CN107500412A - 一种校园雨水生态净化集成处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校园雨水生态净化集成处理系统，包括：雨水收集净化区、河道蓄水观光区、树木灌溉区及智能灌溉监控系统，其中，雨水收集净化区包括从上到下依次设置的花草植被层、净化填料层、蓄水穿孔盖板、储水区及从上到下依次设置在储水区底部的排水填料层、排水穿孔盖板和排水沟渠，其中，排水沟渠与河道蓄水观光区连通；树木灌溉区包括若干埋设于树木两侧土壤的渗灌装置，渗灌装置通过水管相互连通，渗灌装置包括注水部及设于注水部下方的渗灌部，渗灌部与注水部相互连通，渗灌部上设有若干渗灌孔，注水部两端设有注水口；注水口通过电磁阀与水管连通，水管还与河道蓄水观光区连通。通过本发明的技术方案，能够实现校园雨水的生态循环利用。

Description

一种校园雨水生态净化集成处理系统
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种校园雨水生态净化集成处理系统。
背景技术
城市地表降雨径流携带大量地表污染物质排入集雨水系，已经成为城市水质恶化的主要原因之一。由于城市雨水径流污染物输送具有非连续性和爆发性，其污染负荷在短期内会成倍升高，会对城市汇纳水体造成冲击性影响，许多城市暴雨后发生的水污染事件就是很好的例证。
目前国内很多大学校园都规划建设有相对独立的校园水系。一方面，校园水系有利于集雨区的防洪排涝，也能够提升校园景观；另一方面，当短时降雨量很大时，很难将校园内所有的雨水径流都收集处理后再排入集雨河道，大量的校园生活垃圾等面源污染物质会随着暴雨径流汇入校园水系，造成校园水体氮、磷含量达到复营养化水平，存在水华爆发风险。因此，在发挥校园水系排涝功能的同时，需要将雨水径流携带的污染物截留或对排入校园水体的污染物质进行净化处理，从而实现校园水系美化环境的景观功能。
目前，水体原位生态净化技术主要包括：人工湿地技术、生态边坡技术、曝气复氧技术、生态浮床技术、人工水草技术、生物操纵技术等。其中，人工湿地技术具有处理效果好、能耗少、以及对负荷变化适应能力强等优点。但是人工湿地技术处理初期暴雨径流存在处理单元多、施工复杂、占地面积大等缺点，不能在校园内大面积建设。生态边坡技术是利用滨岸边坡覆盖的不同植被，截留汇入河道的面源污染物；但是滨岸景观植物的生长的季节性强，冬季截留效果较差，需要其他水体净化技术配合。曝气复氧技术是利用水泵向水体中充入空气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧浓度水平；但是水泵曝气方式能耗较大，且影响景观，需要在校园水系筛选出合适的使用地点和使用方式。生态浮床的植物根系附着生物多，水生植物能直接吸收氮磷，抑制植物性浮游藻类，提高水体的透明度等；但是生态浮床水生植物生长期短，有很强的季节性，冬季净化效果较差，需要应用抗寒水生植物。人工水草技术是通过投放人工载体，重建水体生态，提高水体的自净能力，多用于污水治理；但是校园水体内微生物群落数量比较稀少，往往挂膜速度较慢且容易脱落，需要其他措施提高微生物活性。生物操控技术是通过调节水生生物群及其栖息地，促使浮游植物生物量下降；但是微生物抑藻剂只能抑制藻类增长，不除种源，并且需要反复投放，需要其他措施来恢复和建立健康的校园水体水生态系统。因此，单一的水体生态净化技术工艺都存在各自的优缺点，而且许多针对污水治理的方法对于校园雨水净化并不适用或者效果有限，应根据校园水体污染的实际情况加以调整利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种校园雨水生态净化集成处理系统，以实现校园雨水的生态循环利用。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种校园雨水生态净化集成处理系统，包括：雨水收集净化区、河道蓄水观光区、树木灌溉区及智能灌溉监控系统，其中，
所述雨水收集净化区包括从上到下依次设置的花草植被层、净化填料层、蓄水穿孔盖板、储水区及从上到下依次设置在所述储水区底部的排水填料层、排水穿孔盖板和排水沟渠，其中，所述排水沟渠与所述河道蓄水观光区连通；
所述河道蓄水观光区包括硬驳岸河道和自然驳岸河道，其中，在所述硬驳岸河道种植人工水草，在人工水草区底部设置微孔曝气机；在所述自然驳岸河道设置生态浮床和推流式曝气机，其中，所述推流式曝气机在河道弯角处加密布设；
