CN107986585A - 一种生物滞留调蓄池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物滞留调蓄池，自上而下依次包括：过滤净化层、第一分隔层、生物净化层、第二分隔层、物化净化层、雨水调蓄层和垫层；所述初级净化层、生物净化层和物化净化层的底部均设置有隔断层，所述隔断层上设置有导流井和排空管，所述导流井间隔均匀分布。通过上述方式，本发明能够将物理过滤和物净化结合，大幅度提高雨水中污染物的过滤及净化效率，保证污染物更好的去除效果；雨水净化效果达到了收集及回用的要求，在保证雨水正常下渗补充地下水的同时，对净化后的雨水进行适量收集循环利用，避免了初期弃流，提高径流雨水资源化利用率；将雨水高效净化与利用有机结合，增强雨水过滤净化能力，提高了利用率。

Description

一种生物滞留调蓄池

技术领域

本发明涉及生物滞留技术领域，特别是涉及一种生物滞留调蓄池。

背景技术

随着城市化进程加快，不透水地面急剧增加，截断了雨水的原有入渗通道，使降雨入渗量大大减小，雨洪峰值增加，汇流时间缩短，从而引起城市暴雨天气时街道洪水泛流及地下水储量减少，由此产生了严重的城市水土流失和排洪问题。同时，雨水冲刷地面而产生的径流污染，也给城市的污水处理加大了处理难度，冲刷地面后的初期雨水若直接排放进自然水体，会严重污染水资源环境。

雨水是一种宝贵的水资源，除初期雨水外，其受污染程度较轻，经处理后可作为城市的绿化、冲刷道路等杂用水源。目前城市所拥有的成熟的雨水利用技术有三种，分别是屋顶雨水收集、城市路面雨水利用、城市绿地、花坛和园林的雨水继续利用。

生物滞留设施是城市低影响开发体系的一个重要技术措施，可作为排水设施设置在城市道路、小区人行道、公园道路两侧，不仅可以美化城市环境，同时对暴雨径流具有显著的延时调蓄作用。但传统的生物滞留过度关注水量控制,水质风险预期不足，忽略了径流雨水带来的污染风险。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物滞留调蓄池，能够将物理过滤和生物净化结合，大幅度提高雨水中污染物的过滤及净化效率，保证污染物更好的去除效果。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物滞留调蓄池，自上而下依次包括：过滤净化层、第一分隔层、生物净化层、第二分隔层、物化净化层、雨水调蓄层和垫层；

所述过滤净化层的材质为粗砂，所述第一分隔层和第二分隔层的材质为砾石，所述生物净化层的材质为生物炭，所述物化净化层的材质为火山岩生物滤料，所述雨水调蓄层的材质为砾石，所述垫层的材质为粗砂；

所述初级净化层、生物净化层和物化净化层的底部均设置有隔断层，所述隔断层；的材质为混凝土、石材或防水土工布；所述隔断层上设置有导流井和排空管，所述导流井间隔均匀分布。

优选的，所述过滤净化层的厚度为100～150mm，组成所述过滤净化层的粗砂的粒径为2～4mm。

优选的，所述过滤净化层和所述第一分隔层之间还设有初级净化层，所述初级净化层的厚度为150～200mm，所述初级净化层的材质为蚯蚓粪和糠醛渣的混合物，所述蚯蚓粪和糠醛渣的混合比例为1:2。

