灌区稻田排水沟串联湿地净污系统的制作方法
【专利摘要】本发明是灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其结构包括灌水渠、稻田、排水沟，含湿地净污池，其中稻田进水口和退水口设置在斜对角线上，在退水口下方稻田田埂与排水沟节点处设置湿地净污池1，如此反复，在每块稻田退水口下方设置湿地净污池1，多级串联应用，形成“珍珠链”式灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，灌溉水由灌水渠引导进入稻田区再进入排水沟，排水沟末端与邻近水体相同，所排放农田退水经逐级净化后排入临近水体。优点：在保持排水沟有效输水的基础上，本发明同时还能有效减少农田退水中的有机物、重金属、化肥农药残留物等有毒有害物质，以及削减N、P等营养元素，避免临近接纳水域的水质恶化。
【专利说明】灌区稻田排水沟串联湿地净污系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，属于农田排水沟及农田水体净化和生态修复领域。
技术背景
[0002]随着工业污染、城镇生活污水等点源污染通过污水处理厂等措施得到逐步治理与控制，农业面源污染日益突显出来。农田地表径流中的氮、磷等营养物质流入河湖造成水体富营养化的农田面源污染已成为河湖等水域的主要污染源。作为农业大国，我国农田施肥量大以及灌溉用水量大可想而知，再加上化肥的有效利用率以及灌溉水的利用率都不是很高，这必将导致大量的农业污水排入临近水体，导致水体水环境恶化。农业面源污染已成为我国水环境的主要污染源之一，其中农田排水导致的农田面源污染又在农业面源污染源中占主导地位，因此处理好农田面源污染成为控制面源污染的关键。如何控制解决农业面源污染危害河湖等重要水体，很多学者已提出了多种生态工程技术，主要包括湿地工程技术、滨岸缓冲带控制技术、人工多水塘技术和生态沟渠净化技术等等。但前三者生态工程技术，都要占用很大土地资源，基于我国的国情，大多数地区不能得到应用，很难推广普及。
[0003]因此，许多学者研究探讨了农田排水沟渠的作用。排水沟渠广泛存在于农田之中，是农业生产重要的水利设施，具有统筹农田排水的水利功能和生态功能的作用，但自然沟渠净化效果不理想，而改造后的生态沟渠具有良好的净化效果。生态沟渠是指具有一定宽度和深度，由水、土壤和生物组成，具有自身独特结构并发挥相应生态功能的农田沟渠，能高效净化农田退水。
[0004]已经有相关专利。如专利申请号201110142588.0公开了一种用于拦截磷流失的抗冲刷型生态沟渠，沟壁用水泥预制块铺设，将固磷基质与土壤混合物覆于预制块，底部铺设碎石再覆土，在沟壁与底部上种植植物，并在干渠上每个一定距离设置水泥拦截坝。如申请号201210456740.7公开`了一种农田排水的控污减排方法，固化护坡后，在坡上中湿生植物，沟内种植沉水植物，沟内分段设置水位控制阀，排水沟设置分流控制阀。如专利号201320020861.7公开了一种农田面源污染阶梯式潜流坝生态净化沟，沟壁及沟底设置防渗砌块并种植植物，沟内设有拦截板及潜流坝。虽然这些专利能有效净化农田面源污水，但是沟壁沟底固化、铺设砌块等需要大量工作量，且在沟壁沟底长满植物明显影响了沟渠的排水能力，失去了排水沟最重要的功能。如专利号200910104687.2公开了利用排水沟渠的污水原位净化系统，排水沟渠沿纵向分为处理渠和分流渠，来水依次经过沉砂池、接触氧化池、人工湿地池和沉淀池得到净化。虽然污水得到净化，但是大量的基建工程且施工复杂以及土地限制，很难推广应用。目前，工作量小、现场安装施工方便，且在不影响沟渠排水功能前提下，具有净化功能的沟渠净污系统并不多见。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，旨在克服上述提到的生态沟渠的缺陷，集施工安装方便、能广泛应用、有正常排水功能与能有效净化农田退水于一体的生态排水沟渠系统。
[0006]本发明的技术解决方案:灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其结构包括灌水渠、稻田、排水沟(含湿地净污池)，其中稻田进水口和退水口设置在斜对角线上，在退水口下方稻田田埂与排水沟节点处设置湿地净污池，如此反复，在每块稻田退水口下方设置湿地净污池，多级串联应用，形成“珍珠链”式灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，灌溉水由灌水渠引导进入稻田区再进入排水沟，排水沟末端与邻近水体相同，所排放农田退水经逐级净化后排入临近水体。
