CN109534516A - 一种潜流式农田排水沟生态净化器 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种潜流式农田排水沟生态净化器，其结构包括沉淀区、吸附截留区、生态净化区，其中吸附截留区的一侧连接沉淀区，吸附截留区的另一侧连接生态净化区，吸附截留区和生态净化区之间设有卡槽，卡槽内安装有水闸。优点：1）不影响灌区排水沟的退水效率；2）净化效果好；3）维护简单，管理方便；4）无额外占地面积，基建工程少，投资费用低5）制作简单，造价低廉。

Description

一种潜流式农田排水沟生态净化器

技术领域

本发明涉及的是一种置于农田排水沟的潜流式农田退水生态净化器，属于农田面源污染控制技术领域。

背景技术

我国农业生产过程中，长期大量、不合理的施用化肥造成农田生态***内部结构的破坏，氮、磷等污染物流失带来地表水和地下水水体的污染，已成为我国水质的主要污染源之一。农田排水中的氮、磷营养物质是引起受纳水体富营养化的主要原因；有效控制农田面源污染中氮、磷浓度是降低农田面源污染受纳水体富营养化程度的关键措施。

目前农田面源污染控制技术主要有人工湿地技术、滨岸缓冲带控制技术、生态渠道净化技术等。人工湿地技术和滨岸缓冲带控制技术因其占地面积大，难以适应我国人多地少的国情，在推广和应用方面受到了一定程度的限制，尤其在经济发达、人地矛盾突出的地区这种限制更为严重。生态渠道净化技术是一种对农田排水沟渠中污染物质进行原位生态拦截的生态工程技术，虽然可以较好地协调人地矛盾，但是与人工湿地技术、滨岸缓冲带控制技术同样存在基建工程多，现场施工复杂，管理难度大等问题。总之，现有农田面源污染控制技术的推广和应用情况并不理想。

现有技术领域中，具备基建工程需求较少、现场安装方便、可直接用于沟渠中对农田排水进行净化等优点的成型装置***尚不多见，如专利公开号为CN 107176698 A的发明专利公开了一种去除农田退水农药的活性炭与微生物藕合装置，通过在农田排水沟渠内固定透水安装槽并安装嵌入式过滤墙，在农田水体逐层流过嵌入式过滤墙时，水体中农药被活性炭—降解菌藕合载体吸附降解，从而降低农田退水中农药浓度；专利公开号为CN103833184 A的发明专利公开了一种置于田埂的水稻田退水水质净化装置，通过在水稻田排水端田埂内固定水质净化装置，在排水过程中控制农田退水中氮、磷浓度以降低受纳水体富营养化程度。；专利公开号为CN 103288312 A的发明专利公开了一种农田排水沟便携式复合人工湿地箱，通过在农田排水沟依次放置多个便携式复合人工湿地净化箱，农田排水由净化箱入水口进入，依次经过生物净化球区下部、活性炭吸附区、生物净化球区上部、微型人工湿地区得到净化处理，以降低其对受纳水体水生生物的危害。

然而，上述技术方案对农田排水沟中的水位都有很高的要求，但是实际情况中，非退水期的农田排水沟水位非常低，远远达不到上述技术方案对于水位的要求。因为在降雨或者农田灌溉期农田排水沟快速退水之后，或者无降雨、农田非灌溉时期，排水沟都有很长一段时间内处于缺水甚至干涸状态，现有技术设备或装置的净化能力一般往往得不到充分发挥，在技术推广实施后，不仅农业面源污染得不到较好地改善，还会造成资源浪费的问题。

发明内容

本发明的目的在于是克服现有技术的上述缺陷，提供一种潜流式农田排水沟生态净化器，解决现实情况中非退水期农田排水沟水位很低，增加净化难度，以及各类净化技术对农田排水沟水位的要求影响净化效率、造成资源浪费的问题。通过在农田排水沟沟底设置潜流式农田排水沟生态净化器，在排水过程中能够有效控制农田退水中氮磷、有机物的含量，以降低受纳水体富营养化程度。

