CN104926040B - 高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统与方法，所述系统由雨水除砂井、雨水净化毛石滤池、兼氧雨水净化与调蓄单元、双向流湿地净化系统四部分构成，其中：所述雨水净化毛石滤池位于雨水除砂井的下部，由毛石填充堆砌而成，其外侧为混净土填充孔隙形成的挡水墙，内侧为混凝土挡水墙，下方设置有与兼氧雨水净化与调蓄单元连通的开孔；所述兼氧雨水净化与调蓄单元为由底板、混凝土挡水墙、外侧混凝土挡水墙及顶部钢制穿孔顶板围城的矩形池体，其内填装纤维载体填料；所述双向流湿地净化系统位于兼氧雨水净化与调蓄单元的顶部。本发明可以实现入雨水调蓄与生态净化，建设成本低，运行成本低、长效性好，景观效果好。

Description

高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统与方法

技术领域

本发明涉及一种海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统与方法。

背景技术

我国许多城市面临洪涝灾害频发与水资源短缺的问题，海绵型湿地技术融合“海绵城市”与国内外最新的雨洪管理理念，利用海绵型湿地防治内涝、净化雨水，实现雨水资源化利用和美化环境。

公知海绵型湿地即普通的自然下沉式湿地，该湿地具有自然积存、自然渗透、自然净化雨水的能力，但是普通的自然沉降湿地缺乏对雨水的预处理，容易造成湿地堵塞，降低雨水调蓄能力，同时普通的湿地含水能力取决于湿地的面积，当湿地面积有限时，调蓄能力大为降低，而且这样的系统没有回用空间，不能实现雨水回用。

发明内容

为了解决目前流行的下沉式湿地的容易堵塞，雨水净水能力、雨洪调蓄能力受湿地面积的影响，不能实现高效含蓄净化雨水的问题，本发明提供了一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统与方法，可以实现无能耗、长效净化雨水。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，包括雨水除砂井、雨水净化毛石滤池、兼氧雨水净化与调蓄单元、双向流湿地净化系统四部分，其中：

所述雨水除砂井包含粗格栅、细格栅、除砂井清渣口盖板，粗格栅在雨水除砂井顶部入水口90度角安装，细格栅在雨水除砂井内倾斜75度角与雨水流入的方向相对一侧安装，除砂井清渣口盖板位于雨水除砂井的顶部；

所述雨水净化毛石滤池位于雨水除砂井的下部，由毛石填充堆砌而成，其外侧为混净土填充孔隙形成的挡水墙，内侧为混凝土挡水墙，下方设置有与兼氧雨水净化与调蓄单元连通的开孔；

所述兼氧雨水净化与调蓄单元为由底板、混凝土挡水墙、外侧混凝土挡水墙及顶部钢制穿孔顶板围城的矩形池体，其内填装纤维载体填料；

所述双向流湿地净化系统位于兼氧雨水净化与调蓄单元的顶部，双向流湿地净化系统的顶部侧面开有溢流孔，由湿地基质层和湿地植物两部分构成。

一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化与调蓄回用工艺，具体过程如下：

一、雨水径流经过粗格栅排入雨水除砂井，在井内经过细格栅进一步净化颗粒物，实现预处理，预处理后的雨水流入雨水净化毛石滤池；

二、雨水净化毛石滤池对雨水进行进一步过滤净化，在滤池的底部收集，流流入兼氧雨水净化与调蓄单元；

三、雨水在兼氧雨水净化与调蓄单元底部向上形成升流，经过钢制穿孔顶板流入双向流湿地净化系统；

四、雨水在湿地基质内，通过多孔基质的吸附，根系发达的湿地植物的吸收，以及湿地微生物构成的生态系统的协同净化作用实现对雨水的充分净化；

五、净化后的多余的超过含蓄能力的雨水经过湿地顶部溢流口排放进入雨水排水管网或者景观水体，同时在湿地顶部流入湿地的雨水，经过双向流湿地净化系统净化流入兼氧雨水净化与调蓄单元，实现雨水调蓄存储回用，最终实现了全部净化调蓄存储过程。

