CN113582448A - 消减农田面源污染的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及环境工程综合生态修复技术领域，尤其涉及一种消减农田面源污染的处理系统，包括排水沟渠，排水沟渠包括间隔设置的凹形沟渠段和凸形沟渠段，凸形沟渠段包括土壤层、第一细砂层和滤料层，部分滤料层位于第一细砂层中，滤料层包括混凝土和碎石；凹形沟渠段包括土壤层、第二细砂层和碎石层。本公开提供的系统中，通过设置凹形沟渠段、凸形沟渠段、滤料层和碎石层，减小了水流速度，增加了水流的沉淀时间，提高了沉淀效果，从而有效提高了滤料层和碎石层对总悬浮固体的拦截作用，以及对总氮、总磷等污染物质的吸附作用，极大地增强了本系统削减水流中的污染物的能力，进而有利于进行生态原位修复，减少进入水体的污染负荷。
Description
技术领域
本公开涉及环境工程综合生态修复技术领域，尤其涉及一种消减农田面源污染的处理系统。
背景技术
农业面源污染已成为水体氮、磷的重要污染源，氮、磷对污染源的贡献量率分别占57％和67％。目前对农业面源污染的治理多集中在对污染收纳水体的河道、湖泊、水库等。但是这些均面源污染的末端治理对于污染源头区的环境无法改善。从面源污染的源头来消减氮、磷污染物向收纳水体的迁移和扩散，对于面源污染的治理具有重的意义。
如何从面源污染的源头来消减氮、磷污染物向收纳水体的迁移和扩散是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种消减农田面源污染的处理系统。
本公开提供了一种消减农田面源污染的处理系统，包括设置于农田间的排水沟渠，所述排水沟渠包括间隔设置的凹形沟渠段和凸形沟渠段，其中，
所述凸形沟渠段包括土壤层、第一细砂层和滤料层，所述滤料层位于凸形沟渠段的顶部，且部分所述滤料层位于所述第一细砂层中，所述滤料层包括混凝土和碎石；
所述凹形沟渠段包括土壤层、第二细砂层和碎石层。
本公开提供的消减农田面源污染的处理系统中，排水沟渠设置为包括间隔设置的凹形沟渠段和凸形沟渠段，以使排水沟渠的底面形成凹凸面。凸形沟渠段包括土壤层、第一细砂层和滤料层，且部分滤料层设置在第一细砂层中，通过第一细砂层对滤料层实现了限位作用，保证滤料层的稳定性，且第一细砂层覆盖土壤层，可有效防止水土流失。凹形沟渠段包括土壤层、第二细砂层和碎石层，第二细砂层覆盖土壤层可防止凹形沟渠段产生水土流失。
在水流流经排水沟渠时，利用相邻凹形沟渠段和凸形沟渠段之间形成的高度差，可有效降低水流速度，并形成具有滞蓄功能的排水沟渠，延缓水流进入水体的时间，有效地减轻河道和/或湖泊的防洪压力。通过设置滤料层和碎石层，可截留水流中携带的总悬浮固体、总氮、总磷等污染物质，并且，由于水流在经过凹形沟渠段和凸形沟渠段过程中，水流速度减小，增加了水流的沉淀时间，提高了沉淀效果，从而有效提高了滤料层和碎石层对总悬浮固体的拦截作用，以及对总氮、总磷等污染物质的吸附作用，极大地增强了本系统削减水流中的污染物的能力，进而有利于进行生态原位修复，减少进入水体的污染负荷。
可选地，所述滤料层的铺设厚度范围为所述排水沟渠的深度的15％～25％。
可选地，所述滤料层包括球形滤料，所述球形滤料的直径范围为5cm～10cm。
可选地，所述球形滤料上形成有孔隙。
可选地，所述碎石层包括石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的一种或几种。
可选地，所述碎石层的铺设厚度范围为所述凹形沟渠段的深度的50％～75％。
可选地，所述第二细砂层的渗透系数的范围为大于0.15m/d。
可选地，所述第二细砂层的铺设厚度的范围为所述凹形沟渠段的深度的10％～20％。
可选地，所述凸形沟渠段的侧面设置有植被层。
可选地，所述植被层的高度范围为0.5m～1m。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述消减农田面源污染的处理系统的结构示意图；
