一種治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種蓄水減污管理模式的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)地勢(shì)低于稻田，塘堰主體為橢圓形，塘堰主體沿長(zhǎng)軸方向設(shè)置有生態(tài)進(jìn)水溝和生態(tài)出水溝，塘堰主體和生態(tài)進(jìn)水溝之間設(shè)有格柵池，所述的生態(tài)進(jìn)水溝和生態(tài)出水溝每隔一段距離設(shè)置有攔水閘，所述的塘堰主體、生態(tài)進(jìn)水溝和生態(tài)出水溝的兩岸均設(shè)有草皮生態(tài)護(hù)坡，草皮生態(tài)護(hù)坡由可降解的生態(tài)袋呈階梯狀壘疊而成，生態(tài)袋內(nèi)填充有草籽和土壤，塘堰主體底部均勻覆蓋有底泥，底泥表面設(shè)置有水生植被。本實(shí)用新型的減污效果較好，總氮的去除率達(dá)到60%~90%，總磷的去除率達(dá)到30%~80%。
【專利說明】
-種治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘框生態(tài)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)水利技術(shù)領(lǐng)域和防控農(nóng)業(yè)面源污染領(lǐng)域，具體設(shè)及一種蓄水 減污管理模式的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)，尤其適用于南方地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的 治理。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著點(diǎn)源污染控制能力的提高，面源污染的嚴(yán)重性逐漸呈現(xiàn)出來，其中農(nóng)業(yè)面源 污染最為普遍。農(nóng)業(yè)面源污染主要是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，農(nóng)田中的上粒、氮素、憐、農(nóng)藥及 其它有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，在降水或灌概過程中，通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏，使 大量污染物進(jìn)入水體而形成的水環(huán)境污染。主要包括±壤流失、化肥污染、農(nóng)藥污染、畜禽 養(yǎng)殖污染及其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中造成的面源污染。它具有分散性和隱蔽性、隨機(jī)性和不確 定性W及廣泛性和不易監(jiān)測(cè)性等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)面源污染已構(gòu)成了當(dāng)今世界水質(zhì)惡化的第一大 威脅。我國(guó)南方降雨較多，在南方水稻種植區(qū)，水中常攜帶大量的氮憐等負(fù)荷，從而造成了 較廣的農(nóng)業(yè)面源污染。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外處理面源污染主要采用人工濕地法、穩(wěn)定塘法^及±地過濾法等。人 工濕地法是國(guó)內(nèi)外推廣利用多年的治理污染的技術(shù)，目前主要是表面流和潛流兩種人工濕 地，運(yùn)種技術(shù)處理效果較好，但占地面積大，構(gòu)建成本高。穩(wěn)定塘法是一種利用天然凈化能 力的生物處理構(gòu)筑物的總稱，主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機(jī)污染物，但也存 在占地面積大、功能單一、處理時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)?！赖剡^濾法是在人工控制條件下，通過± 壤-植物系統(tǒng)的一系列過程進(jìn)行處理，相對(duì)于其他技術(shù)具有節(jié)省投資、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)， 存在的主要問題是水力負(fù)荷低、處理能力差W及占地面積大。W上方法普遍存在占地面積 大等問題，針對(duì)國(guó)內(nèi)尤其南方地區(qū)人多地少的現(xiàn)狀，W上方法不能有效的利用現(xiàn)有±地，不 適于在南方農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
[0004] 南方水稻灌區(qū)的多水塘濕地系統(tǒng)，由許多溝塘組成，星羅棋布地分布在農(nóng)田中，若 將運(yùn)些塘堪主體進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或改造，并加之合理的管理模式，可W將其用來減緩和治理 農(nóng)業(yè)面源污染。鑒于此，經(jīng)過試驗(yàn)與研究，本實(shí)用新型提出了一種蓄水減污管理模式的塘堪 主體，為農(nóng)業(yè)面源污染的防治探尋一條具有地域特色的技術(shù)途徑。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于從環(huán)境保護(hù)和污染處理的角度，提出一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、工程 造價(jià)成本低、治污效果好并適宜大面積推廣應(yīng)用的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體如下：
