本實(shí)用新型涉及農(nóng)田氮磷攔截去除系統(tǒng)的滲濾裝置，具體是一種基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置。

背景技術(shù)：

根據(jù)第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)源總氮排放量為270.46萬(wàn)t，占排放總量的57.2%，并主要通過(guò)農(nóng)田徑流流出。農(nóng)田面源污染造成大量的氮磷營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入江河、湖庫(kù)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重威脅區(qū)域水環(huán)境和水生態(tài)安全，制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)南方平原河網(wǎng)地區(qū)由于地勢(shì)平坦低洼、地下水位常年較高，澇漬災(zāi)害治理成為該地區(qū)農(nóng)田水利工程建設(shè)的重要任務(wù)。在該地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中，需要將農(nóng)田灌排工程與農(nóng)田面源污染治理技術(shù)相結(jié)合，做到既滿足農(nóng)田排水降漬，又減少農(nóng)田徑流氮磷流失，以最佳效果與最少投入解決面臨的突出問(wèn)題，基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田嗲徑流氮磷攔截組合滲濾裝置提供了一種新的手段，對(duì)有效控制農(nóng)田面源污染和加快生態(tài)灌區(qū)建設(shè)具有特別重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置，該裝置結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，防淤堵能力強(qiáng)，排水效果好，可大量利用農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物，節(jié)能環(huán)保，成本低廉。其具有良好的氮磷污染物攔截去除效果，對(duì)改善我國(guó)農(nóng)田排水水質(zhì)，緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況具有重大意義。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置，其特征是，包括內(nèi)部的由水泥球粒粘接而成的多孔透水排水體及外部的組合外包層，該組合外包層由內(nèi)層的透水土工布、外層的稻殼墊層構(gòu)成，所述透水土工布包裹于多孔透水排水體外，所述多孔透水排水體置于稻殼墊層中心位置。

所述多孔透水排水體為圓柱體，由直徑12~15mm的水泥球粘結(jié)而成，該排水體直徑12~15cm，每節(jié)排水體長(zhǎng)30cm。

所述稻殼墊層的厚度10～14cm。

基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田滲濾氮磷攔截去除組合滲濾裝置的應(yīng)用：基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置可替代現(xiàn)有波紋塑料管進(jìn)行農(nóng)田排水降漬，同時(shí)起到攔截去除農(nóng)田氮磷污染物的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

第一，組合滲濾裝置埋設(shè)于農(nóng)田地下規(guī)定要求深度處，主要材料有由水泥球粒粘接而成的圓柱形多孔透水排水體，以及透水土工布、稻殼等，由里向外包裹于吸水暗管周?chē)?，形成以圓柱形水泥球粒多孔排水體、透水土工布、稻殼的農(nóng)田氮磷攔截組合滲濾裝置。通過(guò)對(duì)滲流通道中土壤溶液的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同處理，將農(nóng)田排水降漬與氮磷攔截去除目標(biāo)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)其雙重功能。

第二，以圓柱形水泥球粒作為排水體，水泥球粒排水體孔隙度達(dá)60%以上、滲透能力3倍于稻殼，水泥球粒吸附性強(qiáng)，有利于氨態(tài)氮攔截；更為重要的是均勻多孔的水泥球粒排水體中的大量孔隙有利于形成微生物群落，可有效去除農(nóng)田滲流中的氮磷。

第三，外包層外層為厚度10～14cm稻殼，稻殼天然級(jí)配、粒度均勻，滲透系數(shù)達(dá)0.1cm/s～0.01cm/s，是土壤透水系數(shù)10～100倍，透水性強(qiáng)，可以有效改善反濾層的排水特性；稻殼富含硅質(zhì)耐腐蝕性強(qiáng)，完全腐殖質(zhì)化時(shí)常為5~6年，有效使用期是稻麥秸稈的2倍；南方地區(qū)盛產(chǎn)水稻取材方便，運(yùn)輸方便，使用成本低；稻殼腐殖質(zhì)化后仍可保持良好的組織結(jié)構(gòu)，持續(xù)發(fā)揮滲濾作用；稻殼有機(jī)材料也有利于農(nóng)田滲流中硝態(tài)氮和磷的攔截。

