一种农业面源污染循环净化系统及净化方法与流程

1.本发明属于生态循环农业技术领域，具体涉及一种农业面源污染循环净化系统及净化方法。


背景技术：

2.农业面源污染通常是指在农业生产活动中由于过量或不当使用化肥和农药，导致大量氮、磷以及农药等污染物通过农田排水、地表径流、土壤侵蚀等方式流入受纳水体，从而造成水体富营养化等水环境污染问题。农业面源污染极大地制约了农业可持续发展，需要通过农业面源污染治理技术实现农业绿色发展，并保护水生态环境。
3.现有农业面源污染治理技术主要包括源头消减技术、过程拦截技术和末端处理技术三大类别。源头消减技术针对农业面源污染的成因和过程，通过化肥减量化、种植制度优化以及节水灌溉等技术从源头上减少农药和化肥的使用量，减少农业面源污染排放；过程拦截技术是在现有农田沟渠的基础上，通过理顺各地块的排灌系统，构建生态田埂、生态篱、生态缓冲带以及生态沟渠，利用生物的吸收、吸附和分解作用，在农田排水过程中降低农业面源污染强度；末端处理技术是在农田沟渠末端结合现状田间分散分布的池塘，构建池塘系统，营造小型湿地，集中吸收、吸附和分解各类农业面源污染物，降低排入河道的农业面源污染物的浓度。但上述的过程拦截技术和末端处理技术存在占地面积较大、农业面源污染拦截不彻底、不能循环利用水资源等问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种农业面源污染循环净化系统及净化方法，该循环净化系统通过农田灌溉用水和农田地表径流的有序循环流动和农业面源污染水体的生态净化，实现农业面源污染零排放以及水资源和氮磷资源回收循环利用的目的，具有节水减排、减少化肥用量、生态绿色和成本低廉的优点。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种农业面源污染循环净化系统，包括环绕在农田四周的拦截净化导流渠和贯穿农田的布水干管，所述拦截净化导流渠两端与设置在农田一侧的生态净化蓄水池连通，所述布水干管一端与设置于所述生态净化蓄水池内的内循环泵连接，另一端与所述拦截净化导流渠连通，所述布水干管上连有多个与所述布水干管连通且用于灌溉农田的布水支管，所述生态净化蓄水池还与外部水体连通。
7.进一步地，农田类型为旱地，所述布水干管与所述拦截净化导流渠连通的末端设有阀门。
8.进一步地，所述生态净化蓄水池与所述拦截净化导流渠端部相接处设置净化导流渠进水口，所述净化导流渠进水口处安装有用于控制所述净化导流渠进水口启闭的水位控制阀。
9.进一步地，所述生态净化蓄水池通过外进水管与所述外部水体连通，所述外进水
管在所述生态净化蓄水池池壁上的安装高度与所述净化导流渠进水口平齐，所述外部水体内设有与所述外进水管端部连接的外进水泵。
10.进一步地，所述拦截净化导流渠靠近所述生态净化蓄水池的渠壁上设有多个溢流管，各所述溢流管末端与所述外部水体连通，所述溢流管安装高度与农田地表平齐。
11.进一步地，所述布水干管从农田中部贯穿农田，各所述布水支管相互平行且与所述布水干管垂直，多个所述布水支管均匀设置在所述布水干管上，所述布水支管为打孔软管或打孔硬管。
12.进一步地，所述拦截净化导流渠为硬化渠道，所述渠道的农田侧渠壁上沿高度低于或等于农田地表高度，所述渠道的外侧渠壁上沿高度高于农田地表高度，所述渠道内填充填料，所述填料的填充高度与所述渠道的农田侧渠壁上沿平齐，所述填料采用两层级配方式装填，下层填料选用粗粒径填料，包括卵石、砾石、页岩、花岗岩和石灰石中的一种或几种，上层填料选用细粒径填料，包括河砂、碎石、沸石、石英砂、矿渣、炉渣和陶粒中的一种或几种。
13.进一步地，所述生态净化蓄水池的池体为硬质护砌且池壁上沿高度高于所述拦截净化导流渠外侧渠壁上沿高度，所述生态净化蓄水池内设有组合式生态浮床，所述生态浮床包括浮床床体、挺水植物与生物接触氧化填料，所述浮床床体为框架结构或由多个浮体连接形成，所述挺水植物种植于所述浮床床体上侧，所述生物接触氧化填料挂载于所述浮床床体下侧。