图2为本公开实施例所述消减农田面源污染的处理系统的侧视图。
其中，1-凹形沟渠段；2-凸形沟渠段；3-滤料层；4-碎石层；5-植被层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本公开实施例所述消减农田面源污染的处理系统的结构示意图，图2为本公开实施例所述消减农田面源污染的处理系统的侧视图。如图1至图2所示，本公开实施例提供了一种消减农田面源污染的处理系统，包括设置于农田间的排水沟渠，排水沟渠包括间隔设置的凹形沟渠段1和凸形沟渠段2，其中，
凸形沟渠段2包括土壤层、第一细砂层和滤料层3，滤料层3位于凸形沟渠段2的顶部，且部分滤料层3位于第一细砂层中，滤料层3包括混凝土和碎石；
凹形沟渠段1包括土壤层、第二细砂层和碎石层4。
本公开提供的消减农田面源污染的处理系统中，排水沟渠设置为包括间隔设置的凹形沟渠段1和凸形沟渠段2，以使排水沟渠的底面形成凹凸面。凸形沟渠段2包括土壤层、第一细砂层和滤料层3，且部分滤料层3设置在第一细砂层中，通过第一细砂层对滤料层3实现了限位作用，保证滤料层3的稳定性，且第一细砂层覆盖土壤层，可有效防止水土流失。凹形沟渠段1包括土壤层、第二细砂层和碎石层4，第二细砂层覆盖土壤层可防止凹形沟渠段1产生水土流失。
在水流流经排水沟渠时，利用相邻凹形沟渠段1和凸形沟渠段2之间形成的高度差，可有效降低水流速度，并形成具有滞蓄功能的排水沟渠，延缓水流进入水体的时间，有效地减轻河道和/或湖泊的防洪压力。通过设置滤料层3和碎石层4，可截留水流中携带的总悬浮固体、总氮、总磷等污染物质，并且，由于水流在经过凹形沟渠段1和凸形沟渠段2过程中，水流速度减小，增加了水流的沉淀时间，提高了沉淀效果，从而有效提高了滤料层3和碎石层4对总悬浮固体的拦截作用，以及对总氮、总磷等污染物质的吸附作用，极大地增强了本系统削减水流中的污染物的能力，进而有利于进行生态原位修复，减少进入水体的污染负荷。
在一些实施例中，滤料层3的铺设厚度范围为排水沟渠的深度的15％～25％。
上述凸形沟渠段2设置滤料层3，滤料层3的厚度便于根据实际情况进行设定，可有效避免在凸形沟渠段2设置碎石层4时，碎石层4的厚度较厚，导致排水沟渠的排水效果较差。也就是说，将滤料层3的厚度设置为排水沟渠的深度的15％～25％，在保证对水流可产生良好的拦截、吸附作用的同时，保证排水沟渠的排水效果。
具体地，滤料层3包括球形滤料，球形滤料的直径范围为5cm～10cm。
将上述滤料层3中的滤料设置为球形结构，有利于水流平稳的排放，通过将球形滤料的直径设置为5cm～10cm，可有效保证球形滤料不易随水流发生位移，并能保证滤料层3对水流的过滤效果。
具体地，球形滤料上形成有孔隙。
上述球形滤料包括混凝土和碎石，在球形滤料成型后，球形滤料的表面形成有孔隙，便于微生物生存，从而形成微生物系统，使微生物对污染物进行消减及吸收转化，达到径流污染物的消除和水质提升的目的。
在一些实施例中，碎石层4包括石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的一种或几种。
上述碎石层4可对水流产生过滤作用，实现对总悬浮固体的拦截作用，以及对总氮、总磷等污染物质的吸附作用。碎石层4的吸附作用主要依赖于石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的孔隙。在碎石层4使用一段时间后，可将碎石层4取出，买入至农田中，为农田提供养分，然后再重新将碎石层4从农田中挖出，放入至凹形沟渠段1中继续对水流中的污染物进行吸附，从而避免了土壤所需营养物质的浪费。
在一些实施例中，碎石层4的铺设厚度范围为凹形沟渠段1的深度的50％～75％。
将碎石层4铺设厚度设置在大于或等于凹形沟渠段1的深度的50％，以保证碎石层4对水流的过滤作用，同时铺设厚度小于或等于凹形沟渠段1的深度的75％，以保证凹形沟渠段1的蓄水能力，并保证微生物位于水位以下，保证微生物的存活。