本发明具有如下优点：

1、实现入雨水调蓄与生态净化，建设成本低，运行成本低、长效性好，景观效果好；

2、双向流湿地底部调蓄净化单元设计，扩展了湿地的调蓄和净化能力；

3、扩大的雨水调蓄能力，是海绵型城市建设的有效手段；

4、结构简单，建设灵活，维护方便，南方、北方均可采用。

附图说明

图1为高含水双向流海绵型湿地雨水净化与含蓄系统图；

图2为高含水双向流海绵型湿地雨水净化与含蓄系统俯视图；

图3为1-1剖面图；

图4为2-2剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，高含水双向流海绵型湿地雨水净化与调蓄系统由雨水除砂井1、雨水净化毛石滤池2、兼氧雨水净化与调蓄单元3、双向流湿地净化系统4四部分组成。

具体实施方式二：结合图1、图2、图4说明本实施方式，雨水除砂井1包含粗格栅1-1、细格栅1-2、除砂井清渣口盖板1-3，粗格栅1-1在雨水除砂井1顶部入水口90度角安装，粗栅格1-1间距8-10mm，栅格面积大于0.5m²，具体数据依据雨水径流量，细格栅1-2在雨水除砂井1内倾斜75度角与雨水流入的方向相对一侧安装，覆盖底部雨水净化毛石滤池2。除砂井清渣口盖板1-3在雨水除砂井1的顶部，口宽度大于1m，以利于清渣，雨水除砂井1为钢筋混净土结构。

具体实施方式三：结合图1，图2、图4说明本实施方式，雨水净化毛石滤池2位于雨水除砂井1下部，由粒径10cm-5cm的毛石填充堆砌而成。其外侧为混净土填充孔隙形成的挡水墙2-1，内侧为混凝土挡水墙2-4，防止雨水流出或者直接流入兼氧雨水净化与调蓄单元3，挡水墙2-1和混凝土挡水墙2-4是为了有效分隔雨水净化毛石滤池2和兼氧雨水净化与调蓄单元3。雨水流过毛石间隙，利用间隙内形成的生物膜净化水质去除细小颗粒物防止堵塞湿地。

具体实施方式四：结合图1、图2、图3说明本实施方式，兼氧雨水净化与调蓄单元3为由底板3-4、混凝土挡水墙2-3、外侧混凝土挡水墙3-2及顶部钢制穿孔顶板3-3围城的矩形池体，该单元利用混凝土挡水墙2-4和外侧混凝土挡水墙3-2将兼氧雨水净化与调蓄单元3与周围环境分隔开来，形成独立的处理单元。雨水通过雨水净化毛石滤池2下方的开孔2-3流进入兼氧雨水净化与调蓄单元3。兼氧雨水净化与调蓄单元3内填装纤维载体填料3-1，纤维载体填料3-1采用钢丝绳固定在单元内，填装密度为10%。钢制穿孔顶板3-3开孔率70%，孔隙直径5mm，支撑顶部双向流湿地净化系统4。雨季雨水也可以由双向流湿地净化系统4渗透进入兼氧雨水净化与调蓄单元3存储净化，形成双向净水功能，水质内置提升泵用于雨水回用。

具体实施方式五：结合图1、图2、图3 说明本实施方式，双向流湿地净化系统4位于兼氧雨水净化与调蓄单元3的顶部，既可以由湿地顶部渗滤进入湿地下部的兼氧雨水净化与调蓄单元3，在兼氧雨水净化与调蓄单元3内存储净化，也可以从湿地底部升流经过湿地顶部侧面溢流孔4-3，净化溢流排入雨水管网或景观水体，形成雨水的双向流态，这是公知湿地所不具有的水力流态。双向流湿地净化系统4由湿地基质层4-1和湿地植物4-2两部分构成，其中：湿地基质层4-1厚度60cm，分为三层，最底层布置厚度20cm的卵石支撑层，卵石直径5mm-10mm，实现对来水的均质，减少冲刷流失，进一步实现均匀水；中间层为20cm的壤土层，粒径为2mm-3mm：上层为20cm的砾石保护层，粒径为5mm-10mm，形成与传统湿地基质上小下大的不同，有利于通风充氧，保护基质，形成双向净水。湿地植物4-2为美人蕉等观赏净水植物。

