口，另在溝渠內間隔布置，以及在入河口河面區(qū)域交錯布置。
[0038]該立體植物格柵具有以下特點:
[0039](I)此立體植物格柵對初期沖刷效應比較明顯的SS等顆粒物具有較好的截留作用，同時截留了附著在SS上的氮、磷。
[0040](2)除了截留顆粒態(tài)污染物，柳條和柳樹枝干在水中均具有較強的生長能力，其葉片和根系對溶解態(tài)的氮、磷具有一定的去除能力。
[0041](3)粗柳條不規(guī)則，立體植物格柵框架具有天然空隙，內部的細軟柳條也具有天然空隙，具有一定的水流阻力但不會影響排洪的需要。因此該立體植物格柵具有緩解局部水流速度的作用，增加生態(tài)溝渠以及后續(xù)處理措施的處理時間。
[0042](4)立體植物格柵高度根據(jù)豐水期溝渠水位高度來設定，水量較大時可漫流過去，亦可形成小規(guī)模跌水，增加富氧效果。
[0043](5)此立體植物格柵取材容易，造價較低，制作簡單，移動、拆卸、回收比較方便。
[0044]另外，將原有的主溝渠改建成生態(tài)溝渠，徑流形成時，水流在生態(tài)溝渠內有一定的水利停留時間，溝渠內的植物和動物對N、P等污染物進行了充分的降解。同時混凝土磚塊和卵石的鋪設也減少了水土沖刷。該生態(tài)溝渠的主溝渠對SS的去除率為15?30%，TN去除率為25?40%，TP去除率為20?35%。
[0045]改造后的生態(tài)溝渠如圖3所示，橫截面為倒梯形，渠壁為中部帶孔的正六邊形混凝土磚塊澆筑而成，渠底由碎石或卵石鋪設，渠壁和渠底下部填充耕作土，種植空心菜、水芹、茭白等挺水植物，另外可放置部分螺螄、鯽魚、泥鰍等淺水水產(chǎn)品。
[0046]生態(tài)溝渠具有以下特點:
[0047](I)渠壁用帶孔混凝土磚塊鋪設，不僅能減少水流對溝渠側壁的沖刷，而且能保障溝渠側壁兩側的物質能量交流，生態(tài)溝渠側壁具有大量孔隙，有利于作物多樣性生長，混凝土磚塊中部的孔具有良好的透氣、透水等性能，滲透植物所需營養(yǎng)，適應綠色植物生長，可進行植被作業(yè)，具有保護環(huán)境、改善生態(tài)條件的功能。
[0048](2)由挺水植物、淺水水產(chǎn)品等組成的溝渠濕地生態(tài)系統(tǒng)，對農(nóng)田徑流中的泥沙、氮、磷具有較好的截留效果。
[0049](3)螺螄、鯽魚、泥鰍等淺水水產(chǎn)品是濕地生態(tài)系統(tǒng)的一部分，它們的加入有利于溝渠濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，促進溝渠排水污染物的凈化
[0050](4)氮、磷等營養(yǎng)物質促進了挺水植物和淺水水產(chǎn)品的生長，提供了一定的農(nóng)、漁產(chǎn)品，植物的收割也避免植物腐爛后污染物重回水體。
[0051](5)生態(tài)溝渠內每個50-100m左右設置一個立體植物格柵，減緩了水流速度，增加了生態(tài)溝渠的水力停留時間，并形成跌水，增加了溶解氧濃度，提高了處理效果。
[0052]其次，是在主溝渠末端設置了蓄洪生態(tài)塘，即好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)(如圖4所示)。其四周岸坡及底部設置有防滲砌塊，防滲砌塊的中央設置有凹槽并種植植物；通過兩折流墻將生態(tài)塘分割為好氧區(qū)、浮床區(qū)和沉床區(qū)，浮床區(qū)和沉床區(qū)組成兼氧區(qū)，三個區(qū)域為階梯式，具有不同水深，好氧區(qū)7平均水深為0.Sm，浮床區(qū)8平均水深為1.2m,沉床區(qū)9平均水深為1.5m ;浮床區(qū)的水面設置有曝氣生態(tài)浮床，其上面種植挺水植物；沉床區(qū)的水中設置生態(tài)沉床，其上面種植沉水植物。降雨初期，發(fā)揮蓄洪能力，避免暴雨期間過多未來得及經(jīng)處理的污染程度較高的初期雨水直接進入河道。若降雨時間較長，雨量較大，則待蓄滿初期雨水后，開啟直通入河涵洞口的泄洪渠，將污染程度較小的后期雨水直接排入河道。生態(tài)塘內的水可在處理若干天后再排放進河道或者進行農(nóng)田回灌。蓄洪生態(tài)塘還具有美觀、占地面積小、處理效率高的特點，采用折流墻分割塘體從而增加了水力停留時間，三個分區(qū)可以增加氮、磷處理效率，提高生態(tài)塘穩(wěn)定性及抗沖擊負荷能力，采用生態(tài)浮床和生態(tài)沉床組合方式提高植物總量，進一步提高污染物處理能力，通過合理配置生態(tài)塘中的植物、動物，增加生態(tài)塘美觀及娛樂性，建立生物、化學一體化的水生動植物的復合生態(tài)塘系統(tǒng)。單個蓄洪生態(tài)塘對TN的去除能力可達15?30% JfTP的去除率可達15?30%。
