[发明专利]一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统

说明书

本发明公开了一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统，针对现有的稻田氮磷面源污染问题，现提出如下方案，其包括稻田沟渠、退水径流以及蜂窝状水泥槽，所述稻田沟渠内流动有退水径流，且稻田沟渠内设置有多个结构相同的蜂窝状水泥槽，所述稻田沟渠包括进水口、出水口、沟壁以及沟底，且蜂窝状水泥槽位于沟底的顶端，所述蜂窝状水泥槽的内部填充有基质材料和功能微生物的混合物，且蜂窝状水泥槽的顶端设置有开口，所述蜂窝状水泥槽内栽培有水生植物，且水生植物的根部延伸至基质材料与功能微生物混合物的内部。本发明能够对稻田沟渠氮磷面源污染达到高度强化拦截的效果。

技术领域

本发明涉及农业面源污染控制技术领域，尤其涉及一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统。

背景技术

我国水稻生产过程中，由于盲目大量的施用化肥、水肥管理技术比较落后等原因，导致化肥利用率普遍低下，化肥损失掉的氮磷较大部分通过灌溉退水及雨水径流最终流入环境水体，造成水体富营养化，威胁水体生态环境安全，制约稻田农业可持续发展。因此，解决稻田氮磷面源污染问题对于改善水体环境质量、促进农业清洁流域建设具有十分重要的意义。

现有的解决稻田氮磷面源污染的技术措施主要包括源头消减技术、过程拦截技术和末端循环技术，其中源头消减技术最为关键，主要涉及水肥优化管理技术，例如侧条深施肥插秧一体化技术、缓控释肥技术、有机肥替代技术、振捣提浆节水技术等等，这些技术的推广应用在源头上不同程度的消减了氮磷污染负荷；过程拦截技术主要包括生态沟渠、人工湿地等工程生态类修复技术，其中生态沟渠技术由于其注重生态恢复重建并兼具景观效益，目前备受关注。通过生态沟渠建设，恢复提高系统的自净拦截功能，可有效降低沟渠水体氮磷污染负荷，氮磷去除率可达30％以上水平；为了进一步强化沟渠的净化功能，人们还开发了沟渠氮磷污染的强化拦截槽技术，拦截槽置于沟渠内以强化氮磷的去除效果，但是现有的这种强化拦截技术是以材料吸附截留和植物吸收作用为主，没有联合集成微生物净化技术，故而强化拦截效果有限，沟渠氮、磷去除率提升为40％以上水平，剩余的氮磷仍旧对水体环境构成一定威胁，技术综合性及强化拦截效果方面仍有一定的优化提升空间。此外，随着生态沟渠的广泛建设应用，在维护管理上对于植物收割和沟渠清淤工作的要求愈来愈高，随之产生的植物秸秆及底泥废弃物所带来的环境压力日趋严峻。

所以，针对上述问题，我们提出了一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统。

发明内容

本发明提出的一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统，解决了现有的稻田氮磷面源污染问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种稻田沟渠氮磷面源污染的生态强化拦截系统，包括稻田沟渠、退水径流以及蜂窝状水泥槽，所述稻田沟渠包括进水口、出水口、沟壁以及沟底，所述稻田沟渠内流动有退水径流，且稻田沟渠内设置有多个结构相同的蜂窝状水泥槽，且每个所述蜂窝状水泥槽均位于沟底内壁上，所述蜂窝状水泥槽的内部填充有基质材料和功能微生物的混合物，且蜂窝状水泥槽的顶端设置有开口，所述蜂窝状水泥槽内栽培有水生植物，且水生植物的根部延伸至基质材料与功能微生物混合物的内部。

优选的，所述蜂窝状水泥槽为中空长方体状，且槽体四周均呈蜂窝状窝孔结构设置，所述蜂窝状水泥槽的宽度为沟底宽度的1/3～2/3，长度为宽度的1～1.5倍，高度高于稻田退水期沟渠最高水面。

优选的，所述基质材料是以收获后的水稻秸秆、沟渠内收割植物残体为原料，制备而成的粒径<1mm的生物炭，然后再将沟渠清淤的底泥物质自然晾干后与所述生物炭按照20～30:1质量比充分混匀后制备得到的，所述基质材料的填充体积占所述蜂窝状水泥槽内体积的2/3以上。

优选的，所述功能微生物为微生物菌剂，包括栖木槿假单胞菌菌种、蜡样芽孢杆菌菌种，所述功能微生物菌剂与所述基质材料按照1:20～30的质量比混合。

优选的，所述水生植物为挺水、沉水类水生植物的一种或多种组合。