專利名稱：一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰的制作方法
技術領域：
本發明涉及農田排水溝中設置農業面源污染水凈化裝置的結構，使受農業面源污染的農田排水，在流入湖泊、河流之前進行凈化處理，屬于農田水利工程技術領域。
背景技術：
改革開放以來，中國農業發展取得了舉世矚目的成就，以不到世界10%的耕地，基本解決了世界22%人口的吃飯問題。在發展農業的過程中，化肥、農藥等的使用，對糧食的增產發揮了重要的作用。但是在很多地區，由于不合理使用，造成了相當程度的農業面源污染，農業面源污染已占河流和湖泊富營養問題的60% 80%，成為制約農村和農業可持續發展的重要因素。據第一次全國農業污染源普查工作的有關數據表明，在普查基準年內， 單季稻平均每畝使用尿素14. 98kg，碳酸氫銨48. 04 kg,普通過磷酸鈣78. 89 kg,農藥類 724. 78g、其他有機磷類482. 08g、其他氯基甲酸酯類209. 30g。大量化肥、農藥及畜禽糞便的使用，農作物吸收一小部分，而大量的氮和磷營養元素與農藥尤其是高毒農藥隨農田排水或雨水通過各種溝道等匯流到河流、湖泊中，加劇了農村生態環境的惡化。如何讓這些受農業面源污染的農田排水，在流入湖泊、河流之前得到凈化，減輕農業面源污染，一直是農業生產科研部門和環保部門想解決，而沒有找到很好途徑解決的問題。
發明內容
本發明的目的是為了減輕農業面源污染，提供一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，采取一定的工程措施，使農田排水在排入湖泊、河流之前得到凈化。根據農田溝渠眾多、溝渠中水流速度不快的實際條件，充分利用現有的自然資源條件，對農田區排水溝渠進行一定的工程改造，建成生態攔截型溝渠系統，使之在滿足原有的排澇降漬功能基礎上，增加對農田排水中所攜帶氮磷養分的去除、降解生態功能。本發明的目的是這樣實現的，一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，其特征是， 所述過水堰由砂石過濾層、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層與透水混凝土堰之間，砂石過濾層設置在過水堰迎著來水的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與排水溝日常水位高程(降漬水位高程)相等。所述砂石過濾層由2-8mm粒徑的碎石和1. 0-1. 6mm粒徑的細砂組成。所述組合式污水生態凈化裝置由生物濾床和固著藻類反應槽組成，所述生物濾床由4-8mm粒徑的卵石堆放組成的卵石濾床，所述固著藻類反應槽由支架和聚乙烯網板組成，支架放置在排水溝內，聚乙烯網板連接在支架上。所述過水堰的首端和末端設有斜坡，坡比為1 :1。本發明科學簡單，實施容易，通過在排水溝中設置過水堰，在過水堰中設置凈化裝置，讓農田中受農業面源污染的水在通過過水堰時得到一定程度的凈化處理，有效去除污水中的氮、磷等物質，從而減輕對河流、湖泊的污染。本發明適用于凈化稻區的農田滲漏水與日常降漬排水水質，可在農田水利工程的排水溝中推廣應用。整個過水堰的透水流量等于或大于農田設計日常流量；過水堰的堰頂高程為排水溝的日常水位高程，這樣過水堰在滿足農田日常降漬功能的同時，也能滿足排水溝排出設計排澇流量的要求。前道砂石過濾層由2-8mm粒徑的碎石和1. 0-1. 6mm粒徑的細砂組成，用以阻隔溝渠排水中的樹葉、植物莖葉等漂浮物，防止其對后道裝置的堵塞。砂石過濾層內部存在的空隙使其具有良好的透水特性，確保農田設計日常流量的滲透。生物濾床放置由4-8mm粒徑達到過水堰設計高度的卵石，濾床高度與堰高相同， 即排水溝日常水位高程；長度根據農田滲漏排水水量確定，以滿足一定的水力停留時間為準。生物濾床中厭氧微生物以生物膜的形態生長在濾料表面，當污水通過帶有該種生物膜的填料表面時，受生物膜的吸附作用和微生物的分解代謝作用以及在濾料的截流作用下， 污水中的有機物被去除。然后污水通過底部周邊進入后續固著藻類反應槽進一步生化處理。固著藻類廣泛存在于自然界水體中，通過吸收代謝利用、吸附和絡合等過程去除水體污染物質，具有生物量大，水質響應靈敏，N、P去除效果好等優點。由生物濾床出水中藻類在溝渠中的聚乙烯格網(聚乙烯網板)上自然固著，逐漸形成固著藻膜，即固著藻類反應槽。固著藻類反應槽的長度根據農田滲漏排水水量確定，以滿足一定的水力停留時間。過水堰設施末端設置控制反應器液面高度(也是排水溝的日常水位高程)的透水混凝土堰。過水堰裝置能效去除排水中的氮、磷等物質，能阻截流水、減慢流速、沉淀水中懸浮物，堰頂過水還能增加水體一定的溶解氧濃度。因此，過水堰能較好減輕農業面源污染。此外，為保證過水堰的安全運行，在堰底部現澆15cm厚的素混凝土基礎，在堰周圍的排水溝兩側做IOcm厚的混凝土護坡。該過水堰的使用可一定程度阻截流水，減慢流速，沉淀水中懸浮物，去除農田排水中的氮、磷等物質，增加水體溶解氧濃度，改善農村河流、湖泊的水質，且便于維護管理，具有較好的推廣與應用價值。
