡莲、湿生美人蕉等。优选的，所述水生生物塘设有进水口和出水口，其中进水口通过排水连通涵管连接到富藻沟渠的排水口，出水口连接到调控站和外部水体；在水生生物塘靠近排水连通涵管的一侧种植植物，在水生生物塘中部设置导流墙，使水生生物塘中的水流按照流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于农田尾水处理的富藻沟系统，其特征在于，所述系统包括富藻沟渠、推流器、水位控制闸门、排水连通涵管、水生生物塘及调控站；其中：所述富藻沟渠围绕在田块的四周，田块之间的沟渠彼此连通，在维持一定水位的条件下，形成沟渠环路；所述富藻沟渠的排水口与外部水体、水生生物塘连通；所述水位控制闸门设置于富藻沟渠及水生生物塘所有出水口，用于水位控制；所述推流器由太阳能光伏电池提供动力，所述沟渠环路按一定间距设置推流器，使富藻沟渠中的水保持一定流速，使藻类充分接受阳光照射，维持富藻沟渠中藻类的浓度；藻类和细菌在富藻沟中自然形成菌藻共生系统；所述排水连通涵管，用于富藻沟渠与水生生物塘的连通；所述水生生物塘，用于富藻沟渠出水中藻类的分离、农田尾水的深度净化、水的储存及水量的调节，所述水生生物塘位于整个系统内的最低处，以保证农田尾水能通过自流进入水生生物塘内；所述调控站，采用动力将水生生物塘处理后的农田尾水提升至农田进行循环利用，或将多余水量强排出区域，所述调控站位于所述水生生物塘的出水端。

【技术特征摘要】
1.一种用于农田尾水处理的富藻沟系统，其特征在于，所述系统包括富藻沟渠、
推流器、水位控制闸门、排水连通涵管、水生生物塘及调控站；其中：
所述富藻沟渠围绕在田块的四周，田块之间的沟渠彼此连通，在维持一定水位的
条件下，形成沟渠环路；所述富藻沟渠的排水口与外部水体、水生生物塘连通；
所述水位控制闸门设置于富藻沟渠及水生生物塘所有出水口，用于水位控制；
所述推流器由太阳能光伏电池提供动力，所述沟渠环路按一定间距设置推流器，
使富藻沟渠中的水保持一定流速，使藻类充分接受阳光照射，维持富藻沟渠中藻类的
浓度；藻类和细菌在富藻沟中自然形成菌藻共生系统；
所述排水连通涵管，用于富藻沟渠与水生生物塘的连通；
所述水生生物塘，用于富藻沟渠出水中藻类的分离、农田尾水的深度净化、
水的储存及水量的调节，所述水生生物塘位于整个系统内的最低处，以保证农田
尾水能通过自流进入水生生物塘内；
所述调控站，采用动力将水生生物塘处理后的农田尾水提升至农田进行循环
利用，或将多余水量强排出区域，所述调控站位于所述水生生物塘的出水端。
2.如权利要求1所述的用于农田尾水处理的富藻沟系统，其特征在于，所述富
藻沟渠面积占田地总体面积的1％-1.5％。
3.如权利要求2所述的用于农田尾水处理的富藻沟系统，其特征在于，所述富
藻沟渠的横截面为等腰梯形或矩形，渠深为40-100cm，渠内有效水深30～80cm，农
田排水期沟渠最短水力停留时间10h。
4.如权利要求1所述的用于农田尾水处理的富藻沟系统，其特征在于，所述富
藻沟渠的水位由水位控制闸门控制在30～80cm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，纪婧，邱江平，谢艳艳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31