本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)面源污染主要是指農(nóng)田生產(chǎn)活動中的各種污染物如沉淀物、營養(yǎng)物、農(nóng)藥、病菌等，通過徑流、淋溶和農(nóng)田排水等途徑，以低濃度、大范圍的形式從土壤圈向人圈擴散的污染過程。農(nóng)業(yè)面源污染的形成是一個綜合而復(fù)雜的過程，包括降雨徑流過程、土壤侵蝕過程、地表溶質(zhì)溶出過程和土壤溶質(zhì)滲漏過程，這四個過程是相互聯(lián)系、相互作用的，其發(fā)生過程受到土壤、地形、降雨、土地覆蓋、人類活動等諸多因素的影響。農(nóng)田生產(chǎn)中往往投入大量化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜，但農(nóng)藥利用率只有10％～20％；氮、磷、鉀肥利用率分別只有33％、24％、42％，土壤中盈余的養(yǎng)分在灌溉和降雨時，上述污染物廣泛而隱蔽地分布在地表土壤中，表現(xiàn)出極強的潛伏性；灌溉或降雨時，大量的污染物隨水遷移，但污染物來源分散性強，其地理邊界和空間位置也不易識別，并隨雨強、雨量和農(nóng)田管理措施的變化而出現(xiàn)空間和時間上的異質(zhì)性。此外，受到土地利用、地形地貌、氣相水文等諸多因素的影響，農(nóng)業(yè)面源污染的排放過程隨機而不確定。總之，各種污染物交互影響，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染治理難度極大。

我國農(nóng)業(yè)面源污染問題嚴(yán)重，呈逐年增長的趨勢。目前，我國農(nóng)業(yè)面源污染已全面超過工業(yè)污染和城市污染，成為全國最大的環(huán)境污染源；全國氮、磷污染負(fù)荷中農(nóng)業(yè)面源污染的貢獻(xiàn)率超過50％、化學(xué)需氧量(cod)污染負(fù)荷中農(nóng)業(yè)面源污染貢獻(xiàn)率接近40％。

面對農(nóng)業(yè)面源污染日益加劇的嚴(yán)重局面，政府不斷加大投入，從頒布相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來約束行業(yè)廢水量和污染物排放，到不斷更新污水處理工藝技術(shù)，水污染治理已經(jīng)成為保護(hù)環(huán)境工作的重點之一。

以往對于農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水處理的技術(shù)一般采用穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)和濕地處理系統(tǒng)，這些技術(shù)僅僅是采用植物或動物對尾水中富含的化肥等營養(yǎng)成分簡單二次利用，處理程度低，最終出水不能達(dá)到國家《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。也有一些新技術(shù)借鑒了工業(yè)污水處理所用的生物凈化設(shè)備，例如專利申請cn102392433a、cn101195502a、cn105254137a，這些技術(shù)雖然利用厭氧和好氧微生物對增強凈化程度，但厭氧分解過程與好氧分解過程并沒有有機結(jié)合起來，是獨立的兩個處理步驟，導(dǎo)致處理效率低下，因此，有必要進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，所述的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)厭氧處理和好氧處理無法有效結(jié)合導(dǎo)致污水處理效率低的問題。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，包括復(fù)合生物凈化床；

所述復(fù)合生物凈化床沿水平方向依次分為厭氧段、缺氧段和好氧段，所述厭氧段與所述缺氧段之間、以及所述缺氧段與所述好氧段之間均由第一隔板隔開，并且所述第一隔板的頂部設(shè)有使相鄰兩段相通的通水孔；所述復(fù)合生物凈化床的首端設(shè)有進(jìn)水口，末端設(shè)有出水口；所述進(jìn)水口低于所述厭氧段與所述缺氧段之間的所述通水孔；

所述厭氧段內(nèi)填充掛生物膜的填料；

所述缺氧段被n個導(dǎo)流板分為水平分布的n+1段，所有所述導(dǎo)流板均設(shè)有出水口，所有所述導(dǎo)流板上的出水口的設(shè)置位置呈底部、頂部依次交錯，并且與所述厭氧段相鄰的所述導(dǎo)流板的出水口設(shè)置在底部；所述n為≥1的正整數(shù)；

所述好氧段內(nèi)設(shè)有掛生物膜的填料和曝氣管。

本發(fā)明所述的填料用于掛膜，可采用各種類型適宜微生物繁殖的材料，優(yōu)選比表面積大的填料。

現(xiàn)有技術(shù)的生物凈化系統(tǒng)只設(shè)厭氧生化反應(yīng)池或只設(shè)好氧反應(yīng)池，或者將兩者通過泵送管道連接，前兩者很難達(dá)到凈化排放標(biāo)準(zhǔn)，第三者則無法實現(xiàn)連續(xù)化處理，即厭氧處理完全后再泵送進(jìn)入好氧反應(yīng)池，中間的運輸過程并沒有發(fā)生生物凈化反應(yīng)，反而增加處理時間，并且泵送也消耗額外的能源，導(dǎo)致凈化成本提高。

而本發(fā)明的上述生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)將復(fù)合生物凈化床設(shè)計成空間上有機結(jié)合且結(jié)構(gòu)特定的厭氧段、缺氧段和好氧段，達(dá)到了以下三個技術(shù)效果：首先，實現(xiàn)凈化過程連續(xù)化；其次，厭氧和好氧反應(yīng)時間是可調(diào)整的；第三，待處理的污水在整個生物凈化過程為自流狀態(tài)，無需泵送，實現(xiàn)了節(jié)能目的。

