CN106368190A - 基于三棱柱形高分子材料渗滤网的农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以三棱柱形高分子材料渗滤网为主、辅以稻壳、透水土工布的组合渗滤农田地下径流氮磷拦截去除装置及其应用方法,属于农田地下径流氮磷拦截去除方法技术领域。一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置,包括内部的聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)制作的三棱柱体内支架,外部由高分子材料渗滤网、透水土工布、稻壳等材料,由里向外包裹于支架周围形成。本发明还公开了上述渗滤装置的应用方法。本发明结构简单,施工方便,使用寿命长,防淤堵能力强,排水效果好,具有良好的氮磷污染物拦截去除功效,对改善我国农业用水水质,缓解水体富营养化状况具有重大意义。同时本发明还可处理大量农业废弃物,且材料无毒无污染,节能环保,成本低廉。

Description

基于三棱柱形高分子材料渗滤网的农田地下径流氮磷拦截去 除组合渗滤装置及其应用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置及其应用方法,属于农田径流氮磷拦截去除方法的渗滤装置技术领域。背景技术
[0002] 根据第一次全国污染源普查公报数据,农业源总氮排放量为270.46万t,占排放总量的57.2%,并主要通过农田径流流出。农田面源污染造成大量的氮磷营养物进入江河、湖库,导致水体富营养化,严重威胁区域水环境和水生态安全,制约了经济社会的可持续发展。我国南方平原河网地区由于地势平坦低洼、地下水位常年较高,涝渍灾害治理成为该地区农田水利工程建设的重要任务。在该地区高标准农田建设中,需要将农田灌排工程与农田面源污染治理技术相结合,做到既满足农田排水降渍,又减少农田地下径流氮磷流失,以最佳效果与最少投入解决面临的突出问题,基于三棱柱形高分子材料渗滤网的组合渗滤系统为农田地下径流氮磷拦截去除提供了一种新的方法,对有效控制农田面源污染和加快生态灌区建设具有特别重要的意义。发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种基于三棱柱形排水体、高分子材料渗滤网和稻壳组合渗滤的农田地下径流氮磷拦截去除装置及其应用方法,该渗滤体和组合渗滤层结构简单,施工方便,使用寿命长,防淤堵能力强,排水效果好。可大量利用农业废弃物,材料无毒无污染,节能环保,成本低廉。同时具有良好的氮磷污染物拦截去除效果,对改善我国农业用水水质,缓解水体富营养化状况具有重大意义。
[0004] 本发明的第一个目的是提供一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置,包括三棱柱体内支架、透水土工布、渗滤网、以及稻壳,三棱柱体内支架外表面自内而外依次设置透水土工布、渗滤网、稻壳。
[0005] 优选的,所述三棱柱体内支架由聚氯乙稀或聚乙稀材料制作而成,三棱柱体内支架横断面为底长8cm、高10cm的等腰三角形,三棱柱体内支架包括若干节,每节长度为6m〇
[0006] 优选的,所述透水土工布为单层结构。
[0007] 优选的,所述渗滤网为厚度为6〜8cm的高分子材料渗滤网,所述稻壳的厚度为8〜 10cm〇
[0008] 本发明的第二个目的是提供上述三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置的应用方法,包括以下步骤:首先在田间开挖底宽为35〜40cm的沟槽,开挖深度和间距依据当地农田排水工程设计标准以及土壤特性,通过水力计算确定,所述三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置比降控制在1/1000〜1/2000;然后在沟槽的底部铺设8〜10cm厚的稻壳作为垫层,将预先制作好的三棱柱体内支架外依次包裹有=单层透水土工布、6〜8cm厚的高分子材料渗滤网后并置于稻壳垫层之上,并在外层覆盖8〜10cm稻壳,构成所述渗滤装置,最后用回填土将沟槽填满、密实;另外,渗滤装置与出水口之间的距离为1.5〜2.0m,出水口通过不透水的硬质塑料管与渗滤装置相连接。
