CN111018123A

CN111018123A - 一种水体氮磷资源化利用的村落生态景观塘系统

Info

Publication number: CN111018123A
Application number: CN201911364344.XA
Authority: CN
Inventors: 郑明国; 廖义善; 袁再健; 李定强; 聂小东; 吴新亮; 谢真越; 黄斌; 张琬璐
Original assignee: Guangdong Institute of Eco Environment and Soil Sciences
Current assignee: Guangdong Institute of Eco Environment and Soil Sciences
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明公开了一种村落生态景观塘系统，可就地拦蓄农舍生活污水及降雨地表径流，并进行资源化利用处理，有效减少了村落污水对周边水体的污染。其包括构建多元、循环、稳定的水生态系统，人为干预少，具备一定的景观功能及经济产出，易于被当地百姓所接受和推广。该村落生态景观塘系统，相较于传统针对改善水质的水塘治理模式，本发明融入了“美丽乡村建设”元素，其附属亭台、廊道及文化广场，有利于丰富当地百姓的休闲、文化生活。

Description

一种水体氮磷资源化利用的村落生态景观塘系统

技术领域

本发明属于面源污染处置及生态景观领域，具体涉及一种用于水体氮磷资源化利用及景观效果的技术，尤其是涉及一种用于村落水塘污水处理过程中的景观水生态系统的构建及运行。

背景技术

当前相当数量的村落水塘由于管理不善，导致水体污染、恶臭，造成大量细菌、蚊蝇滋生，严重影响周边环境及村民生活质量。造成水质下降的主要原因为水体氮磷含量较高，水体呈现富营养化。当前较为常用的水塘污水处理方法包括沟渠截留法、植物吸收法、底泥吸附法、微生物降解法、资源循环利用法(农田灌溉)。这些方法可在一定程度降低水体氮磷含量，改善水质。但上述处理方式未构建一个相对闭合的循环的生态链，需要较多的人为干预。同时，未充分利用氮磷元素的经济价值，及其水生态系统所营造的景观功能。

当前的农村面源污染治理，特别是村落水塘黑臭水体治理，多侧重于单纯“治水”层面，尚未挖掘其景观功能。本发明利用村舍现有水塘，就地拦蓄村舍及农用地降雨地表径流，并进行氮磷元素循环及高效利用研究。将氮磷污染物转化为植物纤维、植物、动物蛋白，实现污染物的资源化利用和降雨径流的安全排放，并兼具一定景观效果及经济效益。

发明内容

本发明的目的在于利用构建的水生态系统及其附属设施，实现对水体氮磷污染物的资源化利用及营造一定的景观效果。

本发明所采取的技术方案是：包括3部分：

(1)生态景观塘造型及增容处置。在水塘原有形状的基础上，根据周边地类情况，构建合适的景观造型。同时优选粘粒含量较多的石灰岩发育赤红壤或黄壤，对水塘底部进行减渗处理。根据水塘汇水面积、区域降雨量设置适宜的水塘库容(深度)。

(2)塘岸景观设施。建设塘岸休闲亭台、科普展示、文化广场、景观绿地，并对其周边建筑物进行外观整治。以生态景观塘为核心，构建村民休闲、学习、锻炼场所。

(3)水生态系统。主要内容为构建多元、循环、稳定的水生态系统，通过微生物、动物、植物的协同作用，实现污染物的资源化利用及地表径流的安全排放。

其中，(1)部分所述造型构建，主要是为了实现水塘的景观效果，同时兼顾水塘的蓄容能力，进而充分拦蓄周边降雨地表径流，扩容后的水塘底部呈现四周浅中心深的结构，其外侧的蓄水深为1.5～2m，中央的水深为2～2.5m。减渗处理，主要是在塘底铺设、压实一层30cm厚的粘土层，减少水体入渗，而又不完全阻断地表水与地下水的交换。为最大限度的利用现有水塘的蓄水空间，护坎措施直接采用垂直的浆砌墙，而不采用具有一定斜率的雷诺护坡。加之塘深较大，浆砌墙更利于塘坎稳固。此外，塘坎边种植乡土藤蔓植物，对裸露浆砌墙进行有效覆盖。

