CN109479533B

CN109479533B - 一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统及其控制方法

Info

Publication number: CN109479533B
Application number: CN201811167217.6A
Authority: CN
Inventors: 沈晓笑; 邵孝侯
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2038-10-08
Also published as: CN109479533A

Abstract

本发明公开了一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统及其控制方法，包括秸秆收集系统、消防系统、净化系统。秸秆收集系统用于秸秆的收集和储存，消防系统的消防水用于秸秆发生火灾时救火，产生的水体、雨季收集的雨水经过净化系统的收集、净化后储备作为消防用水或者达标排放。本发明农业面源污染控制效果好，氮、磷面源流失少，实现雨水、消防事故排水和冲洗水的统一。本发明水资源利用率高、水污染控制效果好、占地面积小、投资少、运行成本低；工艺操作简单、处理效果好、生态环境效益好。

Description

一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于环保和农业面源污染治理领域，具体涉及一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统及其控制方法。

背景技术

秸秆作为一种可再生资源，可作为肥料、饲料、生活燃料等。目前我国的秸秆利用率还不高，部分被焚烧和废弃，不仅造成浪费，而且造成环境污染。秸秆是一种散抛型、低容重的资源，具有分布广、季节性、运行不方便等特点，严重制约了秸秆的应用。因此，秸秆收储体系特别重要。全国建立了大量的秸秆收集堆放场。但是堆放场的面源污染、初期雨水污染和消防水污染等问题依然突出。

申请号201310061967.6的中国专利申请文件《玉米秸秆与鲜红薯(山芋)黄浆水制作产品的方法》，其特征在于：鲜红薯加工淀粉时产生的黄浆水，具有吸水能力强，粘性差的特性。而将黄浆水在密闭的容器内加压0.1～0.23Mpa时释放进入沉淀分离池内来促使黄浆自然沉淀与水加速分层，上层用黄浆上清水液表示，获得上清水液经处理可达到国家规定的排放标准。下层用黄浆下沉液表示，分离出的黄浆下沉液5UVA5b与玉米秸秆粉等混合、处理，烘干获得一种具有硬度为1.8～3.2kg，球粒直径为0.5～10mm。但该方法未涉及初期雨水、消防水的收集和处理。

申请号201410630107.4的中国专利申请文件《用发酵料大袋栽培秀珍菇的方法》，公开了一种用发酵料大袋栽培秀珍菇的方法，其特征在于包括堆制发酵栽培原料、装袋接种、发菌管理、出菇管理步骤，而且堆制发酵栽培原料步骤中采用的原料含有茄子秸秆，本方法通过采用发酵料大袋培养秀珍菇，大大降低了生产成本，提高了工作效率，而且该方法中采用的秀珍菇培养基是利用茄子秸秆做成的培养基，茄子秸秆内的营养物质为秀珍菇提供了大量的营养成分，确保秀珍菇的健康生长，使茄子秸秆变废为宝，避免了茄子秸秆污染环境及资源浪费，有效地拓宽了秀珍菇等食用菌的原料选择范围，减少了资源浪费和环境污染，实现了茄子秸秆→食用菌→有机肥的良性循环，也为茄子秸秆资源的综合开发利用开辟了一条有效、持久的捷径。但该方法对于污染治理并未有涉及。

申请号201410703327.5的中国专利申请文件《用于对高含水率淤泥及新吹填土进行排水固结的排水系统》，属于超软土技术领域。该系统包括铺设在淤泥或新吹填土上的秸秆毯、插入淤泥或新吹填土中的秸秆辊，所述秸秆毯和秸秆辊固定连接形成整体的排水系统；所述秸秆毯是以秸秆编织制成的毯状物，所述秸秆辊是以土工布袋包裹秸秆制成的辊状物。但该方法面源污染控制和初期雨水收集利用并未涉及。

发明内容

发明目的：针对秸秆收集堆放场初期雨水、消防用水的面源污染严重、雨水无法资源化利用和地面冲洗水缺乏的问题，本发明提供了一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统及其控制方法，将雨水收集利用、消防用水、地面冲洗水和面源净化有机统一。初期雨水需经过面源净化系统净化后排放，其他雨水进入消防水池进行利用。初期雨水和消防冲洗水需要经过净化系统净化后达标排放。实现农业面源水污染控制、水资源综合利用和生态环境的统一。

技术方案：本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统，包括秸秆收集系统、消防系统、净化系统。

其中秸秆收集系统包括打包堆场、暂存钢棚；暂存钢棚布置在打包堆场的一侧。秸秆收集系统中收集的秸秆指的是成熟农作物茎叶穗部分。包括小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。称重地磅位于打包堆场进口处，打包堆场位于中心部位，采用混凝土地面，厚度不低于20cm，上设置盖板，采用FRP材质。暂存钢棚高度不低于10m，长度40m，宽度4m，面积约160m²。

