CN105174484B - 用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统，包括集水井、蓄水井和生态滤池，集水井、蓄水井和生态滤池在护坡上从上至下依次设置，集水井的底部设置有与蓄水井底部连通的进水口，蓄水井中设置有曝气装置，生态滤池内从下至上设置有碎石填料层、沸石填料层、细砾石填料层和砂土层，砂土层上设置有护坡植物，砂土层内设置有与蓄水井连通的布水管，生态滤池上设置有与碎石填料层连通的出水口。本发明还公开了用于初期雨水收集回用的方法。本发明合理利用人工护坡，可以有效的净化雨水，无二次污染，运行简便，可以将净化后的雨水直接与湖泊水环境相融合，在非汛期可以将湖水利用水泵提升到生态滤池系统中进行异位净化处理。

Description

用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统及方法

技术领域

本发明涉及环境生态净化领域，更具体涉及用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统。还涉及用于初期雨水收集回用的方法。

背景技术

雨水作为一种优质的自然资源，收集和利用方便，对调节、补充城市水资源及改善城市自然生态系统具有重要的作用。雨水生态化处理对补充城市用水意义重大，我国99％的城市建设采取的都是快排模式，雨水落到硬化地面需要通过管道排掉超过80％的总雨量。这种建设模式，容易造成逢雨必涝，现在，国家为改善这种传统的雨水处理方式，提出了“海绵城市”建设的目标，“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。经过处理后的雨水资源可广泛应用于城市景观当中，如园林绿化灌溉，城市景观用水补充等，也可用于消防、冲厕、洗车等城市居民生活的方方面面。

然而，初期雨水的污染问题在国内外逐渐受到广泛的关注。初期雨水具有冲刷效应，城市的空气和地面中都含有大量污染物，降雨初期，雨水中溶解了空气中大量的污染性气体，降落到地面后，由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。随着雨水径流的运动，也造成了雨水径流污染，导致城市水环境逐渐恶化，城市雨水生态化利用的必要性更加突出。

为了更好的处理初期雨水的污染问题，生态滤池技术应运而生。该技术是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生物所组成的一种具有独特结构和强大功能的生态系统，它对于保护生物多样性，改善自然环境，保护和净化水源具有重要作用。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统。还提供用于初期雨水收集回用的方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统，包括集水井，还包括蓄水井和生态滤池，集水井、蓄水井和生态滤池在护坡上从上至下依次设置，集水井的底部设置有与蓄水井底部连通的进水口，蓄水井中设置有曝气装置，生态滤池内从下至上设置有碎石填料层、沸石填料层、细砾石填料层和砂土层，砂土层上设置有护坡植物，砂土层内设置有与蓄水井连通的布水管，生态滤池上设置有与碎石填料层连通的出水口。

如上所述的集水井的底部设置有沉降层，集水井的顶部设置有活塞式过滤网，集水井的侧壁设置有与蓄水井连通的溢流口，活塞式过滤网为不锈钢网箱，不锈钢网箱通过钢丝绳悬挂在集水井中，不锈钢网箱的底部高于溢流口。

如上所述的沉降层为蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒径均选择直径在5-10mm之间。

如上所述的布水管的进水端高于进水口的出水端，布水管的进水端低于溢流口。

如上所述的集水井、蓄水井和生态滤池下均设置有防渗层。

如上所述的曝气装置设置在蓄水井的内壁。

如上所述的布水管距离细砾石填料层表层10-20cm。

如上所述的细砾石填料层的粒径为5-10mm；沸石填料层的粒径为10-16mm；碎石填料层的粒径为16-30mm。

如上所述的护坡植物为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉中的一种或者多种。

用于初期雨水收集回用的方法，包括以下步骤：

步骤1、在护坡上进行集水井、蓄水井和生态滤池的土方挖掘施工，完成土方挖掘后，在集水井、蓄水井和生态滤池所在位置的底部铺设防渗层，防渗层包括依次设置的第一层长纤土工布和防渗膜及第二层长纤土工布；

步骤2、用混凝土施工集水井、蓄水井和生态滤池，蓄水井的储水能力大于集水井的储水能力；

步骤3、在集水井上设置进水口和溢流口，进水口位于距离集水井底部10-20cm处；

步骤4、在集水井底部铺设沉降层，沉降层为蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒径均为5-10mm之间，沉将层高度为集水井高度的30％-40％，蛭石和沸石的质量比为1:1；

