一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统和方法

摘要

本发明公开了一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统和方法，涉及农业环境保护领域。该系统包括：设置在农田四周主田埂和纵横设置在农田内部的支田埂，以及设置在主田埂周围的水生植物种植渠；其中，主田埂和支田埂上均种植有绿植，以及在水生植物种植渠内种植水生植物；集水设施和水生植物种植渠之间的地下埋设有多根管道；过滤吸附设施为过滤吸附箱，包括：第一缓存区域、过滤网、氮磷吸附材料和第二缓存区域；第一缓存区域内设置有吸水泵，第二缓存区域内设置有抽水泵；储水设施为水库，储水设施上设置有排水闸门。本发明能够对农业面源污染进行较佳控制和对氮磷元素进行有效的回收利用。

说明书

技术领域

本发明涉及农业环境保护领域，更具体的涉及一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统和方法。

背景技术

随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，农业面源污染已成为水环境污染的重要来源。其中，氮(N)、磷(P)污染是典型的一类农业面源污染，它是造成水体富营养化的主要物质。因此，解决农田N、P面源污染问题，对水体富营养化控制具有重要实际意义。

目前，控制农业面源污染的技术，主要包括减少化肥投入、人工湿地、生态沟渠等技术。通过减少化肥投入的措施，能有效地减少径流中氮磷的流失，但常常导致作物的减产。利用人工湿地控制农业面源污染，可获得较好的氮磷去除效果，但占地面积较大，在我国土地资源有限的情况下难以进一步地推广。而生态沟渠虽然对水体中的氮磷减排也取得一些控制效果，但是对磷素的去除效果较差。因此，现有的控制农业面源污染的技术，只能对农业面源污染进行一定控制，并不能达到对农业面源污染的较佳控制和资源的有效利用。

综上所述，现有技术中的农田氮磷面源污染控制技术，存在不能达到对农业面源污染的较佳控制和资源的有效利用的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统和方法，用以解决现有技术中存在不能达到对农业面源污染的较佳控制和资源的有效利用的问题。

本发明实施例提供一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统，包括：吸收设施、集水设施、过滤吸附设施和储水设施；

所述吸收设施包括：设置在农田四周主田埂和纵横设置在农田内部的支田埂，以及设置在主田埂周围的水生植物种植渠；其中，主田埂和支田埂上均种植有绿植，以及水生植物种植渠内种植有水生植物；

在主田埂和支田埂上设置绿植，用于吸收农田中富余的含氮磷元素的水分；在水生植物种植渠内种植水生植物，用于利用农田中越过主田埂的含氮磷元素的水分；

所述集水设施为与所述水生植物种植渠相贴设置的集水池；所述集水设施和所述水生植物种植渠的连通端口底部高于所述水生植物种植渠的底部，且所述集水设施的深度大于所述水生植物种植渠的深度；所述集水设施和所述水生植物种植渠之间的埋设有管道；其中，所述管道包括主管道、分流管道和多个支管道；所述主管道一端与所述集水设施的底部连通，所述主管道另一端与所述分流管道主端连通，所述分流管道的多个支端分别通过多个所述支管道与所述水生植物种植渠连通；

所述过滤吸附设施为过滤吸附箱；所述过滤吸附设施内部设置有过滤网和氮磷吸附材料，且所述过滤网和所述氮磷吸附材料整体结构的两侧分别为第一缓存区域和第二缓存区域；所述第一缓存区域内设置有吸水泵，且所述第一缓存区域通过吸水泵水管与所述集水设施连通；所述第二缓存区域内设置有抽水泵，且所述第二缓存区域通过抽水泵水管与所述储水设施连通；

所述储水设施为水库；所述储水设施上设置有排水闸门，且排水闸门高于所述集水设施顶部。

较佳地，所述的主田埂宽度为1.5～2.0m，高度为6～8cm；所述支田埂宽度为0.6-1.2m，高度为3～5cm；所述水生植物种植渠宽度为2.0～3.0m，深度为1.0～1.5m。

