农田组合排水技术在渍害田治理工程中的应用

1、农田组合排水技术在渍害田治理工程中的应用1 工程概况庙前渍害田治理工程，位于新干县黄泥埠水库坝脚下，为丘陵低山区一长条形二中垄各地，地面高程度（黄海参 4652 米，东高西低，自然坡降约 1500，南北面傍山各有一条黄泥埠水库灌渠通过，东邻水库，西靠公路，中间有一老河道穿过，河较多田面低2.5-3.0米, 过水断面能力满足排涝要求。由于田间灌排系统混乱，土地未平整，农田渍害严重。根据地形条件，稻田渍害成因和渍害程度，选定老河床右岸 495 亩进行暗排（高标准）治理；左岸 140 亩进行明排治理。（选定老河订右岸 495 亩，左岸 140 亩分别进实行渍水暗排涝水明排的组合排水治理方案）。2工程

2、规化2.1规化原则2.1.1健全灌排系统 , 保证地下掩渍水流畅通，调控自如，方便管理；2.1.2土地平整与组合排水工程相结合，统一规划，综合治理；2.1.3高治与初治（暗排与明排相结合），注意经济效果2.2高治区集水管（沟）方案选定高治区分 I 区，呈带状，集水管（沟）设在带状中央，吸水管与集水管（沟）垂直，规划过程中比较三个方案，考虑预制素砼集水管现埸可预制，施工较简便，少占耕地工程造价低，因选择方案。2.3工程布置：庙前治渍区工程总体布置见图高治区（老河道右岸）亩，各区均在田间设置一级暗排吸水管，与集水管理体制垂直，直接排水入检查井，经集水管流入下游明沟。各吸水管、 集水管出口均设门控制

3、。在离集水管一侧米处设排水明沟，以排除田间地表水。初治区（老河道左岸）面积亩，在老河道一侧低洼处设一条主排水沟，垂直主排水沟设灌排渠道，单向分水，相间布置。本治渍区农田未平整，为了便于耕作，田块按亩一块规划，边长米。3 暗管工程设计3.1吸水管内径选择3.1.1吸水管埋深，间距选择：本区为水稻种植区，因此，以水稻作物的要求来确定吸水管的埋深和间距，根据农田排水技术规程(SL15090), 确定设计埋深 . 米 , 间距吸水管内径计算米。3.1.2吸水管内计算d 吸=(nQ/cnhn糙率，取 . ;与管内径充盈度有关的系数, 取 . ;Q径计算 Q=. m /i 吸水管比降 , 取 /计算得 d

4、 吸=. 米 , 计算断面积 ,A 吸=. * - 米 ；用面积 A 取=. A吸, 换算得 d 取= . cm ；最后选择吸水管 ( 波纹塑料管 ) 内径为 . cm ；3.2集水管内径选择同理可计算得集水管内径d 集= cm ；最后选择予制素砼管内径为 cm 。4 工程施工 : 工程在年月中旬动工 , 历时个月 , 整个工程于年月完成。4.1明沟的设置在高治区按其地面高差分为皿个区 , 称之为、区。根据各区的地形条件、水文特征，农作物的灌排设计要求，在各区沿山脚下傍冲之间开挖截水沟， 拦截傍坡径流和渗水， 在冲垄中离集水管米 , 开挖了一条排水截水明沟 , 与该排水沟正交间隔米 , 开设了

5、一排灌结合的输水垄沟 , 同时各区中设有一灌溉沟 , 在各区的出口与排水明沟、集水管垂直，均开设了一条主排水沟，将该区的明排、暗排水输入老河道中，这些沟一同组成排灌一条龙的田间明排系统。以排除田面渍水，承担农作物的灌溉用水任务。4.2管槽开挖、埋设、检查井的砌筑根据稻田的渍害成因及稻田的土壤结构，径排渍流量计算， 在各区冲垄中间，埋设一条集水管， 与集水管垂直每隔米埋设吸水管成“丰”字形双向布置，集水管与吸水管相交处建一检查井。吸水管接纳地下渗流所汇集的田间多余水分，经它汇流直接排到检查井中，经集水管流入主排水沟注入老河道。集水管埋设长度米，埋深 . . 米 , 纵坡 / , 管材为内径厘米的

6、砼予制管。为减少其不均匀沉陷，在其管底铺设了厘米的碎石煤渣垫层。吸水管埋设管长米，埋深. 米 , 间隔米 , 纵坡 / , 为减少灌溉渠道的渗透损失, 吸水管端点与灌溉道相邻均留米不铺管。吸水管出口与检查井联接段为避免汇集水流从管口接缝中或管壁孔眼渗出， 向集水管渗流产生渗透变形，影响出口建筑物的安全，埋设米不透水PVC波纹管。吸水管材系选用双股丙纶地毯丝过滤性 PVC波纹管，内径厘米，为增加吸水管的渗水能力，在过滤性吸水管段外稻草。稻草用量 kg/m。检查井个，用砖砌筑，水泥砂浆粉面，规格厘米，为便于吸水管出门阀的操作，在井内设爬梯， 检查井底较集水低厘米， 并用钢筋砼预制板盖住井口。5 工