步骤5、在集水井内设置活塞式过滤网，活塞式过滤网为无盖的不锈钢网箱，不锈钢网箱的网格直径为0.3mm，不锈钢网箱通过钢丝绳悬挂在集水井中，不锈钢网箱底部高于溢流口；

步骤6、在蓄水井的侧壁设置曝气装置；

步骤7、在生态滤池内铺设填料层，填料层包括由上至下设置的细砾石填料层、沸石填料层和碎石填料层，细砾石填料层、沸石填料层和碎石填料层的厚度比为2:3:5，细砾石填料层的粒径为5-10mm，沸石填料层的粒径为10-16mm，碎石填料层的粒径为16-30mm；

步骤8、将布水管设置在距离细砾石填料层表面10-20cm处，在布水管上朝向细砾石填料层的一侧设置有均匀的布水孔，布水管的进水端与蓄水井连通，布水管用砂土层进行覆盖；

步骤9、在砂土层上种植护坡植物，护坡植物为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉中的一种或者多种；

步骤10、在生态滤池上设置出水口，出水口的高度为碎石填料层高度的30％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

主要针对初期雨水污染物质含量较高而进行设计，解决以往要对初期雨水进行弃流处理的非环保方式；合理利用人工护坡，有效避免土地资源的限制，具有一定的景观效应；利用生态滤池技术可以有效的净化雨水，无二次污染；整个生态滤池系统运行简便，后期维护操作方便，有效减轻人工维护的负担；在与湖泊较近的地方选址，可以将净化后的雨水直接与湖泊水环境相融合，在非汛期可以将湖水利用水泵提升到生态滤池系统中进行异位净化处理。

附图说明

图1本生态滤池系统的剖面图；

图2布水管示意图。

图中：1-集水井，2-活塞式过滤网，3-沉降层，4-进水口，5-防渗层，6-蓄水井，7-溢流口，8-曝气装置，9-布水孔，10-布水管，11-砂土层，12-护坡植物，13-细砾石填料层，14-沸石填料层，15-碎石填料层，16-阻水墙，17-出水口，18-生态滤池。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，本发明是建立在人工护坡之下的，用于处理初期雨水的隐形式生态滤池系统，本生态滤池首先要选择自然湖泊的护坡进行土方挖掘，完成土方挖掘后，首先铺设防渗层5，防渗层5采用两层长纤土工布和设置两层长纤土工布之间的防渗膜，防渗膜可选用长沙建益新材料有限公司的高密度聚乙烯防渗膜。

防渗膜设置在两层长纤土工布之间，可有效防止渗透，建设集水井1和蓄水井6，均采用混凝土材料，集水井1和蓄水井6的尺寸应根据当地的降雨量进行设置，初期雨水一般指降雨前15min的降雨量，蓄水井6的储水能力应高于集水井1，集水井1中包含活塞式过滤网2和沉降层3，活塞式过滤网2可以为无盖的不锈钢网箱，不锈钢网箱尺寸可依据集水井1的直径进行设计，不锈钢网箱的网格直径设计为0.3mm，精密度较高，可以有效拦截初期雨水冲刷所携带的垃圾和细小的颗粒，用钢丝绳将本活塞式过滤网2悬挂在集水井1中，活塞式过滤网2底部要高于溢流口7，在需要进行清理时，将钢丝绳收紧，活塞式过滤网2上提至集水井口，即可将其中拦截的物质进行清理，方便后期处理，有效减轻后期人工维护的负担。沉降层3为蛭石和沸石的混合填料，其中，蛭石和沸石的粒径为5-10mm之间，按质量比1:1的比例进行混合；沉降层3的高度为集水井1高度的30％-40％，沉降层3可以对初期雨水进行初级净化；生态滤池的填料层包括在垂直方向上由上到下设置的细砾石填料层13、沸石填料层14和碎石填料层15，细砾石填料层13、沸石填料层14和碎石填料层15按照厚度比为2:3:5的比例依次排列组成的，其中，细砾石填料层13中细砾石的粒径为5-10mm之间，沸石填料层14中的沸石的粒径为10-16mm之间，碎石填料层15中的碎石的粒径为16-30mm之间。填料层上方铺设砂土层11，砂土层11为细砂和土壤的混合物，能为植物提供良好的生存环境，然后种植护坡植物12，护坡植物采用多种适用的植物进行混合种植，既美化环境又能防止护坡水土流失，护坡植物为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉等多种植物混合搭配种植。阻水墙16均为混凝土结构，可以防止雨水渗透和固定人工护坡。在人工护坡的最下端建立阻水墙16，用于防止砂石滑落和净化后的雨水渗透。布水管10设置在砂土层11的下部，距离细砾石填料层13表层10-20cm(优选15cm处)，在垂直面向细砾石填料层13的方向上设置有均匀的布水孔，布水孔直径可按照降雨量进行适当的设置，保持雨水垂直下降，布水管10的进水端要高于进水口4的出水端。