本发明的技术解决方案：一种置于农田排水沟的潜流式生态净化器，其结构包括沉淀区、吸附截留区、生态净化区、卡槽四个部分。实施时，可以将若干潜流式农田排水沟生态净化器依次布设在农田排水沟内，并且布设位置位于农田排水沟沟底高程以下，使生态净化器盖板与排水沟沟底平齐。退水期，将水闸的挡水板***卡槽内，农田退水可以直接通过农田排水沟迅速退去，不会对排水沟退水效率造成影响。非退水期，将水闸的挡水板提到卡槽外，构成阻挡农田退水结构。由于挡水板的阻隔，农田退水无法从排水沟直接排出，水流会通过生态净化器的沉淀区进水口流入生态净化器内，并依次流过沉淀区、吸附截留区、生态净化区，净化后的尾水将通过生态净化区处的排水口重新排入农田排水沟，完成农田退水的水质净化过程。

本发明的优点：

1）不影响灌区排水沟的退水效率；闸板可控制水流进入生态净化器净化或是直接通过农田排水沟退去，在非退水期对农田退水进行微生物净化，退水期不影响灌区退水效率。

2）净化效果好；该项技术可有效地降低农田排水中氮磷的含量，实施时，可以将若干个潜流式生态净化器依次铺设于农田排水沟底，增强净化效果。

3）维护简单，管理方便；潜流式农田排水沟生态净化器各部分组件可以在厂家制作，组装完成之后，直接在田间排水沟安置，使用便利。当使用一段时间后，可以分别打开沉淀区、吸附截留区、生态净化区的盖板，更换生物填料、吸附截留材料以及清理沉淀的污泥。

4）无额外占地面积，基建工程少，投资费用低；该技术在实施时，仅需在排水沟沟底向下挖深一个长方体土坑，用于安置生态净化器，因此几乎没有基建工程，并且装置是设置在沟渠底部高程以下，所以也不会占用耕地面积。

5）制作简单，造价低廉；潜流式农田排水沟生态净化器结构简单，造价低廉。可实现工厂化生产，不受时间、季节、地点等的限制。

附图说明

附图1是本发明退水期时的实施例结构剖面图。

附图2是本发明非退水期时的实施例结构剖面图。

附图3是本发明实施例结构的俯视图。

附图4是潜流式农田排水沟生态净化器的结构透视图。

附图5是潜流式农田排水沟生态净化器的结构截面图。

附图6是斜板架的结构示意图。

附图7是斜板架透水面结构正视图。

附图8是污泥盛纳盒的结构示意图。

附图9是粗格栅拦截网盖的结构示意图。

附图10是密闭塑料盖板的结构示意图。

附图11是细格栅拦截网盖的结构示意图。

附图12（A）、12（B）是退水期关闭的水闸（A）、非退水期开启的水闸（B）的结构示意图。

附图13是吸附截留区的容纳箱的结构示意图。

附图14是生态净化区的容纳箱的结构示意图。

图中1是水面、2是排水沟沟岸、3是潜流式生态净化器、31是沉淀区、310是粗格栅拦截网盖、311是斜板架、3111是斜板架透水孔、3112是斜板、3113是斜板脚、312是污泥盛纳盒、32是吸附截留区、320密闭塑料盖板、321是吸附截留区容纳箱、322是吸附截留材料、3211是A细格栅拦截网、3212是B细格栅拦截网、33是生态净化区、330是细格栅拦截网盖、331是生态净化区容纳箱、332是生物填料球、3311是C细格栅拦截网、34是卡槽、4是水闸、41是挡水板、42是固定槽、43是滑槽、44是固定杆、45是固定绳、5是污泥挡板、6是锁扣、7是把手、8是拉手。

具体实施方式

如图4、图5所示，一种潜流式农田排水沟生态净化器，其整体结构为1个由工程塑料制成的长方体箱体，箱体内部分为沉淀区31、吸附截留区32、生态净化区33三个部分，吸附截留区32的一侧连接沉淀区31，另一侧连接生态净化区33，吸附截留区32和生态净化区33之间设有卡槽34，卡槽34内安装有水闸4。

所述的沉淀区31包括粗格栅拦截网盖310、斜板架311、污泥盛纳盒312、污泥挡板5；其中污泥盛纳盒312设于沉淀区31的底部，其结构为L形，如图8所示；斜板架311放置于污泥盛纳盒312的底部上侧，粗格栅拦截网盖310安装于沉淀区31的顶部，其表面设有网孔为边长1厘米的正三角形的粗格栅拦截网，由细不锈钢钢丝制成，粗格栅拦截网的两侧分别设有1个把手7，如图9所示；污泥挡板5设于沉淀区31朝向水流方向的侧边顶部，斜向向外延伸。粗格栅拦截网盖310的外壳、斜板架311、污泥盛纳盒312皆由工程塑料制成。