[0009] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:第一,主要材料有聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)制作的三棱柱体内支架、透水土工布、 高分子材料渗滤网、稻壳等,形成以高分子材料渗滤网、稻壳为主的农田地下径流氮磷拦截组合渗滤系统。通过对渗流通道中土壤溶液的物理、化学、生物三重协同处理,将农田排水与氮磷拦截去除目标有机结合,实现其双重功能。
[0010] 第二,聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)制作的三棱柱体内支架,充分利用了三棱柱的抗弯曲性,减小了上部荷载的竖向分力,具有较强的承压能力,能够满足上部荷载对渗滤装置的作用,保证装置的稳定性;且与传统的波纹塑料排水暗管相比,节省了大量材料,造价低廉。
[0011] 第三,三棱柱体内支架外层包裹高分子材料渗滤网,高分子材料渗滤网透水性强, 孔隙率高达95%以上,耐久性好,使用寿命长,超长时间有效满足农田地下排水工程设计要求,且无毒无污染。均匀多孔的高分子材料渗滤网有利于形成微生物群落,有效去除农田渗流中的氮磷物质。
[0012] 第四,夕卜包层最外层为厚度8〜10cm稻壳,稻壳天然级配、粒度均勾,渗透系数达 0.lcm/s〜0.01cm/s,是土壤透水系数10~100倍,透水性强,可以有效改善反滤层的排水特性;稻壳富含硅质耐腐蚀性强,完全腐殖质化时常为5~6年,有效使用期是稻麦秸杆的2倍; 南方地区盛产水稻取材方便,运输方便,使用成本低;稻壳腐殖质化后仍可保持良好的组织结构,持续发挥渗滤作用;稻壳有机材料也有利于硝态氮和磷的拦截。[〇〇13] 第五,本的排水体、组合渗滤层结构简单,施工方便,既有良好的农田排水、拦截氮磷效果,而且可大量利用农业废弃物,节能环保,成本低廉。三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置可替代现有波纹塑料管进行地下排水,同时起到拦截去除农田地下径流氮磷污染物的作用。附图说明
[0014]图1是本发明基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置的平面结构示意图;图2是本发明基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置的纵断面结构示意图;图3是本发明基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置的沟槽断面结构示意图;图4是本发明基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置的三棱柱体内支架结构示意图;图中:1稻壳、2三棱柱体内支架、3透水土工布、4高分子材料渗滤网、5渗滤装置、6回填土、7不透水硬质管。具体实施方式
[0015] 如图1-4所示,一种基于三棱柱形排水体、高分子材料渗滤网和稻壳组合渗滤的农田地下径流氮磷拦截去除装置,通过聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)制作的三棱柱体内支架2 外裹透水土工布3形成具有稳定透水能力的排水体,外部由高分子材料渗滤网4、稻壳1等材料构成组合渗滤层,形成以高分子材料渗滤网、稻壳为主的农田地下径流氮磷拦截组合渗滤系统。
[0016] 三棱柱体内支架2由聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)材料制作而成,横断面为底长 8cm,高10cm的等腰三角形,每节长度为6m〇[〇〇17] 排水体由三棱柱体内支架2与外裹的单层透水土工布3构成,具有稳定透水效果。 [0〇18] 外包层,内层为6〜8cm高分子材料渗滤网4,外层铺设8〜10cm的稻壳1夕卜包层,构成组合渗滤系统。[〇〇19] 一种三棱柱形高分子材料渗滤网组合渗滤农田地下径流氮磷拦截去除装置的应用方法:首先在田间开挖底宽为35〜40cm的沟槽,开挖深度和间距依据当地农田排水工程设计标准以及土壤特性,通过水力计算确定,三棱柱形排水体比降一般控制在1/1000〜1/ 2000。然后在沟槽的底部铺设10cm厚的稻壳垫层1,将预先制作好的在三棱柱形塑料支架外 2依次包裹有透水土工布3、高分子材料渗滤网4的渗滤装置5置于稻壳垫层之上,并在外层覆盖8〜10cm稻壳,最后用回填土6将沟槽填满、密实。另外,上述组合渗滤装置靠近出水口的1.5〜2.0m范围内,需设置不透水的硬质塑料管7与渗滤装置相连统,在保证排水的同时, 避免该段上方由于生产活动过程中荷载压力对渗滤装置的损坏。