具體地，本發(fā)明生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的處理過程如下:

上游待處理的農(nóng)田尾水通過復(fù)合生物凈化床首端上的進(jìn)水口進(jìn)入凈化床，首先在厭氧段中，尾水中的復(fù)雜有機物被分解，隨著尾水的涌入，水位不斷升高，直至達(dá)到第一隔板頂部的通水孔，此時水自流至缺氧段。

然后在缺氧段中，由于處于低氧環(huán)境，因此尾水中所攜帶的污泥及微生物繼續(xù)發(fā)生厭氧和好氧繁殖，深入降解有機物，去除氨氮、磷和農(nóng)藥殘留，隨著尾水的涌入，水位不斷升高，直至達(dá)到第一隔板頂部的通水孔，此時水自流至好氧段；在這期間，缺氧段的反應(yīng)時間是通過導(dǎo)流板控制，即在導(dǎo)流板隔開的每個單元內(nèi)，只有水位達(dá)到導(dǎo)流板的出水口時才能流入下一單元。導(dǎo)流板數(shù)量越多，缺氧段內(nèi)的反應(yīng)時間越長。

最后在好氧段中進(jìn)行好氧生物處理，繼續(xù)降解殘留的有機物，去除氨氮、磷和農(nóng)藥殘留，隨著尾水的涌入，水位不斷升高，直至達(dá)到復(fù)合生物凈化床的末端的出水口，尾水自流入下游以繼續(xù)處理或回收利用。

綜上可知，本發(fā)明的三個反應(yīng)階段之間并沒有間歇段，為連續(xù)化處理，因此處理效率大大提高。

其次，在以上過程中，尾水在每段的停留時間與池子每段的尺寸、出水口/通水孔的高度相關(guān)，因此，針對不同污染情況的農(nóng)田尾水，可以通過調(diào)整池子每段的尺寸、出水口/通水孔的高度來控制厭氧、缺氧和好氧的反應(yīng)時間，最終達(dá)到同樣的排放標(biāo)準(zhǔn)。而且由于好氧處理對有機物濃度的上限有要求，因此針對不同有機物含量的污水，可以調(diào)整缺氧段的反應(yīng)時間以使有機物的濃度利于好氧微生物的繁殖，提高好氧處理效果。缺氧段的反應(yīng)時間是通過導(dǎo)流板控制，即在導(dǎo)流板隔開的每個單元內(nèi)，只有水位達(dá)到導(dǎo)流板的出水口時才能流入下一單元。導(dǎo)流板數(shù)量越多，缺氧段內(nèi)的反應(yīng)時間越長。

第三，本發(fā)明各個反應(yīng)段之間仿照自然生態(tài)流水模式，利用進(jìn)水口和出水口之間的高度差實現(xiàn)自流效果，相比現(xiàn)有技術(shù)更節(jié)能降耗。

此外，本發(fā)明厭氧和好氧處理之間有缺氧過渡，這樣利于細(xì)菌繁殖的自我調(diào)整和馴化，提高凈化效果。

除此外，本發(fā)明還可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到更好的技術(shù)效果：

優(yōu)選地，所述復(fù)合生物凈化床中的所述導(dǎo)流板設(shè)置彎折部，夾角為135°。

優(yōu)選地，所述復(fù)合生物凈化床還包括設(shè)置在所述好氧段下游的過濾段，所述厭氧段、所述缺氧段、所述好氧段和所述過濾段沿水平方向分布，所述過濾段與所述好氧段通過頂部設(shè)有通水孔的隔板隔開；

所述過濾段內(nèi)沿垂直方向由上至下依次設(shè)有一個或多個濾料層，所述過濾段中在所述多個濾料層的下方設(shè)有排水口。

經(jīng)過生物膜處理的尾水會攜帶部分污泥、沙土等沉淀雜質(zhì)，通過設(shè)置過濾段可以解決以上問題，以便處理后的水可以直接回收利用。

過濾段除了具有過濾作用外，還可以作為水?dāng)y帶的活性污泥的載體，使水與微生物能在此載體上繼續(xù)反應(yīng)消化污染物，提高凈化效果。

其中，濾料層的數(shù)量及選材根據(jù)實際情況而定，為避免引入外源污染物，采用天然石材或土壤。濾料層的粒徑分布依據(jù)水的流向而定，由于在過濾段內(nèi)水由上至下流，因此，濾料的粒徑由上至下為遞減。例如，由上至下依次為石英砂層和沸石濾料層，石英砂可以選用2～4mm的尺寸，沸石可以選用0.95～1.35mm的尺寸。在沸石濾料層的下方設(shè)置濾板濾頭組合件作為基體，增加結(jié)構(gòu)牢固度；還可以在石英砂層的上方設(shè)置反沖洗排水槽，以對長久使用后堵塞的濾料層進(jìn)行清洗，以循環(huán)利用。

優(yōu)選地，所述復(fù)合生物凈化床還包括設(shè)置在所述過濾段下游的出水復(fù)氧段；

所述出水復(fù)氧段與所述過濾段水平相鄰或者位于所述過濾段的下方；所述出水復(fù)氧段通過所述排水口與所述過濾段相通；

所述出水復(fù)氧段內(nèi)設(shè)有單級或多級跌水充氧板。

由于尾水處理后一般用于種植或養(yǎng)殖其它生物，因此需要一定的含氧量。鑒于此，設(shè)置出水復(fù)氧段，利用高度差使水跌落而自然復(fù)氧。

優(yōu)選地，缺氧段掛生物膜時引入?yún)捬跷勰?，好氧段掛生物膜時引入好氧污泥，選用菌種時優(yōu)先考慮待處理污水適宜的菌種，例如，采集待處理污水中的污泥樣品，經(jīng)實驗室分離篩選得到能降解污水中有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷的菌株，然后馴化，在