[0007] -種治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)，包括塘堪主體1、草皮生態(tài)護(hù)坡2、塘堪內(nèi) 部用于植物生長(zhǎng)的底泥3、塘堪底部的水生植被4、生態(tài)進(jìn)水溝5、生態(tài)出水溝6和格柵池7;所 述的塘堪生態(tài)系統(tǒng)地勢(shì)低于稻田，所述的塘堪主體1為楠圓形，塘堪主體1沿長(zhǎng)軸方向設(shè)置 有生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6，生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6位于塘堪主體1兩側(cè)，塘堪主體 I和生態(tài)進(jìn)水溝5之間設(shè)有格柵池7,所述的生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6每隔一段距離設(shè)置 有攔水閩8,所述的塘堪主體1、生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6的兩岸均設(shè)有草皮生態(tài)護(hù)坡2， 所述的草皮生態(tài)護(hù)坡2由可降解的生態(tài)袋呈階梯狀壘疊而成，所述的生態(tài)袋內(nèi)填充有草巧 和上壤，所述的塘堪主體1底部均勻覆蓋有底泥3，底泥3表面設(shè)置有水生植被4，稻田與塘堪 主體1的面積比為15:1~20:1;塘堪主體1的塘巧邊坡迎水面邊坡不睹于1:1，背水面邊坡不 睹于1:1.5;塘堪主體1的水深為0.6m~1.5m。
[000引所述的塘堪主體1長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度比為2:1~5:1，短軸長(zhǎng)度在IOmW上的楠圓形。
[0009] 所述的生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6每隔300~500m設(shè)置攔水閩8。
[0010] 所述的塘堪主體1設(shè)有多個(gè)生態(tài)進(jìn)水溝5和多個(gè)生態(tài)出水溝6。
[0011] 底泥3深度為20~60cm。
[0012] 本實(shí)用新型具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0013] 此塘堪主體W水生植被為核屯、的塘堪主體生態(tài)系統(tǒng)來處理農(nóng)田排水中的氮憐負(fù) 荷，不需要復(fù)雜的水處理過程，加上蓄水減污的管理模式，操作簡(jiǎn)單方便，只需封閉生態(tài)出 水溝，將水蓄到指定深度，保持一定的滯水時(shí)間，待處理完后即可；蓄水減污管理模式的塘 堪主體能從多方面進(jìn)行減污，讓稻田排水在塘堪主體中靜置一定時(shí)間，可W通過塘堪水生 植物對(duì)氮憐的吸收、附著于水生植物上的微生物對(duì)氮憐的降解和靜置下稻田排水中污染負(fù) 荷的沉降W及塘堪底泥的吸附共四個(gè)方面進(jìn)行減污，可W最大限度減緩農(nóng)業(yè)面源污染，根 據(jù)試驗(yàn)，總氮的去除率達(dá)到60%~90%，總憐的去除率達(dá)到30%~80% ;本實(shí)用新型的構(gòu)建 成本和操作管理成本較低，且對(duì)操作人員沒有專業(yè)要求，適宜推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型的斷面示意圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型的平面示意圖；
[0016] 圖3是生態(tài)進(jìn)水溝縱斷面示意圖；
[0017] 其中：1-塘堪主體;2-草皮生態(tài)護(hù)坡;3-底泥;4-水生植被，5-生態(tài)進(jìn)水溝，6-生態(tài) 出水溝，7-格柵池，8-攔水閩。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述：
[0019]實(shí)施例1
[0020] 如圖1-3所示，一種治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)，包括塘堪主體1、草皮生態(tài) 護(hù)坡2、塘堪內(nèi)部用于植物生長(zhǎng)的底泥3、塘堪底部的水生植被4、生態(tài)進(jìn)水溝5、生態(tài)出水溝6 和格柵池7;所述的塘堪生態(tài)系統(tǒng)地勢(shì)低于稻田，所述的塘堪主體1為楠圓形，塘堪主體1沿 長(zhǎng)軸方向設(shè)置有生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6,生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6位于塘堪主體1 兩側(cè)，塘堪主體1和生態(tài)進(jìn)水溝5之間設(shè)有格柵池7,所述的生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6每隔 一段距離設(shè)置有攔水閩8,所述的塘堪主體1、生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6的兩岸均設(shè)有草 皮生態(tài)護(hù)坡2,所述的草皮生態(tài)護(hù)坡2由可降解的生態(tài)袋呈階梯狀壘疊而成，所述的生態(tài)袋 內(nèi)填充有草巧和±壤，所述的塘堪主體1底部均勻覆蓋有底泥3，底泥3表面設(shè)置有水生植被 4,稻田與塘堪主體1的面積比為15:1~20:1;塘堪主體1的塘巧邊坡迎水面邊坡不睹于1:1， 背水面邊坡不睹于1: 1.5;塘堪主體I的水深為0.6m~1.5m。
