CN107047266A - 一种用于农灌区沟渠污染物削减的经济作物带 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，它包括经济作物生长区、垂重托举修复区、过渡间隔区和固定桩，经济作物生长区与垂重托举修复区通过过渡间隔区连接，固定桩将经济作物生长区、垂重托举修复区和过渡间隔区固定在沟渠边上的指定位置。本发明通过经济作物生长区中的水培经济作物、轻质陶粒以及垂重托举修复区中的生物沸石同化吸收和吸附消纳来去除农田尾水中的有机污染物和营养盐，其上种植的植物在发挥生态效益的同时兼备经济效益，可增强农民维护的积极性，推广性强。在灌溉期该装置可收起放在渠上保证沟渠的过水速率，该装置具有成本低、简约美观、经济环保、效果显著的优点，适用于农田面源污染物的削减。

Description

一种用于农灌区沟渠污染物削减的经济作物带

技术领域

本发明通过构建一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带探索了一种控制农业面源污染的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人类活动逐渐增强，水体有机污染、油污污染以及富营养化等水污染问题日益突出，农业面源污染作为水污染最主要的来源之一已成为水环境污染治理的焦点问题。近年来，各级单位积极响应中央关于农业面源污染防治的指示精神，采取众多措施控制面源污染。农灌区沟渠是承接面源污染、排放至下游受纳水体的过渡区，在保证其灌、排水功能的同时发挥其消纳污染物的作用是当今时代背景关注的热点之一。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请201510956894.6提出了“一种削减农田排水污染物的双层沟渠处理系统”，通过在原有沟渠底部设置下层断面，使沟渠中的水依次通过由陷阱、过滤墙、暗沟和沉淀池组构成的下层断面得以净化，且所蓄积的废水可重新用于农业灌溉，暴雨时沟渠洪水可直接从系统上层断面通过，不影响沟渠排水功能；中国专利申请201610497392.6提出了“一种具有脱氮除磷功能的生态沟渠”通过在边坡和底部修筑氮磷吸附填料与混凝土混合制成的预制件，以及间隔修筑给微生物反硝化脱氮过程提供碳源的固体缓释碳源填料池，使得农田尾水进入下游水体前先进行土壤吸附、填料吸附、植物吸收和生物降解等作用，有效去除氮磷等污染物。中国专利申请201620387601.7提出了一种“农田沟渠生态净化系统”，通过初滤段的拦截农田杂物和泥沙，调节污水进水水质和水量，以及强化介质段的有效去除污水中的氮、磷等污染物，大大降低进入人工湿地的污染负荷。然而这些方法大多都是针对沟渠本身做的生态修复装置，装置不可移动且设置和后期维护都较为麻烦，在灌溉期还可能影响过水速率，难以调动农民的维护积极性。

如何克服现有技术的不足已成为农业面源污染控制中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，本发明在保证农灌区沟渠灌排水顺畅的基础上不仅能够有效去除农田尾水中的有机污染物和营养盐，而且其上种植的经济作物兼备经济效益，成为其推广优势，装置简约美观、经济环保、效果显著，适用于普通灌区农田面源污染的控制。

一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于包括经济作物生长区、垂重托举修复区、过渡间隔区和固定桩，经济作物生长区与垂重托举修复区通过过渡间隔区连接，固定桩将经济作物生长区、垂重托举修复区和过渡间隔区固定在沟渠边；其中经济作物生长区由梯台竹笼、水培经济作物、上排水板、轻质陶粒和挂钩组成；过渡间隔区由上隔板、下隔板、防水合页和D型卸扣组成；垂重托举修复区由三角竹笼、下排水板、生物沸石和挂钩组成。上排水板和下排水板安装在竹笼贴近沟渠壁的一面，上隔板与下隔板为pvc板，由多个防水合页连接而成，梯台竹笼上端与三角竹笼下端各设置两个挂钩，固定桩安置在沟渠边上。

本发明实现的原理是：静水期通过植物的同化吸收和基质填料的吸附作用去除水体污染物；灌溉期可收起装置放在渠上，不影响灌溉沟渠的过水速率，同时短期内不影响植物的生长。其中下部垂重托举修复区的密度大于经济作物生长区，保证经济作物带在两种状态下的结构稳定性，此外，种植的植物为水培经济作物，在发挥其生态效益的同时兼具经济效益，提高装置的推广度和农民维护的积极性，装置能长效去除农田排放的面源污染。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：

