CN107032500A - 一种具有脱氮除磷功能的生物滞留池结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于城市雨水排放的具有脱氮除磷功能的生物滞留池结构及其制备方法，本发明的方法包括铺设一层卵石底层作为承托层并在其上铺设一层砾石结构，然后铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，混合填料层高度为20～40cm，再铺设高度为30～70cm的由农林废弃物制作的生物质颗粒和土壤组成的生态结构层。由上述方法得到的生物滞留池结构可以在保证路面水快速排出的同时，实现对氮磷的高效截留去除，从而保证了良好的城市水体环境和生态功能。本发明实现了对农林废弃物的有效利用；本发明的生物滞留池适用于城市多种绿化带和景观区的建设。

Description

一种具有脱氮除磷功能的生物滞留池结构及其制备方法
技术领域
本发明属于水利市政环保工程技术领域，具体涉及一种具有脱氮除磷功能的生物滞留池结构及其制备方法，其主要应用于城市雨水排放的水质净化处理。
背景技术
我国目前正处在城市化快速发展的阶段，这种高速发展给城市水环境带来了巨大的压力和挑战,引发了一系列的环境问题。城市面源污染是指在降水的条件下,雨水和径流冲刷城市地面,使污染物进入受纳水体引起的环境问题。由于城市中人类活动强,土地不透水面积比例高,因此降雨径流来势猛,水量大,水质差。城市面源主要污染物为COD、TSS、TP和TN等。这些污染物随着降雨进入到地表水体，尤其在初期雨水中含量较高。这些污染物的去除对于城市水体环境的保护和水资源的合理高效利用具有十分重要的意义。
同时，为了改善城市水安全和水的生态环境，我国目前正在进行海绵城市建设。海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。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。建海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力。因此，适应于海绵城市建设的要求，为保证河、湖、池塘或蓄水池的水质，则也要求对雨水中的面源污染物进行截留去除。
城市绿化带和景观区对城市降雨形成径流具有缓冲作用，对面源污染物具有截留和去除的作用，对保护城市水生态和水环境具有重要的作用。目前，在城市绿化带或城镇景观区的建设上还存在着功能单一，结构设置不合理的缺点，尤其没有针对面源污染物中N和P等污染物的去除机理进行合理和针对性的结构设计，N和P的截留去除效果不好。
虽然有报道通过增加草坪厚度和种植具有较好脱氮除磷作用植物的方式缓解了上述问题。然而，该方法不利于路面上雨水的排除，往往形成道路积水，同时因其有特殊要求而难以进行推广。
理想的方法应是该方法可以随着不同绿化带及景观区建设的要求而随意进行绿化植物的选择，根据脱氮除磷的生物化学过程的要求而设置合理的生物滞留池结构，同时可以实现对水的快速排除而不造成路面积水，更为重要的是可以实现对水中氮磷的高效去除，避免水体的富营养化。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种具有脱氮除磷功能的生物滞留池的制备方法，其包括：
(1)挖掘一定深度土壤，在底层铺设一层卵石底层作为承托层，铺设高度为3～5cm，所述卵石的粒径为5～10mm；之上再铺设一层砾石结构，高度为3～5cm，砾石粒径为2～4mm；所述卵石底层与城市雨水排水系统连通；
(2)在砾石之上铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，高度为20～40cm，其中，铁屑重量为整个填料层重量的2-10％；所述石英砂或砾石的粒径为1～2mm，所述铁屑的粒径为1～2mm；
(3)在混合填料层之上铺设高度为30～70cm的生态结构层，所述生态结构层由地表至上而下分为表层和下层，所述表层中含有体积占比为70～90％的由农林废弃物制作的生物质颗粒，其余为土壤，其厚度为10～20cm，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm；下层为生物质颗粒制成，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm，厚度为20～50cm，生物质颗粒为1.0～2.0cm。
其中，设置通气装置，将地表中的空气导入混合填料层。
本发明发现，如本发明的实施例和实验例所示，本发明所得的生物滞留池结构可以实现如下技术效果：当下渗速度为5～15m/h时，可有效去除初期雨水中90％的氮和85％以上的磷，同时对TSS的截留率在95％以上，对COD的截留率在80％以上。
优选的，在生态结构表层之上还可种植植物，所述植物包括花、草或灌木；更优选的，所述植物种类为最适于当地气候的植物。
优选的，混合填料层中所述铁屑与石英砂的重量比为5:95。环保起见，所述铁屑来自于钢铁加工的废旧材料。
所述生物质颗粒的制备原料包括木屑和/或农作物秸秆。
优选的，所述生物质颗粒原料为农作物秸秆，所述农作物秸秆包括水稻、油菜、玉米、红薯秧杆中的至少一种。
所述通气装置为埋于地下的通气管，通气管直径为50～100mm，管壁上的通气孔的孔径为3～5mm，间距为5～10cm。
本发明的另外一个目的在于提供由上述方法制备得到的生物滞留池结构。
本发明的有益效果：
本发明可以在保证路面水快速排出的同时，实现对氮磷的高效去除，从而保证了良好的城市水体环境和生态功能；本发明实现了对农林废弃物的有效利用；本发明的生物滞留池适用于城市多种绿化带和景观区的建设。
附图说明
图1为本发明生物滞留池结构的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)挖掘一定深度土壤，在底层铺设一层卵石底层作为承托层，铺设高度为3cm，所述卵石的粒径为5～10mm；之上再铺设一层砾石结构，高度为3cm，砾石粒径为2～4mm；所述卵石底层与城市雨水排水系统连通；
(2)在砾石之上铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，高度为20cm，其中，铁屑重量为整个填料层重量的10％；所述石英砂或砾石的粒径为1～2mm，所述铁屑的粒径为1～2mm；
(3)在混合填料层之上铺设高度为30cm的生态结构层，所述生态结构层由地表至上而下分为表层和下层，所述表层中含有体积占比为90％的由农林废弃物制作的生物质颗粒，其余为土壤，其厚度为10cm，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm；下层为生物质颗粒制成，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm，厚度为20cm，生物质颗粒为1.0～2.0cm。
其中，设置通气装置，将地表中的空气导入混合填料层。
所述通气装置为埋于地下的通气管，通气管直径为50～100mm，管壁上的通气孔的孔径为3～5mm，间距为5～10cm。
实施例2
(1)挖掘一定深度土壤，在底层铺设一层卵石底层作为承托层，铺设高度为5cm，所述卵石的粒径为5～10mm；之上再铺设一层砾石结构，高度为5cm，砾石粒径为2～4mm；所述卵石底层与城市雨水排水系统连通；
(2)在砾石之上铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，高度为40cm，其中，铁屑重量为整个填料层重量的2％；所述石英砂或砾石的粒径为1～2mm，所述铁屑的粒径为1～2mm；
(3)在混合填料层之上铺设高度为70cm的生态结构层，所述生态结构层由地表至上而下分为表层和下层，所述表层中含有体积占比为80％的由农林废弃物制作的生物质颗粒，其余为土壤，其厚度为20cm，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm；下层为生物质颗粒制成，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm，厚度为50cm，生物质颗粒为1.0～2.0cm。
其中，设置通气装置，将地表中的空气导入混合填料层。
所述通气装置为埋于地下的通气管，通气管直径为50～100mm，管壁上的通气孔的孔径为3～5mm，间距为5～10cm。
实施例3
(1)挖掘一定深度土壤，在底层铺设一层卵石底层作为承托层，铺设高度为4cm，所述卵石的粒径为5～10mm；之上再铺设一层砾石结构，高度为4cm，砾石粒径为2～4mm；所述卵石底层与城市雨水排水系统连通；
(2)在砾石之上铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，高度为30cm，其中，铁屑重量为整个填料层重量的3％；所述石英砂或砾石的粒径为1～2mm，所述铁屑的粒径为1～2mm；
(3)在混合填料层之上铺设高度为60cm的生态结构层，所述生态结构层由地表至上而下分为表层和下层，所述表层中含有体积占比为70％的由农林废弃物制作的生物质颗粒，其余为土壤，其厚度为20cm，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm；下层为生物质颗粒制成，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm，厚度为40cm，生物质颗粒为1.0～2.0cm。
其中，设置通气装置，将地表中的空气导入混合填料层。
所述通气装置为埋于地下的通气管，通气管直径为50～100mm，管壁上的通气孔的孔径为3～5mm，间距为5～10cm。
实验例
对实施例1-3进行氮磷的去除效果和排水效率检测，结果为：当下渗速度为5～15m/h时，可有效去除初期雨水中90％的氮和85％以上的磷，同时对TSS的截留率在95％以上，对COD的截留率在80％以上。