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述復(fù)合生物凈化床上游的生物滯留池；

所述生物滯留池從底部至頂部依次設(shè)有礫石層、爐渣層、土壤層和生長于所述土壤層的植物層；

所述生物滯留池的底部設(shè)有可滲出水且水平鋪設(shè)的排水管，所述生物滯留池在垂直方向上自底部至頂部設(shè)有溢水管，所述溢水管的底部與所述排水管相通。

生物滯留池的主要目的是對尾水進(jìn)行輸移控制，過濾去除尾水在流動過程中攜帶的泥沙以及化學(xué)、微生物等污染物。其中，生物滯留池設(shè)置的礫石層、爐渣層、土壤層具有層層過濾的效果，而種植的植物可以吸附富營養(yǎng)成分，也可以使水處于“活”的狀態(tài)，避免變質(zhì)提高后續(xù)處理難度，換言之，可以提高出水穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，在所述土壤層與所述植物層之間還設(shè)有可滲水的覆蓋層；所述覆蓋層優(yōu)選為樹皮層。

設(shè)置覆蓋層可以防止水流動時再次攜帶泥沙進(jìn)入下個處理環(huán)節(jié)。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述生物滯留池上游的仿生態(tài)溝渠；

所述仿生態(tài)溝渠沿其水流方向分為多個段，所述多個段之間由設(shè)有排水孔的第二隔板隔開，并且在奇數(shù)段設(shè)有阿科曼填料；所述第二隔板上的所述排水孔的設(shè)置位置呈底部、頂部依次交錯；優(yōu)選地，所述仿生態(tài)溝渠的底部鋪設(shè)有石英砂。

此處的“呈底部、頂部依次交錯”是指相鄰兩個第二隔板上的排水孔的位置不同，其中一個設(shè)置在底部，另一個設(shè)置在頂部，以形成高度差。

仿生態(tài)溝渠也是為了控制尾水的輸移，其模擬地表水的生態(tài)流動形式，將現(xiàn)有機械泵送模式替換為生態(tài)流動，不僅提高了出水穩(wěn)定性，還可以在流動過程中利用阿克曼填料的生物作用降解污染物，尤其是降解氮磷化合物，提高總體凈化效率和效果。

其次，該仿生態(tài)溝渠利用高低差使水自流，達(dá)到了節(jié)能降耗目的。

另外，在仿生態(tài)溝渠的底部設(shè)置石英砂可以在生物活化的同時物理去除沉淀雜質(zhì)，提高處理效率。

優(yōu)選地，所述仿生態(tài)溝渠中的第一段的進(jìn)水口設(shè)有跌水充氧板。

利用跌水自然復(fù)氧，節(jié)約曝氣消耗的能源，同事跌水過程可以將勢能轉(zhuǎn)化為動能，加快水的流動。

優(yōu)選地，所述仿生態(tài)溝渠的首端設(shè)有儲水槽，所述跌水充氧板位于所述儲水槽與所述第一段之間。

利用儲水槽作為緩沖，控制水進(jìn)入阿科曼填料的時間。

本發(fā)明所述的阿科曼填料優(yōu)選采用表面安置型sdf，該填料上部結(jié)構(gòu)較為疏松，下部較為密實，上部的超級編織層——疏松的纖維編織結(jié)構(gòu)可以最大程度地實現(xiàn)顆粒物的沉降和利于藻類生長繁殖、促進(jìn)物種多樣化；下部的超級編織層——密實的纖維編織結(jié)構(gòu)可以由外及里形成理想的“好氧-兼性-厭氧”環(huán)境，實現(xiàn)高效的脫氮除磷、降解有機物，生物膜能自然脫落。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述仿生態(tài)溝渠上游的沉砂池；

所述沉砂池的底部為凹形坡，所述沉砂池的底部由上至下依次設(shè)有礫石層和細(xì)砂層。

沉砂池設(shè)置于所述仿生態(tài)溝渠的上游，更接近水源，實施近源攔截，提高凈化效率。將沉砂池的底部設(shè)計為凹形，可以使泥沙沉淀于凹陷處，便于清砂。

優(yōu)選地，所述沉砂池的頂部覆蓋有篦子，并且篦子的下方設(shè)有過濾網(wǎng)。

篦子是為了透氣，去除腐臭味。下方設(shè)置過濾網(wǎng)可以濾除外源污染物。

優(yōu)選地，所述沉砂池的池壁上設(shè)有踏步。

踏步便于清砂者使用。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述沉砂池上游的植草溝；

所述植草溝鋪設(shè)有土壤層，所述植草溝的土壤層種植有植物；所述植草溝的底部鋪設(shè)有可滲出水的排水管。

植草溝可以作為農(nóng)田與尾水修復(fù)系統(tǒng)的緩沖地帶，對尾水初步攔截和預(yù)處理，對尾水中的有機物、氨氮、磷、農(nóng)藥等污染物預(yù)降解，提高處理效率。