[0020] 组合渗滤系统的农田渗流氮磷拦截去除作用:所述组合渗滤系统具有农田排水和地下径流氮磷拦截去除效果,在农田渗滤系统中设置以三棱柱形排水体、高分子材料渗滤网为主的农田地下径流氮磷拦截去除渗滤装置。三棱柱形排水体透水横断面面积、埋设深度与间距依据当地农田排水工程设计标准以及土壤特性,通过水力计算确定。由聚氯乙烯 (PVC)或聚乙烯(PE)制作的横断面底长8cm、高10cm左右,每节长度为6m的三棱柱形内支架上同时包裹单层透水土工布和6〜8cm厚高分子材料渗滤网,装最外层铺设8〜10cm厚的稻壳层。稻壳、高分子材料渗滤网和透水土工布组合外包材料构成的组合渗滤系统,外包材料透水性强,层层拦截由粗到细的土壤颗粒,保证其排水和防淤堵。组合渗滤系统有利于形成微生物群落,其硝化与反硝化作用过程成为排水过程氮磷有效拦截与去除的主要途径。本发明申请者的试验结果表明,组合渗滤系统对农田渗流中的氮磷具有滞留、过滤、吸附、氧化还原和微生物群落降解的显著效果,其氮磷拦截去除率可以达到50%以上。
[0021] 本发明组合渗滤系统结构简单,施工方便,使用寿命长,防淤堵能力强,排水效果好,具有良好的氮磷污染物拦截去除功效,对改善我国农田排水水质,缓解水体富营养化状况具有重大意义。同时本发明还可大量利用农业废弃物,且材料无毒无污染,节能环保,成本低廉。

Claims (5)

1.一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组合渗滤装置,其 特征是,所述组合渗滤装置包括三棱柱体内支架(2)、透水土工布(3)、渗滤网(4)、以及稻壳 (1),三棱柱体内支架⑵外表面自内而外依次设置透水土工布⑶、渗滤网⑷、稻壳⑴。
2.根据权利要求1所述的基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除 组合渗滤装置,其特征是,所述三棱柱体内支架(2)由聚氯乙烯或聚乙烯材料制作而成,三 棱柱体内支架(2)横断面为底长8cm、高10cm的等腰三角形,三棱柱体内支架(2)包括若干 节,每节长度为6m。
3.根据权利要求1所述的一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截 去除组合渗滤装置,其特征是,所述透水土工布(3)为单层结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截 去除组合渗滤装置,其特征是,所述渗滤网(4)为厚度为6〜8cm的高分子材料渗滤网,所述 稻壳(1)的厚度为8〜10cm〇
5.权利要求1-4所述的基于三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮磷拦截去除组 合渗滤装置的应用方法,其特征是,所述应用方法为包括以下步骤:首先在田间开挖底宽为35〜40cm的沟槽,开挖深度和间距依据当地农田排水工程设计 标准以及土壤特性,通过水力计算确定,所述三棱柱形高分子材料渗滤网农田地下径流氮 磷拦截去除组合渗滤装置比降控制在1/1000〜1/2000;然后在沟槽的底部铺设8〜10cm厚的稻壳(1)作为垫层,将预先制作好的三棱柱体内支 架外(2)依次包裹有=单层透水土工布(3)、6〜8cm厚的高分子材料渗滤网(4)后并置于稻壳 垫层之上,并在外层覆盖8〜10cm稻壳(1),构成所述渗滤装置(5),最后用回填土 (6)将沟槽 填满、密实;另外,渗滤装置(5)与出水口之间的距离为1.5〜2.0m,出水口通过不透水的硬质塑料 管(7)与渗滤装置(5)相连接。
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