CN103964566B - 旱作物农田首级退水水质强化净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明是旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其结构是在田间排水沟末端竖直设置带有塑料网1开口的塑料波纹管2，该塑料波纹管2顶端略低于排水沟顶，塑料波纹管2在排水沟底以95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球3、生物填料8的钢丝网箱4连通，钢丝网箱4的周围用碎石5堆砌围护，防止水流冲击并过滤水体，竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管2的开口处设置检修盖板6用于检修，保持水管排水通畅。优点：克服现有技术所存在的旱作物农田首级退水污染控制问题，通过在旱作物田间排水沟末端与外排水沟连接处，设置水质强化净化装置，达到调节田间的地下水位和控制农田退水中氮、磷浓度以降低受纳水体富营养化程度的目的。

Description

旱作物农田首级退水水质强化净化装置

技术领域

本发明涉及一种旱作物农田首级退水水质强化净化装置，以生态型排水方式调节田间的地下水位，并降低农田首级退水中氮、磷、有机物，减少排水对承泄区的污染，适用于旱地农田过湿地排水。属于旱作物农田排水及农田面源污染控制技术领域。

背景技术

我国农业生产的长足发展离不开对农业的投入，而农药化肥的大量施用，增加了面源污染物流失的负荷。据太湖农科所实验结果表明：在同等降雨强度下, 小麦地（旱地）前期施氮量在215kg/hm²时， 被雨水淋洗损失的总氮为施氮总量的15%左右；当施氮量提高到225kg/hm²时，淋洗损失高达30%以上。降雨径流以及传统农田排水将导致旱作物农田大量化肥和农药流失进入地表水体，导致河湖水质恶化。

一般而言，旱作物农田排水主要有过湿地排水和盐碱地排水两大任务。过湿地排水的任务是排除农田土壤中多余的水分，要求在一定时间内排除过多的地表水、降低过高的地下水位，使土壤具有适宜的水气比例，满足作物的正常生长和获取较高的收获量。盐碱地排水的任务是控制地下水位，及时排除过多的地表水和地下水，防止盐分在土壤表面聚积，使盐碱地得到改良。

在我国，旱作物农田普遍存在田间排水沟。这些田间排水沟依据农事需要临时挖就，存在的主要问题有：一是不能有效控制田间地下水位；二是排水时，其退水中含有较高浓度的泥沙、氮、磷、农药、及有机物等污染物质。这些污染物质将直接排放入河，最终污染地表水体。

目前，在田间首级排水口设置控制装置来调节田间的地下水位，并净化退水水质的发明尚不多见。CN100485131C公开了一种农田排水排渍控制箱以及田面水自动控制系统，主要是控制农田田面水，控制箱中填充的易形成生物膜的吸附材料对氮、磷营养元素有一定吸收能力，但是这种控制箱当水流过大时易移动，且长时间使用后截留净化氮磷的效果下降，适用期短。

发明内容

本发明提出的是一种旱作物农田首级退水水质强化净化装置。其目的旨在针对上述旱作物农田首级退水污染控制问题，通过在旱作物田间排水沟末端与外排水沟连接处，设置水质强化净化装置，达到调节田间的地下水位和控制农田退水中氮、磷浓度以降低受纳水体富营养化程度的目的。

本发明的技术解决方案：旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其特征是在田间排水沟末端竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管，该塑料波纹管顶端略低于排水沟顶，塑料波纹管在排水沟底以95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球、生物填料的钢丝网箱连通，钢丝网箱的周围用碎石堆砌围护，防止水流冲击并过滤水体，竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管的开口处设置检修盖板用于检修，保持水管排水通畅。

本发明的优点：

1）水质净化效果好，净化装置的塑料网阻拦了大体积污染物质，碎石起到对钢丝网箱出水和迎水过滤作用；竖直管道具有曝气功能，使退水跌落曝气，增加溶解氧而有利于微生物生长和降解；生物填料球减少了农田退水中氮、磷和有机污染物含量；

