[发明专利]一种基于生物质炭和生物质醋液的农田面源污染控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于生物质炭和生物质醋液的农田面源污染控制系统及控制方法，生物质炭与生物质醋液混合后施用于农田，生物质炭吸附的氮、磷等营养元素可被作物重新利用，生物质炭和生物质醋液中也含有K，Ca，Mg，Zn，Mn，Fe等作物生长所必须的矿物质元素，因此可为作物提供额外的营养元素；同时，生物质炭施用于土壤后可改善土壤团聚体结构，提高土壤保水保肥的能力，提高肥料利用率，同时再配合基肥减量施用，实现农田污染物减排—肥料增效—化肥减施的良性循环。

技术领域

本发明涉及一种基于生物质炭和生物质醋液的农田面源污染控制系统及控制方法，属于面源污染控制技术领域。

背景技术

随着工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农村面源污染已经取代点源，成为水环境污染的最重要来源。农村面源污染是指在农业生产和生活活动中，溶解的或固体的污染物，如氮、磷、农药及其他有机或无机污染物质，从非特定的地域，通过地表径流、农田排水和地下渗漏进入水体引起水质污染的过程。农田面源污染分布面积广，污染物排放随机性强。

国内研究学者通过大量研究，总结出了农田面源污染治理的“4R”控制技术，即源头减量、过程阻断、养分再利用和生态修复技术。其中“过程阻断”是农田面源污染控制技术中可实施性最高，也最易推广应用的一项技术。目前，过程阻断技术研究中的主要手段有人工湿地净化、滨岸缓冲带拦截控制和生态沟渠净化等。人工湿地净化技术和滨岸缓冲带拦截控制技术由于占地面积大，维护费用高，在推广和应用方面受到限制。生态沟渠净化技术是目前广泛使用的一种面源污染物原位拦截技术，其具有占地面积小、布置灵活等优点。目前大多数种类的生态沟渠拦截方法都是在现有的农田排水沟渠中种植水生植物或布设一些净化装置，这些措施虽然在一定程度上降低了农田排水中污染物的浓度，但沟渠内水流量随季节变化明显，水生植物需频繁更换维护；沟渠内放置的吸附填料也需定期更换，且废弃后的填料如果处置不当会造成二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于生物质炭和生物质醋液的农田面源污染控制系统，结构设计简单、施工便捷，能够减少农田径流退水中的氮、磷浓度，降低水体污染风险，实现农田污染物减排—肥料增效—化肥减施的良性循环。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于生物质炭和生物质醋液的农田面源污染控制系统，基于农田两侧分别所设置的灌溉渠和排水渠控制农田灌溉的径流方向，实现农田面源污染控制，包括生物质炭墙、渗水层、排水装置和排水渠；

其中，生物质炭墙包括相邻对接组合的各个农田生物质炭箱，各个农田生物质炭箱分别均包括箱体、以及填充于箱体内的生物质炭；生物质炭墙沿农田相对灌溉渠的另一侧设置，灌溉渠与生物质炭墙之间、各农田间各田埂的两端分别对接灌溉渠和生物质炭墙；生物质炭墙埋设于其所设位置的土壤中，生物质炭墙的顶面与农田的土壤表面相平齐，各农田生物质炭箱中箱体上除背向农田的表面以外、其余各表面上均设置贯穿箱体内外空间的各个透水孔；

渗水层沿生物质炭墙底部进行设置，渗水层的顶面敞开、且与生物质炭墙中各农田生物质炭箱的箱体底部相对接，渗水层上除其顶面以外的其余各面均覆盖防渗层；

排水渠沿生物质炭墙、设置于生物质炭墙背向农田的外侧，排水渠两侧顶边的高度不低于生物质炭墙，且排水渠内底面的高度低于渗水层的高度；

排水装置包括各根排水管，各根排水管的其中一端置于渗水层中，各根排水管的另一端分别依次穿过渗水层、土壤和排水渠墙体至排水渠中，连通渗水层与排水渠。

作为本发明的一种优选技术方案：所述生物质炭墙还包括隔板，隔板活动贴设于所述各农田生物质炭箱上与农田相对接一侧的表面，隔板沿竖直方向上、下移动，实现隔板高出土壤表面高度的调节，隔板的顶边最高位置高于土地表面，且隔板的底边活动对接防渗层，以及隔板的底边不高于所述防渗层的最高位置。