CN108178315A - 一种中水同步资源化处理方法及雨水花园系统 - Google Patents

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Abstract

一种中水同步资源化处理方法及雨水花园系统,属于水资源利用技术领域。将雨水和中水的收集、处理和回用融入花坛、草坪、人工湿地的景观花园,解决城市面源和点源污染;本发明利用耐寒植被、隔热、潜层配水、曝气对雨水花园的人工滤床系统进行耐寒强化处理;利用铁基质生物颗粒载体快速高效地降解雨水和中水中的污染物质。本发明适用于不同地区、不同季节、不同温度下的雨水和中水的快速资源化。其出水水质满足绿化及生活饮用水地表水源水质要求,不仅节约了水资源,还避免了海绵城市进程中雨水长期储存出现的黑臭问题,可有效防止黑臭水体的产生。可实现产业化,具有良好的市场前景和推广价值。

Description

一种中水同步资源化处理方法及雨水花园系统
技术领域
本发明涉及一种中水同步资源化处理方法及雨水花园系统,属于水资源利用技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加速,城市地表自然渗透率不断降低、粗糙率不断减小,导致下渗雨水量大大减少,致使绝大部分城市降雨只能通过地面径流排出,导致城市地面径流量不断增大,以至于近年来我国一些大型、特大型城市频频出现“看海”现象。大面积的城市内涝对城市的建设、发展和人们的生活都造成了严重的影响。
同时,城市化相伴随着人口的不断集中,增加了城市生活和工业污染物的排放强度。降雨对空气污染物的溶解,以及对建筑物和地面的淋洗、冲刷,导致雨水中携带了大量的氮、磷、有机物和重金属污染物。这些污染物随地面径流直接排入城市地表水体,带来严重的面源污染,导致城市水环境的不断恶化。加之,随着城市化率不断提高,城市人口不断增加,对水源的需求量随之不断上升,导致城市水资源短缺日益严重。
因此,针对城镇化进程中自然生态阻控能力降低所导致的面源污染问题,开发适用于不同地区的城市面源污染削减技术,将城市大量的雨水进行收集、处理并资源化利用,同时将削减技术生态景观化,在美化城市的同时弥补城镇化进程中区域污染生态阻控能力的降低,提升新建城镇的生态化功能具有重要意义。城市雨水的收集、处理和资源化利用,不仅可以缓解城市水资源短缺的问题,而且对城市面源污染受纳水体的水环境质量的持续改善和稳定具有重要意义。
近年来我国提出了新一代城市雨洪管理概念—“海绵城市”,通过将雨水进行收集储存而降低城市雨洪风险。但是,城市雨水在未经处理直接收集,长期储存将导致黑臭,加重水体污染,并未达到削减城市面源污染的目的。因此,不仅需要将城市雨水进行收集储存,还需要对其进行深度净化,在降低城市雨洪风险的同时削减城市面源污染。
同时,我国城市建筑群或园区内通常设置生活污水处理设备,对区域内所产生的生活污水进行处理,但由于处理规模小,原水水质、水量波动大,缺乏管理等问题,导致其中水水质不稳定,成为区域水环境最主要的污染点源。
所以,新型的城市建筑群或园区的水处理系统不仅需要具备收集、储存、净化雨水的功能,还需要承担区域中水深度处理的任务,同时将其融入生态景观。
雨水花园是一种生态净化技术,但目雨水花园系统在雨水和中水的处理中仍存在以下技术瓶颈:①城市雨水水质水量时空分布复杂,对雨水花园系统造成较大的冲击负荷,导致系统出水水质不稳定;②雨水花园系统表层土壤透水率较低,雨水的冲刷使土壤下渗,易造成湿地系统堵塞;③低温条件严重影响雨水花园系统的处理负荷及出水水质,甚至导致部分雨水花园系统瘫痪;④城市雨水中携带了大量的重金属,而普通雨水花园系统对重金属的去除能力有限;⑤中水中氮素浓度仍较高,但BOD浓度较低,生物脱氮所需有机碳源不足,导致雨水花园系统难以实现中水的深度脱氮。
所以,目前仍未见报道一种能够适应城市雨水的水量水质时空分布特征,具有高负荷,耐低温,可在实现雨水和中水的深度资源化处理的同时融入城市生态景观的雨水花园系统。
因此,针对以上问题,开发新型雨水花园系统,实现雨水和中水的快速深度资源化处理,同时将其融入生态景观,在美化城市的同时弥补城镇化进程中区域污染生态阻控能力的降低,提升新建城镇的生态化功能,缓解城市水资源短缺,具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种中水同步资源化处理方法及雨水花园系统。