植草溝中水的流向為：上游的水從植草溝的頂部進(jìn)入，不斷通過土壤層深入到底部的排水管中，排水管通入下游的處理裝置——沉砂池。

優(yōu)選地，所述植草溝的土壤層的下方鋪設(shè)有礫石層，所述排水管位于所述礫石層，以過濾去除固體雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述植草溝的土壤層的頂部為凹形，防止水溢出，同時增加水向下滲透的壓力，提高水流速度。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述復(fù)合生物凈化床下游的生態(tài)系統(tǒng)塘；

所述生態(tài)系統(tǒng)塘用于種植或養(yǎng)殖水生生物；

所述生態(tài)系統(tǒng)塘的底部由上至下依次設(shè)有有機淤泥層和石英砂層；

所述生態(tài)系統(tǒng)塘的池壁上設(shè)有植物毯層。

生態(tài)系統(tǒng)塘是對處理后的水回收利用，提高經(jīng)濟效益；同時通過生物和植物的生態(tài)循環(huán)處理使水的性質(zhì)接近自然水，可直接用于灌溉農(nóng)田。

其中，在石英砂的下方還可以鋪設(shè)鵝卵石，作為墊層，提高池塘的穩(wěn)定性。

植物毯層具有固沙作用，防止塘體塌方。

綜上，本發(fā)明提出了植草溝、沉砂池、仿生態(tài)溝渠、生物滯留池、復(fù)合生物凈化床和生態(tài)系統(tǒng)塘七個處理單元，這些處理單元用于生態(tài)修復(fù)時，優(yōu)選的方案為：按照上游至下游的順序?qū)⒅膊轀?、沉砂池、仿生態(tài)溝渠、生物滯留池、復(fù)合生物凈化床和生態(tài)系統(tǒng)塘依次連接，并設(shè)置適當(dāng)?shù)母叨炔钍顾軓闹膊轀献粤髦辽鷳B(tài)系統(tǒng)塘。該優(yōu)選方案的處理過程更全面，因此凈化效率較高，其凈化過程可分為四個階段：第一階段是近源攔截(通過植草溝和沉砂池實現(xiàn))，在該階段水的輸送路徑較短；第二階段是輸移控制(通過仿生態(tài)溝渠和生物滯留池實現(xiàn))，在該階段水的輸送路徑較長；第三階段是末端凈化(通過復(fù)合生物凈化床實現(xiàn))，在該階段對水作徹底凈化；第四階段是深度利用(通過生態(tài)系統(tǒng)塘實現(xiàn))，在該階段對水二次利用和穩(wěn)定水質(zhì)。

除上述優(yōu)選的組合方案，七個單元可以擇其一或者選多個任意組合(此處的任意組合時需考慮單元之間的連接結(jié)構(gòu)，使其能自流)，組成不同的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)處理水的效率和效果不同，可以根據(jù)水質(zhì)酌情選擇。例如，對于污染輕微的尾水，可以直接排入生態(tài)系統(tǒng)塘。對于污染嚴(yán)重的尾水，建議采用包括仿生態(tài)溝渠和復(fù)合生物凈化床的系統(tǒng)，這兩者對污染物的去除率高。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到了以下技術(shù)效果：

(1)將厭氧和好氧過程有機結(jié)合起來，提高生物凈化效率，改善了凈化效果：將生物復(fù)合生物凈化床設(shè)計成多段式、能滿足水連續(xù)自流的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，達(dá)到了以上效果。

(2)針對不同污染程度的農(nóng)田尾水提供了不同的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，針對性更強，處理效果及性價比更高：將植草溝、沉砂池、仿生態(tài)溝渠、生物滯留池、復(fù)合生物凈化床和生態(tài)系統(tǒng)塘七個處理單元自由組合即可滿足該效果。

(3)提供了一種多階段、仿生態(tài)水修復(fù)的最佳生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)：將植草溝、沉砂池、仿生態(tài)溝渠、生物滯留池、復(fù)合生物凈化床和生態(tài)系統(tǒng)塘按照上游至下游的順序連接成整體，該生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)在····處理指標(biāo)上的優(yōu)勢最為突出。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例中植草溝的剖面示意圖；

圖3是實施例中前置沉砂池的剖面示意圖；

圖4是實施例中仿生態(tài)溝渠的平面示意圖；

圖5是圖4的a-a剖面示意圖；

圖6是實施例中生物滯留池的剖面示意圖；

圖7是實施例中復(fù)合生物凈化床的平面示意圖；

圖8是圖7的a-a剖面示意圖；

圖9是實施例中生態(tài)系統(tǒng)塘的平面示意圖；

圖10是圖9的a-a剖面示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-農(nóng)田尾水；

2-植草溝，2-1-土工布層，2-2-地下滲透層，2-3-排水管，2-4-透水性土壤層，2-5-植被層，2-6-側(cè)坡；

3-前置沉砂池，3-1-素土夯實層，3-2-c20混凝土基礎(chǔ)層，3-3-細(xì)砂層，3-4-墊層，3-5-礫石層，3-6-回填土層，3-7-前置沉砂池的池壁，3-8-前置沉砂池進(jìn)水管，3-9-前置沉砂池出水管，3-10-踏步，3-11-濾網(wǎng)，3-12-池箅；

