一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，属于农业面源污染控制和水环境治理等技术领域。其包括泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池和田埂植物栅篱；所述的泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池沿水流方向顺次设置于连续的沟渠中；所述的田埂植物栅篱设置于沟渠一侧或两侧的田埂上。本实用新型专利技术能够在不影响农田正常生产功能的基础上，进一步发挥其生态作用，将农田作为环境氮、磷的消纳汇，以期达到优化排水水质、改善农田生态环境的目的。

An Interception System of Nitrogen and Phosphorus in Eco-ditches with Pastoral Landscape

【技术实现步骤摘要】
一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统
本技术涉及一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，属于农业面源污染控制和水环境治理等

技术介绍
生态沟渠技术类似于当前广泛采用的人工湿地废水处理技术，沟渠中农田排水氮、磷营养物质在沟渠水生植物与沟渠底泥微生物的共同作用下，以吸附、吸收、沉淀、过滤和微生物降解等多种形式而被阻截下来。水生植物根系能够直接吸收农田排水中的氨氮，硝态氮和磷酸盐，通过打破界面平衡，促进其在界面的交换作用，从而加速污染物进入底泥速度，增强其截留能力。目前我国已经有大量新建和改造而成的生态沟渠，这些生态沟渠在面源污水拦截处理中起到巨大的作用，但是也存在不容忽视的问题：1)普通生态沟渠对氮磷污染物去除效率不高，其主要依靠渠内挺水植物和底泥微生物圈对氮磷污染物进行吸附和吸收，生物多样性单一，生态系统稳定性不足，易受外界环境影响，且由于植物量、接触面积、反应效率和停留时间的限制，氮磷去除率一般维持在70％左右，而且在系统吸附饱和后处理效率还会降低；2)普通生态沟渠中吸附、吸收的污染物未能得到有效处置，在暴雨、洪水来临时会将污染物以淋溶或异化的形式反释进入水体和农田，造成二次污染。3)普通生态沟渠未能将“田-埂-沟-池-路”作为统一整体，农田的生态功能未能得到有效发挥，且不符合美丽田园和绿色生态廊道的建设需求。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有农田生态系统功能不足及沟渠拦截净化能力薄弱的缺点，在不影响农田正常生产功能的基础上，为进一步发挥其生态作用，提供了一种“田-梗-沟-池-路”复合一体的田园景观型生态沟渠氮磷拦截技术。本技术所采用的具体技术方案如下：一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，包括泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池和田埂植物栅篱；所述的泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池沿水流方向顺次设置于连续的沟渠中；所述的田埂植物栅篱设置于沟渠一侧或两侧的田埂上；所述的泥沙缓冲带沿进水方向的前端设置一个向下的斜坡，构成跌水区，跌水区的末端连接沟渠的渠底；跌水区下游垂直水流方向设置缓冲调流墙；所述的缓冲调流墙横跨整个沟渠的横截面，缓冲调流墙上布置有若干过流孔，且过流孔在墙上的分布密度从上到下逐渐减小；所述的生态沟渠单元包括嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置和水生植物群落单元；嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置嵌入沟渠中，用于对农田排水进行脱氮除磷；所述的水生植物群落单元设置于嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置下游的沟渠中，水生植物群落单元所在的沟渠段边壁上固定有护坡支架，护坡支架上密布支架网格，用于种植挺水植物和沉水植物；所述的拦截转化池设置于嵌入沟渠中，拦截转化池底部低于渠底，且进水口和出水口与渠底平齐；拦截转化池内部沿水流方向顺次划分为汇水区、吸附拦截区和储水排水区，所述的吸附拦截区中设有横跨池体断面的炭基填料墙，汇水区和储水排水区之间通过炭基填料墙阻隔不直接连通；所述的炭基填料墙的外壳采用多孔框架，多孔框架内部中空且外壁透水，其内腔中在迎水面、出水面和底部分别铺设有海绵层；海绵层之间的空腔中填充有两层不同的填料，其中下部为渗滤层，上部为炭基吸附填料层；所述的田埂植物栅篱设置于所述沟渠一侧或两侧的田埂上，其底部为铺设于田埂表面的卵石带，卵石带上种植有挺水植物和/或湿地乔灌木。