CN107043166A - 一种雨水径流倒置生物滞留净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水径流倒置生物滞留净化装置及方法，滞留净化装置从上而下依次包括调蓄层、填料层、种植层和排水层，调蓄层包括竖直穿插设置在填料层和种植层中的溢流管，溢流管上端比相邻硬化下垫面至少低5cm，且比填料层表面至少高10cm，排水层中部埋设有淹没出流的穿孔集水管，其出水口与排水层上表面平齐，且与城市雨水管网相连通；通过填料层和种植层去除雨水中污染物，通过调蓄层和排水层内设的穿孔集水管实现雨水的滞留。本发明采用调蓄层‑填料层‑种植层‑排水层调蓄渗滤径流雨水，所采用装置可有效防止种植层的水土流失，且便于填料层的更换及维护管理，结构设计合理，生产简单，成本低，滞留净化效果好，应用前景广阔。

Description

一种雨水径流倒置生物滞留净化装置及方法

技术领域

本发明涉及雨水径流倒置生物滞留净化技术领域，更具体地，涉及一种雨水径流倒置生物滞留净化装置及方法。

背景技术

随着城市化进程的不断发展，城市雨水径流中聚集大量污染物质，直排进入受纳水体，已成为受纳水体水质恶化的主要因素之一。由于硬化下垫面不同，地表径流的污染状况也存在较大差异，其中城市道路、广场及停车场等因其污染相对严重，逐渐引起了广泛的关注与重视。城市道路及广场径流雨水中含有大量的石油芳烃有机污染物及超量使用的融雪剂，使得道路中心隔离带、停车场等处的土壤污染物大大超标，如果不经处理直接排入植物绿化带，易引发土壤污染，从而导致植被大量死亡。

现有的生物滞留系统主要通过种植层-土壤-填料层渗滤径流雨水，净化后的雨水渗透补充地下水或通过系统底部的穿孔收集管输送到市政系统或后续处理设施。

然而，现有的生物滞留系统在实际运行中，存在着以下问题，由于填料层在种植层的下部，导致主要初期雨水污染物被截留在种植层的表面，从而造成土壤污染，影响植物生长，同时，对于存在裸露土壤的绿化带，易造成水土流失；此外，随着运行时间的增加，填料层中污染物也会越来越多，由于填料层位于种植层的下方，不容易更换，从而导致传统生物滞留带存在着较大的二次污染问题。

综上所述，在雨水径流倒置生物滞留净化的装置和方法的研究开发中，如何克服现有技术中所存在的缺陷，提供一种滞留净化效果好且方便管理维护的雨水径流倒置生物滞留净化的装置和方法是目前亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种雨水径流倒置生物滞留净化装置及方法。

根据本发明一方面提供了一种雨水径流倒置生物滞留净化装置，从上而下依次包括调蓄层、填料层、种植层和排水层，所述调蓄层包括竖直穿插设置在填料层和种植层中的溢流管，所述溢流管上端比相邻硬化下垫面至少低5cm，且比填料层表面至少高10cm，所述溢流管下端与穿孔集水管相连通，所述排水层中部水平埋设有穿孔集水管，所述穿孔集水管采用淹没出流的排水方式，其出水口与排水层上表面平齐，且与城市雨水管网相连通。

在上述技术方案中，，所述雨水滞留净化装置设置在相邻两个硬化下垫面之间。

进一步地，在上述技术方案中，所述填料层包括塑料网格和设置在塑料网格内的吸附填料，所述塑料网格中部留有侧面为网状的种植层生长孔洞，所述吸附填料为粒径为1-2cm的轻质吸附材料。

再进一步地，在上述技术方案中，所述塑料网格包括上层插接部和下层承接部，所述上层插接部为竖直均匀设置有支管的平面网状结构，所述上层插接部中部设有种植口，所述下层承接部为竖直均匀设置有预留孔的立体网状结构，所述下层承接部包括底部网和竖直设置在中部的网状种植孔道，所述支管和预留孔配合连接，所述种植口和网状种植孔道配合连接。

更进一步地，在上述技术方案中，所述下层承接部还包括下凸承接件和上凹承接件，所述下凸承接件向外设置在下层承接部的底部一侧，所述上凹承接件向外设置在下层承接部的底部另一侧，所述相邻下层承接部的下凸承接件和上凹承接件配合连接。

