[发明专利]一种生态沟处理面源污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业环境领域，更具体涉及一种分布有农田和小型养殖户分布的小型集水区下游面源污染物的处理方法，尤其适用于长江以南亚热带丘陵区面源污染的治理，实现水质改善和达标排放。

背景技术

随着种植业化肥投入的增加和小型养殖业的快速发展，广大农村地区的农业面源污染物排放导致的环境问题日渐突出。根据2010年全国污染源普查的结果，我国每年农业来源的主要水污染物排放量分别为：化学需氧量（COD）1324.09万吨、总氮270.46吨，总磷28.47万吨，其中种植业是总氮排放的主要来源（59.1%），而畜禽养殖业是COD（95.8%）和总磷（56.3%）排放的主要来源。国际上发达国家对于农田面源污染主要通过制订养分最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）等途径进行肥料投入的规范化管理，从而从最大程度上降低养分流失造成的环境污染。我国也在推行配方施肥等科学施肥技术以降低化肥投入和提高肥料利用率，以期减少农田氮磷的流失的环境影响。对水体富营养化的治理我国目前采取的措施主要以工程措施为主，如清除湖泊淤泥，开展生活污水处理等、土壤处理（通过土壤过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物转化和植物吸收等作用来净化污水）等。国内几个大型湖泊及其周边区域的地方政府尽管花费了大量的人力物力采用工程措施治理富营养化，但是经过1-2年以后又会恢复原状，总体上治理效果欠佳，究其原因主要是污染物的源头没有得到有效控制。以集水区或小流域为单元，从源头上拦截消纳面源污染物氮磷，减少其向下游水体的氮磷输送，对于水体富营养化的治理将会起到事半功倍的效果。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种小型集水区下游面源污染物的集中处理方法，该处理方法因地制宜利用自然排水沟渠，建成深度80-120cm、倒梯形断面的生态沟，生态沟内种植水生植物和养殖泥鳅，以吸收和消纳上游汇水区产生的农业面源污染物（氮磷），沟道末端排放水中氮和磷的含量控制在国家环境保护总局于2002颁布实施的《中华人民共和国地表水环境质量标准》（GB 3838－2002）IV类水质标准以内。收获的植物可用作有机肥或者饲料，养殖泥鳅可以产生直接经济效益。该方法建设和运行成本低，操作方便，且产生一定的经济效益，适宜在中国长江中下游以南的广大亚热带丘陵地区应用。

一种生态沟处理面源污染物的方法，其步骤是:

A、生态沟的断面设计与施工：在汇水区面积1-1.2km²、有小量（<50-80头猪）养殖规模的小型集水区下游出口，选取一段沟渠，总的比降<5/1000，基流流量为10-20m³/小时以下，断面排水标准要比普通排水沟渠适当提高约20-30%，在增加沟渠排水能力的同时要适当保持较浅的水深（10-20cm），为沟内栽种的水生植物创造一个良好的生境，将自然排水沟渠建成多级（10-15级）生态沟渠湿地。

生态沟关键部位的设计方案主要包括：

（1）生态沟横断面：一般设计为倒梯形（见图1），口宽200-250cm，底宽100-150cm，深度为80-100cm，采用自然边坡或卵石坡，坡度为<45°，沟底为土底。

（2）挡水坎：挡水坎是生态沟设置的关键环节。在生态沟中每间隔15-20m左右设置一个挡水坎，目的主要是通过相对降低沟道坡降以防止冲刷，并保护沟内相对稳定的湿地环境以适合水生植物和软体动物的定居，也可拦蓄部分径流泥沙。挡水坎高度为10-20cm，跌水下端设置100-150cm长混凝土坎基，以保护挡水坎不被掏蚀。挡水坎要嵌入两侧沟岸各20cm，以防止挡水坎两端的水流冲刷沟岸。挡水坎材料用砖混结构，其它部分用混凝土材料。挡水坎的空间布局见图2a，断面设计图见图2b。

B、生态沟的植物配置：生态沟中水生植物的合理配置是生态沟设计的核心，综合考虑生态沟不同部位的水流特征和水生植物的生物学特性，对生态沟的水生植物选择要求具有以下特点：多年生、生物量大、再生能力强，在沟内不同部位栽种不同的水生植物，总体上分为如下三段：

前段：位于生态沟上游，长度为30-40m，水深5-10cm，主要配置株型高大（一般要求在80cm以上）、栽植密度较小（<10丛/m²）的稀植丛生型水生植物，适宜的水生植物主要有美人蕉、茭瓜等，栽植密度一般为6-8丛/m²。