专利名称：一种构建农田排水生态净化系统的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种构建农田排水生态净化系统的方法，属于生态沟渠构建和农 业非点源污染控制技术领域。
背景技术：
农田排水主要目的在于除涝、放渍和植物需要弃水等方面，可为作物正常生长创 造良好的水土环境，同时，也是农业非点源污染物进入水体的主要传输途径，特别是随着 农业生产对化肥的依赖，长期而过量使用氮肥、磷肥，常导致农田耕层土壤处于富营养化状 态，由农田氮、磷流失所带来的河湖水体富营养化问题越来越突出。因此，现代的农田排水 需要从传统的农田排水方式向生态排水方式转变，农田排水技术的研究重心已经从单一的 促进农业生产逐步转变为促进农业生产和净化农田排水污染双重功能耦合。目前农田排水生态净化技术主要有植被缓冲带、人工湿地净化技术和生态沟渠净 化技术等。但植被缓冲带和人工湿地占地面积大，难以适应我国人多地少的国情，尤其在经 济发达的地区，人、地矛盾更为突出，这些技术的应用则更受限制。生态沟渠是一种对沟渠 中污染物质进行原位生态拦截的新型生态工程技术，可以较好的协调人地之间的矛盾。如 200610097845. 2公布了一种生态沟渠污水净化方法，将城镇生活污水和农田排水进行混合 处理，城镇生活污水依次流经粗格栅、沉砂池、细格栅、微生物处理池、酸化水解池、风车增 氧曝气池、砾石拦截与生物接触氧化床后与农田排水混合，经过由复合介质过滤吸附床层 区净化后得到可排放的净化水。98103829. X公开了一种河流或沟渠污水生态强化自净方 法，通过在河道(渠)中建立若干级基堰形成湿地氧化塘，河流污水依次通过各级基堰湿地 氧化塘中的各种水生动植物和提坡上壤生物作用得到净化。200920128576.0公开了一种利 用排水沟渠的污水处理系统，将排水沟渠沿纵向分隔为相互平行的处理渠和分流渠，沟渠 水依次流经处理渠中的沉砂池、接触氧化池、人工湿地池、沉淀池后得到净化。上述生态沟 渠技术均利用沟渠空间对污水进行原位净化处理，需要很宽的沟渠或空地建设湿地和氧化 塘，基建工程较多，现场施工复杂。目前，不需要基建工程、现场安装方便、可直接应用于沟 渠中对农田排水进行生态净化的成型装置系统还不多见。
发明内容
本发明提出的是一种构建农田排水生态净化系统的方法，其目的在于针对农业非 点源污染问题，通过在沟渠特别是排水涵管中直接安置农田排水生态净化筒，有效的控制 农田氮磷向河流排放。本发明的技术解决方案其特征是在农田排水沟道末端、农田排水涵管之前设置 椭圆型生态缓冲区，该生态缓冲区短轴长度为渠道断面宽度5-8倍，在生态缓冲区内种植 易吸收N、P营养元素的水生植物，在农田排水涵管内放置农田排水生态净化筒，生态净化 筒上设置生物净化环；农田的排水通过农田排水沟道首先通过生态缓冲区，通过在生态缓 冲区停留一段时间，沉淀和截留一些悬浮态污染物，起到初步净水效果以及控制流速和停留时间的作用，农田排水进入农田排水生态净化筒前，农田排水生态净化筒前端的铁丝网 进一步截留较大的悬浮杂物，保证净化筒内不发生堵塞，弹性生物填料滤球具有较大的比 表面积，容易附着生长大量微生物形成生物膜，农田排水流经农田排水生态净化筒时，有机 物、氮磷营养盐等污染物质在弹性生物填料滤球表面生物膜的作用下得到截留净化，因而 对农田排水具有较好的净化效果，有利于受纳河道水环境质量的改善，洪水期时，为使排水 通畅，可直接将农田排水生态净化筒从农田排水涵管中取出以利于排水；本系统运行一段 时间弹性生物填料滤球上的生物膜老化后，也可方便地将生物净化环取出后对生物填料进 行处理和更新。本发明的优点(1)本发明比传统的农田排水系统增加了截留氮磷营养物质的功 能，实现了促进农业生产和净化农田排水污染双重功能耦合，而且相比一般的生态沟渠系 统处理效果更加明显；(2)可利用已有农田沟渠系统特别是排水涵管，不需要基建工程、现 场安装方便、可直接应用于沟渠中对农田排水进行生态净化；(3)维护管理方便，洪涝期可 将农田排水生态净化筒取出以利于排水，填料生物膜老化后也可将生物净化环取出后对生 物填料进行处理和更新。
附图1是农田排水生态净化系统示意图。附图2是农田排水生态净化筒示意图。附图3是生物净化环示意图。图中的1是农田，2是农田排水沟道，3是生态缓冲区，4是缓冲区植物，5是道路， 6是农田排水涵管，7是河道，8是农田排水生态净化筒，9是铁丝网，10是更换阀门，11是金 属圆管框架，12是生物净化环，13是弹性生物填料滤球，14是生物净化环空心端，15是金属 圆管框架固定端。