一是植物为水培经济作物，兼具生态效益和经济效益。经济作物生长区种植的植物不仅能够削减污染物，而且能产生实际的经济效益，增强农民维护的积极性，有利于装置的推广使用。

二是装置可在灌溉期折叠收起，不影响沟渠的过水速率。灌溉期通过展开防水合页，可收起作物带放置在沟渠上，保证水流通畅，短期内不影响植物生长。

三是能够长效去除面源污染物，效果显著。通过水培植物的同化吸收、基质填料的吸附作用，污染物去除效率大幅度提高，并且种植的植物可根据季节的变化选择，进行多期培养，保证装置持续发挥良好的作用。

四是不改变原有沟渠结构，成本低。无需投入大量资金重建灌溉沟渠，节约农田尾水污染物治理成本。

本发明能为农业面源污染的控制和水生态环境的保护提供方法，实现水体污染的净化，具有成本低、修复效果好、经济美观、环保实用的优点，推广性强。

附图说明

图1为本发明提出的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带静水期投入使用时的结构示意图。

图2为本发明提出的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带灌溉期放至渠上时的结构示意图。

其中：1、经济作物生长区；2、垂重托举修复区；3、过渡间隔区；4、固定桩；5、梯台竹笼；6、水培经济作物；7、上排水板；8、轻质陶粒；9、挂钩；10、上隔板；11、下隔板；12、防水合页；13、D型卸扣；14、三角竹笼；15、下排水板；16、生物沸石。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

结合图1和图2，本发明提出的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于包括经济作物生长区1、垂重托举修复区2、过渡间隔区3和固定桩4，经济作物生长区1与垂重托举修复区2通过过渡间隔区3连接，固定桩4将经济作物生长区1、垂重托举修复区2和过渡间隔区3固定在沟渠边上的指定位置；其中经济作物生长区由梯台竹笼5、水培经济作物6、上排水板7、轻质陶粒8和挂钩9组成；过渡间隔区由上隔板10、下隔板11、防水合页12和D型卸扣13组成；垂重托举修复区由三角竹笼14、下排水板15、生物沸石16和挂钩9组成。其中：

所述的经济作物生长区1中的梯台竹笼5由竹片条编织而成，静水期贴近沟渠壁的一面为上排水板7和下排水板15，材质为聚苯乙烯或聚乙烯塑料，上排水板7和下排水板15可使水流顺利通过同时能够阻隔植物生长到边壁上，防止影响装置的搬移；上排水板7顶端有两个挂钩9，静水期使用时能固定在渠边的固定桩4上，灌溉期收起时能勾住折叠上来的垂重托举修复区2，起到维持装置稳定的作用；梯台竹笼5中安放轻质陶粒8，其上种植水培经济作物6，生物陶粒8和植物能够吸收和同化水体中的有机污染物，且水培经济作物6成熟时能带来经济价值，提高农民维护装置的积极性。

所述的垂重托举修复区2中三角竹笼14贴近沟渠壁的一面为下排水板15，下排水板15底端有两个挂钩9，静水期固定在渠底，灌溉期与梯台竹笼5上的挂钩9互相勾住，防止装置分离导致不稳定；三角竹笼14中安放密度较大的生物沸石16，可吸附水体中的污染物质，达到控制面源污染的效果。

所述的过渡间隔区3由上隔板10和下隔板11组成，上隔板10为梯台竹笼5底板，下隔板11为三角竹笼14顶板，这两块板一端由多个防水合页12连接，另一端稍长于竹笼，在静水期可用D型卸扣13扣住，维持装置的稳定，隔板材料为pvc板，起承载作用，防水合页12和D型卸扣13材质为不锈钢；灌溉期防水合页12展开，两块板拼接为一整块板，垂重托举修复区2折叠安置在经济作物生长区1下方，由于垂重托举修复区2中放置的生物沸石16等密度较大，所以这种状态下装置稳定，此时装置安放在渠上，不影响沟渠的过水速率；静水期防水合页12折叠，装置安放在沟渠中起消纳水体污染物的作用。

一个经济作物生长区1、一个垂重托举修复区2以及过渡间隔区3构成一个小单位，通常这种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带由多个这样的单位组成，竹笼之间可以相互连接，形成较大的整体，使得经济作物带的承载力更强不易变形。

以上所述经济作物带所需材料均易获得。

以下结合图1和图2，进一步说明本发明的具体操作步骤：

本发明提出的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，包括经济作物生长区1、垂重托举修复区2、过渡间隔区3和固定桩4，经济作物生长区1与垂重托举修复区2通过过渡间隔区3连接，固定桩4将经济作物生长区1、垂重托举修复区2和过渡间隔区3固定在沟渠边上的指定位置。

