CN112062280B - 一种组合式梯形生态沟渠 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种组合式梯形生态沟渠，涉及农业面源污染处理技术领域，包括沟渠本体，所述沟渠本体内设置有多个沟渠单元，所述沟渠单元内由下至上依次设置有渠底填料层和填充物层，所述渠底填料层和填充物层紧贴所述沟渠单元的内壁设置；所述沟渠单元的内壁以及外坡上设置有植物截留洞，所述沟渠单元的内壁上的所述植物截留洞位于所述填充物层的上方；所述沟渠单元的外坡上还设置有疏水口，所述疏水口位于所述植物截留洞的下方，所述疏水口通过疏水管与所述填充物层的底部连接；所述填充物层的前侧设置有进水口，后侧设置有出水口。本发明能够对农业面源污染物进行有效处理，提高处理效果。

Description

一种组合式梯形生态沟渠
技术领域
本发明涉及农业面源污染处理技术领域，特别是涉及一种组合式梯形生态沟渠。
背景技术
生态沟渠是一种极简易的人工湿地，沟渠中的水生植物可通过吸收、截留和转化等方式减少进入下游的污染物质。目前，基于生态沟渠的水处理技术已经被广泛地应用到富营养化水体治理、城市与农村生活污水处理、河涌污染水体治理、养殖禽畜废水处理、重金属污染水体治理和工业废水治理。随着灌溉污水及其造成一系列的农业环境问题，长期的污水灌溉极易造成农田中污染物的积累，近年来，生态沟渠和人工湿地作为处理农业面源污染的“最佳管理举措”被广泛应用，国内外研究人员对其开展了大量的研究。
有机污染物广泛存在土壤中，且非常难降解，尤其在农田土壤中的污染较为严重，经过雨水冲刷、地表径流等方式会迁移至不同水环境中；另外，中国是使用氮肥、磷肥的大国，氮磷肥不合理利用不仅增加成本，也会导致面源污染。现有生态沟渠大多数以种植水生植物为主，且无其他辅助性处理手段，处理污染物的能力有限，处理后剩余的填料可能会造成二次污染，一定程度上违背了废物“资源化”的理念，而人工湿地虽然能有效地处理N、P、有机污染物，但处理能力有限。
因此，亟需提供一种组合式梯形生态沟渠，以解决现有技术中所存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合式梯形生态沟渠，以解决上述现有技术存在的问题，能够对农业面源污染物进行有效处理，提高处理效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种组合式梯形生态沟渠，包括沟渠本体，所述沟渠本体内设置有多个沟渠单元，所述沟渠单元内由下至上依次设置有渠底填料层和填充物层，所述渠底填料层和填充物层紧贴所述沟渠单元的内壁设置；所述沟渠单元的内壁以及外坡上设置有植物截留洞，所述沟渠单元的内壁上的所述植物截留洞位于所述填充物层的上方；所述沟渠单元的外坡上还设置有疏水口，所述疏水口位于所述植物截留洞的下方，所述疏水口通过疏水管与所述填充物层的底部连接；所述填充物层的前侧设置有进水口，后侧设置有出水口。
优选的，所述填充物层的纵截面形状为上宽下窄的梯形。
优选的，所述填充物层包括由上至下依次设置的种植土层、隔水层、蓄水层、沸石层和生物质炭层，所述蓄水层和所述沸石层之间、所述沸石层和所述生物质炭层之间设置有滤网；所述填充物层设置于生态袋内，所述生态袋设置于铁丝网中，所述铁丝网与所述沟渠单元固定连接；
所述种植土层用于种植挺水植物；
所述隔水层采用混凝土材料或砖制材料制成；
所述沸石层内的沸石与所述生物质炭层内生物质炭的体积比为1：5-1：1。
优选的，所述进水口低于所述出水口，所述进水口设置于所述生物质炭层的前方，所述进水口处设置有可渗透反应墙；所述出水口设置有两排，第一排所述出水口的下沿与所述种植土层的下沿齐平，第二排所述出水口下沿与所述蓄水层下沿齐平；所述生物质炭层内设置有生物质炭包，所述生物质炭层的后侧设置有电动门。
优选的，所述生物质炭层内暗敷有布水管；每个所述沟渠单元的外坡上均设置有3-4个疏水口，每个所述疏水口均连接一个所述疏水管，所述疏水管采用PVC材料制成，所述疏水管远离所述疏水口的一端均连接有一个所述布水管。
优选的，所述可渗透反应墙的高度与所述生物质炭层的高度相匹配，所述可渗透反应墙贴于所述生物质炭层建造，包括卵石层，所述卵石层的中部填充有填料结构，所述填料结构为零价铁、生物质炭、泥炭、渣滓、镍和/或石英砂组成的混合介质。
优选的，所述渠底填料层从上到下包括覆土层和混合填料层，所述覆土层的上方用于种植沉水植物，所述混合填料层采用土壤、生物质颗粒和/或粒径1-3mm的碎石制成。
优选的，所述沟渠单元的内壁上设置有三排所述植物截留洞，由上至下第一排设置有5个，第二排设置有4个，第三排设置有5个；所述沟渠单元的外坡上设置有一排总共3-4个所述植物截留洞。