一种中水同步资源化处理方法,含有以下步骤:将雨水和中水的收集、处理和回用融入花坛、草坪、人工湿地的景观花园,利用耐寒植被、隔热、潜层配水、曝气对雨水花园的人工滤床进行耐寒强化处理;利用铁基质生物颗粒载体降解雨水和中水中的污染物质;利用耐寒植被、隔热层、潜层配水系统、曝气系统对人工湿地进行耐寒强化,进行雨水和中水同步资源化处理。
一种中水同步资源化处理雨水花园系统,将雨水和中水的收集、处理及回用融入景观花园,包括多个功能性花坛、多个功能性草坪、雨水收集管路、集水池、设备井、强化人工滤床系统、出水池和回用管路;
多个功能性花坛、多个功能性草坪和强化人工滤床系统能够进行水处理,多个功能性花坛、多个功能性草坪和强化人工滤床系统对雨水和中水进行资源化处理,处理后出水直接回用于城市园区绿化、冲厕,或作为饮用水水源;
集水池接纳中水和初期原水,将初期雨水和后期雨水自动分离,针对雨水水量、水质及时空分布特征设置,
强化人工滤床系统对耐寒植被层、隔热层、潜层布水管、布气管、铁基质生物颗粒载体强化层和保安净化层进行净化强化措施处理和耐寒强化措施处理,根据进水水质、水量调节处理负荷或多级串联,
雨水收集管路在收集雨水的同时收集园区绿化过程中施肥和灌溉所产生的污水。
多个功能性花坛有功能性雨水花园沿墙面的鲜花景观布置,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征、数量、长度、面积及种植鲜花种类搭配,多个功能性花坛坛体自上而下分别种植或填充鲜花绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,坛体上部设溢流配水堰,坛体侧面设U形出水堰,
多个功能性草坪有功能性雨水花园地面绿植景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征、数量、长度、面积及种植草、树木种类搭配,多个功能性草坪内部自上而下分别种植或填充绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,草坪侧面设U形出水堰,
无土栽培沙层由粒径为0.5~2mm的火山岩陶粒、粒径为0.5~2mm的细沙、粒径为0.5~2mm的活化沸石和粒径为2mm~5mm的催化生物颗粒载体混合而成,混合比例为75~85%:5~15%:6~8%:2~4%,填充厚度300mm-400mm,混合体含有植被生长的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni微量元素;
快滤层由粒径为5~10mm的火山岩陶粒和粒径为4~16mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-500mm;
出水层由粒径为8~32mm的鹅卵石填充,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度200mm~350mm。
集水池将后期雨水与中水和初期雨水分离,集水池内设置类浮球阀开关和挡水板,初期雨水收集完毕后类浮球阀开关自动关闭,中水从挡水板下部进水,中水泵的启停由类浮球阀控制,类浮球阀关闭后,中水泵自动停止运转,水质较好的后期雨水沿挡水板直接从初期雨水收集池的另一端溢流口排出,溢流口与地表水体或市政管网连接,集水池中污水通过提升泵打入强化人工滤床系统;
挡水板将流经初期雨水收集池的后期雨水与初期雨水隔开,类浮球阀开关活动角度为60°,挡水板坡度为2%,类浮球阀开关关闭时与挡水板在同一直线上;
提升泵安装于初期雨水收集池底部集水坑内,通过管道与表层布水管干管阀门和潜层布水管干管阀门相连;集水池池体顶部设置检查井。
出水池连接强化人工滤床的另一侧:出水池与强化人工滤床共用墙体,池内有隔墙,与强化人工滤床墙体形成液下出水U形槽;出水池底部设回用水提升泵,上部设置溢流口,顶部设置检查井,溢流口与地表水体或市政管网相连;回用水提升泵置于出水池底部集水坑内,与回用水干管相连。
设备井连接在集水池与强化人工滤床之间,共用两者墙体,表层布水管阀门、表层布水流量计、潜层布水管阀门、潜层布水流量计、空压机、进气阀及气体流量计均置于设备井内,设备井顶部设置检查井。
强化人工滤床池体内自上而下分别种植、填充或布置耐寒植被层、表层布水管干管及支管、无土栽培沙层、隔热层、潜层小阻力配水层、潜层布水管干管及支管、离子交换生物氧化层、布气干管及支管、铁基质生物颗粒载体强化层、保安净化层、集水层及小阻力出水层:耐寒植被层种植于无土栽培沙层;