优选的，所述第一分隔层和第二分隔层的厚度为80～100mm，组成所述第一分隔层和第二分隔层的砾石的粒径为20～30mm。

优选的，所述生物净化层的厚度为150～200mm，所述生物炭的粒径为2～4mm。

优选的，所述物化净化层的厚度为150～200mm，所述火山岩生物滤料的粒径为4～10mm。

优选的，所述雨水调蓄层的厚度为100～150mm，组成所述雨水调蓄层的砾石的粒径为20～30mm。

优选的，所述垫层的厚度为80～120mm，组成所述垫层的粗砂的粒径为2～4mm。

优选的，所述导流井的上端部分和排空管上均设置有开孔，所述开孔外包覆有透水土工布。

优选的，所述排空管上设置有阀门。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

(1)大颗粒污染物及垃圾、落叶等均被提前截留、分解，避免了大颗粒物质堵塞下级滤料，延长生物滞留调蓄池的使用寿命。

(2)将物理过滤和生物净化结合，大幅度提高雨水中污染物的过滤及净化效率，保证污染物更好的去除效果。

(3)雨水净化效果达到了收集及回用的要求，在保证雨水正常下渗补充地下水的同时，对净化后的雨水进行适量收集循环利用，避免了初期弃流，提高径流雨水资源化利用率。

(4)将雨水高效净化与利用有机结合，结构简单，增强雨水过滤净化能力，提高了利用率。

(5)适用范围广，可适用于城市道路、小区人行道、公园道路等区域。

附图说明

图1是本发明一种生物滞留调蓄池一较佳实施例的结构示意图。

附图说明：1种植层、2过滤净化层、3初级净化层、4第一分隔层、5生物净化层、6第二分隔层、7物化净化层，8雨水调蓄层、9垫层、10土基层、11隔断层、12导流井、13排空管、14回用管、15溢流井、16雨水管渠、17阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅附图，一种生物滞留调蓄池，自上而下依次包括：过滤净化层2、第一分隔层4、生物净化层5、第二分隔层6、物化净化层7、雨水调蓄层8和垫层9。初级净化层3、生物净化层5和物化净化层7的底部均设置有隔断层11，隔断层11上设置有导流井12和排空管13，导流井12间隔均匀分布。

过滤净化层2由粗砂组成，粒径为2～4mm，厚度为100～150mm。粗砂表面积大，粘性小，能将雨水迅速导流到地下，透水能力强，耐磨耐压，是一种理想的透水介质，而且可就地取材，价格低廉。过滤净化层2的主要作用是防止种植土壤进入下级净化层，阻拦大颗粒污染物及其他杂质，同时对雨水进行初级过滤净化，通过其巨大的比表面积，初步吸附雨水中的污染物质。

过滤净化层2和第一分隔层4之间还设有初级净化层3，初级净化层3厚度为150～200mm，该层以蚯蚓粪和糠醛渣混合组成，蚯蚓粪和糠醛渣的混合比例为1:2。该层主要通过微生物作用及吸附能力，去除雨水中的重金属、总磷、氨氮等污染物。

蚯蚓的排泄物蚯蚓粪是一种高效的重金属污染修复剂，能够显著减少雨水中的重金属含量。蚯蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质,其物理性质由原材料的性质及蚯蚓消化的程度决定。蚯蚓粪也是一种团聚体，大多为粒径0.5～3mm的椭圆形及长圆形的团聚体，尤以1～2mm者为多，有时也可再粘结成团块状；蚯蚓粪的水稳定性往往比非蚯蚓形成的团聚体高。

糠醛渣是以玉米芯、玉米秆、麦秸秆、稻草、棉子壳、花生壳、甘蔗渣等农副产品的下脚料为原料提取化学原料糠醛后的残留固体。其来源广泛、价格低廉，将其用于污水处理可以达到以废治废的目的。糠醛渣中含有40％以上的纤维素，具有较大的比表面积和丰富的微孔结构，对水中的磷具有很好的吸附作用。

第一分隔层4和第二分隔层6厚度均为80～100mm，由砾石组成，粒径为20～30mm。砾石是由常见的普通岩石碎屑生成，砾石填料不仅具有吸附、截留等物理处理功能，同时可在砾石表面形成生物膜，实现对有机污染物的生物去除。

第一分隔层4和第二分隔层6的主要作用为：一是保证雨水可以均匀而缓慢地渗入下级净化层，避免上级导流井12的雨水下渗面积过小、渗入速度过快，增强雨水的净化效果；二是砾石其表面积为水中微生物提供了良好的载体，微生物所形成的生物膜对雨水中的小颗粒污染物具有较强的过滤作用，从而进一步净化了水质。

生物净化层5厚度为150～200mm，由生物炭组成，粒径为在2～4mm。生物炭是生物质在无氧或低氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，吸附性强，抗氧化。生物炭具有较大的孔隙度和高度羧酸酯化和芳香化结构，能够减少无机氮磷等营养元素的淋溶，可以吸附水中的营养元素，并提高pH值。生物净化层5的主要作用是有效去除氮磷等营养元素。

物化净化层7厚度为150～200mm，由火山岩生物滤料组成，粒径为4～10mm。填料中添加稻壳作为碳源添加剂，稻壳的添加量为火山岩体积的8～12％。物化净化层7可有效去除有机污染物，并有较好的脱氮除磷效果。

火山岩生物滤料主要成份为硅酸盐，物化性能强，形状不一，具有多孔结构，pH值在8～9之间，呈弱碱性，化学性质稳定，表面粗趟，亲水能力强，是良好的微生物载体，特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜，对微生物的活性无抑制作用。

稻壳作为碳源添加剂，为微生物提供碳源，确保缺氧条件下微生物能顺利进行反硝化脱氮过程。稻壳是大米加工后的副产品，约占大米总量的1/5，主要成分为木质素、纤维及半纤维，粗蛋白等有机物。钩状架构将二氧化硅与纤维素、木质素等相连，内部还有大量的孔隙结构，易于微生物附着生长，促进微生物对雨水中污染物的去除。