Claims (8)

1.一种具有脱氮除磷功能的生物滞留池结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)挖掘一定深度土壤，在底层铺设一层卵石底层作为承托层，铺设高度为3～5cm，所述卵石的粒径为5～10mm；之上再铺设一层砾石结构，高度为3～5cm，砾石粒径为2～4mm；所述卵石底层与城市雨水排水系统连通；
(2)在砾石之上铺设由粗石英砂或砾石和铁屑组成的混合填料层，高度为20～40cm，其中，铁屑重量为整个填料层重量的2-10％；所述石英砂或砾石的粒径为1～2mm，所述铁屑的粒径为1～2mm；
(3)在混合填料层之上铺设高度为30～70cm的生态结构层，所述生态结构层由地表至上而下分为表层和下层，所述表层中含有体积占比为70～90％的由农林废弃物制作的生物质颗粒，其余为土壤，其厚度为10～20cm，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm；下层为生物质颗粒制成，生物质颗粒粒径为0.5～1.0cm，厚度为20～50cm，生物质颗粒为1.0～2.0cm。
其中，设置通气装置，将地表中的空气导入混合填料层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在生态结构表层之上还可种植植物，所述植物包括花、草或灌木；优选的，所述植物种类为最适于当地气候的植物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合填料层中所述铁屑与石英砂的重量比为5:95。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，混合填料层中所述铁屑来自于钢铁加工的废旧材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质颗粒的制备原料包括木屑和/或农作物秸秆。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述生物质颗粒原料为农作物秸秆，所述农作物秸秆包括水稻、油菜、玉米、红薯秧杆中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通气装置为埋于地下的通气管，通气管直径为50～100mm，管壁上的通气孔的孔径为3～5mm，间距为5～10cm。
8.由权利要求1-7任一项所述方法制备得到的生物滞留池结构。
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