7、程评价及效益工程于年月竣工, 并通过验收 , 工程当年就见效益。从多年来的运行状况来看：5.1从工程的排渍情况看 , 检查井中看到暗管中排出的水, 其面层有铁锈色、油状膜等，浓度较大，不少井中可见有淡黄色的“絮状”物沉淀。说明大量的对农作物生长有害的物质已从水中排走， 原来的烂泥、深泥田排干变浅， 特别是原只能作一季稻且产量较低现可作两季，其产量比往年也增加了。5.2 暗排工程对地下水能够调控自如 , 可根据农作物所需地下水埋深进行控制 , 农田将适宜种植各种经济作物 , 给农业产业结构的调整带来明显的经济效益。同时由于地下水降低，烂泥田变浅，田间工程配套，群众本力负担大为减轻。5.2从农业生

8、产及农业产量来看，治理后，禾苗生长较治理前好，特别是禾苗返表青，分蘖较快，以往的飘秧、浮秧、座蔸，死苗的现象已经不风了， 禾苗黑根、黄根大量准确性减少， 白根明显增多，根系发达，产量增加。效益见下表：项目单位高治区初治区合计面积(亩)495140635治理前平均亩产( 公斤 / 亩)590.5590.5治理后平均亩产( 公斤 / 亩)850700亩增产量( 公斤 / 亩)259.5109.5226.4年增产量( 公斤)128453 15330 143783年增产效益( 万元)7.710.928.63庙前渍害田治理工程是我市及我县在治理渍害性稻田上第一次使用 PVC波纹塑料管暗排 , 技术要求高

9、 , 施工质量控制较好 , 工程点投资 16.834 万元 , 每亩投资 252元, 从工程运行至今看 , 全年可净增粮食 40.75 万斤 , 年净产值可达 14.26 万元 , 还本年限只需 1.5 年, 不但改善经济作物的生态环境 , 直接经济效益也是十分可观的。农药草甘膦生产废水处理的研究草甘膦废水是化工农药行业生产草甘膦粉剂、 水剂过程中排出的有机高浓度含重金属废水。 生产草甘膦的主要原料有二乙醇胺、 片碱、去离子水、盐酸、甲醛、三氯化磷、 30%液碱、重金属催化剂、双氧水、钨酸钠、液氨、硫酸亚铁等。1 废水水质与试验工艺1.1 废水水质草甘膦生产过程中各部分废水混合后的水质情况见表

10、1。表 1 草甘膦混合废水水质情况项 目参 数pH值2.5 3.8（cr）/COD（mg·L-12600030000）（BOD5）/1768020000（mg·L-1 ）（Cl - ）/3300035000（mg·L-1 ）（NH3-N）/15.6 31.6（mg·L-1 ）（ Cu）/125.3 330.2（mg·L-1 ）（ Ni ）/3.95 4.50（mg·L-1 ）从表 1 可看出该废水 m（BOD5）/m（CODcr）比值约为 0.68 ，可生化性较好，主要为溶解性有机物，采用生物处理较为合理。但废水中含有高达 35000

11、mg/L 的 Cl - 和大量重金属离子，使生化反应受到严重抑制，甚至根本无法进行。 有人有电解反应器加选择性生物反应器等工艺尝试去除Cl - 对微生物的干扰，取得较好效果1 。针对该废水特点我们采用微电解预处理与上流式厌氧污泥床（ UASB）、好氧 SBR、活性污泥法相结合的组合工艺对该废水进行连续处理试验。1.2 试验工艺草甘膦废水试验工艺流程如图1 所示。废水首先进入调节池进行混合调节后，用不锈钢泵打入微电解絮凝床，经过适当停留时间后流人中和沉淀池，投加碱液调整pH至69，机械搅拌混凝沉淀以除去废水中的重金属和绝大多数Cl - 和H+，并除去大部分 CODcr。上清液流入 UASB池中，

12、利用厌氧菌的生物降解作用对污染物进行有效去除。出水进人 SBR系统进行好氧处理， 处理后可达标排放。1.3 主要设备微电解絮凝床为钢结构，防腐，底部设有进水有水器，内部填充按一定比例配制的铸铁屑、 粗制活性炭和疏松剂。 出水通过集水槽汇入中和沉淀系统。UASB为钢结构，防腐，底部设有进水布水器，内设三相分离器，外部采用泡沫塑料层保温。SBR反应器，内设曝气装置，按进水、曝气、沉淀、浇水、闲置的程序周期运行。2 试验结果分析2.2 微电解絮凝床 +中和沉淀系统微电解絮凝床反应机理较为复杂， 而且本身内部发生一系列物理化学作用。基本认为当有一定电位差的铸铁屑和粗制活性炭浸没在废水溶液中，废水充当电