[0053]該蓄洪生態(tài)塘具有以下特點:
[0054](I)蓄洪生態(tài)塘最大的特點是可機動地應對不同降雨情況。降雨初期，發(fā)揮蓄洪能力，避免暴雨期間過多未來得及經(jīng)處理的污染程度較高的初期雨水直接進入河道。若降雨時間較長，雨量較大，則待蓄滿初期雨水后，開啟直通入河涵洞口的泄洪渠，將污染程度較小的后期雨水直接排入河道。生態(tài)塘內的水可在處理若干天后再排放進河道或者進行農(nóng)田回灌。
[0055](2)此蓄洪生態(tài)塘具有美觀、占地面積小、處理效率高的特點，采用折流墻分割塘體從而增加了水力停留時間，三個分區(qū)可以增加氮、磷處理效率，提高生態(tài)塘穩(wěn)定性及抗沖擊負荷能力，采用生態(tài)浮床和生態(tài)沉床組合方式提高植物總量，進一步提高污染物處理能力，通過合理配置生態(tài)塘中的植物、動物，增加生態(tài)塘美觀及娛樂性，建立生物、化學一體化的水生動植物的復合生態(tài)塘系統(tǒng)。
[0056]最后，在蓄洪生態(tài)塘，入河口的河面區(qū)域以及整個河面區(qū)域布置曝氣生態(tài)浮床。在傳統(tǒng)生態(tài)浮床的基礎上增加了太陽能板，為浮床的曝氣裝置提供動力，另外嘗試了可見光催化氧化的設計，去除難降解有機污染物(參見圖5)。
[0057]生態(tài)浮床具有以下特點:
[0058](I)布置靈活，可在入河口河面區(qū)域以及整個海河河面區(qū)域根據(jù)需要靈活布置，河口區(qū)域有農(nóng)田面源污染物匯入，有機物濃度較高，有利于浮床植物以及微生物的生長。
[0059](2)太陽能板提供動力的曝氣裝置增加了水中溶解氧。
[0060](3)可見光催化氧化技術可去除難降解有機物。
[0061]本實用新型的綜合截控系統(tǒng)，從“點-線-面”各個部分入手，有針對性地設計了不同的截控設施，做到了從源頭截控；另外，針對農(nóng)田面源污染的空間輸出特點，對于小匯水區(qū)域，就近設置以截污為主的立體植物格柵等設施，對于大匯水區(qū)域，設置以生態(tài)降污為主的生態(tài)溝渠、生態(tài)塘等設施；最后，還針對農(nóng)田面源的時間輸出特點，設置了蓄洪生態(tài)塘，既緩解了防洪抗?jié)车膲毫?，又處理了污染負荷較大的初期雨水。該綜合截控系統(tǒng)對SS的去除率可達75?80%，去TN的去除率可達30?45%，對TP的去除率可達35?40%。
【主權項】
1.一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，包括農(nóng)田、魚塘、溝渠和河道，其特征在于，所述的農(nóng)田與農(nóng)田之間、魚塘與魚塘之間或者農(nóng)田與魚塘之間設置有支溝渠(2)，降雨徑流通過農(nóng)田和魚塘的溝渠口進入支溝渠(2)，再分別通過支溝渠(2)匯集到主溝渠(I);在主溝渠(I)的末端與河道(4)之間設置有蓄洪生態(tài)塘(3)，蓄洪生態(tài)塘(3)的進入河道(4)處設置有入河涵洞(5)，入河涵洞(5)的入口處設置有涵洞閘門； 在農(nóng)田入支溝渠口、支溝渠入主溝渠口、主溝渠入蓄洪生態(tài)塘口分別設置有立體植物格柵出)；并在支溝渠與主溝渠內間隔布置立體植物格柵￠)，在入河涵洞(5)之外的河面區(qū)域內交錯布置立體植物格柵(6); 所述立體植物格柵(6)為一中空梯形的船型立體結構，其上部設置有矩形上邊框，其下部設置有矩形底邊框，上邊框和底邊框之間通過豎棖相連接，上邊框的長邊大于底邊框的對應長邊；立體植物格柵的內部設置有足量的細軟柳條； 