CN108557922A - 农田退水地埋式前置净化系统 - Google Patents

农田退水地埋式前置净化系统 Download PDF

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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明提出的是一种农田退水地埋式前置净化系统，其结构包括过滤池、过滤箱、集水渠、防渗墙、过滤箱入水网；其中过滤池的四周和底部设有防渗墙，过滤池内排列设置若干过滤箱，过滤箱的上部设有过滤箱入水网，防渗墙的外侧设有集水渠。本发明的优点：1）在农田退水进入沟渠前进行前置净化，有效减少农田面源污染；2）整体为地下埋入式设计，占地面积少，不影响作物的种植；3）过滤箱和过滤箱入水网采用正六边形设计，方便更换，提高过滤效率。

Description

农田退水地埋式前置净化系统
技术领域
本发明涉及一种农田退水地埋式前置净化系统，属于农田水污染处理技术领域。
背景技术
我国化肥施用量持续增加，其中氮肥增加尤为迅速，2015年全国氮肥施用量已达3100万吨；然而施入农田的氮肥仅有10%~50%能被作物吸收利用，其余未被吸收的氮、磷等营养物质通过各种途径进入环境，造成了严重的农田面源污染问题，已成为我国水环境的主要污染源之一。
为了控制农田面源污染对水体造成的影响，现有技术中采用包括人工湿地工程、滨岸缓冲带控制和生态沟渠净化等多种技术方案。如申请号为201310274115.5的发明专利公开了一种净化农田径流污染的生态滤岸构建方法，该方法在农田与河道之间选择离河道15-20 m距离的区域构建一种新型滤岸；申请号为200410014935.1的发明专利申请公开了一种农田生态拦截渠道系统，该渠道通过在两壁和底部的蜂窝状板材上种植对氮、磷高吸收的植物，并在渠道中放置过滤箱，从而减少入河水体的氮、磷浓度；申请号为201410209967.0的发明专利申请公开了一种高效拦截农田面源污染物的复合幕墙，通过在田间排水沟之前依次设置地表植物缓冲带、植物护坡、集水区和防污幕墙，对农田排放的污染物进行截留净化。虽然上述技术方案均可控制农田面源污染物进入河道等水体，但实现上述方案需要较大的占地面积，或需要较大的工程量，在我国目前分散式种植为主导的种植模式下很难进行推广应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种小型化、易于实施的农田退水过滤净化系统，可有效克服现有控制农田面源污染技术在实际农田建设应用中的不足，对农田退水在入渠前进行有效净化。
本发明的技术解决方案：农田退水地埋式前置净化系统，其结构包括过滤池、过滤箱、集水渠、防渗墙、过滤箱入水网；其中过滤池的四周和底部设有防渗墙，过滤池内排列设置若干过滤箱，过滤箱的上部设有过滤箱入水网，防渗墙的外侧设有集水渠。
本发明的优点：
1）在农田退水进入沟渠前进行前置净化，并将净化后的农田退水汇入沟渠，有效减少农田面源污染；
2）装置整体为地下埋入式设计，不占用额外耕地，不影响地上部作物的种植和美观效果，
3）过滤箱和过滤箱入水网采用正六边形设计，不仅方便更换过滤箱或过滤填料，而且大大提高了过滤效率。
附图说明
附图1是农田退水地埋式前置净化系统的结构俯视图。
附图2是农田退水地埋式前置净化系统的A-A剖面图。
图中1是过滤池、2是过滤箱、3是集水渠、4是防渗墙、5是过滤箱入水网、6是出水管；2-1是金属滤网、2-2是过滤箱出水口、2-3是过滤填料、2-4是过滤箱支撑架；3-1农田出水口、3-2是石英砂层；5-1是进水口，5-2进水管、5-3是Y型三通连接件、5-4是沙土层。
具体实施方式
如图1所示，农田退水地埋式前置净化系统，其结构包括过滤池1、过滤箱2、集水渠3、防渗墙4、过滤箱入水网5；其中过滤池1的四周和底部设有防渗墙4，过滤池1内排列设置若干过滤箱2，过滤箱2的上部设有过滤箱入水网5，防渗墙4的外侧设有集水渠3。
如图2所示，所述的过滤池1修建于农田田块靠近排水沟渠一侧，过滤池1俯视截面形状呈梯形，其长边靠近农田排水渠，长边长度为短边的2倍，梯形两斜边与短边长度相同；过滤池1深度100 cm，过滤池1顶部低于农田土壤表面20 cm；过滤池1底部与过滤箱2底部之间的间隙安装有若干个过滤箱支撑架2-4。