在上述技术方案中，所述种植层包括厚度为60-90cm复合介质土壤和具有耐涝性能的多年生草木或灌木。

在上述技术方案中，所述排水层采用粒径为1-3cm的砾石堆积而成，其厚度为10-30cm。

在上述技术方案中，所述穿孔集水管的开孔率大于等于7％。

在上述技术方案中，所述排水层还包括设置在排水层和种植层之间的透水土工布件，所述穿孔集水管还包括包裹设置在其外围的透水土工布卷。

根据本发明另一方面提供了一种雨水径流倒置生物滞留净化方法，所述方法使用上述雨水径流倒置生物滞留净化装置实现雨水径流的滞留和净化，通过所述填料层吸附雨水中污染物，通过所述调蓄层和排水层内设的穿孔集水管的淹没出流实现雨水的滞留。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种倒置生物雨水滞留净化方法，特别适用于雨水径流污染物较严重的绿化周边的雨水滞留和净化，所采用的滞留净化装置由于采用调蓄层-填料层-种植层-排水层调蓄渗滤径流雨水，可充分发挥填料层吸附污染物的作用，同时，排水层中部埋设的穿孔集水管采用淹没出流的排水方式，能有效滞留部分雨水，从而满足了种植层对湿度的要求；

(2)本发明提供了一种倒置生物雨水滞留净化装置，采用从上而下依次设计的调蓄层-填料层-种植层-排水层结构，填料层设计在种植层上方，一方面，可有效防止种植层的水土流失，另一方面，可及时查看填料层吸附材料的使用情况，管理及维护方便；

(3)本发明所提供的倒置生物雨水滞留净化装置结构设计合理，理论性和实用性好，批量生产简单，生产成本低，使用方便，滞留净化效果好，应用前景广阔。

附图说明

图1为根据本发明的一个优选实施例的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置剖视结构示意图；

图2为根据本发明的一个优选实施例的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置的俯视图；

图3为根据本发明的一个优选实施例的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置的塑料网格的立体结构示意图；

图4为根据本发明的一个优选实施例的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置的塑料网格的俯视图；

图5为根据本发明的一个优选实施例的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置的塑料网格的剖视结构示意图；

图中：调蓄层1(溢流管11)，填料层2(塑料网格21，上层插接部211，支管2111，种植口2112，下层承接部212，预留孔2121，底部网2122，网状种植孔道2123，下凸承接件2124，上凹承接件2125，吸附填料22)，种植层3，排水层4(穿孔集水管41，透水土工布卷411，透水土工布件42)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，并不用来限制本发明的具体保护范围。

如图1和2所示，本发明所提供的一种雨水径流倒置生物滞留净化装置，设置在相邻两个硬化下垫面之间，从上而下依次包括调蓄层1、填料层2、种植层3和排水层4，填料层2上表面的高度比相邻硬化下垫面至少低15cm，排水层4中部埋设有穿孔集水管41，穿孔集水管41采用淹没出流的排水方式，穿孔集水管41的出水口与排水层上表面高度平齐，且穿孔集水管41的出水口与城市雨水管网相连通。

调蓄层1内设置有竖直穿插设置在填料层2和种植层3中的溢流管11，溢流管11上端比相邻硬化下垫面至少低5cm，且比填料层2表面至少高10cm，溢流管11下端与穿孔集水管41相连通。

填料层2包括塑料网格21和吸附填料22，塑料网格21内堆砌填满了吸附填料22，吸附填料22由粒径为1-2cm的陶粒、炉渣等轻质吸附材料，吸附填料22设置在塑料网格21内，一方面方便后期的更换和管理，另一方面，能有效避免吸附填料22由于质量轻等原因受到雨水浸泡而产生漂浮，而且还能有效防止种植层3的水土流失，塑料网格21中部留有侧面为网状的种植层生长孔洞，该孔洞大小可根据种植层3种植植物的种类而设置。

种植层3包括复合介质土壤和种植植物，复合介质土壤厚度为60-90cm，复合介质土壤的具体组成和含量依据当地地质情况和种植植物决定；种植植物为具有优良耐涝性能的多年生草木或灌木。

排水层4由粒径为1-3cm的砾石堆积而成，其厚度为10-30cm，穿孔集水管41埋设在排水层4中部，且穿孔集水管41的开孔率大于等于7％。

本发明所提供的一种雨水径流倒置生物滞留净化方法，使用上述雨水滞留净化装置实现雨水的滞留和净化，通过填料层2吸附雨水中污染物，通过调蓄层1和排水层4内设置的穿孔集水管41的淹没出流的排水方式实现雨水的滞留。

该雨水滞留净化方法特别适用于雨水径流污染物较严重的绿化周边的雨水滞留和净化，通过巧妙设计调蓄层、填料层、种植层和排水层的位置关系，一方面充分发挥填料层吸附污染物的作用，同时能防止种植层的水土流失；另一方面，通过巧妙设计排水层中穿孔集水管41的排水方式，能有效滞留部分雨水，从而满足了种植层对湿度的要求，减少种植层的灌溉次数。

