[发明专利]一种处理农田排水水质的生态试验系统

说明书

本发明公开了一种处理农田排水水质的生态试验系统，包括人工生态沟渠、人工湿地和用于排水的排水渠，人工湿地包括多级集水区和配水渠，每一级集水区底部与其前的配水渠之间设有带第二控制阀门的混凝土管道，每一级集水区与其相邻两侧的配水渠之间通过混凝土墙隔离，每一级集水区与其前的配水渠之间混凝土墙比其后的混凝土墙高；第一级集水区前的配水渠为进水渠，最后一级集水区后的配水渠为退水渠，进水渠与所述人工生态沟渠尾端相连，退水渠与排水渠相连，人工生态沟渠包括渠顶、渠壁、渠底和竹笼石，其横断面形状为梯形，本发明经济可靠、节约用地，通过生态沟渠与人工湿地系统配合协调减少N、P排放量、提高农田排水水质处理效率。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种处理农田排水水质的生态试验系统。

背景技术

近年来，随着农业生产中农药、化肥施用量的增加，农业面源污染问题日益突出，由氮、磷等营养元素引起的水体富营养化已成为水质污染的重要来源。农田中的氮、磷等污染物主要通过农田径流或淋洗渗漏等途径进入农田排水系统并污染湖泊、河道等水体,且其排放难以控制,不能集中处理。国内外研究与应用表明，将人工生态沟渠、人工湿地系统与农田灌排系统结合，净化处理农田排水水质，对提高污染物的去除率、降低水质成本、保护河湖水体质量和生态环境有重要的现实意义。

何元庆等（2012）的《珠三角典型稻田生态沟渠型人工湿地的非点源污染削减功能》提出了一种适应珠三角地区的生态沟渠型人工湿地构建技术,并进行了示范工程建设和防治效果评价,结果表明该沟渠对营养型和颗粒态污染物净化效果较好,对有机型污染物净化效果有限。潘乐等（2011）的《人工湿地对稻田氮磷污染的去除试验》表明人工湿地对农田排水中氮磷污染的去除净化效果显著，能明显改善农田排水水质。

现有技术中，与生态沟渠和人工湿地相关的系列发明为解决农业面源污染问题提供了很好的思路。公布号为CN103086513A、名称为《一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠》的中国专利公开了一种集约用地、可持续利用的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠。公布号为CN104891661A、名称为《一种人工稻田湿地系统及控制农田面源污染的方法》的中国专利公开了一种采用人工稻田湿地来控制农田面源污染并提高稻田N、P利用率的方法。

然而，目前对于农田排水水质处理技术的研究多集中在人工生态沟渠或人工湿地系统的单一处理效果上，具有污染物去除率较低、处理后的水中氮、磷等污染物含量仍超标、结构复杂和普适性差等缺点，且所提出的生态沟、人工湿地占地面积较多，不便于在试验站点等小面积上开展实验。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种经济可靠的、节约用地的、生态沟渠与人工湿地系统配合协调的能有效处理农田排水水质、增加农田系统生物多样性的生态试验装置，该试验装置占地面积小、可根据流量大小开展湿地水平流或垂直流试验。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于：包括人工生态沟渠、人工湿地和用于排水的排水渠，所述人工湿地包括多级集水区和配水渠，每一级集水区底部与其前的配水渠之间设有用于进水且带第二控制阀门的混凝土管道，每一级集水区与其相邻两侧的配水渠之间通过混凝土墙隔离，且每一级集水区与其前的配水渠之间混凝土墙比与其后的配水渠之间混凝土墙高，且高、低混凝土墙顶部高程分别等于周围农田的排渍水位和排涝水位；第一级集水区前的配水渠为进水渠，最后一级集水区后的配水渠为退水渠，所述进水渠与所述人工生态沟渠尾端相连，所述退水渠与具有排水作用的排水渠相连。

作为改进，每一级集水区底部为夯实黏土层，其内部的填料层从下往上分为四层，分别为：卵石层、碎石层、粗砂层和草木灰层，在所述草木灰层上铺设种植土，在带有种植土的草木灰层上种植能吸附水体污染物的水生植物。

作为改进，每一级集水区内的混凝土管道数量为3-7根且等距分布，所述混凝土管道上设有多个用于出水的渗水小孔。