[0021] 所述的塘堪主體1長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度比為2:1~5:1，短軸長(zhǎng)度在IOmW上的楠圓形。
[0022] 所述的生態(tài)進(jìn)水溝5和生態(tài)出水溝6每隔300~500m設(shè)置攔水閩8。
[0023] 所述的塘堪主體1設(shè)有多個(gè)生態(tài)進(jìn)水溝5和多個(gè)生態(tài)出水溝6。
[0024] 底泥3深度為20~60畑1。
[0025] 一種蓄水減污管理模式的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)（W江西省灌概試驗(yàn) 中屯、站為例），具體的操作規(guī)程如下：
[00%]在地勢(shì)低于稻田處設(shè)置塘堪主體，稻田與塘堪主體面積比為12.3:1，平面形狀為 類楠圓，長(zhǎng)軸40m，短軸13m，塘堪斷面示意圖見圖1，采用梯形斷面，邊坡取1:2,種植底泥厚 20cm，蓄水減污管理模式下采用的日常蓄水水位為60cm，塘堪種植的水生植物為蓮截。
[0027] 采用表面流人工濕地工藝，在塘堪主體進(jìn)口前修一個(gè)格柵池，大型的漂浮物先由 格柵池?cái)r截，然后維持塘堪主體的低水位，為稻田排水預(yù)留空間，當(dāng)?shù)咎锱潘湃胩量爸黧w 時(shí)，同時(shí)封閉生態(tài)出水溝，直到稻田排水蓄滿塘堪主體，讓稻田排水在塘堪主體中靜置3~5 天，即水體滯留時(shí)間設(shè)置為3~5天，之后再通過塘堪主體中的蓮截對(duì)氮憐的吸收、附著于蓮 截上的微生物對(duì)氮憐的降解和靜置下稻田排水中污染負(fù)荷的沉降和底泥的吸附四個(gè)方面 作用，從而達(dá)到對(duì)氮憐的減污效果。
[0028] 蓄水減污管理模式的塘堪主體的減污效果很好，其減污效果見表1:
[0029] 表1塘堪主體的減污效果表 [00301
[0031] 由表1可W看出蓄水減污管理模式的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堪生態(tài)系統(tǒng)對(duì)稻田的 凈化效果相當(dāng)好。
[0032] 1、利用水生植被構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，有效吸收隨農(nóng)田排水帶來的營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷
[0033] 在塘堪主體中種植水生植被，可W構(gòu)建環(huán)境友好、生態(tài)健康、可持續(xù)利用的塘堪主 體生態(tài)系統(tǒng)，我們將塘堪主體進(jìn)行合理利用，栽培水生植物，利用運(yùn)種塘堪主體系統(tǒng)，吸收 農(nóng)田排水中的氮憐負(fù)荷，減少氮憐向自然水體中排放。運(yùn)樣既可W解決人工濕地占地面積 大的問題，又可W有效地?cái)r截和消納灌區(qū)的氮憐面源污染物，且水生植物吸收的氮憐可用 于自身的營(yíng)養(yǎng)需求。如選擇有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物，如水寥、高桿燈忍草W及蓮截等，還會(huì) 帶來經(jīng)濟(jì)效益。
[0034] 2、合理的稻田面積與塘堪主體比
[0035] 稻田面積與塘堪主體比方面，不僅要考慮塘堪主體對(duì)水體的凈化效果，還要考慮 現(xiàn)有±地的充分利用，綜合運(yùn)兩個(gè)方面，最后確定稻田面積與塘堪主體比取15:1~20:1。
[0036] 3、塘堪主體平面形狀
[0037] 塘堪主體宜采用楠圓形或類楠圓形，長(zhǎng)寬比在3:1左右，寬度在IOmW上，并使進(jìn)出 水流通道沿楠圓的長(zhǎng)邊方向。在自然形成的法地進(jìn)行擴(kuò)建或在原有的塘堪基礎(chǔ)上進(jìn)行改 造。
[0038] 4、塘堪主體的邊坡系數(shù)W及護(hù)坡型式
[0039] 選擇草皮生態(tài)護(hù)坡的型式，并根據(jù)塘巧邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算，確定迎水面的邊坡不 睹于1:1，背水面不睹于1:1.5。運(yùn)樣的護(hù)坡型式和邊坡系數(shù)，不僅滿足塘巧邊坡的穩(wěn)定，草 皮生態(tài)護(hù)坡還減緩了水體對(duì)塘巧邊坡上體的浸潤(rùn)作用，并且草皮生態(tài)護(hù)坡還輔助了水體的 凈化。
[0040] 5、蓄水深度的選擇
[0041] 蓄水深度的選擇不僅需考慮凈化效果，還要考慮是否有灌水要求。本實(shí)用新型設(shè) 計(jì)的塘堪主體采用植被全部覆蓋，故塘堪主體水深選擇為0.6~0.9m，若兼有蓄水灌概的要 求，可適當(dāng)增加蓄水深度。
[0042] 所述一種蓄水減污管理模式的塘堪主體的運(yùn)行管理技術(shù)要點(diǎn)包括：
[0043] 1、蓄水減污管理的主要過程