表层布水管干管一端与表层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,表层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设表层布水管支管,表层布水管支管与表层布水管干管垂直连通,表层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,表层布水管干管和表层布水管支管设置于耐寒植被层根部、无土栽培沙层表面;
隔热层由粒径为2~8mm的颗粒活性炭、粒径为4~8mm的多孔碳纤维和粒径为4~8mm的电气石混合而成,混合比例为30~40%:35~45%:20~30%,填充厚度为300mm-400mm;
潜层小阻力配水层设置于隔热层与离子交换生物氧化层之间,顶部和底部均铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径5mm,孔间距5mm,两PVC板之间利用直径为10mm、高为30mm的PVC柱支撑,潜层小阻力配水层总高度为70mm;
潜层布水管干管一端与潜层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,潜层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设潜层布水管支管,潜层布水管支管与潜层布水管干管垂直连通,潜层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,潜层布水管干管和潜层布水管支管设置于潜层小阻力配水层底部;
离子交换生物氧化层由粒径为2~8mm的火山岩陶粒和粒径为2~8mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-600mm,
布气干管一端与空气流量计相连,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,布气干管在强化人工滤床池体内的部分均布设布气支管,布气支管与布气干管垂直连通,布气支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率0.5%~1.5%,布气干管和布气支管设置于离子交换生物氧化层和铁基质生物颗粒载体强化层之间;
铁基质生物颗粒载体强化层由粒径为5~15mm的催化生物颗粒载体填充,填充厚度为100~200mm;保安净化层由粒径为4~16mm的活化沸石填充,填充厚度为300-400mm;集水层由粒径为4~8mm的海砂和粒径为8~32mm的鹅卵石混合而成,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度250mm~350mm;
小阻力出水层设置于集水层之下,顶部铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径10mm,孔圆心间距20mm,两PVC板之间利用直径为20mm、高为50mm的PVC柱支撑,小阻力出水层总高度为70mm。
雨水管网将多个功能性花坛所收集的屋面雨水和多个功能性草坪所收集的地面雨水输送至集水池,同时回收景观、绿化和道路冲洗所喷洒过量的水分。
回用水管网强化人工滤床系统出水输送至多个功能性花坛、多个功能性草坪、冲厕、道路冲洗;回用水管网设旁路,强化人工滤床系统出水长期储存水质变差时关闭回用水阀,打开回流阀,进行循环处理。
与现有技术相比,本发明的优势:
本发明将雨水和中水的收集、处理和回用融入景观花园,是一种具有城市面源和点源污染控制功能的生态净化系统。本发明中的花坛、草坪、人工滤床,均为功能性雨水花园景观的重要组成部分,同时具备了水处理功能;本发明将初期雨水分离并进行处理,大大减小雨水处理系统建设规模;本发明在花园景观内实现了全无土栽培,并设潜层小阻力配水系统,增加了花园收集、处理和储存能力;本发明利用铁基质生物颗粒载体对人工湿地系统进行强化,提高了系统的雨水处理负荷;本发明利用耐寒植被、隔热层、潜层配水系统、曝气系统对人工滤床系统进行耐寒强化;本发明在收集雨水的同时可回收景观、绿化和道路冲洗所喷洒过量的水分,避免水资源浪费;本发明在回用水干管上设旁路,当强化人工滤床系统因出水长期储存而导致水质变差时,出水可回流至强化人工滤床系统进行循环处理,保证回用水水质。在严寒地区,本发明强化人工滤床系统对初期雨水中的COD、SS、NH4 +-N、总氮、磷和重金属的去除率可分别保持在85%、90%、90%、85%和80%以上。该功能性雨水花园具有景观化、高负荷、耐低温、低成本、不易堵塞的特点,适用于不同地区、不同季节、不同温度下的雨水和中水的快速资源化。其出水水质满足绿化及生活饮用水地表水源水质要求,不仅节约了水资源,还避免了海绵城市进程中雨水长期储存出现的黑臭问题,可有效防止黑臭水体的产生。可实现产业化,具有良好的市场前景和推广价值。
