CN107879556B - 一种农业面源污染物入河负荷削减系统 - Google Patents

一种农业面源污染物入河负荷削减系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农业面源污染物入河负荷削减系统。该系统包括:汇水沟、净化循环渠、沉淀塘、第一入河负荷监测装置、时间监控装置、第二入河负荷监测装置和远程终端。本发明通过环形净水循环渠中氮磷吸附装置和循环泵用于有效的对氮磷污染进行削减,净水循环渠和沉淀塘岸边和内部种植的各种植物可以有效削减重金属污染和其他污染,从而使得对进入受纳水体的农田排水污染进行了有针对性的有效削减;同时通过控制各闸门的工作情况和获取终端农业面源污染物入河负荷量,从而严控进入受纳水体的水质;进一步,根据氮磷负荷量的差值,重金属负荷量的差值,及其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,为本系统的合理调整提供了可靠依据。

Description

一种农业面源污染物入河负荷削减系统
技术领域
本发明涉及环境保护领域,更具体的涉及一种农业面源污染物入河负荷削减系统。
背景技术
农业面源污染是指农业生产活动中,溶解的或固体的污染物,如农田中的土粒、氮素、磷素和农药重金属等有机或无机物质,从非特定的地域,在降水和径流冲刷作用下,通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏,使大量污染物进入受纳水体(河流、湖泊、水库、海湾)所引起的污染。因此,需要对进入受纳水体的面源污染进行处理。
目前,对于农业面源污染河道的治理,主要就是进行氮、磷的拦截与水体生态环境的恢复,传统的做法是采用挖掘底泥沉积物、疏浚底泥、去除水草和藻类、凝聚沉降和用化学药剂杀藻等,虽然这些方法利于对河道进行清淤及对藻类进行控制,但没有对农业面源污染的主因进行有针对性的污染物削减,且对进入受纳水体的水质也没有采取有效的监控措施,因而不能保证进入受纳水体的水质达标,即存在潜在风险。
综上所述,现有技术中的农业面源污染物入河负荷削减系统,存在对污染物入河负荷削减的针对性差,且对进入受纳水体的水质也没有采取有效的监控措施的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种农业面源污染物入河负荷削减系统,用以解决现有技术中存在对污染物入河负荷削减的针对性差,且对进入受纳水体的水质也没有采取有效的监控措施的问题。
本发明实施例提供一种农业面源污染物入河负荷削减系统,包括:汇水沟、净化循环渠、沉淀塘、第一入河负荷监测装置、时间监控装置、第二入河负荷监测装置和远程终端;
所述汇水沟的出水口通过第一连接通道与所述净化循环渠的入水口连接,所述净化循环渠的出水口通过第二连接通道与所述沉淀塘的入水口连接,所述沉淀塘的出水口通过第三通道与受纳水体入水口连接;
其中,所述净化循环渠为环形结构,所述净化循环渠的入水口处设置有第一自动闸门和所述第一入河负荷监测装置,靠近所述净化循环渠的入水口的所述净化循环渠上设置有第二自动闸门,所述净化循环渠设置有水位计和循环泵,以及所述净化循环渠内间隔设置有多个氮磷吸附装置;所述沉淀塘的入水口处设置有第三自动闸门和所述时间监控装置,所述沉淀塘的出水口处设置有第四自动闸门和所述第二入河负荷监测装置;所述净化循环渠和所述沉淀塘的岸边种植有对砷、镉、铅和锌富集的陆生植物,所述沉淀塘中种植有沉水植物、浮叶植物和挺水植物中的至少一种;
所述第一入河负荷监测装置,用于监测所述净化循环渠的入水口处的初始农业面源污染物入河负荷量,并将初始农业面源污染物入河负荷量信息传输至所述远程终端;用于根据水流流速与闸门开合度的关系控制所述第一自动闸门的开合度大小;用于通过所述水位计获得所述净化循环渠的水位,当水位值低于预设水位值时,则打开所述第二自动闸门,并且将水位值低于预设水位值信息传输至所述远程终端,所述远程终端通过所述时间监控装置关闭所述第三自动闸门,否则关闭所述第二自动闸门,并且将水位值达到预设水位值信息传输至所述远程终端,所述远程终端通过所述时间监控装置开启所述第三自动闸门;
所述时间监控装置,用于记录经所述净化循环渠的水流入所述沉淀塘的沉淀时间,并将沉淀时间达到预设沉淀时间信息传输至所述远程终端;
