CN208200532U - 一种茶园集中开发区地表径流处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种茶园集中开发区地表径流处理系统，包括反硝化系统和生态净化系统；反硝化系统包括四面墙体环绕而成的反硝化沟，反硝化沟内设有填料层和出水渠，填料层和出水渠间通过第二墙体分隔；出水渠沿水流方向的内外墙体上表面形成高度差，使地表径流从出水渠流出；所述生态净化系统包括生态净化塘；所述生态净化塘内设有生态浮岛、生态护岸和净水植物；地表径流经生态净化塘净化后流入水体。本实用新型的系统可充分利用茶园集中开发区现有特征及植物的自净能力，因地制宜，实现污染物削减与景观优美的双重目标；且系统结构简单，实施方便，削减效果显著，维护成本低。

Description

一种茶园集中开发区地表径流处理系统

技术领域

本实用新型涉及面源污染控制技术领域，具体涉及一种茶园集中开发区地表径流处理系统。

背景技术

茶园是面源污染的重要来源之一，有研究显示，茶园的氮流失强度是耕地、建设用地的2倍、裸地的3倍，是自然林地的8.8倍；磷流失强度是自然林地的8倍，因此自然林地开发为茶园将导致氮、磷污染大幅度增加，这是茶园集中开发区氮、磷污染严重的重要原因。茶园集中开发区面源污染主要通过地表冲刷和壤中渗流进入沟渠，最终进入湖泊、水库或是池塘。茶园集中开发区地表径流具体特征主要表现为：①氮磷含量超标，汇流距离短，入河流、湖泊或水库比例高；②茶园覆盖度低，尤其是雨季覆盖度低，保肥、保水能力差，径流污染流失严重；③茶山坡度较大，雨水冲刷力度大，泥沙及磷污染流失严重。因此，有效去除茶园集中开发区地表径流中的污染物是目前亟需解决的重要问题。

目前，针对地表径流的控制技术主要集中于对农村农业地表径流、城市地表径流和森林地表径流等方面。专利文献201210050879.1中提出了一种景观公园式地表径流处理系统，由景观生态塘、径流处理景观土地、生态分流沟渠及公园附属设施组成，主要适用于农村农业径流和城市径流；专利文献201510316974.5中提出了一种城市地表径流过滤系统，包括沉淀室、过滤式和排水室三个部分；专利文献201510844719.8中提出了一种利用生态沟拦截森林地表径流的方法，其手段是利用生态沟拦截地表径流保持水土；专利文献201611050884.7中提出了一种小流域农田地表径流污染物治理系统茶，主要由引水系统、沉砂池、人工湿地和氧化塘四个部分组成。综上所述，现有控制技术更多针对的是农业径流和城市地表径流，缺乏对茶园集中开发区地表径流污染的削减，同时，现有控制技术不能满足对茶园集中开发区地表径流污染的拦截与处理，因此，开发一种针对茶园集中开发区地表径流处理工艺显得尤为重要。

基于上述技术背景，本实用新型主要针对茶园集中开发区地表径流，依据茶园集中开发区不同地带生态水文条件及源、汇分布格局，充分利用茶园集中开发区现有特征及植物的自净能力，因地制宜组合现有各种技术手段，以达到污染物削减与景观优美的双重目的，满足人们日益增长的环境要求。

实用新型内容

为解决现有工艺中缺乏对茶园集中开发区地表径流的处理问题，本实用新型的目的在于提供一种茶园集中开发区地表径流处理系统，能够有效拦截茶园集中开发区地表径流的污染物，减轻茶园集中开发区地表径流污染。