在本发明的一个实施例中，如图3和4所示，塑料网格21由上层插接部211和下层承接部212组成，上层插接部211为平面网状结构，且上层插接部211上竖直均匀设置有支管2111，下层承接部212为立体网状结构，且对应于支管2111的位置均匀设置有预留孔2121，支管2111插入预留孔2121中，两者配合连接形成整体的塑料网格21。

上层插接部211中部设有种植口2112，下层承接部212包括底部网2122和竖直设置在中部的网状种植孔道2123，种植口2112和网状种植孔道2123配合连接，形成种植层种植植物的生长通道。本实施例所提供的倒置生物雨水滞留净化方法和过程与上一实施例的类似。

本实施例通过将塑料网格21设计成由上层插接部211和下层承接部212组成的拼接结构，一方面能减小塑料网格21的生产制造难度，降低其生产成本，另一方面，降低将吸附填料22填入塑料网格21中的难度，使实际应用过程更加便捷，提高其在与其他类似雨水滞留净化装置对比时的竞争力。

在本发明的另一个实施例中，如图5所示，下层承接部212还包括下凸承接件2124和上凹承接件2125，下凸承接件2124向外设置在下层承接部212的底部一侧，上凹承接件2125向外设置在下层承接部212的底部另一侧，相邻下层承接部212的下凸承接件2124和上凹承接件2125配合连接。本实施例所提供的倒置生物雨水滞留净化方法和过程与上一实施例的类似。

本实施例通过在下层承接部212下端外侧设置下凸承接件2124和上凹承接件2125，实现相邻塑料格网的连接延伸，可形成无限延长的倒置生物雨水滞留净化带。

在本发明的再一个实施例中，倒置生物雨水滞留净化装置的排水层4和种植层3之间还设置有透水土工布件42，穿孔集水管41的外围还包裹设置由透水土工布卷411，透水土工布件42能有效避免种植层3的复合介质土壤随雨水流入排水层4，既能防止种植层3水土流失，又能杜绝复合介质土壤堵塞穿孔集水管41的孔道；透水土工布卷411能有效防止排水层4中的砾石堵塞穿孔集水管41的孔道。本实施例所提供的倒置生物雨水滞留净化方法和过程与上一实施例的类似。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雨水径流倒置生物滞留净化装置，其特征在于，从上而下依次包括调蓄层、填料层、种植层和排水层，所述调蓄层包括竖直穿插设置在填料层和种植层中的溢流管，所述溢流管上端比相邻硬化下垫面至少低5cm，且比填料层表面至少高10cm，所述溢流管下端与穿孔集水管相连通，所述排水层中部水平埋设有穿孔集水管，所述穿孔集水管采用淹没出流的排水方式，其出水口与排水层上表面平齐，且与城市雨水管网相连通。

2.根据权利要求1所述的滞留净化装置，其特征在于，所述雨水滞留净化装置设置在相邻两个硬化下垫面之间。

3.根据权利要求1或2所述的滞留净化装置，其特征在于，所述填料层包括塑料网格和设置在塑料网格内的吸附填料，所述塑料网格中部留有侧面为网状的种植层生长孔洞，所述吸附填料为粒径为1-2cm的轻质吸附材料。

4.根据权利要求3所述的滞留净化装置，其特征在于，所述塑料网格包括上层插接部和下层承接部，所述上层插接部为竖直均匀设置有支管的平面网状结构，所述上层插接部中部设有种植口，所述下层承接部为竖直均匀设置有预留孔的立体网状结构，所述下层承接部包括底部网和竖直设置在中部的网状种植孔道，所述支管和预留孔配合连接，所述种植口和网状种植孔道配合连接。

5.根据权利要求4所述的滞留净化装置，其特征在于，所述下层承接部还包括下凸承接件和上凹承接件，所述下凸承接件向外设置在下层承接部的底部一侧，所述上凹承接件向外设置在下层承接部的底部另一侧，所述相邻下层承接部的下凸承接件和上凹承接件配合连接。

6.根据权利要求1或2所述的滞留净化装置，其特征在于，所述种植层包括厚度为60-90cm复合介质土壤和具有耐涝性能的多年生草木或灌木。

7.根据权利要求1或2所述的滞留净化装置，其特征在于，所述排水层采用粒径为1-3cm的砾石堆积而成，其厚度为10-30cm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的滞留净化装置，其特征在于，所述穿孔集水管的开孔率大于等于7％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的滞留净化装置，其特征在于，所述排水层还包括设置在排水层和种植层之间的透水土工布件，所述穿孔集水管还包括包裹设置在其外围的透水土工布卷。

10.一种雨水径流倒置生物滞留净化方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1所述的雨水径流倒置生物滞留净化装置实现雨水径流的滞留和净化，通过所述填料层吸附雨水中污染物，通过所述调蓄层和排水层内设的穿孔集水管的淹没出流实现雨水的滞留。