所述树木灌溉区包括若干埋设于树木两侧土壤的渗灌装置，所述渗灌装置通过水管相互连通，所述渗灌装置包括注水部及设于所述注水部下方的渗灌部，所述渗灌部与所述注水部相互连通，所述渗灌部上设有若干渗灌孔，所述注水部两端设有注水口；所述注水口通过电磁阀与水管连通，所述水管还与所述河道蓄水观光区连通；
所述智能灌溉监控系统包括后台服务器及埋设在树木根部的土壤水分传感器，所述后台服务器通过总线分别与所述土壤水分传感器和电磁阀连接；所述土壤水分传感器用于探测土壤水分含量，所述后台服务器用于根据所述土壤水分传感器发送的土壤水分含量信息判断该区域的水分含量是否低于下限值，若是，则控制电磁阀开启以对该区域进行渗灌浇水直至水分含量达到上限值。
优选地，所述花草植被层种植的植物为维管束植物。
优选地，所述净化填料层填充的为粒径30～50mm的生态砾石；所述排水填料层填充的为粒径50～80mm的鹅卵石；所述蓄水穿孔盖板的开孔孔径为20～30mm；所述排水穿孔盖板的开孔孔径为30～50mm。
优选地，所述储水区高度为所述净化填料层高度的3～4倍。
优选地，所述渗灌部为V型结构，所述渗灌部上端开口，所述渗灌部侧壁设有若干渗灌孔，所述注水部下端设有缺口，所述缺口的边缘处与渗灌部开口边缘固定连接。
优选地，在所述河道蓄水观光区的滨岸边坡种植有能够高效吸收营养盐的湿生植物，浅水平台上种植挺水植物，在河道斜坡区撒播沉水植物，以形成暴雨截流带。
优选地，所述校园雨水生态净化集成处理系统，还包括多个与所述河道蓄水观光区连通的溢流观光池塘，所述溢流观光池塘用于分流所述河道蓄水观光区溢出的雨水。
优选地，所述溢流观光池塘内放养有生态鱼、底栖贝类和食藻虫；所述溢流观光池塘内布设有射流喷泉曝气机。
优选地，所述溢流观光池塘内设置有溶解氧无线传感器，所述溶解氧无线传感器与所述后台服务器无线连接。
优选地，所述溢流观光池塘内设置有无线水位传感器，所述无线水位传感器与所述后台服务器无线连接。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
由上述技术方案可知，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，雨水收集净化区的净化填料层既对雨水中所含悬浮物起到了物理截留作用，又可以作为生物载体，对雨水中所含的溶解性有机物起到生物净化的功能，并强化了雨水净化生物反应过程中的气液固三相传质过程；花草植被层中种植的植物，不但叶、茎对悬浮物具有截留作用，而且其植物具有的光合作用，能为填料表面生长的生物膜提供氧分子，显著提高雨水的生物净化速度和处理效率。另外，储水区设置在花草植被层和净化填料层下面，有利于花草植被在无雨期间吸收水分，有雨期间储藏水分，多余的雨水通过排水沟渠导入到河道蓄水观光区，供后续的水循环利用。本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，由植物-填料-微生物共同组成的协同生态净化系统能够很好地对雨水中所含不溶性悬浮物及溶解性有机物进行物理拦截及生物降解，确保了处理后雨水的水质。
其次，对河道蓄水观光区的硬驳岸河道和自然驳岸河道，分别采用不同的水质生态净化技术，使水体悬浮物、藻类、氮磷含量大大降低，具有比使用单一技术更好的净化效果。
再者，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，树木灌溉区与河道蓄水观光区连通，包括若干埋设于树木两侧土壤的渗灌装置，渗灌装置配合智能灌溉监控系统能够实现对树木的智能灌溉，大大降低了树木灌溉的工作量，并且能很好地实现树木根部的渗灌。同时，也实现了对河道蓄水观光区中水资源的循环利用。
总之，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，综合考虑了设备能耗、占地面积、投资规模和管理维护等建设因素，日常运行成本低。同时，由于不需要抛弃前期雨水，在校园水系内进行原位净化处理，能够提高雨水利用率，这对于干燥气候条件下的北方校园来说意义重大。而且，在雨水净化过程中不需要添加任何化学药剂，净化后的雨水中没有化学药剂的残留问题。净化过程中注重构建和恢复健康的水生态系统，提高了水体自净能力，实现了校园蓄水及水生态循环利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种校园雨水生态净化集成处理系统的示意框图；
图2为本发明一实施例提供的雨水收集净化区的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的渗灌装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本发明一实施例提供的一种校园雨水生态净化集成处理系统100，包括：雨水收集净化区101、河道蓄水观光区102、树木灌溉区103及智能灌溉监控系统104，其中，