如图6、图7所示，所述的斜板架311包括斜板架透水孔3111、斜板3112和斜板脚3113，其中2个斜板脚3113设于斜板架311的底部两侧，斜板架311的侧面自上而下等距地设有5块斜板3112，斜板3112的宽度与斜板架311相同，长度自上而下依次由短变长，呈阶梯式结构，其表面非常光滑；每块斜板3112与的斜板架311连接处下方设有1个矩形的透水孔3111。

所述的吸附截留区32包括密闭塑料盖板320、吸附截留区容纳箱321、吸附截留材料322；其中密闭塑料盖板320安装于吸附截留区32的顶部，其上表面的中央设有1个把手7，如图10所示；吸附截留区容纳箱321安置于吸附截留区32的内部，其内部填有吸附截留材料322，一般采用火山石或者活性炭等材料。

如图13所示，所述的吸附截留区容纳箱321由工程塑料制成，其上部为敞开结构，其相对两侧面的顶部设有1对拉手8，其余箱面为密闭结构；吸附截留区容纳箱321与沉淀区31相近的侧面上设有A细格栅拦截网3211，即生态净化器入水口；与生态净化区33相近的侧面上设有B细格栅拦截网3212，均由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形，A细格栅拦截网3211的面积是B细格栅拦截网3212面积的两倍。

所述的生态净化区33包括细格栅拦截网盖330、生态净化区容纳箱331、生物填料球332；其中细格栅拦截网盖330安装于生态净化区33的顶部，其上表面的一侧设有一片细格栅拦截网，即生态净化器排水口，另一侧设有1对把手7，细格栅拦截网由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形，如图11所示；生态净化区容纳箱331安置于生态净化区33的内部，其内部填有若干生物填料球33，生物填料球332一般采用聚丙烯材质。

如图14所示，所述的生态净化区容纳箱331由工程塑料制成，工程塑料制成，其上部为敞开结构，其相对两侧面的顶部设有1对拉手8，其余箱面为密闭结构；生态净化区容纳箱331与吸附截留区32相近的侧面上设有C细格栅拦截网3311，由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形。

如图12（A）、12（B）所示，所述的水闸4包括挡水板41、固定槽42、滑槽43、固定杆44、固定绳45，其中滑槽43为1对长度相同且内凹的金属条，其底部连通，整体宽度与潜流式农田排水沟生态净化器箱体的宽度相同；挡水板41设置在滑槽43中，并且通过固定绳45与固定杆44相连，挡水板41的大小与潜流式农田排水沟生态净化器箱体横截面大小相当；滑槽43的上部设有2对水平的固定槽42，用于放置固定杆44，2对固定槽42分别对应退水期水闸关闭时、和非退水期水闸开启时挡水板41的位置。水闸4的各部分组件由铝合金材料制成。

如图4所示，所述的沉淀区31、吸附截留区32、生态净化区33与水流方向平行的相对两侧面的顶部设有1对锁扣6，分别用于固定粗格栅拦截网盖310、密闭塑料盖板320、细格栅拦截网盖330。

实际使用时，在农田排水沟沟底向下挖深若干个长方体土坑，将若干潜流式农田排水沟生态净化器依次布设在农田排水沟内，使得其布设位置位于排水沟沟底高程以下，并且顶部盖板与排水沟沟底表面平齐；如图1~图3所示，将若干潜流式农田排水沟生态净化器依次布设在农田排水沟内。

当带有污泥或者植物残体等杂物的农田尾水沉淀区31用于拦截较大的植物残体等杂物，防止对净化器造成阻塞；带有污泥或者植物残体等杂物的农田尾水流通过斜板架311的透水孔3111流向生物填料区32时，部分密度较大的杂质会在通过斜板架311时沉淀下来，部分密度较小的杂质会被A细格栅拦截网3211拦截，最终滑落至污泥盛纳盒312；使用一段时间后，可以打开粗格栅拦截网盖310，将污泥盛纳盒312中的杂物倒出，继续使用；污泥挡板5用于防止排水沟中的污泥在水流推动下通过细格栅拦截网盖330滑入生态净化器造成净化器堵塞，影响净化效果。