4-仿生態(tài)溝渠，4-1-仿生態(tài)溝渠進(jìn)水管，4-2-仿生態(tài)溝渠進(jìn)水槽，4-3-仿生態(tài)溝渠跌水充氧板，4-4-進(jìn)水隔板，4-5-出水隔板，4-6-sdf型阿科曼填料，4-7-生物膜層，4-8-仿生態(tài)溝渠出水槽，4-9-仿生態(tài)溝渠出水管；

5-生物滯留池，5-1-礫石墊層，5-2-滲透填料層，5-3-種植土壤層，5-4-覆蓋層，5-5-植物層，5-6-蓄水層，5-7-生物滯留池底部排水管，5-8-溢流管；

6-復(fù)合生物凈化床，6-1-進(jìn)口厭氧段，6-1-1-進(jìn)口厭氧段進(jìn)水管，6-1-2-進(jìn)口厭氧段后端池壁上部出水孔，6-1-3-組合填料，6-2-缺氧段，6-2-1-上向流導(dǎo)流折板，6-2-2-下向流導(dǎo)流板，6-2-3-缺氧段后端池壁上部出水孔，6-3-好氧生物浮動床段，6-3-1-上部鋼絲網(wǎng)及支架，6-3-2-下部鋼絲網(wǎng)及支架，6-3-3-聚氨酯填料，6-3-4-好氧生物浮動床段后端池壁上部出水孔，6-3-5-曝氣機，6-3-6-曝氣管，6-4-接觸過濾段，6-4-1-濾板濾頭組合件，6-4-2-過渡墊層，6-4-3-接觸濾料層，6-4-4-配水及反沖洗排水槽，6-4-5-接觸過濾段后端池壁下部出水孔，6-5-出水復(fù)氧段，6-5-1-出水好氧段階梯跌水充氧板，6-5-2-出水復(fù)氧出水管；

7-生態(tài)系統(tǒng)塘，7-1-塘底墊層，7-2-吸附反應(yīng)層，7-3-有機淤泥層，7-4-塘底植物，7-5-植生毯護(hù)坡，7-6-生態(tài)浮床，7-7-浮水植物，7-8-魚類，7-9-提水式曝氣機。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實施例1

一種農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)田尾水的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)：

如圖1所示，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)包括農(nóng)田尾水排放源1、植草溝2、前置沉砂池3、仿生態(tài)溝渠4、生物滯留池5、復(fù)合生物凈化床6、生態(tài)系統(tǒng)塘7等。

如圖2所示，所述植草溝2從下往上依次設(shè)置有土工布層2-1(土工布為250g/m²的聚丙烯防滲土工膜)、地下滲透層2-2(地下滲透層由不規(guī)則分級礫石組成，礫石規(guī)格為16～32mm，地下滲透層厚度介于30～60cm之間)、透水性土壤層2-4(采用砂土、砂質(zhì)壤土、粉質(zhì)壤土或壤土，其中干溝的土壤滲透率介于0.15～0.3m/d；濕溝的土壤滲透率應(yīng)大于0.3m/d，透水性土壤層的厚度應(yīng)不低于60cm)、植被層2-5(植被層種植草坪草)。地下滲透層中安裝排水管2-3。植被層2-5為凹坡形，兩邊為側(cè)坡2-6(側(cè)坡坡度為1:4～1:3之間，斷面形式為拋物性)。植草溝2的最大水深一般不超過45～60cm，寬度控制在1.5～2.5m之間，縱向坡度為1％～2.5％，水力停留時間20min。

其中，植草溝2中地下滲透層2-2的厚度及材料粒徑、植被層2-5的坡度、水深及寬段均可根據(jù)實際需求做調(diào)整。土工布層2-1是為了防止水滲透至地下造成污染，也可以更換成其它防水材料。

如圖3所示，所述前置沉砂池3的底部為過濾沉沙結(jié)構(gòu)，從下往上依次設(shè)置有素土夯實層3-1(素土夯實，壓實系數(shù)≥0.94)、c20混凝土基礎(chǔ)層3-2(基礎(chǔ)層厚度為200mm)、細(xì)砂層3-3(細(xì)砂粒徑0.6～1.2mm，細(xì)砂填充高度為150mm)、墊層3-4(墊層粒徑為4～8mm，填充高度為100mm)、礫石層3-5(礫石層粒徑為10～20mm，填充高度為120mm)、回填土層3-6(回填土層填充高度為300mm)。所述前置沉砂池3的中部為中空，用于儲水。所述前置沉砂池的池壁3-7(即池體，池體用磚砌，厚度為240mm)，前端池壁安裝有前置沉砂池進(jìn)水管3-8(管徑為dn200～dn400mm)，后端池壁安裝有前置沉砂池出水管3-9(管徑為dn200～dn500mm)，前端池壁垂直方向安裝有踏步3-10(踏步用鋼筋制作，鋼筋規(guī)格為)。前置沉砂池頂部分別安裝有濾網(wǎng)3-11(濾網(wǎng)空隙率為90％)和池箅3-12(池箅空隙率為80％)。

在前置沉砂池3中，進(jìn)水管3-8和出水管3-9的材質(zhì)及尺寸均可酌情調(diào)節(jié)，且對凈化效率和效果無影響。素土夯實層3-1和墊層3-4均是為了提高沉砂池的穩(wěn)定性，延長使用壽命。細(xì)砂層3-3、礫石層3-5和回填土層3-6的材料粒徑可以酌情調(diào)整。