附图说明
当结合附图考虑时,通过参照下面的详细描述,能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点,但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定,如图其中:
图1为本发明城市建筑群雨水和中水同步资源化的功能性雨水花园平面布置图。
图2为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床系统剖面图。
图3为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床系统平面图。
图4为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床两级串联系统剖面图。
图5为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床系统布水、布气管路图。
图6为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床系统小阻力配水、出水系统之一图。
图7为本发明功能性雨水花园内强化人工滤床系统小阻力配水、出水系统之二图。
图8为本发明功能性雨水花园内多个功能性花坛剖面图。
图9为本发明功能性雨水花园内多个功能性草坪剖面图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然,本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时,它可以直接连接到其他元件或者组件,或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对本发明实施例的理解,下面将做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例1:如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9所示,一种中水同步资源化处理雨水花园系统,主要包括集水池1、强化人工滤床系统2、出水池3、设备井4、多个功能性花坛5、多个功能性草坪6、雨水收集管路7-1和回用管路7-2,集水池1、强化人工滤床系统2、出水池3、设备井4、多个功能性花坛5、多个功能性草坪6均由混凝土、钢板、钢混或砖混制成。
将强化人工滤床系统1、多个功能性花坛5和多个功能性草坪6均设为功能性雨水花园景观的重要组成部分,同时具备水处理功能,作为雨水和中水资源化处理的功能单元。
强化人工滤床系统2内设耐寒植被层2-11、隔热层2-12、潜层布水管2-13、布气管2-10、铁基质生物颗粒载体强化层2-16和保安净化层2-17等净化功能强化措施和耐寒强化措施,且该系统可根据进水水质、水量灵活调节处理负荷或多级串联,适用于不同地区、不同气候、不同季节、不同水质原水的资源化处理。
多个功能性花坛5为功能性雨水花园沿墙面的鲜花景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,其数量、长度、面积及种植鲜花种类可灵活搭配,多个功能性花坛5坛体自上而下分别种植或填充鲜花绿植层5-1、无土栽培沙层5-2、快滤层5-3和出水层5-4,坛体上部设溢流配水堰5-6,防止沿屋面雨水管5-7流下的雨水对鲜花绿植层5-1和无土栽培沙层5-2的冲刷,坛体侧面设U形出水堰5-5,保证多个功能性花坛5内留存植被生长所需水分。多个功能性花坛5内设喷头7-6,当坛体内水量不足时可通过回用管路7-2引水,通过喷头7-6进行喷洒。