其中，(2)部分所述塘岸景观设施主要包括沿塘“L”型景观廊道及亭台、塘上观景平台、科普展示牌。并在塘边具有一定面积的空旷区域，铺设透水砖，种植细叶结缕草，构建休闲文化广场。同时对周边房舍墙体色调进行统一布设。

(3)部分所述水生态系统所布设内容包括：

1)浮床景观造型。利用管壁钻孔的PVC管制作各种造型框架，分类、分区的布设水生植物。管中填充改性椰壳生物碳，吸附水体污染物，并调节水体中的碳氮比，更有利于微生物和植物对氮磷的利用。

2)立体水生植物群落。挺水景观功能植物(美人蕉+再力花+鸢尾)+浮水生态功能植物(生物量大，除污能力强的狐尾藻+水白菜)+浮叶景观功能植物(睡莲)+沉水生态功能植物(苦草)，构建立体式水生植物群落。其水生植物的覆盖水域以1/2为宜，通过植物自身吸收氮磷污染物，并为微生物群和鱼虾动物群提供适宜的栖息繁育条件及食物来源。

3)多级食物链群落。通过一定动植物配比，构建“微生物+螺+虾+鱼”多食物源生态链，进食或分解水生植物及其伴生的小型无脊椎动物水生虫类，进而构建一个相对闭合的物质循环水塘生态系统。

本发明的有益效果是：本发明所述村落生态景观塘系统，可就地拦蓄农舍生活污水及降雨地表径流，并进行资源化利用处理，有效减少了村落污水对周边水体的污染。

本发明所述村落生态景观塘系统，构建多元、循环、稳定的水生态系统，人为干预少，具备一定的景观功能及经济产出，易于被当地百姓所接受和推广。

本发明所述村落生态景观塘系统，相较于传统侧重于改善水质的水塘治理模式，本发明增设附属亭台、廊道及文化广场，有利于丰富当地百姓的休闲、文化生活。

附图说明

图1为本发明所提供的村落生态景观塘系统结构示意图。

图2为本发明所提供的村落生态景观塘系统的实物照片。

图3为本发明所提供的村落生态景观塘系统处理前后水质对比照片。

图4为本发明所提供的村落生态景观塘系统处理前后水质数据。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例一、水体氮磷资源化利用的村落生态景观塘系统

本发明提供了一种水体氮磷资源化利用的村落生态景观塘系统(图1)。实施地点为广东省大埔县西河镇上黄砂村，具体步骤如下：

1)引水沟渠:对原有地表径流流路、沟渠进行清杂处理，但保留沟道草本植被，并在沟渠入塘处设置长、宽、深分别为2m、1m、1m的沉砂池。

2)景观造型处理：在水塘原有形状的基础上，分别将上、下水塘改造为扇形和圆形两种造型。

3)增容处置：依据当地降雨及水塘上方汇水面积大小，对原有水塘进行扩容处理，扩容后的水塘底部呈现四周浅中心深的构型，其外侧的蓄水深为1.5m，塘中央的水深为2.3m。通过合理的排、蓄管理，600m²的水塘可拦蓄1000m³以上的地表产流。通过合理排蓄，实现对降雨量小于100mm的周边降雨径流进行完全拦蓄、处理。

4)排蓄措施。

雨季。闸口上端高度距塘底2.0m，以最大库容拦蓄降雨地表径流，待2～3天降雨径流经水生态系统沉淀、净化处理后，达到排放标准，将水塘水位降至1.0m，腾空库容以蓄积下次降雨。

旱季。闸口上端高度距塘底2.0m，以最大库容拦蓄降雨地表径流，待2～3天降雨径流经水生态系统沉淀、净化处理后，达到排放标准，若水位高于1.50m，则将水塘水位降至1.5m，减少水塘的安全隐患。

补水机制。若雨季水塘水位低于0.8m，启动补水机制，将水位提高至1.0m。若旱季水塘水位低于0.6m，启动补水机制，将水位提高至0.8m，并每天中午加开曝氧装置2小时。

