[发明专利]一种强化农田退水氮磷去除的塘堰湿地系统

说明书

本发明提出的是一种强化农田退水氮磷去除的塘堰湿地系统，其结构包括塘堰主体，生态进水沟；塘堰主体包括厌氧区，缺氧区，好氧区；生态进水沟与塘堰主体的厌氧区连通，厌氧区与缺氧区连通，缺氧区与好氧区连通；农田退水首先汇入生态排水沟进行自然沉降和均质调蓄，出水通过第一量水堰进入塘堰主体，经硝化反硝化、硝酸盐异化还原成铵、厌氧氨氧化、铁自养反硝化、微生物聚磷、铁矿石絮凝除磷等一系列生化反应，达到强化脱氮除磷的目的。本发明的优点：本发明因地制宜，利用现有农田中的塘堰，不需要占用其它土地资源，且构造简单，运行管理方便，占地面积小，同时强化氮磷污染物的去除效果，出水水质稳定，可回用于农田灌溉。

技术领域

本发明涉及一种强化农田退水氮磷去除的塘堰湿地系统，属于农业面源污染控制与水环境保护领域。

背景技术

非点源污染是全世界普遍存在的环境问题之一，其中农业非点源污染已经对水体环境和生态系统产生重要的威胁；我国是世界上的化肥和农药使用大国，肥料在降雨和排灌后流失严重，含大量氮磷营养物质的径流直接排入沟渠、河道、湖泊，造成水体富营养化，给环境带来严重风险。

目前，农田非点源污染物的截留去除技术成为研究的热点，主要方法包括：人工湿地、稳定塘、土地过滤法等；已有的人工湿地、稳定塘、土地过滤等面源控制工程普遍存在占地面积大、处理效果不稳定等问题；相比而言，塘堰湿地可通过对农田附近堰塘洼地进行改造，占地面积小，运行费用低，在土地资源紧张的平原河网地区有很好的应用前景；含有氮磷的农田退水进入堰塘湿地时，塘内的微生物-水生植物-底泥系统的综合作用可以有效地去除和拦截来自农田径流的氮、磷等营养元素，从而减少进入河流和湖泊的污染物；例如，申请公布号CN108328738A公开了一种针对面源污染治理的多功能塘堰湿地系统，其可以使初期高浓度雨水在湿地系统中循环净化，充分保障出水稳定达标，实现对面源污染的“调蓄、循环、净化”，但其需要安装电动调节堰门和回流泵，运行成本高、管理复杂；再如，专利号ZL201610019955. 0公开的一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，提出构建面源污染的源头控制——生态沟净化——塘堰湿地净化三道防线对农业面源污染进行控制，三级串联防线对氮、磷去除效果较好，然而三级系统实施难度大、且单一的塘堰湿地对氮磷的净化效果一般。

本发明充分考虑已有农业非点源污染物的截留去除技术在农田退水氮磷污染处理过程中的不足，创新性地提出因地制宜，利用农田中已有低洼塘堰进行重新设计或改造，并加之合理的管理模式，将其用来缓解和治理农业非点源污染并强化氮磷污染物的去除效果；通过设置不同的水深在塘堰湿地中依次形成厌氧区、缺氧区和好氧区，其中在缺氧区设置零价铁反应层，经硝化反硝化、硝酸盐异化还原成铵、厌氧氨氧化、铁自养反硝化、微生物聚磷、铁矿石絮凝除磷等一系列生化反应，达到强化脱氮除磷的目的，并且在不同区域种植不同类型水生植物，在吸收氮和磷污染物的同时，还具有良好的美学和生态价值。

发明内容

本发明提出的是一种强化农田退水氮磷去除的塘堰湿地系统，其目的旨在解决现有农业非点源污染物的截留去除技术无法对农田退水中的氮磷污染物进行有效去除的问题。

本发明的技术解决方案：一种强化农田退水氮磷去除的塘堰湿地系统，其结构包括塘堰主体1，生态进水沟2；塘堰主体1包括厌氧区4，缺氧区6，好氧区8；生态进水沟2与塘堰主体1的厌氧区4连通，厌氧区4与缺氧区6连通，缺氧区6与好氧区8连通。

本发明的优点：

（1）本发明基于“A-A-O（厌氧-缺氧-好氧法）”法的原理，因地制宜，利用现有农田中的塘堰，不需要占用其他土地资源，不需要进行重新改造和设计；

（2）本系统包括塘堰主体、生态排水沟、厌氧区、缺氧区、好氧区，各区域相辅相成，生态排水沟和厌氧区可以拦截去除绝大部分悬浮颗粒物和部分氮磷化合物，缺氧区的零价铁和微生物协同作用提高了氮的处理效率并且去除部分的磷污染物，好氧区则进一步强化对磷的去除以提高出水水质；