本实用新型的上述目的是这样实现的：

一种茶园集中开发区地表径流处理系统，包括反硝化系统和生态净化系统；

所述反硝化系统包括反硝化沟，所述反硝化沟为矩形沟，由四面墙体环绕而成；

反硝化沟内设有填料层和出水渠，填料层和出水渠间通过第二墙体分隔；出水渠沿水流方向的内外墙体上表面形成高度差，使地表径流从出水渠流出；

所述填料层为三层结构，底层填料为陶粒；中层填料为玉米芯、木屑和稻壳，并掺杂陶粒；上层为尼龙网和客土覆盖；所述第二墙体底部开口，使得底层填料与出水渠连通；地表径流流入填料层后经底层填料层进入出水渠，从出水渠流出后进入生态净化系统；

所述生态净化系统包括生态净化塘；所述生态净化塘内设有生态浮岛、生态护岸和净水植物；地表径流经生态净化塘净化后流入水体。所述生态净化塘涉及生态护岸、水生植物恢复和生态浮岛三种技术手段进行耦合净化污染水质，也可是其他净化水质的技术手段，通过各种适宜手段改善沟塘系统水生态条件，提升沟塘系统滞留、沉淀、降解氮、磷污染的能力，实现径流污染拦截净化，最终削减茶园集中开发区地表径流污染。

进一步的，所述反硝化沟在茶山山坡坡脚依据地形地势构建；反硝化沟一侧墙体靠近生态净化塘，另一侧墙体靠近茶山。依据茶园集中区的特殊地形，在茶山山坡坡脚与生态净化塘之间构建反硝化沟，能够利用坡脚土壤水分含量高的特征，通过反硝化沟补充碳源，提升反硝化降解氮污染的能力。

进一步的，所述墙体中，进水口端墙体及靠近茶山一侧墙体为尼龙网栅栏；靠近生态净化塘的一侧墙体及出水渠墙体为混凝土砖砌；墙体厚度为25-30cm。

进一步的，所述填料层深度为1.0-1.2m；底层填料为陶粒，填充深度10-15cm；中层填料为玉米芯、木屑、稻壳，其中掺杂少量陶粒，玉米芯、木屑、稻壳与陶粒填充比例为5:1，中层填料填充深度80-100cm，上层为尼龙网和客土覆盖，尼龙网铺设在中层填料上，深度5-10cm，客土覆盖在尼龙网上，深度5-10cm。中层填料玉米芯、木屑、稻壳提供有机碳源，掺杂少量陶粒增加孔隙率，使反硝化沟内部不易堵塞；上层为客土覆盖防止雨水冲刷及便于后期栽种植物。所述填料层上为自由水层，自由水层高度为15-20cm。

进一步的，所述生态护岸为利用构建反硝化沟产生的土方在生态净化塘岸带修筑岸坡而成，坡比1:2-1:3，宽度3-5m。

进一步的，所述净水植物包括种植在护岸上的挺水植物和挺水植物外沿浅水区0.5-2.0m水深处栽种的沉水植物；所述挺水植物选自芦苇、茭草、香蒲，种植密度10-15株/m²；沉水植物选自菹草、苦草、黑藻、水毛茛，盖度50-60%。挺水植物优选在修筑的岸坡上水深0.5m以内种植。挺水植物种植方式为幼苗移栽；沉水植物种植方式为芽孢撒播和幼苗扦插。

进一步的，所述生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖；聚乙烯网上面放置漂浮植物；聚乙烯网下方悬挂1~1.5m长的弹性填料，用来挂生物膜；所述漂浮植物选用30~50cm的铜钱草、水禾、绿狐尾藻和黄菖蒲。生态浮岛制作成圆形以减小水流阻力，大小制作成直径Φ7-10m，间隔水面布设，布设的密度要使其覆盖度达到水面面积的30%-50%，考虑美学要素布置成一定的形状，如星形或菱形；PE或PVC管直径Φ80；聚乙烯网网孔为3cm；利用3根毛竹桩，按三角形形状固定生态浮岛，毛竹桩底端牢固插入河道底泥中，底泥以上长度要高于河道最高水位，使之露出水面。