优选的，所述植物截留洞中用于种植萱草或狗尾草。
优选的，所述沟渠单元沿水流方向设置有多个，多个所述沟渠单元之间相隔5-10m设置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、设置生物质炭层不仅能处理污染物，截留N、P元素，还能将吸收的N、P重新利用于农业生产；
2、所述填充物层与所述渠底填料层能够实现水面、水下的协同净化，填充物种植土层能够对地表径流、雨水进行净化，而浸入水面以下的填充物层部分与渠底填料层能够对沟渠中水体进行深度净化；
3、所述可渗透反应墙不仅起到进水口和拦截污染物的作用，而且对于多氯联苯、邻二氯苯、甲苯等有机污染物有很好的吸附作用；
4、所述疏水口不仅起到防止农田内涝的作用，还能将雨水、农田废水引流至填充物中进行净化处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中组合式梯形生态沟渠的俯视图；
图2为填充物层和渠底填料层的断面图；
图3为图2的A-A剖面图；
图4为图2的B-B剖面图；
图5为图3的C-C剖面图；
图6为所述渠底填料层的断面图；
图7为所述渠底填料层的剖面图；
图8为所述可渗透反应墙的断面图；
附图标记说明：1、渠底填料层；2、填充物；11、覆土层；12、混合填料层；20、电动门；21种植土层；22、蓄水层；23、沸石层；24、生物质炭层；26、隔水层；27、出水口；28、尼龙滤网；29、生态袋；3、可渗透反应墙；31、卵石层；32、填料结构；4、疏水口；41、疏水管；42布水管；5、植物截留洞。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-8所示，本实施例提供一种组合式梯形生态沟渠，其主体是一条狭长的生态沟渠，生态沟渠内设置有多个沟渠单元，每个沟渠单元均包括植物截留洞5、疏水口4、填充物层2和渠底填料层1；其中，填充物层2包括由上至下设置的种植土层21、隔水层26、蓄水层22、沸石层23和生物质炭层24，其纵截面形状为上宽下窄的梯形，填充物层2的前侧设置有进水口，后侧设置有出水口，进水口高度低于出水口，整个填充物层2置于与其尺寸匹配的生态袋29中，再将其置于与其尺寸匹配的铁丝网中，再将铁丝网固定于渠四周，以固定其形状，不被水流冲走。
整个组合式梯形生态沟渠，其长度匹配于待拦截的湿地长度或宽度；每个沟渠单元的外坡(面向农田处)应建一排植物截留洞5(位于疏水口4上方)，每隔2-3m布置3-4个，每个填充物层2配有三排植物截留洞5，于面向填充物层的内壁斜坡上修建，第一排5个，第二排4个，第三排5个，所有植物截留洞5中种植萱草、狗尾草等植物，不仅能起到景观作用，还能截留雨污水和来自沟渠上方排放的农田废水。
疏水口4应于面向农田的外坡地上修建，且每个填充物层2配有3-4个疏水口4，疏水口4连接疏水管41，疏水管41另一头连接布水管42，布水管42暗敷在生物质炭层24中，疏水管41应采用PVC材料，该结构不仅能较好地避免农田内涝，而且还能引流农田废水至生物质炭层，进行净化处理。
在本实施例中，填充物层2形状为上宽下窄的梯形，贴于沟渠内壁建造；种植土层21上种植芦苇、香蒲、慈姑等挺水植物；隔水层26采用混凝土材料或砖制材料，出水口27上连接的出水管均采用PVC材料制成，设置于可渗透反应墙25的对立面；沸石层23与蓄水层22、生物质炭层24之间应有滤网，滤网优选采用尼龙滤网28，沸石粒径不得小于滤网孔径，沸石与生物质炭体积比为1：5-1：1。
生物质炭层内放置有生物质炭包，生物质炭包内有生物质炭，生物质炭包使用的塑料网孔径为50-100目；出水口27设置有两排，第一排应建6-8个，第二排应建12-16个，第一排出水口27下沿与种植土层21底部平齐，雨污水或沟渠上方排放的农田废水经上部植被净化后从该处流出，第二排出水口27下沿与蓄水层22底部平齐，渠内污水或沿疏水口4流入的农田废水经过净化处理后从该处流出。
可渗透反应墙(进水区)3由卵石层31、填料结构32组成，填料结构为零价铁、生物质炭、泥炭、渣滓、镍和石英砂组成的混合介质，充当进水作用，高度匹配于生物质炭层厚度，设置方向与水流方向一致，可渗透反应墙25对立面处应设有便于更换生物质炭层包的电动门20；所述沟渠单元沿水流方向设置有多个，其内的所述填充物层2同样设置有多个，多个填充物层2之间应相隔5-10m，其中多个沟渠单元底部的渠底填料层1可以连接为一体，即在整个生态沟渠的底部均设置有底填料层1；沟渠两边应种植1-2排树木，起到景观和截留来自沟渠上方排放的农田废水的作用。
