CN213623491U - 一种农田面源污染生态净化沟渠*** - Google Patents

Abstract

一种农田面源污染生态净化沟渠***，以解决现有生态沟渠净水能力差、修建过程复杂、农民后期维护难、成本高的问题。沟渠***：沟体沿长度方向分为上游、中游和下游，沟体的横截面为梯形，四个过滤箱分别放置在上游进水口处、上游与中游交界处、中游与下游交界处、下游出水口处，过滤箱与沟体的长度方向垂直设置，沟体的底部种植植被，碎石铺设在沟体的底部。本实用新型能够有效去除农田排水中的氮磷，能够有效拦截农田排水中的泥沙和漂浮物，在原有自然状态下的农田排水沟渠基础上施工，造价低、易操作、易维护。本实用新型用于农田排水。

Description

一种农田面源污染生态净化沟渠***

技术领域

本实用新型属于农业污染治理领域，具体涉及一种农田面源污染生态净化沟渠***。

背景技术

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一。生态沟渠作为承接农田氮磷排放及下游受纳水体的中间途径，能够在地表水迁移的过程中加以截留和净化，达到削减进入下游受纳水体污染物总量的目的。水生植物可直接吸收水层和底泥中的N(氮)、P(磷)，增强对泥沙N、P的滞留，加速水气界面N素交换和传递，有利于沟渠水体中N素的去除；且其发达的根系强泌氧作用，可为微生物提供大量氧气，有效促进生态沟渠内N素转化，显著缩短无机N素在沟渠中寄宿时间。植物茎秆亦可通过减缓径流流速、增加水流在沟渠中的滞留时间，来使颗粒态N、P沉积而达到拦截效果。由于底泥和水生植物存在，使生态沟渠水体中N、P等污染物发生较复杂的物理、化学和生物作用，并使水体中N、P污染物通过植物吸收、微生物降解得到净化。又因沟渠植物在生长发育过程中进行光合作用，使植物周围形成有氧环境，有助于硝化细菌生长，增强拦截氮磷能力。因此，在自然降雨排水条件下，开发一种易操作、易管理、可推广的生态沟渠***对农田排水中氮磷的拦截效应具有重要意义。目前，主要有两种农田排水沟渠：土质沟渠和混凝土沟渠。土质沟渠净化能力差，易发生水土流失；混凝土沟渠沟底摩擦力小，水流滞留时间短，不利于拦截漂浮物和泥沙的沉降，净化效果不佳；而设施齐全，具有较好的净化效果的生态沟渠***，通常又具有价格高昂或构建及维护方法复杂而难以实现的缺点，不符合农业产业的经济性要求。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有生态沟渠净水能力差、修建过程复杂、农民后期维护难、成本高的问题，而提供一种农田面源污染生态净化沟渠***。

本实用新型为解决上述问题而采用的技术方案是：

一种农田面源污染生态净化沟渠***，所述生态净化沟渠***包括沟体、过滤箱和碎石，所述沟体沿长度方向分为上游、中游和下游，所述沟体的横截面为梯形，四个过滤箱分别放置在上游进水口处、上游与中游交界处、中游与下游交界处、下游出水口处，所述过滤箱与沟体的长度方向垂直设置，所述过滤箱的下端嵌入沟体的沟底，所述过滤箱的两侧边嵌入沟体内侧斜坡中，所述沟体的底部种植植被，所述碎石铺设在沟体的底部。

进一步的，所述过滤箱包括两个冲孔板，每个冲孔板上设置有数个通孔，两个冲孔板平行设置且间距为150mm，两个冲孔板之间填充有基石。

进一步的，所述冲孔板的通孔直径为10mm。

本实用新型的有益效果是：

一、利用本实用新型提供的农田面源污染生态净化沟渠***能够有效拦截农田排水中的泥沙和漂浮物，拦截率可达95％以上；还能够有效去除农田排水中的氮、磷含量，氮去除效率达60％以上，磷去除效率达70％以上；在原有自然状态下的农田排水沟渠基础上施工，解决了生态工程占用耕地的问题，且造价低、易操作、易维护、可大面积推广应用。