本生态滤池系统选择距离湖泊水域较近的位置，有利于减少入湖的面源污染，有利于处理后的雨水排放，同时在非汛期可以利用水泵将湖水抽至生态滤池进行净化处理。

雨水通过集雨渠进入集水井1，流过活塞式过滤网2，去除掉其中细小的砂砾和垃圾，然后进入沉降层3接受初级净化，待降雨持续一段时间后，集水井1中的雨水会达到溢流口7的高度，雨水会通过溢流口7直接进入蓄水井6，通过沉降层3的初期雨水通过进水口4进入到蓄水井6，当储水量达到布水管10的位置时，雨水开始进入布水管，并通过布水管上均匀分布的布水口9(如图2所示)进入生态滤池系统，在一定的水力停留时间后，经出水口17排放至自然湖泊水体；在非汛期时，可以利用水泵将湖泊内的水抽至蓄水井6，使其通过生态滤池系统，可以达到净化水体的目标。

用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统建造的方法：

1、选取人工护坡，最优选择为与湖泊水域较近的位置；

2、建立生态滤池系统；按照以下顺序进行：

步骤1、在护坡上进行集水井1、蓄水井6和生态滤池18的土方挖掘施工，完成土方挖掘后，在集水井1、蓄水井6和生态滤池18所在位置的底部铺设防渗层5，防渗层5包括依次设置的第一层长纤土工布和防渗膜及第二层长纤土工布；

步骤2、用混凝土施工集水井1、蓄水井6和生态滤池18，蓄水井6的储水能力要大于集水井1的储水能力；集水井1和蓄水井6的容积可以根据建设本生态滤池的地区的降雨量进行相应的设计；

步骤3、在集水井1上设置进水口4和溢流口7，进水口4位于距离集水井底部10-20cm处；溢流口7的设置可以根据当地降雨量的实际情况进行设计；

步骤4、在集水井1底部铺设沉降层3，沉降层3为蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒径均为5-10mm之间，沉将层3高度为集水井1高度的30％-40％，蛭石和沸石的质量比为1:1；

步骤5、在集水井1内设置活塞式过滤网2，活塞式过滤网2为无盖的不锈钢网箱，不锈钢网箱的网格直径为0.3mm，不锈钢网箱通过钢丝绳悬挂在集水井1中，不锈钢网箱底部要高于溢流口7，不锈钢网箱尺寸可依据集水井1的直径进行设计；

步骤6、在蓄水井6的侧壁设置曝气装置8，保证雨水能够充分与空气接触；

步骤7、在生态滤池18内铺设填料层，填料层包括由上至下设置的细砾石填料层13、沸石填料层14和碎石填料层15，细砾石填料层13、沸石填料层14和碎石填料层15的厚度比为2:3:5，其中，细砾石填料层13的粒径为5-10mm，沸石填料层14的粒径为10-16mm，碎石填料层15的粒径为16-30mm；

步骤8、将布水管10设置在距离细砾石填料层13表面10-20cm处，在布水管10上朝向细砾石填料层13的一侧设置有均匀的布水孔，布水管10的进水端与蓄水井6连通，布水管10用砂土层11进行覆盖；布水孔直径可按照降雨量进行适当的设置，砂土层11可以为细砂和土壤的混合物，能为植物提供良好的生存环境；

步骤9、在砂土层11上种植护坡植物，护坡植物12为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉中的一种或者多种，护坡植物采用多种适用的植物进行混合种植，既美化环境又能防止护坡水土流失。