所述渠底填料层1从上到下由覆土层11、混合填料层12组成，覆土层11在填埋时要将覆土层11压实，以防止与混合填料层12混合，其上种植苦草、金鱼藻等沉水植物；混合填料层由土壤、生物质颗粒、粒径1-3mm的碎石组成，均为1kg/m铺设。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种组合式梯形生态沟渠，包括沟渠本体，其特征在于：所述沟渠本体内设置有多个沟渠单元，所述沟渠单元内由下至上依次设置有渠底填料层和填充物层，所述渠底填料层和填充物层紧贴所述沟渠单元的内壁设置；所述沟渠单元的内壁以及外坡上设置有植物截留洞，所述沟渠单元的内壁上的所述植物截留洞位于所述填充物层的上方；所述沟渠单元的外坡上还设置有疏水口，所述疏水口位于所述植物截留洞的下方，所述疏水口通过疏水管与所述填充物层的底部连接；所述填充物层的前侧设置有进水口，后侧设置有出水口；
所述填充物层包括由上至下依次设置的种植土层、隔水层、蓄水层、沸石层和生物质炭层，所述进水口低于所述出水口，所述进水口设置于所述生物质炭层的前方，所述出水口设置有两排，第一排所述出水口的下沿与所述种植土层的下沿齐平，第二排所述出水口下沿与所述蓄水层下沿齐平；
所述进水口处设置有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙能够充当进水作用，所述可渗透反应墙的设置方向与水流方向一致。
2.根据权利要求1所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述填充物层的纵截面形状为上宽下窄的梯形。
3.根据权利要求1所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述蓄水层和所述沸石层之间、所述沸石层和所述生物质炭层之间设置有滤网；所述填充物层设置于生态袋内，所述生态袋设置于铁丝网中，所述铁丝网与所述沟渠单元固定连接；
所述种植土层用于种植挺水植物；
所述隔水层采用混凝土材料或砖制材料制成；
所述沸石层内的沸石与所述生物质炭层内生物质炭的体积比为1：5-1：1。
4.根据权利要求3所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述生物质炭层内设置有生物质炭包，所述生物质炭层的后侧设置有电动门。
5.根据权利要求4所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述生物质炭层内暗敷有布水管；每个所述沟渠单元的外坡上均设置有3-4个疏水口，每个所述疏水口均连接一个所述疏水管，所述疏水管采用PVC材料制成，所述疏水管远离所述疏水口的一端均连接有一个所述布水管。
6.根据权利要求4所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述可渗透反应墙的高度与所述生物质炭层的高度相匹配，所述可渗透反应墙贴于所述生物质炭层建造，包括卵石层，所述卵石层的中部填充有填料结构，所述填料结构为零价铁、生物质炭、泥炭、渣滓、镍和/或石英砂组成的混合介质。
7.根据权利要求1所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述渠底填料层从上到下包括覆土层和混合填料层，所述覆土层的上方用于种植沉水植物，所述混合填料层采用土壤、生物质颗粒和/或粒径1-3mm的碎石制成。
8.根据权利要求1所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述沟渠单元的内壁上设置有三排所述植物截留洞，由上至下第一排设置有5个，第二排设置有4个，第三排设置有5个；所述沟渠单元的外坡上设置有一排总共3-4个所述植物截留洞。
9.根据权利要求8所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述植物截留洞中用于种植萱草或狗尾草。
10.根据权利要求1所述的组合式梯形生态沟渠，其特征在于：所述沟渠单元沿水流方向设置有多个，多个所述沟渠单元之间相隔5-10m设置。
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Application publication date: 20201211

Assignee: Guangxi Dingquan Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000528

Denomination of invention: A combined trapezoidal ecological ditch

Granted publication date: 20220503

License type: Common License

Record date: 20221229