2）有效调节田间的地下水位，充分利用原有的农田田埂、田间排水沟和外排水沟，合理的结构设计解决了生态工程占地较多的问题；

3）可定期打开检修盖，检修堵塞，不影响排水通畅，水质净化装置结合在旱作物农田首级退水排放过程中，形成生态型排水方式，基建工程少，不改变农业生产格局；

4）利于田间排水沟排水口修复和重建，工程造价与维护成本低廉，运行管理维护简单，易于大面积推广。

附图说明

附图1 是水质强化净化装置布设剖视图。

附图2 是生物填料球示意图。

附图3 是水质强化净化装置布设平面示意图。

附图4 铁丝网箱示意图。

图中的1是塑料网开口，2是塑料波纹管，3是生物填料球，4是铁丝网箱，5是碎石，6是检修盖板，7是球形的凸起骨架，8是生物填料。

具体实施方式

下面根据附图所示对本发明进行进一步详细描述：

对照图1，在田间排水沟末端竖直设置带有塑料网开口1的塑料波纹管2作为导水管，管径为20cm或30cm或40cm，在排水沟底以下20cm处以95°转向，使塑料管呈5°倾斜穿出田埂进入外排水沟，使水体自流而不发生淤积，而退水在竖直管段跌落，起到曝气作用。塑料网开口1设在竖直塑料波纹管上部，呈半圆曲面，塑料网口为1cm×1cm矩形，塑料网开口底端高于田间排水沟底面15cm，用于调节水位，当地下水位过高时，田间排水沟水面上升，农田首级退水经塑料网开口进入强化净化装置后排出，塑料网起到格栅作用，拦截体积较大杂质。塑料网开口1底端高于田间排水沟底面15cm。塑料波纹管2管径为30cm，顶端低于排水沟顶5cm，并在排水沟底以下20cm位置以95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球3、生物填料8的钢丝网箱4连接。钢丝网箱4为可开启式，尺寸设计为50cm×40cm×40cm，其底面和钢丝网箱4与塑料管的连通面紧靠外排水沟沟壁，塑料波纹管2连通面外三个侧面用适当大小的碎石5堆砌围护，保证塑料网箱的稳定性，同时碎石起到对钢丝网箱出水和迎水过滤作用，防止水流冲刷而移动。竖直波纹管上开口设置检修盖板6，设置为圆锥形，利用减少塑料管的承压，底部直径大于塑料波纹管的管径，高为5cm，用于定期检修堵塞，保证排水通畅。

对照图2，所述生物填料球3由聚烯烃塑料制成球形的骨架与以聚氨酯等比表面积大的生物填料构成，用来净化农田首级退水中的氮磷和容易生物降解的有机物，生物填料球直径为6cm。

对照图3，旱作物农田内部设有一条田间排水沟，其末端通向紧靠外排水沟的一条田埂，该紧靠外排水沟的田埂横断面如图1所示为梯形，钢丝网箱4与塑料波纹管2的连通面紧靠梯形田埂外壁，其余三个侧面及底面堆砌碎石墙围护。强化净化装置合理的结构设计，充分利用原有的农田田埂、田间排水沟和外排水沟，起到一个生态型排水口的作用，本实施例中外排水沟底低于田间排水沟底40cm及以上。

对照图4，所述钢丝网箱4为可开启式，便于更换生物填料球，尺寸根据塑料管管径和外排水沟宽度确定，可设计为50cm×40cm×40cm或60cm×50cm×50cm等，钢丝网的孔径小于生物填料球的直径。铁丝网箱4内装有生物填料球3， 生物填料8。