在一些实施例中，第一细砂层和第二细砂层的渗透系数的范围均为大于或等于0.15m/d。
通过将第一细砂层和第二细砂层的渗透系数控制在0.15m/d及以上，可保证土壤层中水分含量，利于植物的生长。第一细砂层和第二细砂层的渗透系数可以相同也可以不同，本实施例中不作限定。
在一些实施例中，第一细砂层和第二细砂层的铺设厚度的范围为凹形沟渠段1的深度的10％～20％，以有效防止凸形沟渠段2和凹形沟渠段1发生水土流失。
在一些实施例中，凸形沟渠段2的侧面设置有植被层5。
通过在凸形沟渠段2的两侧设置植被层5，植被层5、凸形沟渠段2、凹形沟渠段1、滤料层3和碎石层4形成数道截污消减的屏障，极大地增强了该系统削减水流中的污染物的能力。且植被层5中的植物群落，再生能力较强，并且具备良好的污染物消纳能力，滤料层3和碎石层4吸附能力强、构造简单，适用于水体的污染物快速消减的过程。
具体地，在排水沟渠的迎水面，采用当地乡土植物，优选根系发达、净化污染物能力优良、耐淹耐旱的植物，并具备一定的景观价值，既可以起到消减污染物的作用又可以起到防止水土流失的作用，减缓水流对沟渠两侧的直接冲刷。
具体地，植被层5包括麦冬、鸢尾、菖蒲、香根草、香蒲中的一种或几种。
具体地，植被层5的高度范围为0.5m～1m，可实现对总悬浮固体的拦截作用，以及对总氮、总磷等污染物质的吸附作用。并且，植被层5中含有微生物对污染物进行消减及吸收转化，达到径流污染物的消除和水质提升的目的。
不限于此，在凸形沟渠段2设置有滤料的位置处以及凹形沟渠段1设置有碎石层的位置处，也可以设置植被层，以利于对水流中的污染物进行消减及吸收转化。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，包括设置于农田间的排水沟渠，所述排水沟渠包括间隔设置的凹形沟渠段(1)和凸形沟渠段(2)，其中，
所述凸形沟渠段(2)包括土壤层、第一细砂层和滤料层(3)，所述滤料层(3)位于凸形沟渠段(2)的顶部，且部分所述滤料层(3)位于所述第一细砂层中，所述滤料层(3)包括混凝土和碎石；
所述凹形沟渠段(1)包括土壤层、第二细砂层和碎石层(4)。
2.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述滤料层(3)的铺设厚度范围为所述排水沟渠的深度的15％～25％。
3.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述滤料层(3)包括球形滤料，所述球形滤料的直径范围为5cm～10cm。
4.根据权利要求3所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述球形滤料上形成有孔隙。
5.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述碎石层(4)包括石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述碎石层(4)的铺设厚度范围为所述凹形沟渠段(1)的深度的50％～75％。
7.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述第二细砂层的渗透系数的范围为大于0.15m/d。
8.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述第二细砂层的铺设厚度的范围为所述凹形沟渠段(1)的深度的10％～20％。
9.根据权利要求1所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述凸形沟渠段(2)的侧面设置有植被层(5)。
10.根据权利要求9所述的消减农田面源污染的处理系统，其特征在于，所述植被层(5)的高度范围为0.5m～1m。
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