消防系统包括消防水池、收集池，消防水池位于角落位置，紧靠暂存钢棚；用于暂存钢棚内存储秸秆发送火情时灭火，产生的污水收集在收集池内。消防水池蓄水满足不低于两个小时消防用水量，收集池紧靠沉淀池，底部设置泥斗，水力停留时间不低于10h。消防水池也可作为地面清洗用水。

净化系统包括绿地、排水边沟、初期雨水收集池、沉淀池、人工湿地；绿地布置在打包堆场的周边，种植黑麦草草皮，播种量为1.5～2.5g/m²，排水边沟布置在绿地的外周，宽度0.4～0.6m，深度0.5～0.8m，顺着水流方向坡度1％；收集池、初期雨水收集池、沉淀池、人工湿地紧临消防水池依次布置。沉淀池采用平流式沉淀池，水力负荷1～2m³/m².h。人工湿地采用水平流湿地，水力负荷0.15～0.25m³/m².h。初期雨水收集池收集初期10min以内的雨水。

秸秆收集堆放场面源污染控制方法，包括以下步骤：

步骤1、收集的秸秆经过称重地磅称重，送入打包堆场打包，最后进入暂存钢棚存储；在这个过程产生大量的面源污染，待下雨将会转变成水源污染；

步骤2、如果出现火情，紧邻暂存钢棚设置的消防水池内存储的消防水用于灭火，产生的污水通过秸秆收集系统周边的绿地渗透、绿地外周的排水边沟收集，汇入收集池，收集池进行均衡水质和水量；

步骤3、在雨季，雨水经过绿地渗透、排水边沟收集，进入初期雨水收集池，初期雨水(10min雨水)经过沉淀池沉淀，悬浮物沉淀至池底，上清液输入人工湿地处理，主要去除COD、氮、磷等污染物，处理后达标的废水进行达标排放。其他雨水溢流进入消防水池进行回用。多余的雨水溢流至外部水体；

步骤4)、消防水使用后造成的面源水污染由收集池(2-2)进入沉淀池(3-4)沉淀，悬浮物沉淀至池底，上清液进入人工湿地(3-5)去除污染物，处理后的废水达标排放。

消防水池(2-1)可作为地面清洗用水，地面清洗强度5～8L/(m²*次)，每年洒水按照60次～80次/年计算。

人工湿地出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准：pH 6～9，COD≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，总磷≤1mg/L。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明将雨水收集利用、消防用水和面源净化有机统一。初期雨水需经过面源净化系统净化后排放，其他雨水进入消防水池进行利用。初期雨水和消防冲洗水需要经过净化系统净化后达标排放。实现面源污染控制、水资源综合利用和生态环境统一。

(2)农业面源污染控制效率高、水资源回收率高、生态环境好。农业面源污染SS去除率大于80％，COD去除率大于60％、氨氮去除率大于50％。消防用水全部使用雨水。

(3)操作灵活，投资省、运行成本低。通过绿地、排水渠、集水池、湿地等实现水的原位处理、回用和高效净化。

附图说明

图1为本发明秸秆收集堆放场面源污染控制系统的连接关系示意图；

图2为秸秆收集堆放场面源污染控制系统的平面布置图；

图3为图2沿着A-A的剖面图；

图4为图2沿着B-B的剖面图；

图5为图2沿着C-C的剖面图；

图6为图2沿着D-D的剖面图。

图中：秸秆收集系统-1、消防系统-2、净化系统-3、收集的秸秆：1-1、称重地磅：1-2、打包堆场：1-3、暂存钢棚：1-4、消防水池：2-1、收集池：2-2；净化系统-3包括绿地：3-1、排水边沟：3-2、初期雨水收集池：3-3、沉淀池：3-4、人工湿地：3-5。

具体实施方式

通过下面具体实施例进一步介绍本发明的技术方案。

参照图1-6所示，一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统，包括秸秆收集系统1、消防系统2、净化系统3。

其中秸秆收集系统1包括打包堆场1-3、暂存钢棚1-4；暂存钢棚布置在打包堆场的一侧。秸秆收集系统1中收集的秸秆1-1指的是成熟农作物茎叶穗部分。包括小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。称重地磅1-2位于打包堆场进口处，打包堆场1-3位于中心部位，采用混凝土地面，厚度不低于20cm，上设置盖板，采用FRP材质。暂存钢棚1-4高度不低于10m，长度40m，宽度4m，面积约160m²。

消防系统2包括消防水池2-1、收集池2-2，消防水池位于角落位置，紧靠暂存钢棚；用于暂存钢棚内存储秸秆发送火情时灭火，产生的污水收集在收集池内。消防水池2-1蓄水满足不低于两个小时消防用水量，收集池2-2紧靠沉淀池3-4，底部设置泥斗，水力停留时间不低于10h。消防水池2-1也可作为地面清洗用水。