较佳地，所述水生植物包括：芦苇、茭白、野慈、姑菖蒲中的一种或几种。

较佳地，所述绿植包括：乔木、灌木、草本经济植物中的一种或几种。

较佳地，所述过滤吸附设施的长度为2.0～3.5m，高度为2.5m，宽度为1.0～1.5m。

较佳地，所述氮磷吸附材料为氮磷吸附剂。

本发明实施例提供一种农田氮磷面源污染控制与回收利用方法，包括：

在主田埂和支田埂上种植绿植；

在水生植物种植渠内种植水生植物；

农田中富余的含氮磷元素的水分越过主田埂流入水生植物种植渠内；

水生植物种植渠内的含氮磷元素的水分通过连通端口流入集水设施内；

集水设施内的含氮磷元素的水分一部分通过管道回流至水生植物种植渠内；集水设施内的含氮磷元素的水分另一部分通过过滤吸附设施流入储水设施内；

储水设施内的水分通过排水闸门流入集水设施内。

较佳地，当集水设施内的含氮磷元素的水分不再流入水生植物种植渠内时，打开排水闸门，储水设施内的水流入集水设施内；当集水设施内的含氮磷元素的水分继续流入水生植物种植渠内时，关闭排水闸门，储水设施内的水不再流入集水设施内。

本发明实施例中，提供一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统和方法，本发明通过设置田埂且在田埂上种植绿植，以及设置水生植物种植渠且在水生植物种植渠内种植水生植物，使农田中富余的含有氮磷元素的水分中的氮磷元素的污染得到了较佳控制，且在不需要开挖多个沟渠引流的前提下对氮磷元素进行了有效的回收利用；并且通过设置地下管道，使水生植物种植渠内的水分与集水设施内的水分不断循环，即水生植物种植渠内的氮磷元素被水生植物吸收后，氮磷含量减小，而集水设施内的水分不断注入水生植物种植渠内，使氮磷含量有所增加，进一步对氮磷元素进行了有效的回收利用。本发明通过设置过滤吸附设施，对集水设施内的水分进行了有效的氮磷吸附，使流入储水设施内的水分的氮磷含量大大减小，即储水设施内的水分可以有多种用途。本发明通过排水闸门控制储水设施内的水分向集水设施内流入，即保证了储水设施内的水分最多，又保证了集水设施内的水分能够不断注入水生植物种植渠内。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统中分流管道的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用方法流程图。

附图标记：

11-主田埂，12-支田埂，2-水生植物种植渠，3-集水设施，4-过滤吸附设施，41-吸水泵，42-抽水泵，43-过滤网，44-氮磷吸附材料，5-储水设施，51-排水闸门，6-分流管道，61-主端，62-支端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用系统中分流管道的结构示意图。如图1和图2所示，该系统包括：吸收设施、集水设施3、过滤吸附设施4和储水设施5。

具体地，吸收设施包括：设置在农田四周主田埂11和纵横设置在农田内部的支田埂12，以及设置在主田埂11周围的水生植物种植渠2；其中，主田埂11和支田埂12上均种植有绿植，以及水生植物种植渠2内种植有水生植物；在主田埂11和支田埂12上设置绿植，用于吸收农田中富余的含氮磷元素的水分；在水生植物种植渠2内种植水生植物，用于利用农田中越过主田埂的含氮磷元素的水分。

较佳地，的主田埂宽度为1.5～2.0m，高度为6～8cm；支田埂宽度为0.6-1.2m，高度为3～5cm；水生植物种植渠宽度为2.0～3.0m，深度为1.0～1.5m。

较佳地，水生植物包括：芦苇、茭白、野慈、姑菖蒲中的一种或几种。

较佳地，绿植包括：乔木、灌木、草本经济植物中的一种或几种。

需要说明的是，本发明通过设置田埂且在田埂上种植绿植，以及设置水生植物种植渠2且在水生植物种植渠内种植水生植物，使农田中富余的含有氮磷元素的水分中的氮磷元素的污染得到了较佳控制，且在不需要开挖多个沟渠引流的前提下对氮磷元素进行了有效的回收利用。