茶园集中区地表径流氮磷含量高，入河流、湖泊或水库比例高；雨季径流量大、流速快，保肥、保水能力差；雨水冲刷严重，泥沙及磷污染流失严重。本实用新型的系统可充分利用茶园集中开发区现有特征及植物的自净能力，因地制宜，实现污染物削减与景观优美的双重目标；且系统结构简单，实施方便，削减效果显著，维护成本低。

附图说明

图1是本实用新型的处理工艺图。

图2是反硝化沟俯视平面示意图。

图3a、b是反硝化沟剖面示意图。

图4是生态净化塘结构示意图。

图5是生态浮岛结构示意图。

图中：1是反硝化沟；2是生态净化塘；3是墙体；4是自由水层；5是出水渠；6是陶粒；7是玉米芯、木屑、稻壳；8是尼龙网；9是客土覆盖；10是生态护岸；11是挺水植物；12是沉水植物；13是生态浮岛；14是漂浮植物；15是固定毛竹桩；16是PE或PVC管；17是聚乙烯网；18是弹性填料；19是底泥。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型的技术方案做进一步阐述。

实施例1

如图1-5所示的茶园集中开发区地表径流处理系统，包括反硝化系统和生态净化系统；所述反硝化系统包括反硝化沟1，所述反硝化沟1为矩形沟，由四面墙体3环绕而成；反硝化沟1在茶山山坡坡脚依据地形地势构建；反硝化沟1一侧墙体靠近生态净化塘2，另一侧墙体靠近茶山。

所述墙体中，进水口端墙体及靠近茶山一侧墙体为尼龙网栅栏；靠近生态净化塘的一侧墙体及出水渠墙体为混凝土砖砌；墙体厚度为25-30cm。

反硝化沟内设有填料层和出水渠5，填料层为三层结构，深度为1.0-1.2m，底层填料为陶粒6，填充深度10-15cm，中层填料为玉米芯、木屑、稻壳7，其中掺杂少量陶粒，玉米芯、木屑、稻壳7与陶粒填充比例为5:1，填充深度80-100cm，上层为尼龙网8和少量客土覆盖9，尼龙网8铺设在中层填料上，深度5-10cm，客土覆盖9在尼龙网8上，深度5-10cm；填料层上为自由水层4，自由水层4高度15-20cm。

填料层和出水渠5间通过第二墙体3分隔，第二墙体3底部开口，使得底层填料与出水渠5连通；地表径流流入填料层后经底层填料层进入出水渠5，出水渠5沿水流方向的内外墙体3上表面形成高度差，使地表径流从出水渠5流出。地表径流从出水渠5流出后进入生态净化系统。

生态净化系统包括生态净化塘2；所述生态净化塘内设有生态浮岛13、生态护岸10和净水植物11、12；地表径流经生态净化塘1净化后流入水体。

所述生态护岸10是利用构建反硝化沟1产生的土方在生态净化塘2岸带修筑岸坡，坡比1:2-1:3，宽度3-5m，长度依据生态净化塘2大小而定。

所述净水植物11、12是指在修筑的岸坡上水深0.5m以内种植挺水植物11，挺水植物11宜选择芦苇、茭草、香蒲等，种植方式为幼苗移栽，种植密度10-15株/m²；挺水植物外沿浅水区0.5-2.0m水深栽种沉水植物12，沉水植物12宜选择菹草、苦草、黑藻、水毛茛等，种植方式以芽孢撒播和幼苗扦插为主，盖度50-60%。

所述生态浮岛13由漂浮植物14、弹性填料18、PE或PVC管16、聚乙烯网17和毛竹桩15组成，生态浮岛13宜制作成圆形以减小水流阻力，大小宜制作成直径Φ7-10m，间隔水面布设，布设的密度要使其覆盖度达到水面面积的30%-50%，考虑美学要素布置成一定的形状，如星形或菱形；漂浮植物14宜选择30~50cm的铜钱草、水禾、绿狐尾藻和黄菖蒲；弹性填料18长1-1.5m，用来挂生物膜；PE或PVC管16直径Φ80，用来制作圆形框架；聚乙烯网17网孔为3cm，覆盖在圆形框架上，聚乙烯网17上面放置漂浮植物14，填满，下面用来悬挂弹性填料18；利用3根毛竹桩15，按三角形形状固定生态浮岛13，毛竹桩15底端牢固插入河道底泥19中，底泥19以上长度要高于河道最高水位，使之露出水面。