净化系统3包括绿地3-1、排水边沟3-2、初期雨水收集池3-3、沉淀池3-4、人工湿地3-5；绿地布置在打包堆场的周边，种植黑麦草草皮，播种量为1.5～2.5g/m²，排水边沟布置在绿地的外周，宽度0.4～0.6m，深度0.5～0.8m，顺着水流方向坡度1％；收集池2-2、初期雨水收集池3-3、沉淀池3-4、人工湿地3-5紧临消防水池依次布置。沉淀池3-4采用平流式沉淀池，水力负荷1～2m³/m².h。人工湿地3-5采用水平流湿地，水力负荷0.15～0.25m³/m².h。初期雨水收集池3-3收集初期10min以内的雨水。

秸秆收集堆放场面源污染控制方法，包括以下步骤：

步骤1、收集的秸秆1-1经过称重地磅1-2称重，送入打包堆场1-3打包，最后进入暂存钢棚1-4存储；在这个过程产生大量的面源污染，待下雨将会转变成水源污染；

步骤2、如果出现火情，紧邻暂存钢棚设置的消防水池2-1内存储的消防水用于灭火，产生的污水通过秸秆收集系统周边的绿地3-1渗透、绿地外周的排水边沟3-2收集，汇入收集池2-2，收集池2-2进行均衡水质和水量；

步骤3、在雨季，雨水经过绿地3-1渗透、排水边沟3-2收集，进入初期雨水收集池3-3，初期雨水(10min雨水)经过沉淀池3-4沉淀，悬浮物沉淀至池底，上清液输入人工湿地3-5处理，主要去除COD、氮、磷等污染物，处理后达标的废水进行达标排放。其他雨水溢流进入消防水池2-1进行回用。多余的雨水溢流至外部水体；

人工湿地3-5出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准：pH 6～9，COD≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，总磷≤1mg/L。

实施例1

沉淀池采用平流式沉淀池，水力负荷1～2m³/(m².h)。人工湿地采用水平流湿地，水力负荷0.15m³/(m².h)，秸秆收集堆放场面源污染净化效果见表1。

表1秸秆收集堆放场面源污染净化效果

实施例2考察水平流湿地水力负荷对总去除率的影响

沉淀池采用平流式沉淀池，水力负荷1～2m³/(m².h)。人工湿地采用水平流湿地，水力负荷0.15、0.20、0.25m³/(m².h)，考察不同水平流湿地水力负荷对总去除率的影响，结果见表2。

表2不同水力负荷条件下污染物去除情况

Claims

1.一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统，其特征在于，包括了秸秆收集系统(1)、消防系统(2)、净化系统(3)三个部分；

其中秸秆收集系统(1)包括打包堆场(1-3)、暂存钢棚(1-4)；暂存钢棚布置在打包堆场的一侧边缘；

消防系统(2)包括消防水池(2-1)、收集池(2-2)，消防水池位于角落位置，紧靠暂存钢棚；用于暂存钢棚内存储秸秆发生火情时灭火，产生的污水收集在收集池内，收集池(2-2)底部设置泥斗，水力停留时间不低于10h；

净化系统(3)包括绿地(3-1)、排水边沟(3-2)、初期雨水收集池(3-3)、沉淀池(3-4)、人工湿地(3-5)；绿地布置在打包堆场的周边，排水边沟布置在绿地的外周；排水边沟(3-2)宽度0.4～0.6m，深度0.5～0.8m，顺着水流方向坡度1％；

收集池(2-2)、初期雨水收集池(3-3)、沉淀池(3-4)、人工湿地(3-5)临消防水池依次布置。

2.基于权利要求1所述的一种秸秆收集堆放场面源污染控制系统的秸秆收集堆放场面源污染控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、收集的秸秆(1-1)经过称重地磅(1-2)称重，送入打包堆场(1-3)打包，最后进入暂存钢棚(1-4)存储；在这个过程产生大量的面源污染，待下雨将会转变成水污染；

步骤2)、如果出现火情，消防水池(2-1)的消防水用于灭火，污水通过秸秆收集系统周边的绿地(3-1)渗透、绿地外周的排水边沟(3-2)收集，汇入收集池(2-2)，收集池(2-2)进行均衡水质和水量；

步骤3)、在雨季，雨水经过绿地(3-1)渗透、排水边沟(3-2)收集，进入初期雨水收集池(3-3)，初期雨水经过沉淀池(3-4)沉淀，悬浮物沉淀至池底，上清液输入人工湿地(3-5)处理，去除COD、氮、磷，处理后达标的废水进行达标排放；其他雨水溢流进入消防水池(2-1)进行回用；多余的雨水溢流至外部水体；

初期雨水收集池(3-3)收集初期10min以内雨水

步骤4)、消防水使用后造成的面源水污染由收集池(2-2)进入沉淀池(3-4)沉淀，悬浮物沉淀至池底，上清液进入人工湿地(3-5)去除污染物，处理后的废水达标排放；

沉淀池(3-4)采用平流式沉淀池，水力负荷1～2m³/m².h；人工湿地(3-5)采用水平流湿地，水力负荷0.15～0.25m³/m².h。