所述第二入河负荷监测装置,用于监测所述沉淀塘出水口的处的终端农业面源污染物入河负荷量,并将终端农业面源污染物入河负荷量信息传输至所述远程终端;
所述远程终端,用于当终端农业面源污染物入河负荷量小于预设终端农业面源污染物入河负荷量时,通过所述第二入河负荷监测装置开启所述第四自动闸门,否则关闭所述第四自动闸门;用于根据终端农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,确定是否更换氮磷吸附装置,或是否调整所述陆生植物,或是否调整所述沉水植物、浮叶植物和挺水植物。
优选地,所述汇水沟,用于汇集农田各径流的排水。
优选地,所述汇水沟的出水口处设置有杂质过滤网。
优选地,所述氮磷吸附装置包括:支架和设置在支架上的可替换吸附膜。
优选地,所述第一入河负荷监测装置、所述时间监控装置、所述第二入河负荷监测装置分别与所述远程终端通过无线方式通信。
优选地,所述沉水植物包括:狐尾藻、金鱼藻和黑藻中的至少一种;所述浮叶植物包括:菱和睡莲中的至少一种;所述挺水植物包括:菖蒲、金钱草、水竹和芦苇中的至少一种。
优选地,所述初始农业面源污染物入河负荷量和所述终端农业面源污染物入河负荷量均采用入口断面监测法确定。
优选地,所述沉淀时间为所述第三自动闸门关闭到下次所述第三自动闸门开启的时间。
优选地,所述远程终端,还用于当终端农业面源污染物入河负荷量大于预警终端农业面源污染物入河负荷量时,产生报警信号。
本发明实施例中,提供一种农业面源污染物入河负荷削减系统,与现有技术相比,其有益效果如下:
本发明通过在农田区和受纳水体之间设置汇水沟、净化循环渠和沉淀塘,其中汇水沟用于收集农田区排水,环形净水循环渠中氮磷吸附装置和循环泵用于有效的对氮磷污染进行削减,净水循环渠和沉淀塘岸边和内部种植的各种植物可以有效削减重金属污染和其他污染,从而使得对进入受纳水体的农田排水污染进行了有针对性的有效削减。同时,本发明通过第一入河负荷监测装置、时间监控装置、第二入河负荷监测装置和远程终端,控制各闸门的工作情况、获取终端农业面源污染物入河负荷量、初始农业面源污染物入河负荷量和沉淀时间,从而严控进入受纳水体的水质;进一步,本发明根据氮磷负荷量的差值,重金属负荷量的差值,及其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,确定是否更换氮磷吸附装置,或是否调整陆生植物,或是否调整沉水植物、浮叶植物和挺水植物,从而为本发明的农业面源污染物入河负荷削减系统的合理调整提供了可靠依据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种农业面源污染物入河负荷削减系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种农业面源污染物入河负荷削减系统的电连接原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种农业面源污染物入河负荷削减系统的结构示意图;图2为本发明实施例提供的一种农业面源污染物入河负荷削减系统的电连接原理图。如图1和图2所示,该系统包括:汇水沟1、净化循环渠2、沉淀塘3、第一入河负荷监测装置4、时间监控装置5、第二入河负荷监测装置6和远程终端9。
具体地,汇水沟1的出水口通过第一连接通道1-1与净化循环渠2的入水口连接,净化循环渠2的出水口通过第二连接通道2-1与沉淀塘3的入水口连接,沉淀塘3的出水口通过第三通道3-1与受纳水体8入水口连接。
其中,净化循环渠2为环形结构,净化循环渠2的入水口处设置有第一自动闸门201和第一入河负荷监测装置4,靠近净化循环渠2的入水口的净化循环渠2上设置有第二自动闸门202,净化循环渠2设置有水位计203和循环泵204,以及净化循环渠2内间隔设置有多个氮磷吸附装置205;沉淀塘3的入水口处设置有第三自动闸门301和时间监控装置5,沉淀塘3的出水口处设置有第四自动闸门302和第二入河负荷监测装置6;净化循环渠2和沉淀塘3的岸边种植有对砷、镉、铅和锌富集的陆生植物,沉淀塘3中种植有沉水植物、浮叶植物和挺水植物中的至少一种。
需要说明的是,汇水沟1,用于汇集农田各径流7的排水。
优选地,汇水沟1的出水口处设置有杂质过滤网。