多个功能性草坪6为功能性雨水花园地面绿植景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,其数量、长度、面积及种植草、树木种类可灵活搭配,多个功能性草坪内部自上而下分别种植或填充绿植层6-1、无土栽培沙层6-2、快滤层6-3和出水层6-4,草坪侧面设U形出水堰6-5,保证多个功能性草坪6内留存绿植生长所需水分。多个功能性草坪6内设喷头7-6,当草坪内水量不足时可通过回用管路7-2引水,通过喷头7-6进行喷洒。
无土栽培沙层2-12、5-2和6-2均由粒径为0.5~2mm的火山岩陶粒、粒径为0.5~2mm的细沙、粒径为0.5~2mm的活化沸石和粒径为2mm~5mm的催化生物颗粒载体混合而成,填充厚度300mm-400mm,
混合比例为:
0.5~2mm的火山岩陶粒75~85%,
粒径为0.5~2mm的细沙5~15%,
粒径为0.5~2mm的活化沸石6~8%,
粒径为2mm~5mm的催化生物颗粒载体2~4%,
该混合体可提供植被生长所必需的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等微量元素,实现植被的无土栽培,增加了人工滤床过流速率,可有效避免有土栽培所造成的人工滤床堵塞。
多个功能性花坛5和多个功能性草坪6中的快滤层5-3、快滤层6-3均由粒径为5~10mm的火山岩陶粒和粒径为4~16mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为:
粒径为5~10mm的火山岩陶粒60~80%:粒径为4~16mm的活化沸石20~40%,
填充厚度为400mm-500mm。
多个功能性花坛5和多个功能性草坪6中的出水层均由粒径为8~32mm的鹅卵石填充,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度200mm~350mm。
在强化人工滤床2的一侧设置集水池1,如图2所示,集水池1具备将后期雨水与中水和初期雨水分离的功能,集水池1内设置类浮球阀开关1-2和挡水板1-3,初期雨水收集完毕后类浮球阀开关1-2自动关闭,中水从挡水板1-3下部进水,中水泵的启停由类浮球阀控制1-2,类浮球阀1-2关闭后,中水泵自动停止运转,而水质较好的后期雨水沿挡水板1-3直接从初期雨水收集池1的另一端的溢流口1-4排出,溢流口1-4与地表水体或市政管网连接,集水池1中污水通过提升泵1-5打入强化人工滤床系统2;类浮球阀开关1-2活动角度设为60°,挡水板1-3坡度设为2%,使类浮球阀1-2开关关闭时与挡水板1-3在同一直线上;将提升泵1-5安装于集水池1底部集水坑1-6内,通过管道与表层布水管干管阀门2-1和潜层布水管干管阀门2-4相连;在集水池1体顶部设置检查井1-7。该集水池1为本发明针对雨水水量、水质及时空分布特征而设置,可在高效削减城市面源和点源污染的同时控制水处理投资规模。
在强化人工滤床2的另一侧设置出水池3,如图2、图3、图4所示,使出水池3与强化人工滤床2共用墙体,并在出水池3内设置隔墙,与强化人工滤床2墙体形成液下出水U形槽3-1,以保证强化人工滤床2液位,但在两级串联强化人工滤床无需设置隔墙,出水可溢流如出水池3,如图4所示;在出水池3上部设置溢流口3-2,顶部设置检查井3-3,溢流口3-2与地表水体或市政管网相连;将回用水提升泵3-4设置于出水池3底部集水坑3-5内,与回用水干管3-6相连。
在初期雨水收集池1与强化人工滤床2之间设置设备井4,如图2所示,使设备井4可共用两者墙体;将表层布水管阀门2-1、表层布水流量计2-2、潜层布水管阀门2-4、潜层布水流量计2-5、空压机2-7、进气阀2-8、气体流量计2-9均置于设备井4内,并在设备井4顶部设置检查井2-20。
在强化人工滤床2池体内自上而下分别种植、填充或布置耐寒植被层2-11、表层布水管干管2-3及支管2-3-1、无土栽培沙层2-12、隔热层2-13、潜层小阻力配水层2-14、潜层布水管干管2-6及支管2-6-1、离子交换生物氧化层2-15、布气干管2-10及支管2-10-1、铁基质生物颗粒载体强化层2-16、保安净化层2-17、集水层2-18、小阻力出水层2-19,如图2、图4及图5所示。
耐寒植被层2-11种植于无土栽培沙层2-12,耐寒植被层2-11的植被选择芦苇和香蒲,其纳污能力强,对低温恶劣环境适应性强,且次年能大量重新萌发,无需重新种植。