参见图2，所述雨水收集净化区101包括从上到下依次设置的花草植被层1011、净化填料层1012、蓄水穿孔盖板1013、储水区1014及从上到下依次设置在所述储水区1014底部的排水填料层1015、排水穿孔盖板1016和排水沟渠1017，其中，所述排水沟渠1017与所述河道蓄水观光区102连通；
所述河道蓄水观光区102包括硬驳岸河道和自然驳岸河道，其中，在所述硬驳岸河道种植人工水草，在人工水草区底部设置微孔曝气机；在所述自然驳岸河道设置生态浮床和推流式曝气机，其中，所述推流式曝气机在河道弯角处加密布设；
参见图3，所述树木灌溉区103包括若干埋设于树木1两侧土壤的渗灌装置1031，所述渗灌装置1031通过水管1032相互连通，所述渗灌装置1031包括注水部(附图中未示出)及设于所述注水部下方的渗灌部(附图中未示出)，所述渗灌部与所述注水部相互连通，所述渗灌部上设有若干渗灌孔，所述注水部两端设有注水口；所述注水口通过电磁阀与水管1032连通，所述水管1032还与所述河道蓄水观光区102连通；
所述智能灌溉监控系统104包括后台服务器及埋设在树木根部的土壤水分传感器，所述后台服务器通过总线分别与所述土壤水分传感器和电磁阀连接；所述土壤水分传感器用于探测土壤水分含量，所述后台服务器用于根据所述土壤水分传感器发送的土壤水分含量信息判断该区域的水分含量是否低于下限值，若是，则控制电磁阀开启以对该区域进行渗灌浇水直至水分含量达到上限值。
由上述技术方案可知，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，雨水收集净化区的净化填料层既对雨水中所含悬浮物起到了物理截留作用，又可以作为生物载体，对雨水中所含的溶解性有机物起到生物净化的功能，并强化了雨水净化生物反应过程中的气液固三相传质过程；花草植被层中种植的植物，不但叶、茎对悬浮物具有截留作用，而且其植物具有的光合作用，能为填料表面生长的生物膜提供氧分子，显著提高雨水的生物净化速度和处理效率。另外，储水区设置在花草植被层和净化填料层下面，有利于花草植被在无雨期间吸收水分，有雨期间储藏水分，多余的雨水通过排水沟渠导入到河道蓄水观光区，供后续的水循环利用。本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，由植物-填料-微生物共同组成的协同生态净化系统能够很好地对雨水中所含不溶性悬浮物及溶解性有机物进行物理拦截及生物降解，确保了处理后雨水的水质。
其次，对河道蓄水观光区的硬驳岸河道和自然驳岸河道，分别采用不同的水质生态净化技术，使水体悬浮物、藻类、氮磷含量大大降低，具有比使用单一技术更好的净化效果。
再者，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，树木灌溉区与河道蓄水观光区连通，包括若干埋设于树木两侧土壤的渗灌装置，渗灌装置配合智能灌溉监控系统能够实现对树木的智能灌溉，大大降低了树木灌溉的工作量，并且能很好地实现树木根部的渗灌。同时，也实现了对河道蓄水观光区中水资源的循环利用。
总之，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，综合考虑了设备能耗、占地面积、投资规模和管理维护等建设因素，日常运行成本低。同时，由于不需要抛弃前期雨水，在校园水系内进行原位净化处理，能够提高雨水利用率，这对于干燥气候条件下的北方校园来说意义重大。而且，在雨水净化过程中不需要添加任何化学药剂，净化后的雨水中没有化学药剂的残留问题。净化过程中注重构建和恢复健康的水生态系统，提高了水体自净能力，实现了校园蓄水及水生态循环利用。
优选地，所述花草植被层种植的植物为维管束植物。
优选地，所述净化填料层填充的为粒径30～50mm的生态砾石；所述排水填料层填充的为粒径50～80mm的鹅卵石；所述蓄水穿孔盖板的开孔孔径为20～30mm；所述排水穿孔盖板的开孔孔径为30～50mm。
优选地，所述储水区高度为所述净化填料层高度的3～4倍。
优选地，所述渗灌部为V型结构，所述渗灌部上端开口，所述渗灌部侧壁设有若干渗灌孔，所述注水部下端设有缺口，所述缺口的边缘处与渗灌部开口边缘固定连接。
优选地，在所述河道蓄水观光区的滨岸边坡种植有能够高效吸收营养盐的湿生植物，浅水平台上种植挺水植物，在河道斜坡区撒播沉水植物，以形成暴雨截流带。
优选地，所述校园雨水生态净化集成处理系统，还包括多个与所述河道蓄水观光区连通的溢流观光池塘，所述溢流观光池塘用于分流所述河道蓄水观光区溢出的雨水。