[0007]本发明的优点:(1)本发明在稻田排水沟节点处进行处理，不影响排水沟正常排水功能，在洪涝期间亦可正常排水。吸附基质球填置于池底，不超过排水沟底部，沉水植物位于净污池池底内，挺水植物适量种植，从而在拥有净化功能的同时不失排水功能。(2)本发明处理效果好，能有效去除有机物、重金属、农药残体物，氮磷等营养元素。水流绕行可增加停留时间，增加沉淀效果；当水流流经碎石笼透水墙时，一方面可使石笼各表面的生物膜发挥最大功效，拦截悬浮物，吸收同化有机物等，另一方面，透墙水体与绕流水体汇合形成错流，使水体充分交换，不存在死角；底部吸附基质可大量吸附污染物质；水生植物亦可拦截吸收同化污染物质。(3)排水流量大小不影响本发明处理工艺。在大流量时段，来水能顺利通过净污池并得到净化；在小流量时，来水可蓄在净污池内，得到净化。(4)本发明施工安装便捷且易推广实施。不需大量基建工程，施工安装方便，在农田可广泛应用，且多级串联应用可提高整体处理效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1是灌区稻田排水沟串联湿地净污系统示意图(3组串联为例)。
[0009]附图2是湿地净污池平面示意图。
[0010]附图3是湿地净污池剖面示意图。
[0011]附图4是碎石笼透水挡墙示意图。
[0012]附图5是碎石笼示意图。
[0013]图中I是湿地净污池，2是碎石笼驳岸，3是碎石笼透水墙，4是吸附基质球，5是沉水植物，6是挺水植物，7是碎石笼，8是碎石，9是土壤。
【具体实施方式】
[0014]对照图1，灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其结构包括灌水渠、稻田、排水沟(含湿地净污池)，其中稻田进水口和退水口设置在斜对角线上，在退水口下方稻田田埂与排水沟节点处设置湿地净污池1，如此反复，在每块稻田退水口下方设置湿地净污池1，多级串联应用，形成“珍珠链”式灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，灌溉水由灌水渠引导进入稻田区再进入排水沟，排水沟末端与邻近水体相同，所排放农田退水经逐级净化后排入临近水体。
[0015]对照图2、图3，所述的湿地净污池，其结构是在节点处挖半径为排水沟底宽1.25—1.5倍的柱体，圆形，直径尺寸由对应排水沟而定，在排水沟的基础上再挖深300—400mm,池壁用碎石笼7叠置而成，并用碎石笼7砌成碎石笼驳岸2，在湿地净污池的中间及前后设置相应碎石笼透水挡墙3，并在墙顶种植挺水植物，在湿地净污池底部填置吸附基质并种植水生植物，包括沉水植物和挺水植物，水流一部分从前往后绕着挡墙流经湿地净污池，一部分直接穿过挡墙。中间碎石笼透水挡墙3长度为湿地净污池I直径的0.75倍左右，前后挡墙以中间碎石笼透水挡墙为轴对称布置，与中间挡墙间距0.5^0.6倍直径距离，长度为0.5倍直径左右，在池底种植适量的水生植物，包括沉水植物5，如菹草、苦草等和挺水植物6，如茨菰、茭草等。最后在池底填置吸附基质球4，填置高度不超过排水沟底。当急需大量排水时，可以选择性的把碎石笼透水挡墙3高出湿地净污池1，以增大断面过流量，达到及时排水的效果。
[0016]所述的吸附基质球4把灰渣和木炭打碎混合，盛于孔径为2_尼龙网布袋，制成直径30mm左右球状体，散布在池底。吸附基质球4具有很大比表面积，具有很强吸附能力，当达到一定吸附量时，可取旧换新，提高净污能力，并把旧球清洗干净备用。
[0017]所述的碎石笼透水挡墙3，由350mm和250mm碎石笼叠加而成，具体步骤是，底层为250mm碎石笼，间隔50mm摆放,第二层为350mm和250mm碎石笼间隔摆放，同样间隔50mm摆放，依次逐层叠加，形成透水石笼挡墙，并在墙顶种植水生植物。
[0018]对照图4、图5，碎石笼透水挡墙3的制作方法，首先批量制作长度为350mm和250mm的碎石笼7,然后叠置透水挡墙，底层为250mm碎石笼，间隔50mm摆放，第二层为350mm和250mm碎石笼间隔摆放，同样间隔50mm摆放，且边摆放边用软钢丝把相邻碎石笼绑住，依次逐层叠加，形成碎石笼透水挡墙3，并在墙顶种植挺水植物6。