雨水净化后出水进入雨水调蓄层8，雨水调蓄层8由砾石组成，砾石直径20～30mm，砾石层厚度100～150mm。当进入雨水调蓄层8水量较多，超过雨水下渗补充地下水能力时，雨水会在雨水调蓄层8蓄积，当达到一定量时可通过回用管14进入雨水回用通道，一方面实现雨水的资源化、合理化和最大化利用，另一方面防止雨水蓄积过多影响生物滞留设施的净化调蓄效果。为了更加便于回收利用，可以在回用管14上设置阀门17，保证雨水可进入管道流向雨水回用通道。

垫层9填料为粗砂，粒径为2～4mm，厚度为80～120mm。垫层9的下层即为土基层10。

导流井12位于初级净化层3、生物净化层5和物化净化层7中，高度为80mm，直径为20mm，其靠近上端1/3位置部分均匀开孔，孔径2～4mm，孔间距8～10mm，开孔位置周边包覆透水土工布。保证各级净化层中的雨水在该层净化并蓄积，蓄积到一定量后通过导流井12溢流至下一层，保证雨水净化停留时间，增加其污染物去除效果。

初级净化层3、生物净化层5和物化净化层7底部连接有排空管13，排空管13直径100mm，管上均匀开孔，并包覆土工布，排空管13由阀门17控制，可排空该层积水。

隔断层11的材质为混凝土、石材等板材，或者防水土工布等，位于净化层和分隔层之间，不透水，其作用是在上面设置导流井12，保证雨水均通过导流井12溢流至下一层，保证该层积水深度，延迟该层雨水向下层流动时间，增强该净化层的净化效果。

种植层1位于过滤净化层2的上层，为了便于雨水溢流，还设置有溢流井15，溢流井井口超出种植层1高约10cm，同时在溢流井口设置拦污栅，防止垃圾、落叶等污染物进入管道。当雨水径流过大超过该设施下渗级净化能力时，通过溢流井15直接排入雨水管渠16，避免过量雨水影响设施的净化及调蓄能力。

雨水通过种植层1下渗，进入过滤净化层2，过滤净化后进入初级净化层3；在初级净化层3积蓄到一定深度后，通过导流井12进入第一分隔层4，随后均匀渗入下级的生物净化层5；在生物净化层5积蓄到一定深度后，通过导流井12进入第二分隔层6，随后均匀渗入下级的物化净化层7；在物化净化层7积蓄到一定深度后，通过导流井12进入雨水调蓄层8；随后雨水可经过垫层9下渗到土基层10补充地下水，也可通过回用管14进行回收利用。初级净化层3、生物净化层5及物化净化层7中积蓄雨水，可以通过排空管13排出。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物滞留调蓄池，其特征在于，自上而下依次包括：过滤净化层、第一分隔层、生物净化层、第二分隔层、物化净化层、雨水调蓄层和垫层；

所述过滤净化层的材质为粗砂，所述第一分隔层和第二分隔层的材质为砾石，所述生物净化层的材质为生物炭，所述物化净化层的材质为火山岩生物滤料，所述雨水调蓄层的材质为砾石，所述垫层的材质为粗砂；

所述初级净化层、生物净化层和物化净化层的底部均设置有隔断层，所述隔断层的材质为混凝土、石材或防水土工布；所述隔断层上设置有导流井和排空管，所述导流井间隔均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述过滤净化层的厚度为100～150mm，组成所述过滤净化层的粗砂的粒径为2～4mm。

3.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述过滤净化层和所述第一分隔层之间还设有初级净化层，所述初级净化层的厚度为150～200mm，所述初级净化层的材质为蚯蚓粪和糠醛渣的混合物，所述蚯蚓粪和糠醛渣的混合比例为1:2。

4.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述第一分隔层和第二分隔层的厚度为80～100mm，组成所述第一分隔层和第二分隔层的砾石的粒径为20～30mm。

5.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述生物净化层的厚度为150～200mm，所述生物炭的粒径为2～4mm。

6.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述物化净化层的厚度为150～200mm，所述火山岩生物滤料的粒径为4～10mm。

7.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述雨水调蓄层的厚度为100～150mm，组成所述雨水调蓄层的砾石的粒径为20～30mm。

8.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述垫层的厚度为80～120mm，组成所述垫层的粗砂的粒径为2～4mm。

9.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述导流井的上端部分和排空管上均设置有开孔，所述开孔外包覆有透水土工布。

10.根据权利要求1所述的一种生物滞留调蓄池，其特征在于：所述排空管上设置有阀门。