在常州溧阳十思园采用上述系统进行地表径流处理，反硝化沟长500米，宽2米，高1.5米，墙体为混凝土砖砌，厚度25cm，填料为玉米芯，深度1m，上层覆盖客土10cm，进水口端建集水池从反硝化沟一端引水进入，出水为管道出水，经过长达一年半的现场监测，结果发现在运行稳定的情况下总氮由5.10 mg/L降低至1.80mg/L，去除效果达到60%以上，总磷由0.90mg/L降低至0.4mg/L，去除效果达到50%以上，表明本实用新型具有拦截效率高、运行稳定性强的特点。

Claims (10)

1.一种茶园集中开发区地表径流处理系统，其特征在于，包括反硝化系统和生态净化系统；

所述反硝化系统包括反硝化沟，所述反硝化沟为矩形沟，由四面墙体环绕而成；

反硝化沟内设有填料层和出水渠，填料层和出水渠间通过第二墙体分隔；出水渠沿水流方向的内外墙体上表面形成高度差，使地表径流从出水渠流出；

所述填料层为三层结构，底层填料为陶粒；中层填料为玉米芯、木屑和稻壳，并掺杂陶粒；上层为尼龙网和客土覆盖；所述第二墙体底部开口，使得底层填料与出水渠连通；地表径流流入填料层后经底层填料层进入出水渠，从出水渠流出后进入生态净化系统；

所述生态净化系统包括生态净化塘；所述生态净化塘内设有生态浮岛、生态护岸和净水植物；地表径流经生态净化塘净化后流入水体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反硝化沟在茶山山坡坡脚依据地形地势构建；反硝化沟一侧墙体靠近生态净化塘，另一侧墙体靠近茶山。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墙体中，进水口端墙体及靠近茶山一侧墙体为尼龙网栅栏；靠近生态净化塘的一侧墙体及出水渠墙体为混凝土砖砌；墙体厚度为25-30cm。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述填料层深度为1.0-1.2m；底层填料为陶粒，填充深度10-15cm；中层填料为玉米芯、木屑、稻壳，其中掺杂少量陶粒，玉米芯、木屑、稻壳与陶粒填充比例为5:1，中层填料填充深度80-100cm，上层为尼龙网和客土覆盖，尼龙网铺设在中层填料上，深度5-10cm，客土覆盖在尼龙网上，深度5-10cm。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述填料层上为自由水层，自由水层高度为15-20cm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生态护岸为利用构建反硝化沟产生的土方在生态净化塘岸带修筑岸坡而成，坡比1:2-1:3，宽度3-5m。

7.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述净水植物包括种植在护岸上的挺水植物和挺水植物外沿浅水区0.5-2.0m水深处栽种的沉水植物；所述挺水植物选自芦苇、茭草、香蒲，种植密度10-15株/m²；沉水植物选自菹草、苦草、黑藻、水毛茛，盖度50-60%。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述挺水植物种植方式为幼苗移栽；沉水植物种植方式为芽孢撒播和幼苗扦插。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生态浮岛的构建方式为：利用PE管或PVC管围成圆形框架，用一层聚乙烯网覆盖；聚乙烯网上面放置漂浮植物；聚乙烯网下方悬挂1~1.5m长的弹性填料，用来挂生物膜；所述漂浮植物选用30~50cm的铜钱草、水禾、绿狐尾藻和黄菖蒲。

10.根据权利要求1或9所述的系统，其特征在于，所述生态浮岛的布设密度为覆盖度达到水面面积的30%-50%。