[发明专利]一种水稻田面源污染控制与氮磷回收利用系统和方法

说明书

本发明公开了一种水稻田面源污染控制与氮磷回收利用系统和方法，属于污染防治技术领域。本发明的系统包括集水单元、格栅过滤单元、缓冲单元、氮磷吸附单元、水流通断控制单元、人工湿地、自然蓄水设施、水利回灌单元；水稻田排水时，水流依次经过各单元，通过氮磷吸附物质对氮磷吸附，并通过人工湿地吸收进一步降低水中氮磷物质含量，达到降低水体富营养化发生风险的目的；稻田灌溉时，水流经吸附单元进入灌溉沟渠，吸附物质通过脱附作用将吸附的氮磷物质释放到灌溉水中，重新进入稻田被利用。与现有技术相比，本发明在最大化地控制水体污染的同时，实现了氮磷物质的回收利用以及设施与自然的和谐相处，达到污染控制与节约施肥成本的目的。

技术领域

本发明涉及一种水稻田面源污染控制与氮磷回收利用系统和方法，属于污染防治技术领域。

背景技术

在广大农村，农业面源污染是水环境污染的重要来源，其主要污染物质为氮磷，它是造成水体富营养化的主要物质。农业氮磷面源污染的主要来源包括农田施肥、动物粪尿以及生产生活污水等，其中农田施肥占比最大。

在农作物种植过程中，人们大量使用化肥等富含氮磷的有机或无机化学肥料，由于农作物对氮磷的利用率平均值约为35％，近65％的氮磷通过雨水及灌溉用水等进入自然水体，导致农村池塘等水体的富营养化。因此，解决农业氮磷面源污染问题对减少自然水体富营养化具有十分重要的实际意义。

通过设置氮磷吸附装置用氮磷吸附物质或吸附剂来实现对氮磷的去除，但吸附物质对氮磷的吸附效果并不是十分明显，去除率约为40％，剩余的氮磷则直接排入了自然水体，对水体依旧造成富营养化污染。并且吸附剂需要不断补充，不仅不能实现氮磷的回收利用而且造成了附加污染物质的产生，造成了额外的污染及运营成本。

人工湿地除氮磷技术则通过人工模拟自然湿地的结构功能。利用自然生态系统中的物理和生物协同作用来实现对农田排水中氮磷的去除，不仅能有效组织农田氮磷物质进入自然水体，防止发生水体富营养化，而且能通过合理规划与设计，与周边环境达到和谐相处的效果。不足之处在于氮磷物质被湿地消化吸收且不能回收利用。在农田排水中氮磷元素在农业氮磷施肥中所占比例约为2/3，如果这部分营养物质能全部或部分回用至农田，供作物吸收利用，则将有利于降低施肥成本，具有一定的经济效益。

发明内容

本发明意在解决我国南方水稻田的氮磷面源污染问题而提供一种部分营养物质可回收利用、节约成本，农田排水达标排放至自然水体的水稻田面源污染控制与氮磷回收利用系统和方法。

本发明的第一个目的是提供一种水稻田面源污染控制与氮磷回收利用系统，所述系统依次设有集水单元、格栅过滤单元、缓冲单元、氮磷吸附单元、人工湿地、自然蓄水设施；其中自然蓄水设施通过水利回灌单元与氮磷吸附单元连接；所述氮磷吸附单元与人工湿地之间设有第一水流通断控制单元，水利回灌单元与氮磷吸附单元之间设有第二水流通断控制单元。

所述第一水流通断控制单元在水稻田排水时处于连通状态，以便于水流进入人工湿地；所述第二水流通断控制单元在灌溉时处于连通状态，以便自然蓄水设施中的水流反向进入氮磷吸附单元。

在本发明的一种实施方式中，所述系统中，水稻田的排水通过集水单元进行汇集，依次经格栅过滤单元、氮磷吸附单元、人工湿地处理后进入自然蓄水设施；稻田需要灌溉时，自然蓄水设施中的水流经水利回灌单元依次反向通过氮磷吸附单元、缓冲单元、格栅过滤单元、集水单元，重新进入稻田。

在本发明的一种实施方式中，所述水利回灌单元通过水泵与自然蓄水设施连接。

在本发明的一种实施方式中，所述集水单元为原有稻田的灌溉沟渠。在水田灌溉时用于水田灌溉，降雨或排水时用于水田排水，并可在水量大时起到缓冲调节流速的作用。