将足量火山石或者活性炭作为吸附截留材料322放置于吸附截留区32内，并用密闭塑料盖板320将吸附截留区顶部盖住密封；使用一段时间后，可以打开密闭塑料盖板320，利用吸附截留区容纳箱321边沿的拉手8，将吸附截留区容纳箱321提出生态净化器，以便将吸附截留材料清理干净，资源重复利用。

生态净化区33用细格栅拦截网盖330盖住出水口，使用一段时间后，可以打开密闭塑料盖板330，利用生态净化区容纳箱331边沿的拉手8，将生态净化区容纳箱331提出，以便更换生物填料球332。

退水期时，将固定杆44安置到位于下方的固定槽42中，此时滑槽43中的挡水板41向下滑动，***卡槽34内；由于没有挡水板41的阻隔，灌区农田退水可以在排水沟中迅速退去，不会对灌区退水效率产生影响；此外，由于挡水板41***卡槽之中，对生态净化器起到一个阻断作用，以免退水期农田退水速度过快造成生态净化器阻塞。非退水期时，将固定杆44安置到位于上方的固定槽42中，此时滑槽43中的挡水板41向上滑动，并且与生态净化器组成挡水结构；由于挡水板41的阻隔，农田退水无法从排水沟直接排出，水流会通过生态净化器的沉淀区31的进水口流入生态净化器内，并依次流过沉淀区31、吸附截留区32、生态净化区33，净化后的尾水将通过生态净化区33处的排水口重新排入农田排水沟，完成农田退水的水质净化过程。

本发明提出的一种潜流式农田排水沟生态净化器，可有效地降低农田排水中氮磷含量，且对农田排水沟水位无要求，适合大范围推广。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是包括沉淀区（31）、吸附截留区（32）、生态净化区（33），其中吸附截留区（32）的一侧连接沉淀区（31），吸附截留区（32）的另一侧连接生态净化区（33），吸附截留区（32）和生态净化区（33）之间设有卡槽（34），卡槽（34）内安装有水闸（4）。

2.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的沉淀区（31）包括粗格栅拦截网盖（310）、斜板架（311）、污泥盛纳盒（312）、污泥挡板（5）；其中污泥盛纳盒（312）设于沉淀区（31）的底部，其结构为L形；斜板架（311）放置于污泥盛纳盒（312）的底部上侧，粗格栅拦截网盖（310）安装于沉淀区（31）的顶部，其表面设有网孔为边长1厘米的正三角形的粗格栅拦截网，由细不锈钢钢丝制成，粗格栅拦截网的两侧分别设有1个把手（7）；污泥挡板（5）设于沉淀区（31）朝向水流方向的侧边顶部，斜向向外延伸。

3.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的斜板架（311）包括斜板架透水孔（3111）、斜板（3112）和斜板脚（3113），其中2个斜板脚（3113）设于斜板架（311）的底部两侧，斜板架（311）的侧面自上而下等距地设有5块斜板（3112），斜板（3112）的宽度与斜板架（311）相同，长度自上而下依次由短变长，呈阶梯式结构；每块斜板（3112）与的斜板架（311）连接处下方设有1个矩形的透水孔（3111）。

4.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的吸附截留区（32）包括密闭塑料盖板（320）、吸附截留区容纳箱（321）、吸附截留材料（322）；其中密闭塑料盖板（320）安装于吸附截留区（32）的顶部，其上表面的中央设有1个把手（7）；吸附截留区容纳箱（321）安置于吸附截留区（32）的内部，其内部填有吸附截留材料（322）。

5.根据权利要求4所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的吸附截留区容纳箱（321）上部为敞开结构，其相对两侧面的顶部设有1对拉手（8），其余箱面为密闭结构；吸附截留区容纳箱（321）与沉淀区（31）相近的侧面上设有A细格栅拦截网（3211），即生态净化器入水口；与生态净化区（33）相近的侧面上设有B细格栅拦截网（3212），均由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形，A细格栅拦截网（3211）的面积是B细格栅拦截网（3212）面积的两倍。

6.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的生态净化区（33）包括细格栅拦截网盖（330）、生态净化区容纳箱（331）、生物填料球（332）；其中细格栅拦截网盖（330）安装于生态净化区（33）的顶部，其上表面的一侧设有一片细格栅拦截网，即生态净化器排水口，另一侧设有1对把手（7），细格栅拦截网由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形；生态净化区容纳箱（331）安置于生态净化区（33）的内部，其内部填有若干生物填料球（332）。