优选地，所述溢流观光池塘内放养有生态鱼、底栖贝类和食藻虫；所述溢流观光池塘内布设有射流喷泉曝气机。
优选地，所述溢流观光池塘内设置有溶解氧无线传感器，所述溶解氧无线传感器与所述后台服务器无线连接。
优选地，所述溢流观光池塘内设置有无线水位传感器，所述无线水位传感器与所述后台服务器无线连接。
可以理解的是，本发明提供的这种校园雨水生态净化集成处理系统，增设溶解氧无线传感器和无线水位传感器可以实现对溢流观光池塘内溶解氧含量和水位的监测，通过后台服务器向管理员发出预警，便于管理员及时采取防治措施。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

Claims (10)

1.一种校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，包括：雨水收集净化区、河道蓄水观光区、树木灌溉区及智能灌溉监控系统，其中，
所述雨水收集净化区包括从上到下依次设置的花草植被层、净化填料层、蓄水穿孔盖板、储水区及从上到下依次设置在所述储水区底部的排水填料层、排水穿孔盖板和排水沟渠，其中，所述排水沟渠与所述河道蓄水观光区连通；
所述河道蓄水观光区包括硬驳岸河道和自然驳岸河道，其中，在所述硬驳岸河道种植人工水草，在人工水草区底部设置微孔曝气机；在所述自然驳岸河道设置生态浮床和推流式曝气机，其中，所述推流式曝气机在河道弯角处加密布设；
所述树木灌溉区包括若干埋设于树木两侧土壤的渗灌装置，所述渗灌装置通过水管相互连通，所述渗灌装置包括注水部及设于所述注水部下方的渗灌部，所述渗灌部与所述注水部相互连通，所述渗灌部上设有若干渗灌孔，所述注水部两端设有注水口；所述注水口通过电磁阀与水管连通，所述水管还与所述河道蓄水观光区连通；
所述智能灌溉监控系统包括后台服务器及埋设在树木根部的土壤水分传感器，所述后台服务器通过总线分别与所述土壤水分传感器和电磁阀连接；所述土壤水分传感器用于探测土壤水分含量，所述后台服务器用于根据所述土壤水分传感器发送的土壤水分含量信息判断该区域的水分含量是否低于下限值，若是，则控制电磁阀开启以对该区域进行渗灌浇水直至水分含量达到上限值。
2.根据权利要求1所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述花草植被层种植的植物为维管束植物。
3.根据权利要求2所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述净化填料层填充的为粒径30～50mm的生态砾石；所述排水填料层填充的为粒径50～80mm的鹅卵石；所述蓄水穿孔盖板的开孔孔径为20～30mm；所述排水穿孔盖板的开孔孔径为30～50mm。
4.根据权利要求3所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述储水区高度为所述净化填料层高度的3～4倍。
5.根据权利要求1所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述渗灌部为V型结构，所述渗灌部上端开口，所述渗灌部侧壁设有若干渗灌孔，所述注水部下端设有缺口，所述缺口的边缘处与渗灌部开口边缘固定连接。
6.根据权利要求1所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，在所述河道蓄水观光区的滨岸边坡种植有能够高效吸收营养盐的湿生植物，浅水平台上种植挺水植物，在河道斜坡区撒播沉水植物，以形成暴雨截流带。
7.根据权利要求6所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，还包括多个与所述河道蓄水观光区连通的溢流观光池塘，所述溢流观光池塘用于分流所述河道蓄水观光区溢出的雨水。
8.根据权利要求7所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述溢流观光池塘内放养有生态鱼、底栖贝类和食藻虫；所述溢流观光池塘内布设有射流喷泉曝气机。
9.根据权利要求8所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述溢流观光池塘内设置有溶解氧无线传感器，所述溶解氧无线传感器与所述后台服务器无线连接。
10.根据权利要求9所述的校园雨水生态净化集成处理系统，其特征在于，所述溢流观光池塘内设置有无线水位传感器，所述无线水位传感器与所述后台服务器无线连接。
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