需要说明的是,循环泵204,用于加速除去氮磷污染物。
优选地,氮磷吸附装置205包括:支架和设置在支架上的可替换吸附膜。
需要说明的是,第一入河负荷监测装置4、时间监控装置5、第二入河负荷监测装置6分别与远程终端9通过无线方式通信。
需要说明的是,沉水植物包括:狐尾藻、金鱼藻和黑藻中的至少一种;浮叶植物包括:菱和睡莲中的至少一种;挺水植物包括:菖蒲、金钱草、水竹和芦苇中的至少一种。
其中,第一入河负荷监测装置4,用于监测净化循环渠2的入水口处的初始农业面源污染物入河负荷量,并将初始农业面源污染物入河负荷量信息传输至远程终端9;用于根据水流流速与闸门开合度的关系控制第一自动闸门201的开合度大小;用于通过水位计203获得净化循环渠2的水位,当水位值低于预设水位值时,则打开第二自动闸门202,并且将水位值低于预设水位值信息传输至远程终端9,远程终端9通过时间监控装置5关闭第三自动闸门301,否则关闭第二自动闸门202,并且将水位值达到预设水位值信息传输至远程终端9,远程终端9通过时间监控装置5开启第三自动闸门301。
其中,时间监控装置5,用于记录经净化循环渠2的水流入沉淀塘3的沉淀时间,并将沉淀时间达到预设沉淀时间信息传输至远程终端9。
需要说明的是,沉淀时间为第三自动闸门301关闭到下次第三自动闸门301开启的时间。
需要说明的是,本发明中的沉淀塘3足够大,不需考虑溢水问题。
其中,第二入河负荷监测装置6,用于监测沉淀塘3出水口的处的终端农业面源污染物入河负荷量,并将终端农业面源污染物入河负荷量信息传输至远程终端9。
其中,远程终端9,用于当终端农业面源污染物入河负荷量小于预设终端农业面源污染物入河负荷量时,通过第二入河负荷监测装置6开启第四自动闸门302,否则关闭第四自动闸门302;用于根据终端农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,确定是否更换氮磷吸附装置,或是否调整陆生植物,或是否调整沉水植物、浮叶植物和挺水植物。
需要说明的是,初始农业面源污染物入河负荷量和终端农业面源污染物入河负荷量均采用入口断面监测法确定;其它污染物指的是除氮、磷和重金属污染物意外的污染物。
优选地,远程终端9,还用于当终端农业面源污染物入河负荷量大于预警终端农业面源污染物入河负荷量时,产生报警信号。
综上所述,本发明通过在农田区和受纳水体之间设置汇水沟、净化循环渠和沉淀塘,其中汇水沟用于收集农田区排水,环形净水循环渠中氮磷吸附装置和循环泵用于有效的对氮磷污染进行削减,净水循环渠和沉淀塘岸边和内部种植的各种植物可以有效削减重金属污染和其他污染,从而使得对进入受纳水体的农田排水污染进行了有针对性的有效削减。同时,本发明通过第一入河负荷监测装置、时间监控装置、第二入河负荷监测装置和远程终端,控制各闸门的工作情况、获取终端农业面源污染物入河负荷量、初始农业面源污染物入河负荷量和沉淀时间,从而严控进入受纳水体的水质;进一步,本发明根据氮磷负荷量的差值,重金属负荷量的差值,及其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,确定是否更换氮磷吸附装置,或是否调整陆生植物,或是否调整沉水植物、浮叶植物和挺水植物,从而为本发明的农业面源污染物入河负荷削减系统的合理调整提供了可靠依据。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,包括:汇水沟(1)、净化循环渠(2)、沉淀塘(3)、第一入河负荷监测装置(4)、时间监控装置(5)、第二入河负荷监测装置(6)和远程终端(9);
所述汇水沟(1)的出水口通过第一连接通道(1-1)与所述净化循环渠(2)的入水口连接,所述净化循环渠(2)的出水口通过第二连接通道(2-1)与所述沉淀塘(3)的入水口连接,所述沉淀塘(3)的出水口通过第三通道(3-1)与受纳水体(8)入水口连接;
其中,所述净化循环渠(2)为环形结构,所述净化循环渠(2)的入水口处设置有第一自动闸门(201)和所述第一入河负荷监测装置(4),靠近所述净化循环渠(2)的入水口的所述净化循环渠(2)上设置有第二自动闸门(202),所述净化循环渠(2)设置有水位计(203)和循环泵(204),以及所述净化循环渠(2)内间隔设置有多个氮磷吸附装置(205);所述沉淀塘(3)的入水口处设置有第三自动闸门(301)和所述时间监控装置(5),所述沉淀塘(3)的出水口处设置有第四自动闸门(302)和所述第二入河负荷监测装置(6);所述净化循环渠(2)和所述沉淀塘(3)的岸边种植有对砷、镉、铅和锌富集的陆生植物,所述沉淀塘(3)中种植有沉水植物、浮叶植物和挺水植物中的至少一种;
