1、农田组合排水技术在渍害田治理工程中的应用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
2、理方案）。2 工程规化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、
3、集水管出口均设门控制。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/cnh n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吸=.米,
4、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
5、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
6、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
7、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
8、，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)12845315330143783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,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
9、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1。表1 草甘膦混合废水水质情况项 目参 数pH值2.53.8（CODcr）/（mgL-1）2600030000（BOD5）/（mgL-1）1768020000（Cl-）/（mgL-1）3300035000（NH3-N）/（mgL-1）15.631.6（
10、Cu）/（mgL-1）125.3330.2（Ni）/（mgL-1）3.954.50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35000mg/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
11、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，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
12、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-Cl22eE0（ClCl-）-1.359 V阴极（C）：酸性充氧条件下：O24H+4e2H2OE0（O2）1.23 VRH OHRH2ORH代表有机污染物。2当草甘磷
13、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
14、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Cl2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 810 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
15、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，其接种污泥（VSS）的质量浓度为25 gL，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 mgL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 0.40.8 kg（m3d）提高到 2.8 kg（m3d），进水 p（CODcr）由 4000mgL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UAS
16、B系统出水稳定后，启动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 12，接种污泥（MLSS）的质量浓度为 12 gL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 mgL左右，气水比控制在 812。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8590之间，SBR试验结果见表2。表2 SBR运行结果运行时间/d进水（CODcr）/（mgL-1）出水（CODcr）/（mgL-1）去除率/%111564418471.41620764181
17、76.3212593617880.92630108612988.13135112912289.22.4 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 整体工艺运行参数处理单元pH值（CODcr）/（mgL-1）（Cl-1）/（mgL-1）（重金属）/（mgL-1）进水出水进水出水进水出水进水出水微电解絮凝床+中和池2.53.8692600030000988011297
18、33000350005946021303500.5UASB6969988011297108611290.50.5SBR6969108611291221300.50.53 结论当进水 （CODcr）为 2600030000 mmL，pH值为2.53.8，p（Cl-）为3300035000mgL，（重金属）为 13035O mgL时，微电解絮凝床十中和沉淀系统可有效地去除草甘膦废水中的Cl-，H+和重金属，并对CODcr有60左右的去除率。草甘膦废水的驯化污泥具有良好的吸附。凝聚和降解废水中有机物的性能。镜检结果表明在SBR中其生物相以菌胶团和原生动物中的裂口虫为主。稳定运行结果表明，草甘磷生产废水采用微电解UASBSBR处理工艺是可行的。处理后系统出水各项指标可达标排放。
