CN114180725A - 一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，包括连通水系、沟渠生态化、构建光伏湿地、建立水泵站四个主要步骤，其中构建光伏湿地包括构建沉淀池、构建过滤坝、构建曝气池、构建生态净化池等步骤，所述沉淀池、曝气池和生态净化池的面积比为30：1：69。本发明利用光伏池塘构建人工湿地，可以有效拦截、净化农业面源污染，同时节约土地资源，降低成本，并收获一定量的水产品。

Description

一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法
技术领域
本发明属于农业面源污染生态治理技术领域，具体涉及一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法。
背景技术
农业面源污染是指在农业生产过程中产生的、未经合理处置的污染物对水体、土壤和空气及农产品造成的污染。据第二次全国污染源普查报告，我国农业源化学需氧量、总氮和总磷排放量分别占水污染物排放总量的49.8％、46.5％、67.2％。农业面源污染具有位置、途径、数量随机性大、发生范围广、防治难度大等特点，所以农业面源污染治理仍是当前生态环境和农业农村领域的一大难题。
农业面源污染物主要在水体中迁移和扩散，目前治理农业面源污染主要依靠生态方法，例如将沟渠改造为生态沟渠，对污染物进行拦截、净化；建立人工生态湿地净化面源污染。由于生态沟渠的面积很小，所以拦截净化作用有限，而人工湿地需要占用额外的土地资源。
近年来，我国光伏产业发展迅速，一些养殖池塘转为光伏池塘。但是，受密集的光伏板的影响，池塘的水产品产量大幅下降，池塘弃养现象比较普遍。因此，对光伏池塘加以利用以实现农业面源污染物具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，基于光伏池塘构建光伏湿地，能够有效拦截、净化农业面源污染，同时节约土地资源，降低成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，将沟渠收集到的污水经水泵站送入光伏湿地中进行净化处理，包括以下步骤：
(1)连通水系：利用沟渠作为区域污水收集系统，使污水能够进入光伏湿地；
(2)沟渠生态化：在沟坡上种植湿生植物；沟渠底部选择泥质土底，在沟中种植水生植物；同时，在沟中修建挡水坎，保证沟中水深30cm以上；
(3)构建光伏湿地；
(4)建立水泵站：建立水泵站，将水从沟渠抽到光伏湿地的沉淀池中；
其中，所述光伏湿地包括沉淀池、过滤坝、曝气池和生态净化池，构建步骤如下：
S1、构建沉淀池：保证沉淀池深度大于2.5m，利用清淤挖出的泥土建造堤坝将池塘隔成S型，水流断面的宽度小于20m；同时，水面种植绿狐尾藻和铜钱草，覆盖面积不低于沉淀池的80％；水流断面依次设置5、10、20、30、40目的尼龙网，迟滞水流，拦截悬浮物；此外，沉淀池中投放泥鳅苗和田螺；
S2、构建过滤坝：在沉淀池最末端设置过滤坝，过滤坝底部和两侧为混凝土结构，前后为格栅，水流方式为水平潜流；过滤坝下层填充陶粒或火山石颗粒，上层填充砾石或拆除建筑产生的废砖石颗粒；上下层的填充物用网袋装填，便于后期清洗维护；建成后，过滤坝上覆盖防晒网，延长网袋使用寿命；
S3、构建曝气池：在过滤坝之后设置曝气池，曝气池进行清淤，保证池深大于2.0m；曝气池底部以上0.5m处安装曝气盘或微孔曝气管；
S4、构建生态净化池：在曝气池之后设置生态净化池，所述生态净化池由多个池塘串联构成，每个池塘的进水口和出水口分别位于池塘对角线的两端附近；生态净化池的进水口用尼龙网过滤进水，防止有害水生物进入；池塘中种植水草，在种植水草前，将池塘清淤，并用石灰消毒；在池塘的四周，光线较好的地方种植沉水植物；在池塘中间每排光伏板连接处，有一定的光线的地方，种植狐尾藻和铜钱草；在光伏板下，光线不足的地方，挂微生物填料；利用光伏板下的水泥柱子固定钢丝绳，在钢丝绳上悬挂所述微生物填料；生态净化池中投放鲢鱼苗和田螺。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(2)中所述湿生植物为美人蕉、再力花、梭鱼草、苔草、菖蒲中的一种或多种；所述水生植物为植狐尾藻、黑藻、苦草、菹草中的一种或多种。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S1中每亩沉淀池投放泥鳅苗300～500尾，投放田螺10～15kg。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S2中过滤坝高度1.0m，过滤坝宽度1.5～2.0m，过滤坝长度根据沉淀池的面积设置，每亩沉淀池配置0.8～1.1m长度的过滤坝，最长不超过20m。