7.根据权利要求6所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的生态净化区容纳箱（331）由工程塑料制成，工程塑料制成，其上部为敞开结构，其相对两侧面的顶部设有1对拉手（8），其余箱面为密闭结构；生态净化区容纳箱（331）与吸附截留区（32）相近的侧面上设有C细格栅拦截网（3311），由细不锈钢丝制成，网孔是边长0.5厘米的正三角形。

8.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的水闸（4）包括挡水板（41）、固定槽（42）、滑槽（43）、固定杆（44）、固定绳（45），其中滑槽（43）为1对长度相同且内凹的金属条，其底部连通，整体宽度与潜流式农田排水沟生态净化器箱体的宽度相同；挡水板（41）设置在滑槽（43）中，并且通过固定绳（45）与固定杆（44）相连，挡水板（41）的大小与潜流式农田排水沟生态净化器箱体横截面大小相当；滑槽（43）的上部设有2对水平的固定槽（42），用于放置固定杆（44），2对固定槽（42）分别对应退水期水闸关闭时、和非退水期水闸开启时挡水板（41）的位置。

9.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征是所述的沉淀区（31）、吸附截留区（32）、生态净化区（33）与水流方向平行的相对两侧面的顶部设有1对锁扣（6），分别用于固定粗格栅拦截网盖（310）、密闭塑料盖板（320）、细格栅拦截网盖（330）。

10.根据权利要求1所述的一种潜流式农田排水沟生态净化器，其特征在于，实际使用时，在农田排水沟沟底向下挖深若干个长方体土坑，将若干潜流式农田排水沟生态净化器依次布设在农田排水沟内，使得其布设位置位于排水沟沟底高程以下，并且顶部盖板与排水沟沟底表面平齐；

当带有污泥或者植物残体杂物的农田尾水沉淀区（31）用于拦截较大的植物残体杂物，防止对净化器造成阻塞；带有污泥或者植物残体杂物的农田尾水流通过斜板架（311）的透水孔（3111）流向生物填料区（32）时，部分密度较大的杂质会在通过斜板架（311）时沉淀下来，部分密度较小的杂质会被A细格栅拦截网（3211）拦截，最终滑落至污泥盛纳盒（312）；使用一段时间后，可以打开粗格栅拦截网盖（310），将污泥盛纳盒（312）中的杂物倒出，继续使用；污泥挡板（5）用于防止排水沟中的污泥在水流推动下通过细格栅拦截网盖（330）滑入生态净化器造成净化器堵塞，影响净化效果；

将足量火山石或者活性炭作为吸附截留材料（322）放置于吸附截留区（32）内，并用密闭塑料盖板（320）将吸附截留区顶部盖住密封；使用一段时间后，可以打开密闭塑料盖板（320），利用吸附截留区容纳箱（321）边沿的拉手（8），将吸附截留区容纳箱（321）提出生态净化器，以便将吸附截留材料清理干净，资源重复利用；生态净化区（33）用细格栅拦截网盖（330）盖住出水口，使用一段时间后，可以打开密闭塑料盖板330，利用生态净化区容纳箱（331）边沿的拉手（8），将生态净化区容纳箱（331）提出，以便更换生物填料球（332）；

退水期时，将固定杆（44）安置到位于下方的固定槽（42）中，此时滑槽（43）中的挡水板（41）向下滑动，***卡槽（34）内；由于没有挡水板（41）的阻隔，灌区农田退水可以在排水沟中迅速退去，不会对灌区退水效率产生影响；此外，由于挡水板（41）***卡槽之中，对生态净化器起到一个阻断作用，以免退水期农田退水速度过快造成生态净化器阻塞；

非退水期时，将固定杆（44）安置到位于上方的固定槽（42）中，此时滑槽（43）中的挡水板（41）向上滑动，并且与生态净化器组成挡水结构；由于挡水板（41）的阻隔，农田退水无法从排水沟直接排出，水流会通过生态净化器的沉淀区（31）的进水口流入生态净化器内，并依次流过沉淀区（31）、吸附截留区（32）、生态净化区（33），净化后的尾水将通过生态净化区（33）处的排水口重新排入农田排水沟，完成农田退水的水质净化过程。