表层布水管干管2-3一端与表层布水流量计2-2连接,另一端一直延伸至强化人工滤床2池体的另一端,表层布水管干管2-3在强化人工滤床2池体内的部分均布设表层布水管支管2-3-1,表层布水管支管2-3-1与表层布水管干管2-3垂直连通,表层布水管支管2-3-1间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,表层布水管干管2-3和表层布水管支管2-3-1设置于耐寒植被层2-11根部、无土栽培沙层2-12表面。
隔热层2-13由粒径为2~8mm的颗粒活性炭、粒径为4~8mm的多孔碳纤维和粒径为4~8mm的电气石混合而成,混合比例为30~40%:35~45%:20~30%,填充厚度为300mm-400mm,利用隔热层对湿地系统保温。
潜层小阻力配水层2-14设置于隔热层2-13与离子交换生物氧化层2-15之间,顶部和底部均铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径5mm,孔间距5mm,两PVC板之间利用直径为10mm、高为30mm的PVC柱支撑,潜层小阻力配水层2-14总高度为70mm。
潜层布水管干管2-6,一端与潜层布水流量计2-5连接另一端一直延伸至强化人工滤床2池体的另一端,潜层布水管干管2-6在强化人工滤床2池体内的部分均布设潜层布水管支管2-6-1,潜层布水管支管2-6-1与潜层布水管干管2-6垂直连通,潜层布水管支管2-6-1间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,潜层布水管干管2-6和潜层布水管支管2-6-1设置于潜层小阻力配水层2-14底部。在低温条件下,强化人工滤床通过潜层布水管干管2-6、潜层布水管支管2-6-1和潜层小阻力配水层2-14进水,以保证进水温度。
离子交换生物氧化层2-15由粒径为2~8mm的火山岩陶粒和粒径为2~8mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-600mm,在离子交换生物氧化层可去除一定量的COD、SS和重金属,并能将90%以上的NH4 +-N氧化为NO3 --N。
布气干管2-10,一端与空气流量计2-9相连,另一端一直延伸至强化人工滤床2池体的另一端,布气干管2-10在强化人工滤床2池体内的部分均布设布气支管2-10-1,布气支管2-10-1与布气干管2-10垂直连通,布气支管2-19-1间距300mm,上均匀开孔,开孔率0.5%~1.5%,布气干管2-10和布气支管2-10-1设置于离子交换生物氧化层2-15和铁基质生物颗粒载体强化层2-16之间,曝气系统可补充低温条件下人工湿地床体的溶解氧不足,保证低温条件下COD和NH4 +-N的快速降解。
铁基质生物颗粒载体强化层2-16由粒径为5~15mm的催化生物颗粒载体填充,填充厚度为100~200mm;保安净化层2-17由粒径为4~16mm的活化沸石填充,填充厚度为300-400mm;集水层2-18由粒径为4~8mm的海砂和粒径为8~32mm的鹅卵石混合而成,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度250mm~350mm。
在铁基质生物颗粒载体强化层2-16内填充催化生物颗粒载体(催化生物颗粒载体是申请人2014年07月23日已授权的发明专利“好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体及制备方法”(专利号ZL201310093411.5)对人工滤床系统进行功能性强化:
(1)利用催化生物颗粒载体物理性质适于微生物生长,且其铁基质生物颗粒载体作用形成微电流,对微生物生长起到刺激作用,保证人工滤床系统内的微生物量及微生物种群的多样性,利用系统内的异养菌、硝化细菌、反硝化细菌快速降解雨水中的COD、NH4 +-N及NO3 --N等;
(2)利用催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用直接将NO3 --N还原,生成N2和NH4 +-N,强化人工滤床的脱氮功能;
(3)利用催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放Fe2+和H2/[H],在有机碳源不足时为反硝化提供无机电子供体,进一步强化人工滤床的脱氮功能;