步骤10、在生态滤池18上设置出水口17，出水口17的高度为碎石填料层15高度的30％。

按照上述步骤，选定合适的区域，建立用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统，对建设区域进行为期3个月的初期雨水数据监测，具体采样过程为：每次开始形成初期雨水路面径流时，用聚乙烯瓶收集一定量的雨水水样，在实验室进行各项指标的检测，同时收集通过本系统的初期雨水进行各项指标监测，具体处理效果见下表：

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.用于初期雨水收集回用的隐形生态滤池系统，包括集水井(1)，其特征在于，还包括蓄水井(6)和生态滤池(18)，集水井(1)、蓄水井(6)和生态滤池(18)在护坡上从上至下依次设置，集水井(1)的底部设置有与蓄水井(6)底部连通的进水口(4)，蓄水井(6)中设置有曝气装置(8)，生态滤池(18)内从下至上设置有碎石填料层(15)、沸石填料层(14)、细砾石填料层(13)和砂土层(11)，砂土层(11)上设置有护坡植物(12)，砂土层(11)内设置有与蓄水井(6)连通的布水管(10)，生态滤池(18)上设置有与碎石填料层(15)连通的出水口(17)；

集水井(1)的底部设置有沉降层(3)，集水井(1)的顶部设置有活塞式过滤网(2)，集水井(1)的侧壁设置有与蓄水井(6)连通的溢流口(7)，活塞式过滤网(2)为不锈钢网箱，不锈钢网箱通过钢丝绳悬挂在集水井中，不锈钢网箱的底部高于溢流口(7)；

沉降层(3)为蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒径均选择直径在5-10mm之间；

布水管(10)的进水端高于进水口(4)的出水端，布水管(10)的进水端低于溢流口(7)；

集水井(1)、蓄水井(6)和生态滤池(18)下均设置有防渗层(5)；

曝气装置(8)设置在蓄水井(6)的内壁；

布水管(10)距离细砾石填料层(13)表层10-20cm；

细砾石填料层(13)的粒径为5-10mm；沸石填料层(14)的粒径为10-16mm；碎石填料层(15)的粒径为16-30mm；

护坡植物(12)为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉中的一种或者多种。

2.用于初期雨水收集回用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在护坡上进行集水井(1)、蓄水井(6)和生态滤池(18)的土方挖掘施工，完成土方挖掘后，在集水井(1)、蓄水井(6)和生态滤池(18)所在位置的底部铺设防渗层(5)，防渗层(5)包括依次设置的第一层长纤土工布和防渗膜及第二层长纤土工布；

步骤2、用混凝土施工集水井(1)、蓄水井(6)和生态滤池(18)，蓄水井(6)的储水能力大于集水井(1)的储水能力；

步骤3、在集水井(1)上设置进水口(4)和溢流口(7)，进水口(4)位于距离集水井(1)底部10-20cm处；

步骤4、在集水井(1)底部铺设沉降层(3)，沉降层(3)为蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒径均为5-10mm之间，沉将层(3)高度为集水井(1)高度的30％-40％，蛭石和沸石的质量比为1:1；

步骤5、在集水井(1)内设置活塞式过滤网(2)，活塞式过滤网(2)为无盖的不锈钢网箱，不锈钢网箱的网格直径为0.3mm，不锈钢网箱通过钢丝绳悬挂在集水井(1)中，不锈钢网箱底部高于溢流口(7)；

步骤6、在蓄水井(6)的侧壁设置曝气装置(8)；

步骤7、在生态滤池(18)内铺设填料层，填料层包括由上至下设置的细砾石填料层(13)、沸石填料层(14)和碎石填料层(15)，细砾石填料层(13)、沸石填料层(14)和碎石填料层(15)的厚度比为2:3:5，细砾石填料层(13)的粒径为5-10mm，沸石填料层(14)的粒径为10-16mm，碎石填料层(15)的粒径为16-30mm；

步骤8、将布水管(10)设置在距离细砾石填料层(13)表面10-20cm处，在布水管(10)上朝向细砾石填料层(13)的一侧设置有均匀的布水孔，布水管(10)的进水端与蓄水井(6)连通，布水管(10)用砂土层(11)进行覆盖；

步骤9、在砂土层(11)上种植护坡植物，护坡植物(12)为黑麦草、芦苇、香蒲、水葱、美人蕉中的一种或者多种；

步骤10、在生态滤池(18)上设置出水口(17)，出水口(17)的高度为碎石填料层(15)高度的30％。