[發(fā)明專利]利用排水溝渠攔截消納稻田流失氮、磷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310428024.2
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103435165A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李華;傅慶林;景金富;郭彬;李凝玉;劉琛;丁能飛;林義成
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 沈伾伾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)氮、磷面源污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用排水溝渠攔截消納稻田流失氮、磷的方法。

背景技術(shù)

隨著農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)模化程度的不斷提高，農(nóng)業(yè)面源污染問題也日益突出。第一次全國污染源普查公報顯示：農(nóng)業(yè)源是總氮、總磷排放的主要來源，分別占排放總量的57.2%和67.4%；其中，種植業(yè)總氮流失量159.78萬噸，總磷流失量10.87萬噸，占農(nóng)業(yè)源流失總量的50%以上。水稻是太湖流域種植面積最廣的作物，稻田氮、磷徑流已成為影響周邊河流、湖泊等地表水水質(zhì)的重要污染途徑，因此，通過對稻田流失的氮、磷養(yǎng)分進行消納而減少其向水體的排放是今后農(nóng)業(yè)與環(huán)保領(lǐng)域工作的重中之重。

利用種植有水生植物的生態(tài)溝渠，對稻田排水中的氮、磷進行攔截消納已是一種較常用的生態(tài)工程，即在溝渠中種植水生植物，通過吸附、吸收、沉淀、過濾與微生物降解等多種方式，達到原位消納排水中部分氮、磷污染物的目的。但眾所周知，實際工程中僅依賴水生植物對稻田溝渠中高濃度氮、磷的的攔截效果是有限的，一般僅為10%左右效果。因此，在該已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他的技術(shù)措施，如基質(zhì)吸附、氧化塘等，提高對稻田排水的脫氮除磷效果，將會取得更好的生態(tài)及環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是，針對目前常規(guī)依賴水生植物對溝渠中高濃度稻田排水氮、磷一般僅有10%左右低效攔截效果，導(dǎo)致稻田氮、磷面源污染難以得到明顯控制的問題，提供一種利用排水溝渠攔截消納稻田流失氮、磷的方法。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

利用排水溝渠攔截消納稻田流失氮、磷的方法，按以下步驟進行：

（1）適用范圍：排水溝渠水面面積與稻田面積之比為1:1000~5000；稻田排水量為每公頃每天10~30?t，稻田排水的總氮濃度為5~50?mg?L^-1，總磷濃度為0.5~5?mg?L^-1；

（2）排水溝渠的結(jié)構(gòu)設(shè)置：由前段的水生植物組合吸收區(qū)與后段的基質(zhì)組合吸附區(qū)及末端的排水閘門組成，其中，水生植物組合吸收區(qū)與基質(zhì)組合吸附區(qū)的長度比例為1~2:1；具體是：

????1）水生植物組合吸收區(qū)：由生物過濾箱和水生植物及溝渠組成，其中每只生物過濾箱由多孔磚砌成，長度為0.8~1.2?m，高度為溝渠高的1/2，寬度為溝渠寬的1/3~1/2，多孔磚空隙的朝向為水流通過方向；箱內(nèi)填充蛭石作基質(zhì)；各生物過濾箱按前一只的左側(cè)貼緊溝渠的溝壁，則后一只的右側(cè)貼緊溝壁，兩箱前后間隔5~10m，呈S形狀排列在溝渠底部；該區(qū)的溝渠水面與生物過濾箱內(nèi)分別種植水生植物，其中，溝渠水面種植漂浮植物水浮蓮，密度為20~30株?m^-2，生物過濾箱內(nèi)種植常綠鳶尾、再力花或美人蕉，密度為10~20株?m^-2；且上述水生植物的枯枝落葉需及時清除，以免造成二次污染；?

2）基質(zhì)組合吸附區(qū)：在該區(qū)段的溝渠底部全面鋪設(shè)厚度為0.05~0.2?m由120目粉煤灰與60目蛭石按重量1:3~4的混合物；

3）排水閘門：位于溝渠的末端，調(diào)控稻田的排水在溝渠中的水力停留時間為4~12小時。

本發(fā)明的有益效果是：

1.?本發(fā)明的排水溝渠由“水生植物組合吸收區(qū)”和“基質(zhì)組合吸附區(qū)”組成，該溝渠較常規(guī)種植單一水生植物的溝渠對氮、磷的去除率可提高30%以上；同時，水生植物通過組合篩選后，在種植密度較單一植物降低20%的條件下，仍可達到單一水生植物對氮、磷的去除效果，且由于根系與莖葉呈錯層分布，更利于溝渠的排水；在粉煤灰與蛭石基質(zhì)的組合中，粉煤灰與蛭石用量比例為1:3~4時，對氮、磷的去除率較1:1與1:2的組合比例高出25%以上；綜上特點，本發(fā)明提供的利用排水溝渠攔截消納稻田流失氮、磷的方法，對稻田排水中氮、磷的攔截率均可達到40~60%，并可顯著提高水體的透明度。

2、本發(fā)明的“水生植物組合吸收區(qū)”，通過在該區(qū)溝渠底部設(shè)置呈S型分布的生物過濾箱、箱內(nèi)填充對氮、磷具較強吸附能力的蛭石作基質(zhì)及在溝渠水面與生物過濾箱內(nèi)種植對氮、磷具有較強吸收能力的水生植物組合（見實施例1），既可通過生物過濾箱的阻擋作用增加水流在溝渠內(nèi)的停留時間，又可利用材料的吸附作用、植物的吸收作用與微生物的降解作用，消納稻田排水中的部分氮、磷。

3、本發(fā)明的“基質(zhì)組合吸附區(qū)”，通過將兩種分別對氮、磷具有較高吸附性能的基質(zhì)進行優(yōu)化比例組合（見實施例2），可大量吸附稻田排水中的氮、磷與顆粒物，進一步降低溝渠排水中的氮、磷濃度，最終達到削減稻田排水氮、磷入河量的目標(biāo)。