步骤一：用pvc板制作上隔板10作为梯台竹笼5的底板，制作下隔板11作为三角竹笼14的顶板，通过竹条片、上隔板10、下隔板11构建梯台竹笼5和三角竹笼14，竹条片的宽度为3-5cm，竹笼孔径为1cm×1cm；构建梯台竹笼5的上底面尺寸为长×宽＝1m×1m，下底面尺寸为长×宽＝1m×0.5m，梯台竹笼5高0.5m；三角竹笼14尺寸为长×宽×高＝1m×0.5m×0.5m。

步骤二：在梯台竹笼5贴近渠壁的一面安装上排水板7，三角竹笼14贴近渠壁的一面安装下排水板15；两个排水板规格一致，为长×宽＝1m×0.75m，连接梯台竹笼5和三角竹笼14的上隔板10、下隔板11长×宽＝1m×0.6m，在上隔板10和下隔板11的一端等距离安装三个防水合叶12，在另一端突出的部分等距离钻三个小孔，小孔应使D型卸扣13能够从中穿过为宜，在静水期时扣上D型卸扣13，灌溉期打开。

步骤三：在梯台竹笼5中放置轻质陶粒8，轻质陶粒8的粒径为1.5-2cm，在三角竹笼14中放置生物沸石16，生物沸石16的粒径为2-3cm，均大于竹笼的孔径。梯台竹笼5上部种植水培经济作物6如空心菜、茭白、茨菰、荸荠等，可根据不同时节、当地生长环境以及农民的意愿决定。

步骤四：静水期时，将装置投入使用，上隔板10与下隔板11重叠使装置呈倒三角形，通过钻孔扣上D型卸扣13，将挂钩9连在渠边的固定桩4上，使灌区沟渠中的水淹没植物根系。实际工程中可根据沟渠长度投放多个装置。

步骤五：灌溉期时，打开D型卸扣13，将垂重托举修复区2折叠上来，并用挂钩9互相勾住竹笼放在渠上，此时防水合页12展开，上隔板10与下隔板11铺成一块作为支撑，密度较大的垂重托举修复区2垫在密度较小的经济作物生长区1下部。

如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (9)

1.一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于包括经济作物生长区、垂重托举修复区、过渡间隔区和固定桩；经济作物生长区与垂重托举修复区通过过渡间隔区连接，固定桩将经济作物生长区、垂重托举修复区和过渡间隔区固定在沟渠边上的指定位置；其中经济作物生长区由梯台竹笼、水培经济作物、上排水板、轻质陶粒和挂钩组成；过渡间隔区由上隔板、下隔板、防水合页和D型卸扣组成；垂重托举修复区由三角竹笼、下排水板、生物沸石和挂钩组成；上排水板和下排水板安装在竹笼贴近沟渠壁的一面，上隔板与下隔板由多个防水合页连接而成，梯台竹笼上端与三角竹笼下端各设置两个挂钩，固定桩安置在沟渠边上。

2.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的梯台竹笼和三角竹笼由竹片条编织而成，孔径为1cm。

3.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的上排水板和下排水板分别设置在梯台竹笼和三角竹笼贴近渠壁的一面上，能透水但不能使植物通过，上隔板与下隔板为pvc板，起承载作用。

4.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的水培经济作物种植在梯台竹笼中，为空心菜、茭白、茨菰、荸荠等中的一种或多种，根据不同时节和当地生长环境决定。

5.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的轻质陶粒放在梯台竹笼中，粒径为1.5-2cm，密度较小；所述的生物沸石放在三角竹笼中，粒径为2-3cm，密度较大。

6.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的固定桩为木桩，安插在沟渠边上，静水期可让梯台竹笼上端的挂钩勾住，维持稳定。

7.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于梯台竹笼上端和三角竹笼下端各设置两个挂钩，静水期用于固定在渠边的固定桩上，灌溉期互相勾住竹笼，维持装置的稳定。

8.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的防水合页连接上隔板和下隔板，静水期呈折叠状态，灌溉期呈展开状态。

9.根据权利要求1所述的一种农灌区沟渠污染物削减的经济作物带，其特征在于所述的D型卸扣为不锈钢材质，静水期将上隔板和下隔板扣住，防止经济作物生长区和垂重托举修复区分离，维持装置的稳定。