所述的过滤箱2为正六边形柱体形状，外框边长10 cm，柱体高度100 cm，过滤箱2上部开口，底部平铺金属滤网2-1，孔径为3-7 mm，底部中心呈球状凸起，凸起顶点处有直径3 cm圆孔作为过滤箱出水口2-2，过滤箱2由工程塑料一体成型制作，材料可为PA、PC、POM、PP、PBT等；过滤箱2内部由下至上依次填有不同材质的过滤填料2-3，不同过滤填料2-3间设有无纺布间隔。靠近防渗墙4墙面的过滤箱2截面采用半六边形（即梯形）结构，以保证过滤有效面积最大化。
所述的集水渠3底部铺设有石英砂层3-2，集水渠3的外侧壁设有若干个农田出水口3-1。
所述的防渗墙4外侧设有连通过滤池1底部与过滤箱2底部之间的间隙的出水管6，出水管6连接外部农田排水沟渠。
所述过滤箱入水网5整体呈六边形网络结构，与过滤箱2交错排列，其结构包括进水口5-1，进水管5-2和Y型三通连接件5-3，其中每根进水管5-2长度与过滤箱2边长相同，进水管5-2的管壁上设有小孔，农田退水可通过小孔渗出流入过滤箱2；Y型三通连接件5-3位于过滤箱2中心位置或过滤箱2侧壁的交界处，Y型三通连接件5-3的3个夹角均为120°，分别连接3根进水管5-2；进水管5-2与防渗墙4的连接处设有进水口5-1连接集水渠3，进水口5-1外侧有孔径为2-3 mm的金属滤网，集水渠3内的农田退水通过进水口5-1流入过滤箱入水网5，过滤箱入水网5与过滤箱2之间设有一层无纺布；过滤箱入水网5的上部铺设沙土层5-4，用于种植作物。
当降雨或灌溉产生的径流水过多时，水流由农田出水口进入集水渠3，再通过集水渠3底部进水口5-1流入过滤箱入水网5，并渗流至过滤箱2，水流经过滤箱2过滤后流入过滤池1底部，当过滤箱2底部积水高度超过出水管6管口时，过滤水经由出水管6排出，流入农田排水沟渠。
实施例
下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
农田退水地埋式前置净化系统，其结构包括过滤池、过滤箱、集水渠、防渗墙、过滤箱入水网；其中过滤池的四周和底部设有防渗墙，过滤池内排列设置若干过滤箱，过滤箱的上部设有过滤箱入水网，防渗墙的外侧设有集水渠。
该系统单位面积净水量约50 m3/m2·d（立方米每平米占地面积每天），最大净水负荷以暴雨时降雨量计算（50 mm/d），若每亩农田（667 m2）建设一处前置净化系统，则暴雨时每天需净化理论水量为33.4 m3，所需过滤池横截面积为0.67 m2，为使固定大小的过滤箱更易放置，设计过滤池梯形长边为1.4 m，两侧和短边长为0.7 m，占地面积0.735 m2。
所述的过滤池修建于农田田块靠近排水沟渠一侧，过滤池俯视呈梯形，其长边靠近农田排水渠，长边长度为140cm，两斜边与短边长度为70cm；过滤池深度100 cm，过滤池顶部低于农田土壤表面20 cm；过滤池底部与过滤箱底部之间的间隙安装有若干个过滤箱支撑架。
所述的过滤箱为正六边形柱体形状，外框边长10 cm，柱体高度100 cm，过滤箱上部开口，底部平铺金属滤网，滤网孔径为3-7 mm，底部中心呈球状凸起，凸起顶点处有直径3cm圆孔作为出水口，过滤箱由工程塑料POM一体成型制作；过滤箱内部依次装入填料，距底部0-50 cm为砾石（直径2-4 cm），距底部50-70 cm为石英砂（粒径0.5-1 cm），距底部70-80cm为活性炭（粒径0.5-1 cm），距底部80-100 cm为石英砂（粒径0.5-1 cm）；每层过滤填料间铺设一层无纺布。
所述的集水渠底部铺设有石英砂层，集水渠的外侧壁设有若干个农田出水口。
所述的防渗墙外侧设有连通过滤池底部与过滤箱底部之间的间隙的出水管。
所述过滤箱入水网整体呈六边形网络结构，与过滤箱交错排列，其结构包括进水口，若干进水管和Y型三通连接件，其中每根进水管长度与过滤箱边长相同，进水管的管壁上设有小孔，农田退水可通过小孔渗出流入过滤箱；Y型三通连接件位于过滤箱中心位置或过滤箱侧壁的交界处，Y型三通连接件的3个夹角均为120°，分别连接3根进水管；进水管与防渗墙的连接处设有进水口连接集水渠，进水口外侧有孔径为2-3 mm的金属滤网，集水渠内的农田退水通过进水口流入过滤箱入水网，过滤箱入水网与过滤箱之间设有一层无纺布；过滤箱入水网的上部铺设沙土层，用于种植作物。