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S2中填充陶粒或火山石颗粒的直径为2～3cm。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S2中所述上层的高度为0～20cm，填充的砾石或废砖石颗粒的直径为2～3cm。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S4中所述沉水植物为菹草、苦草、轮叶黑藻中的一种或多种。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S4中每亩生态净化池投放10～15cm长鲢鱼苗20～30尾，投放田螺10～15kg。
作为本发明技术方案的进一步优选，沉淀池、曝气池和生态净化池的面积比为30：1：69。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(4)中水泵出口处设置缓冲池，降低水的流速；缓冲池的蓄水量为8～15m3，出口截面为1.0～1.8m2。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提出的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，因地制宜的利用现有水渠建立污水收集系统，将污水通过水泵入送至光伏湿地中，光伏湿地由沉淀池、过滤坝、曝气池和生态净化池构成，沉淀池和生态净化池都基于光伏池塘设置，能够实现光伏池塘的重复利用；同时，通过在光伏湿地中种植水草或养殖水产品，在提高光伏池塘利用率的同时，还可以增加经济效益，一举多得。
总之，本发明利用光伏池塘构建人工湿地，可以有效拦截、净化农业面源污染，同时节约土地资源，降低成本，并收获一定量的水产品。
附图说明
图1是本发明光伏湿地系统处理农业面源污染的流程示意图；
图2是本发明实施例1光伏湿地系统处理农业面源污染的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1、图2所示，一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，将沟渠收集到的污水经水泵站送入光伏湿地中进行净化处理，具体包括以下步骤：
(1)连通水系：利用沟渠作为区域污水收集系统，使污水能够进入光伏湿地；根据实际沟渠条件和需要，可以在现有沟渠的基础上，通过一定的地形改造，使水系连通，并清淤、清杂；
(2)沟渠生态化：沟渠两侧采用生态砖护坡，在沟坡上种植美人蕉、苔草和菖蒲三种湿生植物；沟渠底部选择泥质土底，在沟中种植狐尾藻、黑藻和苦草三种水生植物；同时，在沟中修建35cm高挡水坎，使得沟中水深30-35cm，保证水生植物存活；
(3)构建光伏湿地；
(4)建立水泵站：建立水泵站，将水从沟渠抽到光伏湿地的沉淀池中；同时，水泵出口处设置缓冲池，降低水的流速；缓冲池的蓄水量为8～15m3，出口截面为1.0～1.8m2，具体规格可以根据实际需要具体选择；同时，本发明中并不对水泵站的具体设计和建造做具体限定，以能够实现水的泵送即可。
其中，所述光伏湿地包括沉淀池、过滤坝、曝气池和生态净化池，其中，沉淀池、曝气池和生态净化池的面积比为30：1：69；构建步骤如下：
S1、构建沉淀池：保证沉淀池深度大于2.5m，利用清淤挖出的泥土建造堤坝将光伏池塘隔成“S”型，水流断面的宽度为15-20m，保证布水均匀，防止短路流和死水区；同时，水面种植绿狐尾藻和铜钱草，覆盖面积为沉淀池的85％；水流断面依次设置5、10、20、30、40目的尼龙网，迟滞水流，拦截悬浮物；此外，每亩沉淀池投放泥鳅苗400尾，投放田螺12kg；
S2、构建过滤坝：在沉淀池最末端设置过滤坝，过滤坝高度1.0m，过滤坝宽度1.8m，过滤坝长度18m，过滤坝底部和两侧为混凝土结构，前后为格栅，水流方式为水平潜流；过滤坝下层填充陶粒或火山石颗粒，上层(0～20cm)填充砾石或拆除建筑产生的废砖石颗粒；上下层的填充物用网袋装填，便于后期清洗维护；建成后，过滤坝上覆盖防晒网，延长网袋使用寿命；作为本实施进一步优选的技术方案，陶粒或火山石颗粒的直径为2～3cm；填充的砾石或废砖石颗粒的直径同样为2～3cm；
S3、构建曝气池：在过滤坝之后设置曝气池，曝气池进行清淤，保证池深2.0～2.2m；曝气池底部以上0.5m处安装曝气盘；