具体地，集水设施3为与水生植物种植渠2相贴设置的集水池；集水设施3和水生植物种植渠2的连通端口底部高于水生植物种植渠2的底部，且集水设施3的深度大于水生植物种植渠2的深度。

需要说明的是，连通端口位于水生植物种植渠2和集水设施3共用的墙体上；连通端口的底部高于水生植物种植渠2的底部，一方面保证了水生植物种植渠2内始终有水供水生植物生长，另一方面保证了水生植物种植渠2中多余的水份可以顺利流入集水设施3内部；集水设施3的深度大于水生植物种植渠2的深度，使集水设施3中可以集聚较多的水份。

具体地，集水设施和所述水生植物种植渠之间的地下埋设有管道；其中，管道包括主管道、分流管道6和多个支管道；主管道一端与集水设施3的底部连通，主管道另一端与分流管道6的主端61连通，分流管道6的多个支端62分别通过多个支管道与水生植物种植渠2连通。

需要说明的是，通过设置地下管道，使水生植物种植渠2内的水分与集水设施3内的水分不断循环，即水生植物种植渠2内的氮磷元素被水生植物吸收后，氮磷含量减小，而集水设施3内的水分不断注入水生植物种植渠2内，使氮磷含量有所增加，进一步对氮磷元素进行了有效的回收利用。

具体地，过滤吸附设施4为过滤吸附箱；过滤吸附设施4内中部设置有过滤网43和氮磷吸附材料44，且过滤网43和氮磷吸附材料44整体结构的两侧分别为第一缓存区域和第二缓存区域；第一缓存区域内设置有吸水泵43，且第一缓存区域通过吸水泵43水管与集水设施3连通；第二缓存区域内设置有抽水泵44，且第二缓存区域通过抽水泵44水管与储水设施5连通。

需要说明的是，当集水设施3中的水达到一定高度时(即集水设施3中的水即将逆流至水生植物种植渠2内时)，通过吸水泵43将集水设施3中的水吸至第一缓冲区域；第一缓冲区别中的水份依次通过过滤网43和氮磷吸附材料44流入第二缓冲区域；通过抽水泵将第二缓冲区域中的水抽至储水设施5中保存。

较佳地，过滤吸附设施4的长度为2.0～3.5m，高度为2.5m，宽度为1.0～1.5m。

较佳地，氮磷吸附材料为氮磷吸附剂。

需要说明的是，本发明通过设置过滤吸附设施4，对集水设施3内的水分进行了有效的氮磷吸附，使流入储水设施5内的水分的氮磷含量大大减小，即储水设施5内的水分可以有多种用途。

具体地，储水设施5为水库；储水设施5上设置有排水闸门51，且排水闸门51高于集水设施3顶部。

需要说明的是，储水设施5靠近集水设施3设置。

需要说明的是，本发明通过排水闸门51控制储水设施5内的水分向集水设施3内流入，即保证了储水设施5内的水分最多，又保证了集水设施3内的水分能够不断注入水生植物种植渠内。

图3为本发明实施例提供的一种农田氮磷面源污染控制与回收利用方法流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤S101，在主田埂和支田埂上种植绿植。

步骤S102，在水生植物种植渠内种植水生植物。

步骤S103，农田中富余的含氮磷元素的水分越过主田埂流入水生植物种植渠内。

步骤S104，水生植物种植渠内的含氮磷元素的水分通过连通端口流入集水设施内。

步骤S105，集水设施内的含氮磷元素的水分一部分通过管道回流至水生植物种植渠内；集水设施内的含氮磷元素的水分另一部分通过过滤吸附设施流入储水设施内。

步骤S106，储水设施内的水分通过排水闸门流入集水设施内。

较佳地，当集水设施内的含氮磷元素的水分不再流入水生植物种植渠内时，打开排水闸门，储水设施内的水流入集水设施内；当集水设施内的含氮磷元素的水分继续流入水生植物种植渠内时，关闭排水闸门，储水设施内的水不再流入集水设施内。即始终保持集水设施内的水压大于水生植物种植渠内的水压，使集水设施内的水可以通过管道流入水生植物种植渠内。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。