[0044] 先維持塘堪主體的低水位，為稻田排水預(yù)留空間，在稻田排水排入塘堪主體前，封 閉出口，直到稻田排水蓄滿塘堪主體，讓稻田排水在塘堪主體中靜置一定時(shí)間，通過靜置下 稻田排水中污染物質(zhì)的沉降、水生濕地植物對(duì)氮憐的吸收、附著于水生植物上的微生物對(duì) 氮憐的降解W及底泥的吸附四個(gè)方面作用，從而達(dá)到對(duì)氮憐的減污效果。
[0045] 2、最佳水體滯留時(shí)間的選擇
[0046] 水體滯留時(shí)間是指待處理污水在塘堪主體內(nèi)的平均停留時(shí)間，也就是塘堪主體系 統(tǒng)處理污染水體的平均反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)研究，在蓄水減污的管理模式下，污染水體在塘堪主 體中的最佳滯留時(shí)間是3~5天，即在蓄水減污模式下，氮憐等負(fù)荷在3~5天后的吸收效果 較好。
[0047] 3、塘堪主體進(jìn)出水口管理
[004引為了提高塘堪主體的運(yùn)行效率，即滿足進(jìn)水快，處理完后出水快，并且應(yīng)盡量使污 染水體在塘堪主體中均勻分配，同時(shí)避免出現(xiàn)死水區(qū)，故考慮設(shè)置多個(gè)生態(tài)進(jìn)水溝和多個(gè) 生態(tài)出水溝。
[0049] 4、植被收割與清渺
[0050] 為了防止水生植被在底泥W上部分死亡，植被殘?bào)w對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，需要在 灌區(qū)面源污染物負(fù)荷排放相對(duì)較少的時(shí)期進(jìn)行植被收割，一般在11月份進(jìn)行收割。并且及 時(shí)收割具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植被，還會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)效益。除收割植被W外，對(duì)于多年運(yùn)行后的塘堪 主體，需要進(jìn)行底泥疏竣，降低底層水體的耗氧量和腐殖質(zhì)的含量。疏竣后挖出的渺泥應(yīng)結(jié) 合周邊地形進(jìn)行處理，防止影響農(nóng)作物耕作W及塘堪主體的邊坡穩(wěn)定等。塘堪主體的底泥 深度一般控制在20~60cm的范圍。
[0051] 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:包括塘堰主體（I)、草皮生態(tài) 護(hù)坡(2)、塘堰底部用于植物生長(zhǎng)的底泥(3)、水生植被(4)、生態(tài)進(jìn)水溝(5)、生態(tài)出水溝(6) 和格柵池(7);所述的塘堰生態(tài)系統(tǒng)地勢(shì)低于稻田，所述的塘堰主體（1)為橢圓形，塘堰主體 (1)沿長(zhǎng)軸方向設(shè)置有生態(tài)進(jìn)水溝（5)和生態(tài)出水溝(6)，生態(tài)進(jìn)水溝（5)和生態(tài)出水溝(6) 位于塘堰主體（1)兩側(cè)，塘堰主體（1)和生態(tài)進(jìn)水溝（5)之間設(shè)有格柵池（7)，所述的生態(tài)進(jìn) 水溝(5)和生態(tài)出水溝(6)每隔一段距離設(shè)置有攔水閘（8)，所述的塘堰主體（1)、生態(tài)進(jìn)水 溝(5)和生態(tài)出水溝(6)的兩岸均設(shè)有草皮生態(tài)護(hù)坡(2)，所述的草皮生態(tài)護(hù)坡(2)由可降解 的生態(tài)袋呈階梯狀皇疊而成，所述的生態(tài)袋內(nèi)填充有草籽和土壤，所述的塘堰主體（1)底部 全部均勻覆蓋有底泥(3)，底泥(3)表面設(shè)置有水生植被(4)，稻田與塘堰主體（1)的面積比 為15:1~20:1;塘堰主體（1)的塘埂邊坡迎水面邊坡不陡于1:1，背水面邊坡不陡于1:1.5; 塘堰主體（1)的水深為0.6m~1.5m。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:所述的塘堰 主體(1)長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度比為2:1~5:1，短軸長(zhǎng)度在IOm以上的橢圓形。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:所述的生態(tài) 進(jìn)水溝(5)和生態(tài)出水溝(6)每隔300~500m設(shè)置攔水閘（8)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:所述的塘堰 主體(1)設(shè)有多個(gè)生態(tài)進(jìn)水溝(5)和生態(tài)出水溝(6)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理農(nóng)業(yè)面源污染的塘堰生態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:底泥(3)深 度為20~60cm。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK205472969SQ201620290357
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】崔遠(yuǎn)來, 趙樹君, 吳迪, 楊洋, 劉方平, 羅玉峰
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)