二、本实用新型的生态沟渠是在原有自然状态下的土质排水沟基础上进行生物工程改造，生态沟渠两侧植被可以在一定程度上减缓水流速度，又可以有效的防止水土流失；沟底种植的植被不仅能够最大程度上拦截泥沙和悬浮物，吸附、吸收和降解排水沟中的氮、磷等污染物，还丰富了沟渠的生物群落，促进微生物硝化反硝化作用下的氮素转化，并且还具有一定的生态美学意义。

三、本实用新型的生态沟渠中放置了四个过滤箱，内部填充对氮磷具有较强吸附能力的材料基石，利用过滤箱的阻挡作用、吸附材料的吸附作用、可以有效降低水流速度，延长农田排水在沟渠中的滞留时间，沉降泥沙，进一步吸附和净化氮磷等污染物。

四、本实用新型提供了一套行之有效，造价低、易操作、低维护的生态沟渠优化面源污染控制技术，利用本实用新型提供的生态沟渠修建方法，不仅能有效拦截农田排水沟中的漂浮物、沉降泥沙、保持水土、吸附氮磷等污染物，且具有一定的生态景观意义。

附图说明

图1是本实用新型农田面源污染生态净化沟渠***的总体示意图；

图2是生态净化沟渠的横截面示意图；

图3是生态净化沟渠的侧壁和底部结构的示意图；

图4是过滤箱2与沟体1位置的示意图；

图5是过滤箱2嵌入沟体1内的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式包括沟体1、过滤箱2和碎石3，沟体1沿长度方向分为上游A、中游B和下游C，沟体1的横截面为梯形，四个过滤箱2分别放置在上游A进水口处、上游A与中游B交界处、中游B与下游C交界处、下游出水口处，所述过滤箱2与沟体1的长度方向垂直设置，过滤箱2的下端嵌入沟体1的沟底1-1，过滤箱2的两侧边嵌入沟体1内侧斜坡中，沟体1的底部种植植被4，碎石3铺设在沟体1的底部。沟体1为土壤层。

过滤箱2包括两个冲孔板2-1，每个冲孔板2-1上设置有数个通孔2-1-1，两个冲孔板2-1平行设置且间距为150mm，两个冲孔板2-1之间填充有基石2-1-2。

冲孔板2-1的通孔2-1-1直径为10mm。

本实用新型的农田面源污染生态净化沟渠***的修建方法：

步骤一、修坡：对原有的农田排水沟进行修坡，即修成横截面为梯形的沟体1，并分为上游A、中游B和下游C，上游A、中游B和下游C的沟体1内侧坡度应一致，防止沟渠有陡坡，后期水土流失，压伤植株；

步骤二、清杂草：将沟底1-1及侧坡下部高度S2的植物清理干净(全部薅掉)，侧坡上部高度S1保留原沟渠自然生长的植物5，如蒿草、水稗草、徽菜、马齿苋，蒲公英等；

步骤三、沟底种植植被4：上游A的沟底1-1种植狐尾藻，中游B的沟底1-1种植千屈菜，下游C的沟底1-1种植芦苇和香蒲，上述植被4的种植密度均为每平方米36株-49株，这样可以保证种植密度，营造良好的生态净化和拦截环境；狐尾藻、千屈菜、芦苇和香蒲抗病能力强、耐寒、对氮磷具有较强吸附能力，从而提高了净化效率。狐尾藻根状茎发达，且能够在底泥中迅速蔓延，将其种植在水流较快的上游A，能够较快地除去水体中的氮、磷等富营养化元素，对受污染的水体(含底泥)中铵态氮、硝态氮、总氮的去除效率可达到90％以上，还能吸收其中的重金属元素；对天气温度变化的耐受性好。千屈菜对氮磷具有一定的净化效果，对环境适应能力很强，耐寒、耐瘠薄、抗性强容易繁殖，便于管理，且花期长，植株秀美，将其种植在中游B具有很强的观赏价值。芦苇和香蒲是较常见的水质净化植物，繁殖能力很强，植株高大，相对狐尾藻和千屈菜，更适合种在与汇水后相连的下游C，使其有更多的生长空间，形成连片的芦苇群落。综上，本生态沟渠植株种类和分布的配置具有很好的净化效果，同时也具有很强的观赏效果。