S4、构建生态净化池：在曝气池之后设置生态净化池，所述生态净化池由多个池塘串联构成，每个池塘的进水口和出水口分别位于池塘对角线的两端附近；生态净化池的进水口用尼龙网过滤进水，防止有害水生物(福寿螺、草鱼、捕食性鱼类等)进入；池塘中种植水草，在种植水草前，将池塘清淤，并用石灰消毒；在池塘的四周，光线较好的地方种植菹草、苦草、轮叶黑藻；在池塘中间每排光伏板连接处，有一定的光线的地方，种植狐尾藻和铜钱草；在光伏板下，光线不足的地方，挂微生物填料；利用光伏板下的水泥柱子固定钢丝绳，在钢丝绳上悬挂所述微生物填料；每亩生态净化池投放10-15cm鲢鱼苗27尾，投放田螺12kg。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别构成的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，将沟渠收集到的污水经水泵站送入光伏湿地中进行净化处理，包括以下步骤：
(1)连通水系：利用沟渠作为区域污水收集系统，使污水能够进入光伏湿地；
(2)沟渠生态化：在沟坡上种植湿生植物；沟渠底部选择泥质土底，并在沟中种植水生植物；同时，在沟中修建挡水坎，保证沟中水深30cm以上；
(3)构建光伏湿地；
(4)建立水泵站：建立水泵站，将水从沟渠抽到光伏湿地的沉淀池中；
其中，所述光伏湿地包括沉淀池、过滤坝、曝气池和生态净化池，构建步骤如下：
S1、构建沉淀池：保证沉淀池深度大于2.5m，利用清淤挖出的泥土建造堤坝将池塘隔成S型，水流断面的宽度小于20m；同时，水面种植绿狐尾藻和铜钱草，覆盖面积不低于沉淀池的80％；水流断面依次设置5、10、20、30、40目的尼龙网，迟滞水流，拦截悬浮物；此外，沉淀池中投放泥鳅苗和田螺；
S2、构建过滤坝：在沉淀池最末端设置过滤坝，过滤坝底部和两侧为混凝土结构，前后为格栅，水流方式为水平潜流；过滤坝下层填充陶粒或火山石颗粒，上层填充砾石或拆除建筑产生的废砖石颗粒；上下层的填充物用网袋装填；建成后，过滤坝上覆盖防晒网；
S3、构建曝气池：在过滤坝之后设置曝气池，曝气池进行清淤，保证池深大于2.0m；曝气池底部以上0.5m处安装曝气盘或微孔曝气管；
S4、构建生态净化池：在曝气池之后设置生态净化池，所述生态净化池由多个池塘串联构成，每个池塘的进水口和出水口分别位于池塘对角线的两端附近；生态净化池的进水口用尼龙网过滤进水，防止有害水生物进入；池塘中种植水草，在种植水草前，将池塘清淤，并用石灰消毒；在池塘的四周，光线较好的地方种植沉水植物；在池塘中间每排光伏板连接处，有一定的光线的地方，种植狐尾藻和铜钱草；在光伏板下，光线不足的地方，挂微生物填料；利用光伏板下的水泥柱子固定钢丝绳，在钢丝绳上悬挂所述微生物填料；生态净化池中投放鲢鱼苗和田螺。
2.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤(2)中所述湿生植物为美人蕉、再力花、梭鱼草、苔草、菖蒲中的一种或多种；所述水生植物为植狐尾藻、黑藻、苦草、菹草中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S1中每亩沉淀池投放泥鳅苗300～500尾，投放田螺10～15kg。
4.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S2中过滤坝高度1.0m，过滤坝宽度1.5～2.0m，过滤坝长度根据沉淀池的面积设置，每亩沉淀池配置0.8～1.1m长度的过滤坝，最长不超过20m。
5.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S2中填充陶粒或火山石颗粒的直径为2～3cm。
6.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S2中所述上层的高度为0～20cm，填充的砾石或废砖石颗粒的直径为2～3cm。
7.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S4中所述沉水植物为菹草、苦草、轮叶黑藻中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤S4中每亩生态净化池投放10～15cm长鲢鱼苗20～30尾，投放田螺10～15kg。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，沉淀池、曝气池和生态净化池的面积比为30：1：69。
10.根据权利要求9所述的一种利用光伏湿地净化农业面源污染的方法，其特征在于，步骤(4)中水泵出口处设置缓冲池，降低水的流速；缓冲池的蓄水量为8～15m3，出口截面为1.0～1.8m2。
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