 实施本发明后，当地下水位过高或地表水过多时，田间排水沟水面上升，退水经塑料网开口进入强化净化装置后及时排出，同时退水中较大杂质被塑料网口拦截，退水在竖直管段跌落曝气，增加溶解氧，然后经过生物填料球N、P营养元素和有机污染物等负荷能有效降低，达到净化水质目的。当地下水位未达到一定高度，田间排水沟内水面低于塑料网开口，不进行排水。净化装置运行一段时间生物净化球上的生物膜老化，可方便地将铁丝网箱打开对生物净化球进行处理与更新。所设置的检修盖板，可定期打开检修防止堵，保证排水通畅。

实施例

用塑料网、塑料波纹管、生物填料球、钢丝网箱、碎石和检修盖板组建，在田间排水沟末端竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管，塑料管顶端略低于排水沟顶，塑料管在排水沟底以下适当位置95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球的铁丝网箱连接，铁丝网箱周围用适当大小的碎石堆砌围护，防止水流冲击并过滤水体，竖直波纹管上开口设置盖板用于检修，防止导水管堵塞。塑料网开口设在竖直塑料波纹管上部，呈半圆曲面，底端高于田间排水沟底面适当距离，用于调节水位，当地下水位过高或地表水过多时，田间排水沟水面上升，退水经塑料网开口进入强化净化装置后及时排出，同时退水中较大杂质被塑料网口拦截，N、P营养元素和有机污染物等负荷经过生物填料球能有效降低。当地下水位未达到一定高度，田间排水沟内水面低于塑料网开口，不进行排水。净化装置运行一段时间生物净化球上的生物膜老化，可方便地将铁丝网箱打开对生物净化球进行处理与更新。

Claims (4)

1.旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其特征是在田间排水沟末端竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管，该塑料波纹管顶端略低于排水沟顶，塑料波纹管在排水沟底以95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球、生物填料的钢丝网箱连通，钢丝网箱的周围用碎石堆砌围护，防止水流冲击并过滤水体，竖直设置带有塑料网开口的塑料波纹管的开口处设置检修盖板用于检修，保持水管排水通畅。

2.根据权利要求1所述的旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其特征是所述带有塑料网开口的塑料波纹管作为导水管，管径为20cm或30cm或40cm，在排水沟底以下20cm处以95°转向，使塑料管呈5°倾斜穿出田埂进入外排水沟，使水体自流而不发生淤积，而退水在竖直管段跌落，起到曝气作用。

3.根据权利要求1所述的旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其特征是所述塑料网开口设在竖直塑料波纹管上部，呈半圆曲面，塑料网口为1cm×1cm矩形，塑料网开口底端高于田间排水沟底面15cm，用于调节水位，当地下水位过高时，田间排水沟水面上升，农田首级退水经塑料网开口进入强化净化装置后排出，塑料网起到格栅作用，拦截体积较大杂质，塑料网开口底端高于田间排水沟底面15cm，塑料波纹管管径为30cm，顶端低于排水沟顶5cm，并在排水沟底以下20cm位置以95°转向导出田埂进入外排水沟，并与充满生物填料球、生物填料的钢丝网箱连接，钢丝网箱为可开启式，尺寸设计为50cm×40cm×40cm或60cm×50cm×50cm，其底面和钢丝网箱与塑料波纹管的连通面紧靠外排水沟沟壁，塑料波纹管连通面外三个侧面用碎石堆砌围护，保证钢丝网箱的稳定性，同时碎石起到对钢丝网箱出水和迎水过滤作用，防止水流冲刷而移动，竖直波纹管上开口设置的检修盖板为圆锥形，利用减少塑料波纹管的承压，底部直径大于塑料波纹管的管径，高为5cm，用于定期检修堵塞，保证排水通畅。

4.根据权利要求1所述的旱作物农田首级退水水质强化净化装置，其特征是所述生物填料球由聚烯烃塑料制成球形的骨架与以聚氨酯比表面积大的生物填料构成，用来净化农田首级退水中的氮磷和容易生物降解的有机物，生物填料球直径为6cm。