上述植草溝2和前置沉砂池3的主要功能是對污染農(nóng)田尾水的雜物進(jìn)行初步攔截和預(yù)處理。

如圖4、圖5所示，箭頭為水流方向，所述仿生態(tài)溝渠4進(jìn)口端安裝有仿生態(tài)溝渠進(jìn)水管4-1(管徑為dn200～dn600mm)、進(jìn)口端內(nèi)壁設(shè)置有仿生態(tài)溝渠進(jìn)水槽4-2(進(jìn)水槽深度為400mm，寬度為300mm)，緊挨進(jìn)水槽出水口頂部水平設(shè)置有仿生態(tài)溝渠跌水充氧板4-3(充氧板規(guī)格尺寸為長×寬×厚度＝2.5m×1.0m×0.08m，用pvc板制作)，跌水充氧板和垂直設(shè)置的進(jìn)水隔板4-4頂部連接，進(jìn)水隔板4-4和出水隔板4-5之間安裝有sdf型阿科曼填料4-6，以構(gòu)成生態(tài)填料單元(仿生態(tài)溝渠寬度為2.5m，生態(tài)填料單元長度為10m，水深起始端為1.5m，填料型號：sdf型阿科曼，填料規(guī)格：l×b＝2.5m×1.3m[尺寸可根據(jù)工程需要裁切]，鋪設(shè)方式：垂直水流流向鋪設(shè)，鋪設(shè)間距：每排間距1.0m，則生態(tài)填料單元區(qū)布設(shè)10排)；仿生態(tài)溝渠底部設(shè)置有生物膜層4-7(生物膜層為厚度150mm的石英砂，粒徑為0.5～1.0mm)；仿生態(tài)溝渠出口端分別設(shè)置有仿生態(tài)溝渠出水槽4-8(出水槽深度為350mm，寬度為250mm)和仿生態(tài)溝渠出水管4-9(管徑為dn150～dn500mm)。

仿生態(tài)溝渠4起始端水深1.5m，寬度為2.5m，溝渠底部縱向坡度為1％～2.5％，水力停留時間為60min。仿生態(tài)溝渠沿溝渠縱向分為若干段，即奇數(shù)段和偶數(shù)段，在奇數(shù)段內(nèi)安裝sdf型阿科曼填料4-6，在偶數(shù)段內(nèi)不安裝填料。

其中，跌水充氧板4-3可以設(shè)置多級，以形成多級跌水，既提高水流速，也提高含氧量。阿科曼填料可以換為其它型號。進(jìn)水隔板4-4和出水隔板4-5上進(jìn)/出水口的尺寸可以酌情調(diào)整。本實施例僅列舉了三段阿科曼填料的仿生態(tài)溝渠，實際應(yīng)用可對段數(shù)任意調(diào)整。

如圖6所示，所述生物滯留池從下往上依次設(shè)置有礫石墊層5-1(由粒徑為20～50mm的礫石組成，厚度為200～300mm)、滲透填料層5-2(由粒徑為32～64mm爐渣組成，厚度為150～300mm，其滲透系數(shù)為0.8～1.0m/d)、種植土壤層5-3(用高滲透性的砂和細(xì)碎石混合物占50～70％，木屑、碎樹皮占5～20％，天然壤土占10～25％，小顆粒的有機質(zhì)堆肥占10～20％組成種植土壤層，其滲透系數(shù)為0.6～6m/d，在工程實施前后均要對其滲透性能予以測試，下滲能力應(yīng)滿足在3～4h內(nèi)將表層滯蓄的水量全部下滲完畢。為保證植物生長，還應(yīng)控制種植土壤層的ph值范圍在5.5～6.5，總?cè)芙恹}含量不能超過500mg/l)、覆蓋層5-4(用100mm左右的方塊樹皮對種植土壤層進(jìn)行覆蓋，厚度為60mm，有利于微生物生長和有機物降解)、植物層5-5(種植寬葉香蒲)、蓄水層5-6(蓄水層深度為100～200mm)；另外，在礫石墊層5-1中水平方向設(shè)置有生物滯留池底部排水管5-7(排水管管徑為dn200mm)，在垂直向上方向一直到頂部設(shè)置有溢流管5-8(溢流管管徑為dn200mm)，生物滯留池底部排水管和溢流管垂直連接。

以上生物滯留池對土壤層的ph值的要求是為了適宜水稻以及與水稻種植環(huán)境相似的作物的農(nóng)田尾水，對于其他類型作物的農(nóng)田廢水，可適應(yīng)調(diào)整。

上述仿生態(tài)溝渠4和生物滯留池5的主要功能是對污染農(nóng)田尾水進(jìn)行輸移控制，以提高對有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷的處理效率，并與近源攔截在空間上進(jìn)行有機銜接，提高出水穩(wěn)定性。