工艺原理：

雨水径流经过雨水流入口粗格栅净化流入雨水除砂井，在井内经过细格栅再次分离细小的颗粒物，雨水下流进入雨水净化毛石滤池，经滤池过滤后在底部汇流，流入兼氧雨水净化与调蓄单元，在兼氧雨水净化与调蓄单元内由纤维填料表面形成的生物膜兼氧净化，有效去除有机物等，升流进入双向流湿地净化系统，在湿地基质层内通过基质的过滤、吸附将水体中的污染物吸附在湿地基质层内部，由基质中的微生物群对污染物在自通风充氧系统的配合下进行好氧分解，在基质颗粒的内部一般为兼氧和厌氧环境，在兼氧和厌氧菌的协同作用下有效分解大颗粒有机物（蛋白质、脂肪、多糖）进入小分子，被湿地植物美人蕉等吸收，促进植物生长。同时多孔基质及其植物还能有效吸附水体中的重金属。充分净化水质。净化后的水经顶位溢流口排入景观水体或者雨水搜集管网。雨水径流通过双向流湿地净化系统调蓄净化后，能够长期有效确保水质，由于其含蓄功能能够缓解洪峰，调蓄池内的雨水可以回用作为绿化用水。所以高含水双向流海绵型湿地雨水净化与调蓄回用系统，是建设海绵型城市的必要手段。

Claims (6)

1.一种高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，其特征在于所述系统由雨水除砂井、雨水净化毛石滤池、兼氧雨水净化与调蓄单元、双向流湿地净化系统四部分构成，其中：

所述雨水净化毛石滤池位于雨水除砂井的下部，由毛石填充堆砌而成，其外侧为混凝土填充孔隙形成的挡水墙，内侧为混凝土挡水墙，下方设置有与兼氧雨水净化与调蓄单元连通的开孔；

所述兼氧雨水净化与调蓄单元为由底板、混凝土挡水墙、外侧混凝土挡水墙及顶部钢制穿孔顶板围成的矩形池体，其内填装纤维载体填料，所述纤维载体填料采用钢丝绳固定在单元内，填装密度为10%，所述钢制穿孔顶板开孔率70%，孔隙直径5mm；

所述双向流湿地净化系统位于兼氧雨水净化与调蓄单元的顶部，双向流湿地净化系统的顶部侧面开有溢流孔，由湿地基质层和湿地植物两部分构成，所述湿地基质层厚度60cm，最底层为厚度20cm的卵石支撑层，中间层为20cm的壤土层，上层为20cm的砾石保护层。

2.根据权利要求1所述的高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，其特征在于所述雨水除砂井包含粗格栅、细格栅、除砂井清渣口盖板，粗格栅在雨水除砂井顶部入水口90度角安装，细格栅在雨水除砂井内倾斜75度角与雨水流入的方向相对一侧安装，除砂井清渣口盖板位于雨水除砂井的顶部。

3.根据权利要求1所述的高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，其特征在于所述雨水除砂井为钢筋混凝土结构；粗栅格间距8-10mm，栅格面积大于0.5m²；除砂井清渣口盖板口宽度大于1m。

4.根据权利要求1所述的高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，其特征在于所述毛石的粒径10cm-5cm。

5.根据权利要求1所述的高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统，其特征在于所述卵石直径5mm-10mm，壤土粒径为2mm-3mm，砾石粒径为5mm-10mm。

6.一种利用权利要求2所述高含水双向流海绵型湿地雨水净化调蓄回用系统净化调蓄回用雨水的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、雨水径流经过粗格栅排入雨水除砂井，在井内经过细格栅进一步净化颗粒物，实现预处理，预处理后的雨水流入雨水净化毛石滤池；

二、雨水净化毛石滤池对雨水进行进一步过滤净化，在滤池的底部收集，流入兼氧雨水净化与调蓄单元；

三、雨水在兼氧雨水净化与调蓄单元底部向上形成升流，经过钢制穿孔顶板流入双向流湿地净化系统；

四、雨水在湿地基质内，通过多孔基质的吸附，根系发达的湿地植物的吸收，以及湿地微生物构成的生态系统的协同净化作用实现对雨水的充分净化；

五、净化后的多余的超过含蓄能力的雨水经过湿地顶部溢流口排放进入雨水排水管网或者景观水体，同时在湿地顶部流入湿地的雨水，经过双向流湿地净化系统净化流入兼氧雨水净化与调蓄单元，实现雨水调蓄存储回用，最终实现了全部净化调蓄存储过程。