5)护坎及围栏：为最大限度的利用现有水塘的蓄水空间，护坎措施直接采用垂直式浆砌墙，其底宽、上宽，高分别为1.3m、0.6m、2.5m。此外，塘坎边种植葛藤、百香果等藤蔓植物，对裸露浆砌墙进行有效覆盖。同时在塘边布设高为1.2m的仿木护栏。

6)塘岸廊道：沿着塘岸两边修建呈现“L”型的廊道，廊道高3m、顶宽2.5m。两边廊道交汇处修建一座六角亭，单边宽2.75m。

7)塘岸光亮工程：在塘周边布设，4盏太阳能灯，其单盏LED灯40W、单块太阳能板功率为90W、配备50A锂电池、柱高为5m。

8)塘岸文化广场：对塘岸开阔地块进行平整，铺设透水砖，砖孔填土后种植细叶结缕草，为村民提供休闲、健身场地。

9)塘岸周边房舍整治：拆除周边危旧房、废弃猪牛栏，并对墙体进行统一着色。使生态景观塘与周边建筑和谐、统一。

10)浮床景观造型。根据水塘形状及水域面积，布设面积为水面面积的1/3。采用管径为10cm的PVC管构建八边形、五角星、长方形等各种造型框架。PVC管壁钻孔，管内填充改性生物炭及泡沫板，其填充比例为3：2。其中八边形及长方形中间部位不填充浮板，直接布设狐尾藻、水白菜等浮水植物，其余框架内填装单块规格为33cm×33cm的浮板，浮板中心放置盆装美人蕉、再力花、泽泻等挺水植物。

11)高生物量植物布设：狐尾藻、水白菜生物量较大，其中狐尾藻生物量(干重)可达3～6吨/亩，可作为吸收水体氮磷的优选植物。可依据水体的氮含量，合理布设狐尾藻、水白菜的面积。若水体TN浓度小于20mg/L，其狐尾藻、水白菜占水域覆盖面积的比例为0.2～0.3。

12)多级食物链群落构建：为配合植物生物量的产出，在塘中布设微生物+螺+虾+鱼等多食物源生态链，进食或分解水生植物及其伴生的小型无脊椎动物水生虫类。其中鱼类主要采用草鱼(草食性)+滤食性(鲢鱼)+杂食性(鲤鱼)，充分利用塘中现有植物生物量，进而构建一个相对闭合的物质循环水塘生态系统。

Claims

1.一种水体氮磷资源化利用的村落生态景观塘系统的构建方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)建设引水生态渠，对塘体库容、景观造型进行改造，并对水塘底部进行粘土减渗处理；

(2)整治周边建筑物外观，建设塘岸景观设施，包括：塘岸休闲亭台、科普展示区、文化广场、景观绿地；

(3)构建水生态系统。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：建设引水生态沟渠的具体措施包括对原有地表径流流路、沟渠进行清杂处理，但保留沟道草本植被，并在沟渠入塘处设置沉砂池。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：对塘体库容、景观造型进行处理，扩容后的水塘呈现一定景观造型，水塘底部呈现四周浅中心深的构型，其外侧的蓄水深为1.5～2m，塘中央的水深为2～2.5m。

4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：减渗处理材料采用石灰岩发育赤红壤或黄壤。

5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于：构建塘岸休闲亭台、科普展示牌、文化广场、景观绿地，并对周边建筑物的墙体进行统一着色。

6.一种根据权利要求1所述的水生态系统构建方法，其特征在于：构建水生态系统的方法如下：

(1)多级食物链群落构建：在塘中布设“微生物+螺+虾+鱼”的多食物源生态链，进食或分解水生植物及其伴生的小型无脊椎动物水生虫类；

(2)高生物量植物布设：布设吸收水体氮磷的高生物量植物；

(3)在水塘水面设置PVC管浮床框架，浮床框架内部填充浮板，浮板上方放置盆装挺水植物。

7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于：鱼选自草食性鱼类、滤食性鱼类、杂食性鱼类中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于：水体氮磷吸收植物选自水白菜、狐尾藻中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于：挺水植物选自美人蕉、再力花、泽泻中任意一种。