所述的主溝渠(I)和支溝渠(2)皆為生態(tài)溝渠，該生態(tài)溝渠的橫截面為倒梯形，渠壁為中部帶孔的正六邊形混凝土磚澆筑而成，渠底由碎石或者卵石鋪設，渠壁和渠底下部填充耕作土，耕作土上種植挺水植物； 所述的蓄洪生態(tài)塘(3)為一好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)，該好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)的四周岸坡及底部設置有防滲砌塊，防滲砌塊的中央設置有凹槽并種植植物；該系統(tǒng)通過兩折流墻將生態(tài)塘分割為好氧區(qū)(7)、浮床區(qū)⑶和沉床區(qū)(9)，浮床區(qū)⑶和沉床區(qū)(9)組成兼氧區(qū)，三個區(qū)域為階梯式，具有不同水深；浮床區(qū)的水面設置有曝氣生態(tài)浮床(11)，其上面種植挺水植物；沉床區(qū)的水中設置生態(tài)沉床(12)，其上面種植沉水植物；在蓄洪生態(tài)塘(3)的入口處設置有節(jié)制閘及立體植物格柵￠)，蓄洪生態(tài)塘(3)的出口處也設置有節(jié)制閘；在蓄洪生態(tài)塘(3)的入口處的節(jié)制閘前面與入河涵洞(5)之間并聯(lián)設置有泄洪渠(10)，以便在超過蓄洪生態(tài)塘蓄洪能力時及時引走洪峰；該泄洪渠(10)的入口處也設置有節(jié)制閘和立體植物格柵(6)； 在蓄洪生態(tài)塘、入河涵洞的河面區(qū)域以及整個河面區(qū)域設置有太陽能曝氣生態(tài)浮床(11);在太陽能曝氣生態(tài)浮床上設置有太陽能板，為浮床的曝氣裝置提供動力；還設置有光催化氧化板以去除難降解有機污染物。2.根據(jù)權利要求1所述的一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，其特征在于，所述生態(tài)溝渠的挺水植物為空心菜、水芹、茭白類的挺水植物。3.根據(jù)權利要求1所述的一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，其特征在于，所述生態(tài)溝渠放置部分螺螄、鯽魚、泥鰍類的淺水水產(chǎn)品。4.根據(jù)權利要求1所述的一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄洪生態(tài)塘(3)的好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)，其好氧區(qū)(7)平均水深為0.Sm，浮床區(qū)(8)平均水深為1.2m，沉床區(qū)(9)平均水深為1.5m。
【專利摘要】本實用新型公開了一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，在農(nóng)田之間、魚塘之間或者農(nóng)田與魚塘之間設置有支溝渠，降雨徑流通過支溝渠匯集到主溝渠，再通過主溝渠進入河道，在主溝渠與河道之間設置有蓄洪生態(tài)塘；在各個溝渠口及蓄洪生態(tài)塘入口、溝渠及河面區(qū)域內分別、間隔或者交錯設置有立體植物格柵；所述溝渠皆為生態(tài)溝渠，在蓄洪生態(tài)塘與入河涵洞之間并聯(lián)設置有泄洪渠；在蓄洪生態(tài)塘及整個河面區(qū)域設置有太陽能曝氣生態(tài)浮床，還設置有光催化氧化板以去除難降解有機污染物。本實用新型廣泛適用于各種農(nóng)田面源污染的治理，并從“點-線-面”各個部分入手，從源頭截控，既緩解了防洪抗?jié)车膲毫?，又處理了污染負荷較大的初期雨水。
【IPC分類】C02F9/14
【公開號】CN204737850
【申請?zhí)枴緾N201520277212
【發(fā)明人】孫井梅, 陳育超, 張志鋼, 許丹寧, 湯茵琪
【申請人】天津大學, 天津市津南區(qū)水務技術推廣中心
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年4月30日