如圖7、圖8所示，所述復(fù)合生物凈化床6分為進(jìn)口厭氧段6-1、缺氧段6-2和好氧生物浮動床段6-3三部分。在進(jìn)口厭氧段前端池壁設(shè)置有進(jìn)口厭氧段進(jìn)水管6-1-1，進(jìn)口厭氧段后端池壁上部設(shè)置有進(jìn)口厭氧段后端池壁上部出水孔6-1-2，進(jìn)口厭氧段6-1中設(shè)置有組合填料6-1-3(組合填料的塑料環(huán)片直徑為80mm，單片填料直徑150mm，單片間距80mm，比表面積3000m²/m³。在缺氧段中分別設(shè)置有上向流導(dǎo)流折板6-2-1和下向流導(dǎo)流板6-2-2，缺氧段后端池壁上部設(shè)置有缺氧段后端上部出水孔6-2-3；在好氧生物浮動床中分別設(shè)置懸空的上部鋼絲網(wǎng)及支架6-3-1(上部鋼絲網(wǎng)采用ⅰ級鋼筋制作，鋼筋直徑為間隙寬度為10mm，支架為∠50×5角鋼)、下部鋼絲網(wǎng)及支架6-3-2(下部鋼絲網(wǎng)采用ⅰ級鋼筋制作，鋼筋直徑為間隙寬度為8mm，支架為∠80×6角鋼)，并在上、下鋼絲網(wǎng)及支架的隔室內(nèi)填充用于好氧反應(yīng)的聚氨酯填料6-3-3(聚氨酯填料主要性能參數(shù)：比表面積為800m²/m³，填充率為60％)，好氧生物浮動床段后端池壁上部開有好氧段生物浮動床段后端池壁上部出水孔6-3-4，好氧浮動床段池中設(shè)置有曝氣管6-3-6，曝氣管與曝氣機6-3-5連接；在接觸過濾段6-4從底部往上依次設(shè)置有濾板濾頭組合件6-4-1(濾板為鋼板，厚度為8mm，鋼板上鉆有25mm的孔，孔距為100mm，孔內(nèi)緊固雙濾頭)、過渡墊層6-4-2(墊層為石英砂，粒徑為2～4mm，厚度為100mm)、接觸濾料層6-4-3(接觸濾料層為沸石濾料，粒徑為0.95～1.35mm，厚度為800mm)，配水及反沖洗排水槽6-4-4、接觸過濾段后端池壁下部開有接觸過濾段后端池壁下部出水孔6-4-5；在出水復(fù)氧段6-5頂部及中部設(shè)置有出水好氧段階梯跌水充氧板6-5-1，出水復(fù)氧段后端池壁下部設(shè)置有出水復(fù)氧段出水管6-5-2。

上述復(fù)合生物凈化床6的主要功能是對污染農(nóng)田尾水中的有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷進(jìn)行末端深度凈化。

如圖9、圖10所示，所述生態(tài)系統(tǒng)塘7包括塘底墊層7-1(塘底墊層為32～64mm的鵝卵石，厚度為200～250mm)、吸收反應(yīng)層7-2(吸附反應(yīng)層為2～4mm的石英砂，厚度為250～300mm)、有機淤泥層7-3(淤泥采用坑塘河道污泥，厚度為500mm)、塘底植物7-4(塘底植物種植狐尾藻、金魚草)、位于生態(tài)系統(tǒng)塘四周側(cè)的植生毯護(hù)坡7-5、水面的生態(tài)浮床7-6(浮床載體為聚苯乙烯泡沫板，長×寬＝2.4×1.2m，浮床植物為水芹。浮床間距為10m)、浮水植物7-7(浮水植物為紅菱)、提水式曝氣機7-9(提水式曝氣機型號為obao-2008d，功率hp/kw為2.0/1.5，電壓v為220/380，轉(zhuǎn)速為2800rpm，增氧能力4.0～5.0kgo²/h)。塘底養(yǎng)殖有魚類7-8，魚類品種為黑魚。

上述生態(tài)塘7的功能就是利用處理出水進(jìn)行深度利用，建立農(nóng)業(yè)立體種養(yǎng)。浮水植物類型及曝氣機型號均可更換。魚可替換為其它水生動物。

該實施例為本發(fā)明較佳的實施例，將植草溝、沉砂池、仿生態(tài)溝渠、生物滯留池、復(fù)合生物凈化床和生態(tài)系統(tǒng)塘七個處理單元全部利用。但每一個處理單元均可獨立作為新的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，也可以任意組合作為新的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，這些新生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)均為本發(fā)明的實施例。

該實施例系統(tǒng)的工藝流程為：

農(nóng)田尾水1→植草溝2→前置沉砂池3→仿生態(tài)溝渠4→生物滯留池5→復(fù)合生物凈化床6→生態(tài)系統(tǒng)塘7→溢流農(nóng)田灌溉。

具體說明：①受污染農(nóng)田尾水1首先進(jìn)入植草溝2，溝中的微生物對污染物質(zhì)進(jìn)行預(yù)降解；②植草溝2出水進(jìn)入前置沉砂池3，以對顆粒泥砂及懸浮物進(jìn)行沉淀處理。植草溝2和前置沉砂池3的功能是預(yù)降解和近源攔截；③前置沉砂池3出水進(jìn)入仿生態(tài)溝渠4，通過sdf去除農(nóng)田尾水中的n、p含量；④仿生態(tài)溝渠4的出水進(jìn)入生物滯留池5，通過礫石墊層5-1、滲透填料層5-2、種植土壤層5-3、覆蓋層5-4、植物層5-5等對懸浮顆粒物、重金屬、氮、磷、病原體等進(jìn)行有效的去除。仿生態(tài)溝渠4和生物滯留池5的功能是利用污染農(nóng)田尾水遷移路徑上設(shè)計不同形態(tài)及結(jié)構(gòu)，以提高生態(tài)處理效率，并與近源攔截在空間上進(jìn)行有機銜接，以提高生態(tài)處理效率和出水穩(wěn)定性；⑤生物滯留池5的出水進(jìn)入復(fù)合生物凈化床6，通過進(jìn)口厭氧段6-1和進(jìn)口厭氧段中設(shè)置的組合填料6-1-3、缺氧段6-2及缺氧段中分別設(shè)置的上向流導(dǎo)流折板6-2-1和下向流導(dǎo)流板6-2-2、好氧生物浮動床段6-3和好氧生物浮動床段中設(shè)置的聚氨酯填料6-3-3，應(yīng)用人工培養(yǎng)的高效優(yōu)勢菌種進(jìn)行調(diào)試和運行，對污染農(nóng)田尾水的有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷進(jìn)行末端深度凈化和最終排水進(jìn)行穩(wěn)定凈化處理，使其達(dá)到國家《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。⑥復(fù)合生物凈化床6的出水進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)塘7，通過設(shè)置的塘底墊層7-1。吸附反應(yīng)層7-2、有機淤泥層7-3、塘底植物7-4、生態(tài)浮床7-6、提水式曝氣機7-9，形成立體生態(tài)環(huán)境，在水面種植浮水植物7-7(浮水植物為紅菱)、塘底養(yǎng)殖魚類7-8(魚類品種為黑魚)，做到處理出水的綜合深度利用。生態(tài)系統(tǒng)塘7的溢流水循環(huán)至農(nóng)田進(jìn)行灌溉或作它用。