作为优选，所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置的底部低于沟渠渠底，装置的进水口和出水口与渠底平齐，在进水口位置形成凹字形跌水结构；所述处理装置的池体中设有折流板A、折流板B、折流板C、折流板D，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每块折流板与装置侧壁之间均留有流通通道，相邻两块折流板与装置侧壁间的流通通道位于装置的不同侧，处理装置内部在四块折流板的导流下形成弓形的水流流道；折流板A、折流板B、折流板C、折流板D侧部的所述流通通道处分别设有植生袋模块、铁锰复合氧化膜模块、反硝化模块、吸磷介质模块；所述植生袋模块由内置于生态袋中的生态混凝土、碎石组成，袋体上开设用于挺水植物的孔洞；所述铁锰复合氧化膜模块由内置于生态袋中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着有铁锰氧化膜；所述反硝化模块由内置于生态袋中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有反硝化基质；所述吸磷介质模块由内置于生态袋中的多面空心球和碎石组成，其中多面空心球上附着或填充有吸磷介质。作为优选，还包括机耕路，且所述生态沟渠氮磷拦截系统沿机耕路的一侧或者两侧铺设；机耕路沿程种植景观植物。作为优选，所述跌水区的斜坡坡度为1:1～1:2。作为优选，所述缓冲调流墙的厚度为20～30cm，高为沟渠高度的三分之二，宽度与沟渠相同。作为优选，所述护坡支架由柳条或农作物秸秆编制而成，其支架网格边长为20～30cm。作为优选，所述的拦截转化池池容大小为1.5～3m3，且池边缘及底部用水泥固化。作为优选，所述的炭基填料墙厚度为40～60cm，其顶部高于沟渠顶部，宽度与沟渠相同；炭基吸附填料层由粒径3～5mm的稻壳炭和/或粒径5～10mm的竹炭组成；所述的渗滤层为粒径3～5mm的级配砾石。作为优选，所述的卵石带宽度为0.3～0.5m，使用粒径3～10cm卵石铺设，并保持3～10％的坡度，坡度向沟渠一侧倾斜。本技术能够在不影响农田正常生产功能的基础上，进一步发挥其生态作用，将农田作为环境氮、磷的消纳汇，以期达到优化排水水质、改善农田生态环境的目的。本技术是为解决现有农田生态功能不足以及沟渠拦截净化能力薄弱的问题，优化“田-埂-沟-池-路”在整个复合系统中的作用，丰富农田生物多样性，增加田埂缓冲、美化、经济功能，提升水体环境景观效果和污染自净能力，同时迎合美丽田园建设的需求，力求打造农田绿色生态廊道，促进农业绿色发展。附图说明图1为本技术所述生态沟渠剖面图；图2为图1的缓冲调流墙局部放大示意图；图3为图1的护坡支架示意图；图4为图3的护坡支架局部放大示意图；图5为图1的拦截转化池剖面图；图6为图1的拦截转化池俯视图；图7为图5的炭基填料墙纵剖图；图8为田埂植物栅篱剖面图；图9为嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置的剖面图；图10为嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置的俯视图；本技术附图标记如下：1——跌水区2——渠底3——缓冲调流墙4——过流孔5——嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置6——护坡支架7——支架网格8——挺水植物9——沉水植物10——拦截转化池11——汇水区12——吸附拦截区13——储水排水区14——炭基填料墙15——多孔塑料框架16——海绵17——炭基吸附填料层18——渗滤层19——卵石带20——湿地乔灌木具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。本技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本技术的一个较佳实施例中，田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统如图1所示。该田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统的基本功能单元可以分为泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池和田埂植物栅篱。泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池沿水流方向顺次设置于连续的沟渠中，而田埂植物栅篱设置于沟渠一侧或两侧的田埂上。