圖1是本發明布置于農田水利工程系統的平面位置圖。圖2是本發明的平面示意圖。圖3是本發明設置在排水溝中的立面示意圖。圖4是本發明的結構示意圖。圖中1灌溉渠，2排水溝，3過水堰，4河流，5混凝土基礎，6混凝土護坡，7聚乙烯網板，8支架，9透水混凝土堰，10卵石濾床(生物濾床)，11砂石過濾層，12堰底高程，13降漬水位高程，14排澇水位高程。
具體實施例方式在農田排水溝2接近河流4的位置，在排水溝內設置一種能一定程度凈化水質的過水堰3，一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰。所述過水堰由砂石過濾層11、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰9組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層11與透水混凝土堰9之間，砂石過濾層設置在過水堰迎著來水的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與降漬水位高程(排水溝日常水位高程)13相等。所述砂石過濾層由2-8mm粒徑的碎石和1. 0-1. 6mm粒徑的細砂混合堆放組成。所述組合式污水生態凈化裝置由卵石濾床(生物濾床)10和固著藻類反應槽組成，所述生物濾床由4-8mm粒徑的卵石堆放組成的卵石濾床，所述固著藻類反應槽由格柵式支架8和聚乙烯網板7組成，支架放置在排水溝內，聚乙烯網板7連接在支架8上。所述過水堰的首端和末端設有斜坡，坡比為1 1。整個過水堰的透水流量等于或大于農田設計日常流量，過水堰的堰頂高程為排水溝的日常水位高程，這樣過水堰在滿足農田日常降漬功能的同時，也能滿足排水溝排出設計排澇流量的要求。過水堰施工時，首先開挖堰身處的土方，并整平夯實，澆15cm厚素混凝土基礎5與 IOcm厚的混凝土護坡6，混凝土基礎平面的高程，即堰底高程12，接著立模、澆筑透水混凝土堰9，然后按設計要求組裝由工場制作好的固著藻類反應槽，再裝填4-8mm粒徑卵石濾床 10，卵石濾床高度與降漬水位高程相等，長度按過水堰設計要求。最后做500mm長前道砂石過濾層11并做成1 :1左右的坡度。前道砂石過濾層與卵石濾床如不能保證過濾與凈化作用時，可進行翻動清理。
權利要求
1.一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，其特征是，所述過水堰由砂石過濾層、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層與透水混凝土堰之間，砂石過濾層設置在過水堰迎水面的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與排水溝日常水位高程相等。
2.根據權利要求1所述的一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，其特征是，所述砂石過濾層由2-8mm粒徑的碎石和1. 0-1. 6mm粒徑的細砂組成。
3.根據權利要求1所述的一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，其特征是，所述組合式污水生態凈化裝置由生物濾床和固著藻類反應槽組成，所述生物濾床由4-8mm粒徑的卵石堆放組成的卵石濾床，所述固著藻類反應槽由支架和聚乙烯網板組成，支架放置在排水溝內，聚乙烯網板連接在支架上。
4.根據權利要求1所述的一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，其特征是，所述過水堰的首端和末端設有斜坡，坡比為1 :1。
全文摘要
一種減輕農業面源污染的排水溝過水堰，過水堰由砂石過濾層、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層與透水混凝土堰之間，組合式污水生態凈化裝置由生物濾床和固著藻類反應槽組成。砂石過濾層設置在過水堰迎水面的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與排水溝日常水位高程相等。本發明科學簡單，實施容易。在排水溝中設置過水堰，具有阻截流水，減慢流速，沉淀水中懸浮物，去除農田排水中氮、磷等物質，增加水體溶解氧濃度的作用，且凈化材料價廉易得，凈化設施便于維護管理，污染水的凈化效果具有一定保證，從而可較好地減輕農業面源污染，改善農村河流、湖泊的水質。
文檔編號E02B5/08GK102392433SQ201110283830
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者張健, 張禮華, 程吉林, 袁承斌, 黃勇 申請人:揚州大學