14.一种农业面源污染循环净化方法，包括以下方式：
15.(1)农田灌溉：将所述生态净化蓄水池内的水通过所述布水干管和布水支管输入农田进行灌溉，农田灌溉余水通过所述拦截净化导流渠排入所述生态净化蓄水池中并再次循环利用；
16.(2)水体循环净化：将所述生态净化蓄水池内蓄积的农业面源污染水体通过所述布水干管末端阀门直接输送至所述拦截净化导流渠中，以对农业面源污染水体拦截净化。
17.进一步地，
18.方式(1)中：关闭所述端阀门且启动所述内循环泵，将所述生态净化蓄水池内的水通过所述布水干管和布水支管输入农田进行灌溉；当所述生态净化蓄水池内蓄水量不足时，启动所述外部水体内的外进水泵，将所述外部水体中的水抽至所述生态净化蓄水池内，以满足农田灌溉需求；
19.方式(2)中：打开所述阀门且启动所述内循环泵，将所述生态净化蓄水池内蓄积的农业面源污染水体通过所述布水干管末端阀门直接输送至远离所述生态净化蓄水池的所述拦截净化导流渠中，农业面源污染水体经过所述拦截净化导流渠内填料的拦截净化后汇入所述生态净化蓄水池内，并再次循环净化；
20.上述农业面源污染循环净化方法还包括以下方式：降雨时污染严重的初期农田地表径流通过所述拦截净化导流渠排入所述生态净化蓄水池中蓄积，当所述生态净化蓄水池内的水蓄满时，关闭所述生态净化蓄水池上的净化导流渠进水口，后续受污染程度较轻的农田地表径流通过溢流管直接排入所述外部水体。
21.相对于现有技术，本发明的有益效果为：
22.本发明的农业面源污染循环净化系统，包括环绕在农田四周的拦截净化导流渠和
贯穿农田两侧的布水干管，拦截净化导流渠两端与设置在农田一侧的生态净化蓄水池连通，布水干管一端与设置于生态净化蓄水池内的内循环泵连接，另一端与拦截净化导流渠连通，布水干管上连有多个与布水干管连通且用于灌溉农田的布水支管，生态净化蓄水池还与外部水体连通；这样在对农田灌溉时，将生态净化蓄水池内的水通过布水干管和布水支管输入农田进行灌溉，农田灌溉余水通过拦截净化导流渠排入生态净化蓄水池中并再次循环利用，本发明对农田灌溉用水进行蓄积和循环利用，实现了水资源高效利用，且可将农业面源污染排放中的氮磷资源回收循环利用，减少化肥施用量，变废为宝；而在对水体循环净化时，将生态净化蓄水池内蓄积的农业面源污染水体通过布水干管末端阀门直接输送至远离生态净化蓄水池的拦截净化导流渠中，农业面源污染水体经过拦截净化导流渠内填料的拦截净化后汇入生态净化蓄水池内，并再次循环净化，当降雨时污染严重的初期农田地表径流通过拦截净化导流渠排入生态净化蓄水池中蓄积，这样就能对污染严重的初期农田地表径流进行蓄积，因而本发明能对农业面源污染水体进行蓄积和循环净化，从而实现农业面源污染零排放的目的，而传统的生态田埂、生态篱、生态缓冲带、生态沟渠、池塘湿地系统等常规农业面源污染治理技术只能部分拦截削减农业面源污染。
23.综上，本发明的农业面源污染循环净化系统提供了一种农业面源污染处理技术，与常规农业面源污染处理技术相比，本发明的循环净化系统通过农田灌溉用水和农田地表径流的有序循环流动和农业面源污染水体的生态净化，实现农业面源污染零排放以及水资源和氮磷资源回收循环利用的目的，具有节水减排、减少化肥用量、生态绿色、保护环境、成本低廉等优点，可为农业面源污染处理提供一种新途径。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图。
25.图中附图标记说明：1、农田，2、拦截净化导流渠，3、生态净化蓄水池，41、外进水管，42、布水干管，43、布水支管，44、溢流管，51、外进水泵，52、内循环泵，6、水位控制阀，7、阀门，8、外部水体，9、农作物。
具体实施方式