各功能单元可以在现有的农田排水沟渠基础上进行开挖构建，也可以完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，其特征在于，包括泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池和田埂植物栅篱；所述的泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池沿水流方向顺次设置于连续的沟渠中；所述的田埂植物栅篱设置于沟渠一侧或两侧的田埂上；所述的泥沙缓冲带沿进水方向的前端设置一个向下的斜坡，构成跌水区(1)，跌水区(1)的末端连接沟渠的渠底(2)；跌水区(1)下游垂直水流方向设置缓冲调流墙(3)；所述的缓冲调流墙(3)横跨整个沟渠的横截面，缓冲调流墙(3)上布置有若干过流孔(4)，且过流孔(4)在墙上的分布密度从上到下逐渐减小；所述的生态沟渠单元包括嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置(5)和水生植物群落单元；嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置(5)嵌入沟渠中，用于对农田排水进行脱氮除磷；所述的水生植物群落单元设置于嵌入式硝化‑反硝化‑除磷成套化处理装置(5)下游的沟渠中，水生植物群落单元所在的沟渠段边壁上固定有护坡支架(6)，护坡支架(6)上密布支架网格(7)，用于种植挺水植物(8)和沉水植物(9)；所述的拦截转化池(10)设置于嵌入沟渠中，拦截转化池(10)底部低于渠底(2)，且进水口和出水口与渠底(2)平齐；拦截转化池(10)内部沿水流方向顺次划分为汇水区(11)、吸附拦截区(12)和储水排水区(13)，所述的吸附拦截区(12)中设有横跨池体断面的炭基填料墙(14)，汇水区(11)和储水排水区(13)之间通过炭基填料墙(14)阻隔不直接连通；所述的炭基填料墙(14)的外壳采用多孔框架(15)，多孔框架(15)内部中空且外壁透水，其内腔中在迎水面、出水面和底部分别铺设有海绵层(16)；海绵层(16)之间的空腔中填充有两层不同的填料，其中下部为渗滤层(18)，上部为炭基吸附填料层(17)；所述的田埂植物栅篱设置于所述沟渠一侧或两侧的田埂上，其底部为铺设于田埂表面的卵石带(19)，卵石带(19)上种植有挺水植物(8)和/或湿地乔灌木(20)。...

【技术特征摘要】
1.一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，其特征在于，包括泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池和田埂植物栅篱；所述的泥沙缓冲带、生态沟渠单元、拦截转化池沿水流方向顺次设置于连续的沟渠中；所述的田埂植物栅篱设置于沟渠一侧或两侧的田埂上；所述的泥沙缓冲带沿进水方向的前端设置一个向下的斜坡，构成跌水区(1)，跌水区(1)的末端连接沟渠的渠底(2)；跌水区(1)下游垂直水流方向设置缓冲调流墙(3)；所述的缓冲调流墙(3)横跨整个沟渠的横截面，缓冲调流墙(3)上布置有若干过流孔(4)，且过流孔(4)在墙上的分布密度从上到下逐渐减小；所述的生态沟渠单元包括嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置(5)和水生植物群落单元；嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置(5)嵌入沟渠中，用于对农田排水进行脱氮除磷；所述的水生植物群落单元设置于嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置(5)下游的沟渠中，水生植物群落单元所在的沟渠段边壁上固定有护坡支架(6)，护坡支架(6)上密布支架网格(7)，用于种植挺水植物(8)和沉水植物(9)；所述的拦截转化池(10)设置于嵌入沟渠中，拦截转化池(10)底部低于渠底(2)，且进水口和出水口与渠底(2)平齐；拦截转化池(10)内部沿水流方向顺次划分为汇水区(11)、吸附拦截区(12)和储水排水区(13)，所述的吸附拦截区(12)中设有横跨池体断面的炭基填料墙(14)，汇水区(11)和储水排水区(13)之间通过炭基填料墙(14)阻隔不直接连通；所述的炭基填料墙(14)的外壳采用多孔框架(15)，多孔框架(15)内部中空且外壁透水，其内腔中在迎水面、出水面和底部分别铺设有海绵层(16)；海绵层(16)之间的空腔中填充有两层不同的填料，其中下部为渗滤层(18)，上部为炭基吸附填料层(17)；所述的田埂植物栅篱设置于所述沟渠一侧或两侧的田埂上，其底部为铺设于田埂表面的卵石带(19)，卵石带(19)上种植有挺水植物(8)和/或湿地乔灌木(20)。2.如权利要求1所述的田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，其特征在于，所述的嵌入式硝化-反硝化-除磷成套化处理装置(5)的底部低于沟渠渠底(2)，装置的进水口和出水口与渠底(2)平齐，在进水口位置形成凹字形跌水结构；所述处理装置的池体中设有折流板A(5-7)、折流板B(5-8)、折流板C(5-9)、折流板D(5-10)，四块折流板的板面均与水流方向垂直，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新强，赵子熠，何霜，刘枫，李发永，金俊伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33