第四，外包層內(nèi)層選用透水土工布，預(yù)先裁制好的與溝槽寬度相同的整塊透水土工布，置于10cm厚度的稻殼墊層之上，鋪設(shè)圓柱形水泥球粒多孔排水體，人工將透水土工布包裹于水泥球粒排水體外部，稻殼與水泥球粒排水體鋪設(shè)施工方便。且透水土工布具有很好的排水能力，耐腐蝕，同時(shí)可以防止細(xì)小顆粒通過(guò)，防止孔隙淤堵，影響排水性能。

該裝置水泥球粒排水體透水性強(qiáng)，每節(jié)排水體之間的接縫同樣為排水通道，更增強(qiáng)其排水效果好，而且可處理大量農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物，節(jié)能環(huán)保，成本低廉。

在南方適宜于農(nóng)田塑料暗管排水工程技術(shù)的地區(qū)，推廣應(yīng)用該裝置的潛力巨大，將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置的溝槽斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置的排水體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1稻殼、2透水土工布、3水泥球粒排水體、4回填土、5組合滲濾裝置、L-排水體長(zhǎng)度、B-排水體間距、D-排水體埋深。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，一種基于圓柱形水泥球粒排水體的農(nóng)田地下徑流氮磷攔截去除組合滲濾裝置，包括內(nèi)部的由水泥球粒粘接而成的圓柱形多孔透水排水體及外部的多種材料組合外包層，外包層由透水土工布、稻殼等材料組成，由里向外包裹于吸水暗管周?chē)纬梢詧A柱形水泥球粒多孔排水體、透水土工布、稻殼的農(nóng)田氮磷攔截組合滲濾裝置。

水泥球粒多孔排水體為圓柱體，由直徑12～15mm的水泥球粘結(jié)而成，排水體直徑12～15cm、每節(jié)長(zhǎng)30cm左右。

多種材料組合外包層，內(nèi)層包裹一層透水土工布、外層為厚度10～14cm稻殼。

首先在田間開(kāi)挖寬度為35～40cm的溝槽，開(kāi)挖深度和間距依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及土壤特性，通過(guò)水力計(jì)算確定，暗管比降控制在1/1000～1/2000，在溝槽的底部鋪設(shè)10cm厚的稻殼墊層1，將預(yù)先裁制好的與溝槽底寬相同的整塊透水土工布2，置于稻殼墊層之上，然后將圓柱形水泥球粒多孔排水體3鋪設(shè)于稻殼墊層的中心位置，再人工將透水土工布包裹于水泥球粒排水體外部，并在排水體的外層再填充10～14cm稻殼，最后用回填土4將溝槽填滿。

滲濾體的氮磷攔截去除作用：在農(nóng)田滲濾系統(tǒng)中設(shè)置以圓柱形水泥球粒多孔排水體、透水土工布和稻殼的氮磷攔截去除組合滲濾裝置。圓柱形水泥球粒多孔排水體直徑、埋設(shè)深度及間距，主要依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及土壤特性，通過(guò)水力計(jì)算確定；圓柱形水泥球粒多孔排水體，由直徑12~15mm的水泥球粘結(jié)而成，排水體直徑12～15cm、每節(jié)長(zhǎng)30cm左右，外裹一層透水土工布，最外層為厚度10～14cm稻殼。稻殼、透水土工布組合構(gòu)成圓柱形水泥球粒多孔排水體的反濾層，滿足透水性強(qiáng)，層層攔截由粗到細(xì)的土壤顆粒，保證其排水和防淤堵；由水泥、礦渣粘結(jié)而成的圓柱形水泥球粒排水體，形成一個(gè)直徑12～15cm圓柱形多孔介質(zhì)層，與外層稻殼、透水土工布一起構(gòu)成組合滲濾裝置，對(duì)農(nóng)田滲流中的氮磷進(jìn)行滯留、過(guò)濾、吸附、氧化還原作用，同時(shí)為微生物群落提供更好的附著與生長(zhǎng)條件，微生物的硝化與反硝化作用成為排水過(guò)程氮磷去除的主要途徑，專(zhuān)利申請(qǐng)者的試驗(yàn)結(jié)果表明該裝置的氮磷攔截去除率可以達(dá)到30%以上。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，防淤堵能力強(qiáng)，排水效果好，具有良好的氮磷污染物攔截去除功效，對(duì)改善我國(guó)農(nóng)田排水水質(zhì)，緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況具有重大意義。同時(shí)本實(shí)用新型還可大量利用農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物，節(jié)能環(huán)保，成本低廉。