步骤四、放置过滤箱2：将过滤箱2中的两个冲孔板2-1平行设置且与沟体1的长度方向垂直埋入沟底1-1，埋入深度为150mm，两个冲孔板2-1的间距为150mm，冲孔板2-1的两侧边嵌入沟体1的侧坡中，嵌入深度为150mm，冲孔板2-1的上端面高出沟渠水位上表面100mm，将两个冲孔板2-1之间填充基石2-1-2，将四个过滤箱2分别放置在上游A进水口处、上游A与中游B交界处、中游B与下游C交界处、下游C出水口处；上游来水污染物含量较高，水流较快，在上游A进水口处设置过滤箱2，可对水中污染物进行初级拦截(初级净化)；生态沟渠中游B距离较长，且水流相对较缓，需设置两个过滤箱2进行吸附和净化(次级净化)，以防污染物沉积；下游C连接汇水口，在下游C出水口处设置过滤箱2进行最后残余污染物的处理和净化(终级净化)。经过初级、次级和终级三道过滤处理，使生态沟渠净化更彻底。

步骤五、铺设碎石3：将沟底1-1铺设碎石3，铺设厚度为50mm，碎石3的粒径为1mm-3mm，至此，完成态净化沟渠***的修建。铺设碎石3以减缓水流，固定植物根系，使污染物沉降。

步骤四中冲孔板2-1的材质为PP(聚丙烯)。

步骤四中基石2-1-2由火山石、沸石和砾石按1:1:1混合而成，火山石粒径为30mm-50mm，沸石粒径为20mm-30mm，砾石粒径为30mm-50mm。火山石无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；其表面粗糙，吸附效果好，有利于微生物固着生长，是培养水中硝化细菌的良好温床。沸石内部充满了细微的孔穴和通道，对氨氮去除效率高，无二次污染，易再生循环使用；沸石具有离子交换特性，对污水中的铜、铅、镉、镍、钼等重金属微粒也具有很强的吸附作用。砾石密度大，具有一定的吸附能力，砾石与火山石和沸石组合使用可起到稳固滤料的作用。综上，三种石材的组合不仅可以有效的吸附水质中的氮、磷及重金属，且稳固、不易阻塞。

Claims (3)

1.一种农田面源污染生态净化沟渠***，其特征在于：所述生态净化沟渠***包括沟体(1)、过滤箱(2)和碎石(3)，所述沟体(1)沿长度方向分为上游(A)、中游(B)和下游(C)，所述沟体(1)的横截面为梯形，四个过滤箱(2)分别放置在上游(A)进水口处、上游(A)与中游(B)交界处、中游(B)与下游(C)交界处、下游出水口处，所述过滤箱(2)与沟体(1)的长度方向垂直设置，所述过滤箱(2)的下端嵌入沟体(1)的沟底(1-1)，所述过滤箱(2)的两侧边嵌入沟体(1)内侧斜坡中，所述沟体(1)的底部种植植被(4)，所述碎石(3)铺设在沟体(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种农田面源污染生态净化沟渠***，其特征在于：所述过滤箱(2)包括两个冲孔板(2-1)，每个冲孔板(2-1)上设置有数个通孔(2-1-1)，两个冲孔板(2-1)平行设置且间距为150mm，两个冲孔板(2-1)之间填充有基石(2-1-2)。

3.根据权利要求2所述的一种农田面源污染生态净化沟渠***，其特征在于：所述冲孔板(2-1)的通孔(2-1-1)直径为10mm。

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