所述第一入河负荷监测装置(4),用于监测所述净化循环渠(2)的入水口处的初始农业面源污染物入河负荷量,并将初始农业面源污染物入河负荷量信息传输至所述远程终端(9);用于根据水流流速与闸门开合度的关系控制所述第一自动闸门(201)的开合度大小;用于通过所述水位计(203)获得所述净化循环渠(2)的水位,当水位值低于预设水位值时,则打开所述第二自动闸门(202),并且将水位值低于预设水位值信息传输至所述远程终端(9),所述远程终端(9)通过所述时间监控装置(5)关闭所述第三自动闸门(301),否则关闭所述第二自动闸门(202),并且将水位值达到预设水位值信息传输至所述远程终端(9),所述远程终端(9)通过所述时间监控装置(5)开启所述第三自动闸门(301);
所述时间监控装置(5),用于记录经所述净化循环渠(2)的水流入所述沉淀塘(3)的沉淀时间,并将沉淀时间达到预设沉淀时间信息传输至所述远程终端(9);
所述第二入河负荷监测装置(6),用于监测所述沉淀塘(3)出水口处的终端农业面源污染物入河负荷量,并将终端农业面源污染物入河负荷量信息传输至所述远程终端(9);
所述远程终端(9),用于当终端农业面源污染物入河负荷量小于预设终端农业面源污染物入河负荷量时,通过所述第二入河负荷监测装置(6)开启所述第四自动闸门(302),否则关闭所述第四自动闸门(302);用于根据终端农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中氮磷负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中重金属负荷量的差值,终端农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量与初始农业面源污染物入河负荷量中其它污染物负荷量的差值,并结合沉淀时间,确定是否更换氮磷吸附装置,或是否调整所述陆生植物,或是否调整所述沉水植物、浮叶植物和挺水植物。
2.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述汇水沟(1),用于汇集农田各径流(7)的排水。
3.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述汇水沟(1)的出水口处设置有杂质过滤网。
4.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述氮磷吸附装置(205)包括:支架和设置在支架上的可替换吸附膜。
5.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述第一入河负荷监测装置(4)、所述时间监控装置(5)、所述第二入河负荷监测装置(6)分别与所述远程终端(9)通过无线方式通信。
6.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述沉水植物包括:狐尾藻、金鱼藻和黑藻中的至少一种;所述浮叶植物包括:菱和睡莲中的至少一种;所述挺水植物包括:菖蒲、金钱草、水竹和芦苇中的至少一种。
7.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述初始农业面源污染物入河负荷量和所述终端农业面源污染物入河负荷量均采用入口断面监测法确定。
8.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述沉淀时间为所述第三自动闸门(301)关闭到下次所述第三自动闸门(301)开启的时间。
9.如权利要求1所述的农业面源污染物入河负荷削减系统,其特征在于,所述远程终端(9),还用于当终端农业面源污染物入河负荷量大于预警终端农业面源污染物入河负荷量时,产生报警信号。
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