[發明專利]一種生態溝處理面源污染物的方法

有效

• 申請號: 201310314544.0
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103395886A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李裕元;吳金水;劉鋒;肖潤林
• 申請（專利權）人: 中國科學院亞熱帶農業生態研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及農業環境領域，更具體涉及一種分布有農田和小型養殖戶分布的小型集水區下游面源污染物的處理方法，尤其適用于長江以南亞熱帶丘陵區面源污染的治理，實現水質改善和達標排放。

背景技術

隨著種植業化肥投入的增加和小型養殖業的快速發展，廣大農村地區的農業面源污染物排放導致的環境問題日漸突出。根據2010年全國污染源普查的結果，我國每年農業來源的主要水污染物排放量分別為：化學需氧量（COD）1324.09萬噸、總氮270.46噸，總磷28.47萬噸，其中種植業是總氮排放的主要來源（59.1%），而畜禽養殖業是COD（95.8%）和總磷（56.3%）排放的主要來源。國際上發達國家對于農田面源污染主要通過制訂養分最佳管理措施（Best?Management?Practices，BMPs）等途徑進行肥料投入的規范化管理，從而從最大程度上降低養分流失造成的環境污染。我國也在推行配方施肥等科學施肥技術以降低化肥投入和提高肥料利用率，以期減少農田氮磷的流失的環境影響。對水體富營養化的治理我國目前采取的措施主要以工程措施為主，如清除湖泊淤泥，開展生活污水處理等、土壤處理（通過土壤過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物轉化和植物吸收等作用來凈化污水）等。國內幾個大型湖泊及其周邊區域的地方政府盡管花費了大量的人力物力采用工程措施治理富營養化，但是經過1-2年以后又會恢復原狀，總體上治理效果欠佳，究其原因主要是污染物的源頭沒有得到有效控制。以集水區或小流域為單元，從源頭上攔截消納面源污染物氮磷，減少其向下游水體的氮磷輸送，對于水體富營養化的治理將會起到事半功倍的效果。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種小型集水區下游面源污染物的集中處理方法，該處理方法因地制宜利用自然排水溝渠，建成深度80-120cm、倒梯形斷面的生態溝，生態溝內種植水生植物和養殖泥鰍，以吸收和消納上游匯水區產生的農業面源污染物（氮磷），溝道末端排放水中氮和磷的含量控制在國家環境保護總局于2002頒布實施的《中華人民共和國地表水環境質量標準》（GB?3838－2002）IV類水質標準以內。收獲的植物可用作有機肥或者飼料，養殖泥鰍可以產生直接經濟效益。該方法建設和運行成本低，操作方便，且產生一定的經濟效益，適宜在中國長江中下游以南的廣大亞熱帶丘陵地區應用。

一種生態溝處理面源污染物的方法，其步驟是:

A、生態溝的斷面設計與施工：在匯水區面積1-1.2km²、有小量（<50-80頭豬）養殖規模的小型集水區下游出口，選取一段溝渠，總的比降<5/1000，基流流量為10-20m³/小時以下，斷面排水標準要比普通排水溝渠適當提高約20-30%，在增加溝渠排水能力的同時要適當保持較淺的水深（10-20cm），為溝內栽種的水生植物創造一個良好的生境，將自然排水溝渠建成多級（10-15級）生態溝渠濕地。

生態溝關鍵部位的設計方案主要包括：

（1）生態溝橫斷面：一般設計為倒梯形（見圖1），口寬200-250cm，底寬100-150cm，深度為80-100cm，采用自然邊坡或卵石坡，坡度為<45°，溝底為土底。

（2）擋水坎：擋水坎是生態溝設置的關鍵環節。在生態溝中每間隔15-20m左右設置一個擋水坎，目的主要是通過相對降低溝道坡降以防止沖刷，并保護溝內相對穩定的濕地環境以適合水生植物和軟體動物的定居，也可攔蓄部分徑流泥沙。擋水坎高度為10-20cm，跌水下端設置100-150cm長混凝土坎基，以保護擋水坎不被掏蝕。擋水坎要嵌入兩側溝岸各20cm，以防止擋水坎兩端的水流沖刷溝岸。擋水坎材料用磚混結構，其它部分用混凝土材料。擋水坎的空間布局見圖2a，斷面設計圖見圖2b。

B、生態溝的植物配置：生態溝中水生植物的合理配置是生態溝設計的核心，綜合考慮生態溝不同部位的水流特征和水生植物的生物學特性，對生態溝的水生植物選擇要求具有以下特點：多年生、生物量大、再生能力強，在溝內不同部位栽種不同的水生植物，總體上分為如下三段：

前段：位于生態溝上游，長度為30-40m，水深5-10cm，主要配置株型高大（一般要求在80cm以上）、栽植密度較小（<10叢/m²）的稀植叢生型水生植物，適宜的水生植物主要有美人蕉、茭瓜等，栽植密度一般為6-8叢/m²。