具体实施例方式对照图1，农田1的排水通过农田排水沟道2、道路5下的农田排水涵管6排入河 道中。本发明在农田排水沟道2末端、农田排水涵管6之前设置椭圆型生态缓冲区3，其短 轴长度为渠道断面宽度5-8倍，在生态缓冲区3内种植易吸收N、P营养元素的水生植物4， 在农田排水涵管6内放置农田排水生态净化筒8，净化筒8可以是铁皮筒、铁丝笼、PVC管、 或者无砂混凝土筒，其外形与农田排水涵管6相同，外径小于农田排水涵管6的内径，形成 农田排水生态净化系统。对照图2、3，农田排水生态净化筒8前端设置铁丝截留网9，其纵向每隔10 20cm 设置一个生物净化环12。生物净化环12通过其空心端14与金属圆管框架固定端15相连 而固定于生态净化筒8上，并设有更换阀门10。将弹性生物填料滤球13串联在钢筋支杆 上，并均勻焊接在生物净化环12上。本发明成型后，农田1的排水通过农田排水沟道2首先通过生态缓冲区3，通过在 生态缓冲区3停留一段时间，可以沉淀和截留一些悬浮态污染物，起到初步净水效果以及 控制流速和停留时间的作用。农田排水进入农田排水生态净化筒8前，其前端的铁丝网9 可进一步截留较大的悬浮杂物，保证净化筒8内不发生堵塞。
弹性生物填料滤球13具有较大的比表面积，容易附着生长大量微生物形成生物 膜，农田排水流经农田排水生态净化筒8时，有机物、氮磷营养盐等污染物质可以在弹性生 物填料滤球13表面生物膜的作用下得到截留净化，因而对农田排水具有较好的净化效果， 有利于受纳河道水环境质量的改善。洪水期时，为使排水通畅，可直接将农田排水生态净化筒8从农田排水涵管6中取 出以利于排水。当该装置运行一段时间弹性生物填料滤球13上的生物膜老化后，也可方便 地将生物净化12环取出后对生物填料进行处理和更新。
权利要求
1.一种构建农田排水生态净化系统的方法，其特征是在农田排水沟道末端、农田排水 涵管之前设置椭圆型生态缓冲区，该生态缓冲区短轴长度为渠道断面宽度5-8倍，在生态 缓冲区内种植易吸收N、P营养元素的水生植物，在农田排水涵管内放置农田排水生态净化 筒，生态净化筒上设置生物净化环；农田的排水通过农田排水沟道首先通过生态缓冲区，通 过在生态缓冲区停留一段时间，沉淀和截留一些悬浮态污染物，起到初步净水效果以及控 制流速和停留时间的作用，农田排水进入农田排水生态净化筒前，农田排水生态净化筒前 端的铁丝网进一步截留较大的悬浮杂物，保证净化筒内不发生堵塞，弹性生物填料滤球具 有较大的比表面积，容易附着生长大量微生物形成生物膜，农田排水流经农田排水生态净 化筒时，有机物、氮磷营养盐等污染物质在弹性生物填料滤球表面生物膜的作用下得到截 留净化，因而对农田排水具有较好的净化效果，有利于受纳河道水环境质量的改善，洪水期 时，为使排水通畅，可直接将农田排水生态净化筒从农田排水涵管中取出以利于排水；本系 统运行一段时间弹性生物填料滤球上的生物膜老化后，也可方便地将生物净化环取出后对 生物填料进行处理和更新。
2.根据权利要求1所述的一种构建农田排水生态净化系统的方法，其特征在于农田 排水生态净化筒为铁皮筒、铁丝笼、PVC管、或者无砂混凝土筒，与农田排水涵管的外形相 同，其外径小于农田排水涵管的内径。
3.根据权利要求1所述的一种构建农田排水生态净化系统的方法，其特征是农田排水 生态净化筒前端设置铁丝截留网，其纵向每隔10 20cm设置一个生物净化环，生物净化环 通过其空心端与金属圆管框架固定端相连而固定于生态净化筒上，将弹性生物填料滤球串 联在钢筋支杆上，并均勻焊接在生物净化环上。
全文摘要
本发明是一种构建农田排水生态净化系统的方法，在农田排水沟道末端、农田排水涵管之前设置椭圆型生态缓冲区，在生态缓冲区内种植易吸收N、P营养元素的水生植物，在农田排水涵管内放置农田排水生态净化筒，生态净化筒上设置生物净化环；农田的排水通过农田排水沟道首先通过生态缓冲区，通过在生态缓冲区停留一段时间，沉淀和截留一些悬浮态污染物，起到初步净水效果以及控制流速和停留时间的作用，农田排水进入农田排水生态净化筒前，农田排水生态净化筒前端的铁丝网进一步截留较大的悬浮杂物，保证净化筒内不发生堵塞，优点结合农田排水涵管建设，通过生态方法有效减少农田排水中N、P营养元素，从而避免受纳水体富营养化。
文档编号E02B11/00GK102145957SQ20111003637
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月10日 优先权日2011年2月10日
发明者侯俊, 王沛芳, 王超, 钱进, 高越超 申请人:河海大学