13、解质，构成无数个微电池回路，在它的表面有电流流动，产生电极反应和由此引起的一系列作用， 改变废水中污染物的性质，从而达到废水处理的目的。 本研究中草甘膦废水的部分反应可能如下：阳极（ Fe）： FeFe2+2eE0（Fe2+Fe） 0.44 V2Cl- Cl 22eE0（Cl Cl - ） -1.359 V阴极（ C）：酸性充氧条件下： O24H+4e2HOE0（O2） 1.23 VRH · OHRH2ORH代表有机污染物。 2当草甘磷混合废水流过微电解絮凝床十中和沉淀系统时，可能发生如下几种作用：还原作用。 由上述反应的标准电极电位E0 可知，酸性充氧条件下低电位的 Fe 与高电位

14、的 C在废水中的电位差达到1.67V ，Fe 和 Fe2+可以对废水中的重金属及一些有机物起到还原作用，反应所产生的新生态 H和 Fe2+，共同作用可以将硝基还原为胺基，将大分子降解为小分子；内部电解的还原能力可使废水中的有机污染物有机官能团发生变化，使废水中的组成向易于生化的方向转变。电场作用。废水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用后形成电泳， 向相反电荷的电极方向移动，聚集在电极上，形成大颗粒沉淀，使污染物降低络合作用。 反应所产生 Fe（OH）3 水解生成 Fe（ OH）2+，Fe（OH）2+等络离子具有很强的絮凝作用，加碱中和沉淀后将是良好的混凝剂3-4 。这里特别要

15、提及的是Cl - 的去除，我们用空气采样器、多孔玻板吸收管和甲基橙吸收液，利用比色法测得Cl 2 存在，同时根据我们对沉淀物及微电解絮凝床填料分析表明也存在大量Cl - ，证明 Cl - 污染物去除是由上述机理共同作用的结果。将草甘解综合废水流过我们自己研制的微电解絮凝床，然后在中和沉淀池中加碱沉淀， 调整在微电解絮凝床中不同停留时间，结果如图3所示。考虑到控制微电解絮凝床的体积和造价，一般情况下选择废水停留时间 8 10 min 。2.2 UASB 系统UASB系统成功的关键在于培养一个合理分的微生物系统，即微生物驯化。用生活污水好氧处理系统的污泥和某药厂厌处理系统的污泥各半加入 UASB中

16、，其接种污泥（ VSS）的质量浓度为25 g L，然后用米滑水和废水按不同比例混合后逐渐加人，起始阶段控制进水（ CODcr）为 4 000 mg L 左右，当 CODcr去除率提高到 80以上时逐步增加进水量和进水浓度， 经 35d 运行后，CODcr负荷由 0.4 0.833kg（m·d）提高到 2.8kg（m·d），进水 p（CODcr）由 4000mg L 提高到 9000 mgL 左右，直至将微电解絮凝床十中和沉淀系统中出水直接进人 UASB系统， CODcr去除率稳定在 90以上。 UASB运行结果见图 4。2.3 SBR 系统当 UASB系统出水稳定后，启动

17、SBR系统。我们采用同样的污泥各半加人 SBR系统中，投量为 SBR反应器有效容积的 1 2，接种污泥（ MLSS）的质量浓度为 12 g L 左右。仍旧逐渐加人不同配比的米计水与 UASB出水，起始进水的质量浓度控制在400 mg L 左右，气水比控制在 8 12。约 25d 后反应器中的活性污泥逐渐成熟，污泥颜色逐渐由深褐色转变为棕黄色，沉淀性能优异， SVI 数值在 5080之间。 CODcr去除率稳定在85 90之间， SBR试验结果见表 2。表 2 SBR 运行结果运行进水（CODcr）出水（CODcr）去除时间/ （mg·L-1 ）/ （mg·L-1 ）率/%/

18、d1164418471.4151676418176.3202193617880.92526108612988.13031112912289.2352.4 整体工艺运行效果整个处理装置包括微电解絮凝床、中和池。UASB和 SBR等。运行结果表明：微电解絮凝床十中和池可有效地去除废水中的Cl - 和 H+及大部分 CODcr，为厌氧反应器的有效运行奠定了基础；SBR反应器的成功运行使废水最终达标排放。全套运行工艺数据（平均值）见表3。表 3整体工艺运行参数（）（Cl-1）/（重金属）/pH值CODcr /（mg·L-1 ）（mg·L-1 ） （mg·L-1 ）处理单元出进水进水出水进水出水 进水 出水水微电解絮2.5 6 26000988033000 594 1300.5凝床3.89300001129735000602350+中和池UASB6 96 988010860.50.59112971129SBR 696