26.一种农业面源污染循环净化系统，包括环绕分布在农田1四周的拦截净化导流渠2和从农田1中部贯穿农田1的布水干管42，农田1类型为旱地，拦截净化导流渠2两端与设置在农田1一侧的生态净化蓄水池3连通，生态净化蓄水池3与拦截净化导流渠2端部相接处设置净化导流渠进水口，净化导流渠进水口处安装有用于控制净化导流渠进水口启闭的水位控制阀6，当生态净化蓄水池3内水位低于农田1地表以下10cm时通过水位控制阀6开启净化导流渠进水口，当生态净化蓄水池3内水位达到农田1地表以下10cm时关闭净化导流渠进水口，布水干管42一端与设置于生态净化蓄水池3内的内循环泵52连接，布水干管42另一端设有阀门7且与远离生态净化蓄水池3的拦截净化导流渠2连通，内循环泵52用于将生态净化蓄水池3内的水提升至布水干管42，布水干管42上连有多个与布水干管42连通且用于灌溉农田1的布水支管43，布水支管43为打孔软管或打孔硬管，各布水支管43相互平行且与布水干管42垂直，多个布水支管43均匀设置在布水干管42上，生态净化蓄水池3通过外进水管41与外部水体8连通，外部水体8包括灌溉渠道、河道、湖泊或池塘，外进水管41在生态净化蓄
水池3池壁上的安装高度与净化导流渠进水口平齐，外部水体8内设有与外进水管41端部连接的外进水泵51，生态净化蓄水池3水量不足时通过外进水泵51从外部水体8对生态净化蓄水池3补水。
27.其中，拦截净化导流渠2为硬化渠道，渠道深度为0.4-1.5m，宽度为0.5-1.2m，渠道的农田1侧渠壁上沿高度低于农田1地表0-10cm，渠道的外侧渠壁上沿高度高于农田1地表10-20cm，渠道内填充填料，填料的填充高度与渠道的农田1侧渠壁上沿平齐，填料采用两层级配方式装填，下层填料选用粒径为20-100mm的粗粒径填料，包括卵石、砾石、页岩、花岗岩和石灰石中的一种或几种，上层填料选用粒径为1-20mm的细粒径填料，包括河砂、碎石、沸石、石英砂、矿渣、炉渣和陶粒中的一种或几种，拦截净化导流渠2的功能为将农田1地表径流导流入生态净化蓄水池3，并通过渠道内填料的吸收、吸附和分解作用拦截削减农田1地表径流中农业面源污染物，同时发挥田埂的功能。
28.其中，拦截净化导流渠2靠近生态净化蓄水池3的外侧渠壁上设有多个溢流管44，各溢流管44末端与外部水体8连通，溢流管44安装高度与农田1地表平齐，这样生态净化蓄水池3蓄满关闭时，将后续农田1地表径流通过溢流管44直接排入外部水体8。
29.其中，生态净化蓄水池3设置在农田1一侧的农田1边角处，生态净化蓄水池3的池体为硬质护砌，池深为1-5m，池壁上沿高度高于拦截净化导流渠2外侧渠壁上沿10-20cm，生态净化蓄水池3内设有组合式生态浮床，生态浮床包括浮床床体、挺水植物与生物接触氧化填料，浮床床体为框架结构或由多个浮体连接形成，挺水植物种植于浮床床体上侧，选用芦苇、芦荻、香蒲、再力花、美人蕉、梭鱼草、菖蒲、鸢尾和风车草中的一种或几种，生物接触氧化填料挂载于浮床床体下侧，选用弹性填料、软性填料、半软性填料或组合填料中的一种，生态净化蓄水池3的功能为蓄水和水质净化。
30.一种农业面源污染循环净化方法，包括以下方式：
31.(1)农田灌溉方式：农田1灌溉时，关闭阀门7且启动内循环泵52，将生态净化蓄水池3内的水通过布水干管42和布水支管43输入农田1的农作物9根部进行灌溉，农田1灌溉余水通过拦截净化导流渠2排入生态净化蓄水池3中并再次循环利用，当生态净化蓄水池3内蓄水量不足时，启动外进水泵51，将外部水体8中的水抽至生态净化蓄水池3内，以满足农田1灌溉需求；
32.(2)水体循环净化方式：水体循环净化时，打开阀门7且启动内循环泵52，将生态净化蓄水池3内蓄积的农业面源污染水体通过布水干管42末端阀门7直接输送至远离生态净化蓄水池3的拦截净化导流渠2中，农业面源污染水体经过拦截净化导流渠2内填料的拦截净化后汇入生态净化蓄水池3内，并再次循环净化；
33.(3)降雨方式：降雨时，污染严重的初期农田1地表径流通过拦截净化导流渠2排入生态净化蓄水池3中蓄积，当生态净化蓄水池3内的水蓄满时，通过水位控制阀6关闭生态净化蓄水池3上的净化导流渠进水口，后续受污染程度较轻的农田1地表径流通过溢流管44直接排入外部水体8。
34.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。