本發(fā)明還對該實施例提供的復(fù)合生物凈化床6進(jìn)行了調(diào)時和試運行，如下：

(1)微生物源

選取某人工濕地排泥管進(jìn)行污泥樣品采集，經(jīng)實驗室分離篩選得到的降解農(nóng)田尾水如有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷的菌株為好氧的異氧菌單胞桿菌屬(pseudomonasmigula)、芽孢桿菌屬(bacilluscohn)、噬纖維菌屬(cyophagawinogradsky)和生孢噬纖維菌屬(sporocyophagastanier)；自養(yǎng)菌為紅螺菌(rhodospirllacene)。

(2)菌株的馴化

采用固體培養(yǎng)基馴化培養(yǎng)：①對菌株進(jìn)行活性處理；②按照人工濕地排泥細(xì)菌馴化液為1:10的體積比配制各細(xì)菌馴化液(即取人工濕地排泥10ml放入錐形瓶，然后放入90ml細(xì)菌培養(yǎng)液，混合成100ml細(xì)菌培養(yǎng)馴化液)，并配制相同的不加菌液的混合培養(yǎng)液作為參照；③加入2g瓊脂，混合均勻；④將配制好的馴化培養(yǎng)液放在高壓鍋內(nèi)滅菌，滅菌后冷卻；⑤在無菌臺上均勻罐裝在3個培養(yǎng)皿中，待冷卻形成固體培養(yǎng)基后，加入0.8ml菌體；⑥將轉(zhuǎn)接好的培養(yǎng)皿放入恒溫箱在28℃培養(yǎng)，并每天觀察培養(yǎng)基菌落形成，記錄形成菌落所需要的時間，逐步馴化直至成功。菌種的馴化時間為14天。

(3)菌液的配制

菌液的配制在培菌箱內(nèi)進(jìn)行，培菌箱的體積為2m³，箱內(nèi)放入1/2容積的取自某人工濕地的排水及葡萄糖、玉米漿、豬血、麥麩、酒糟等營養(yǎng)物質(zhì)，并將在實驗室馴化的菌種接轉(zhuǎn)至培養(yǎng)箱內(nèi)，開啟低速攪拌機，電機轉(zhuǎn)速為60r/min，控制水溫20～26℃，ph6～9，溶解氧do≤0.5mg/l，污泥濃度為4.5g/l，每天攪拌6～8小時，經(jīng)過7～8天的培養(yǎng)，液體成其紅色粉狀，菌液配制成功。

(4)在進(jìn)口厭氧段6-1內(nèi)按池容的1/3投加含水率為80％的人工濕地的厭氧污泥；再將生活污水等碳源導(dǎo)入進(jìn)口厭氧段6-1內(nèi)，待液位上升到池容2/3處，污泥濃度為6000～8000mg/l時，按泥量的1/10將在培菌箱內(nèi)配制的高效優(yōu)勢菌種接入，控制溫度25～35℃，ph值6～11，溶解氧為零，進(jìn)行發(fā)酵，經(jīng)過5～6天的時間，組合填料表面呈黑色膠粘狀，表明填料掛膜成功。

(5)在好氧生物浮動床段6-3內(nèi)按池容1/3投加含水率80％的人工濕地的好氧污泥；再將生活污水等碳源導(dǎo)入池內(nèi)，待液位上升至池容的2/3處，污泥濃度為4000～5000mg/l時，按泥量的1/20將在培菌箱內(nèi)配制的高效優(yōu)勢菌種接入，取樣分析cod、bod、有機物、農(nóng)藥殘留、氨氮、磷的含量，再按bod:n:p＝100:6:1的比例加入尿素、磷酸三鈉等營養(yǎng)劑，開啟曝氣器6-3-5，控制ph＝6～9，溶解氧do值3～5mg/l，悶曝24h后改為連續(xù)進(jìn)水4～5天，當(dāng)聚氨酯填料6-3-3表面呈粉紅色膠粘狀，表明填料上掛膜成功，即可投入日常連續(xù)運行。當(dāng)系統(tǒng)正常運行后，在復(fù)合生物凈化床6建立起來的高效優(yōu)勢菌種的微生物系統(tǒng)，這不僅增加了微生物的數(shù)量，而且改變了微生物的質(zhì)量，處理效果能提高40～50％。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。