Claims (8)

1.农田退水地埋式前置净化系统，其特征是包括过滤池（1）、过滤箱（2）、集水渠（3）、防渗墙（4）、过滤箱入水网（5）；其中过滤池（1）的四周和底部设有防渗墙（4），过滤池（1）内排列设置若干过滤箱（2），过滤箱（2）的上部设有过滤箱入水网（5），防渗墙（4）的外侧设有集水渠（3）。
2.根据权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述的过滤池（1）俯视呈梯形，其长边长度为短边的2倍，两斜边与短边长度相同；过滤池（1）深度100 cm，过滤池（1）顶部低于地表20 cm；过滤池（1）底部与过滤箱（2）底部之间的间隙安装有若干个过滤箱支撑架（2-4）。
3.根据权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述的过滤箱（2）为正六边形柱体形状，其外框边长10 cm，柱体高度100 cm，过滤箱（2）上部开口，底部平铺金属滤网（2-1），滤网孔径为3-7 mm；过滤箱（2）底部中心呈球状凸起，凸起顶点处有直径3 cm的过滤箱出水口（2-2），过滤箱（2）内部由下至上依次填有不同材质的过滤填料（2-3），不同过滤填料（2-3）间设有无纺布间隔。
4. 根据权利要求3所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述过滤箱（2）内部的过滤填料（2-3），距底部0-50 cm为直径2-4 cm的砾石，距底部50-70 cm为粒径0.5-1cm的石英砂，距底部70-80 cm为粒径0.5-1 cm的活性炭，距底部80-100 cm粒径0.5-1 cm为石英砂。
5.根据权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述的集水渠（3）底部铺设有石英砂层（3-2），集水渠（3）的外侧壁设有若干个农田出水口（3-1）。
6.根据权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述的防渗墙（4）外侧设有连通过滤池（1）底部与过滤箱（2）底部之间的间隙的出水管（6）。
7.根据权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征是所述过滤箱入水网（5）整体呈六边形网络结构，与过滤箱（2）交错排列，其结构包括进水口（5-1），若干进水管（5-2）和Y型三通连接件（5-3），其中每根进水管（5-2）长度与过滤箱（2）边长相同，进水管（5-2）的管壁上设有小孔，农田退水可通过小孔渗出流入过滤箱（2）；Y型三通连接件（5-3）位于过滤箱（2）中心位置或过滤箱（2）侧壁的交界处，Y型三通连接件（5-3）的3个夹角均为120°，分别连接3根进水管（5-2）；进水管（5-2）与防渗墙（4）的连接处设有进水口（5-1）连接集水渠（3），进水口（5-1）外侧有孔径为2-3 mm的金属滤网（2-1），过滤箱入水网（5）与过滤箱（2）之间设有一层无纺布，过滤箱入水网（5）的上部铺设沙土层（5-4）。
8.如权利要求1所述的农田退水地埋式前置净化系统，其特征在于，当降雨或灌溉产生的径流水过多时，水流由农田出水口（3-1）进入集水渠（3），再通过集水渠（3）底部进水口（5-1）流入过滤箱入水网（5），并渗流至过滤箱（2），水流经过滤箱（2）过滤后流入过滤池（1）底部，当过滤箱（2）底部积水高度超过出水管（6）管口时，过滤水经由出水管（6）排出，流入农田排水沟渠。
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