[0019]所述的碎石笼，由包塑钢丝编制而成，长X宽X高=250_X200_X200mm或=350mmX 200mmX 200mm,网孔控制在 30mm~40mm,碎石尺寸为 50mm~100mm。
[0020]所述的水生植物，有沉水植物，菹草、苦草；有挺水植物，茨菰、茭草。
`[0021]本发明系统运行时，灌溉水由灌水渠引导进入稻田区进行正常灌溉，等到排水时，由各块稻田退水口排出稻田水进入排水沟，所排放农田退水逐级流经湿地净污池，经逐级净化后，最终排入临近水体。
【权利要求】
1.灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是包括灌水渠、稻田、排水沟，含湿地净污池，其中稻田进水口和退水口设置在斜对角线上，在退水口下方稻田田埂与排水沟节点处设置湿地净污池，如此反复，在每块稻田退水口下方设置湿地净污池，多级串联应用，形成“珍珠链”式灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，灌溉水由灌水渠引导进入稻田区再进入排水沟，排水沟末端与邻近水体相同，所排放农田退水经逐级净化后排入临近水体。
2.根据权利要求1所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的湿地净污池，其结构是在节点处挖半径为排水沟底宽1.25—1.5倍的柱体，圆形，直径尺寸由对应排水沟而定，在排水沟的基础上再挖深300--400mm，池壁用碎石笼叠置而成，并用碎石笼砌成碎石笼驳岸，在湿地净污池的中间及前后设置相应碎石笼透水挡墙，并在墙顶种植挺水植物，在湿地净污池底部填置吸附基质并种植水生植物，包括沉水植物和挺水植物，水流一部分从前往后绕着挡墙流经湿地净污池，一部分直接穿过挡墙。
3.根据权利要求2所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的中间碎石笼透水挡墙长度为湿地净污池直径的0.75倍，前后挡墙以中间碎石笼透水挡墙为轴对称布置，与中间挡墙间距0.5^0.6倍直径距离，长度为0.5倍直径，在池底种植适量的水生植物，在池底填置吸附基质球，填置高度不超过排水沟底，当急需大量排水时，选择性的把碎石笼透水挡墙高出湿地净污池，以增大断面过流量，达到及时排水的效果。
4.根据权利要求2、3所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的碎石笼透水挡墙，由350mm和250mm碎石笼叠加而成，具体步骤是，底层为250mm碎石笼，间隔50mm摆放,第二层为350mm和250mm碎石笼间隔摆放，同样间隔50mm摆放,依次逐层叠加，形成透水石笼挡墙，并在墙顶种植水生植物。
5.如权利要求2、3所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的碎石笼透水挡墙的制作方法，首先批量制作长度为350mm和250mm的碎石笼，然后叠置透水挡墙，底层为250mm碎石笼，间隔50mm摆放,第二层为350mm和250mm碎石笼间隔摆放，同样间隔50mm摆放，且边摆放边用软钢丝把相邻碎石笼绑住，依次逐层叠加，形成碎石笼透水挡墙，并在墙顶种植挺水植物。
6.根据权利要求2所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的碎石笼，由包塑钢丝编制而成，长X宽X高=250mmX 200mmX 200mm或=350mmX 200mmX 200mm,网孔控制在30mm~40mm,碎石尺寸为50mnTl00mm。
7.根据权利要求3所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的吸附基质球4把灰洛和木炭打碎混合,盛于孔径为2_尼龙网布袋,制成直径30_左右球状体,散布在池底。
8.根据权利要求2所述的灌区稻田排水沟串联湿地净污系统，其特征是所述的水生植物，有沉水植物，菹草、苦草；有挺水植物，茨菰、茭草。
【文档编号】C02F9/14GK103803760SQ201410036964
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 任文畅 申请人:河海大学