(4)利用催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放生物Fe2+被生物氧化后产生Fe3+,Fe3+可与PO4 3-反应,生成FePO4·2H2O沉淀,强化人工滤床的除磷功能;
(5)利用催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用将Ag+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等从污水中的置换为单质形态去除,强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能;
(6)利用催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用生成的Fe2+可将六价铬Cr6 +还原为三价铬Cr3+,然后形成氢氧化铬从污水中去除,进一步强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能。
小阻力出水层2-19,如图6、图7所示,设置于集水层2-18之下,顶部铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径10mm,孔圆心间距20mm,两PVC板之间利用直径为20mm、高为50mm的PVC柱支撑,小阻力出水层2-19总高度为70mm。
利用雨水管网7-1将多个功能性花坛5所收集的屋面雨水和多个功能性草坪6所收集的地面雨水输送至集水池1,同时可回收景观、绿化和道路冲洗所喷洒过量的水分,避免水资源浪费。
利用回用水管路7-2将强化人工滤床系统2出水输送至多个功能性花坛5、多个功能性草坪6,利用回用水管路7-4将强化人工滤床系统2出水回用至冲厕、道路冲洗等;在回用水管路7-2上设回流管7-3,当强化人工滤床系统2出水长期储存水质变差时关闭回用水阀7-5,打开回流阀7-6,进行循环处理,保证回用水水质。
实施例2:本实施例为在某高校所建立的功能性雨水花园总面积约500m2,强化人工滤床处理系统总面积15m2,设计雨水来源为建筑群屋面雨水和区域地面径流,汇水面积约2500m2,年降雨/雪量约2000m3。本系统设计中水来源为教学楼生活污水处理系统出水,中水水量约6m3/d。该功能性雨水花园设计暖季雨水处理量为18m3/d,设计暖季雨水处理负荷为1.2m3/m2·d;设计寒季(日平均气温5℃以上)水处理量为12m3/d,设计雨/雪水处理负荷为0.8m3/m2·d。
运行效果:运行过程中对暖季雨水中的有机物、悬浮物、氨氮、硝酸盐氮、藻类(检测叶绿素a)的去除率分别保持在90%~95%、97%~100%、90%~95%、90%~95%、98%~99%,对寒季雨水中的有机物、悬浮物、氨氮、硝酸盐氮、藻类的去除率分别保持在88%~95%、97%~100%、85%~92%、87%~95%、97%~99%,出水水质满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的III类水质。
运行能耗及成本:该功能性雨水花园的雨水处理运行成本为0.118元/m3
实施例3:本实施例为在某高校所建立的功能性雨水花园总面积约400m2,强化人工滤床处理系统总面积20m2,系统进水为雨水和研究中心中水。该功能性雨水花园设计暖季(日平均气温5℃以上)雨水处理量为24m3/d,设计暖季雨水处理负荷为1.2m3/m2·d;设计寒季(日平均气温5℃以上)水处理量为18m3/d,设计雨水处理负荷为0.8m3/m2·d,中水(满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级B以上标准)处理量为9-12m3/d。
运行效果:雨水花园系统出水水质优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的III类水质标准,其中TP浓度优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的II类标准,且运行能耗及成本较低。
实施例4:一种中水同步资源化处理方法,含有以下步骤:将雨水和中水的收集、处理和回用融入花坛、草坪、人工湿地的景观花园,解决城市面源和点源污染;利用耐寒植被、隔热、潜层配水、曝气对雨水花园的人工滤床进行耐寒强化处理;利用铁基质生物颗粒载体快速高效地降解雨水和中水中的污染物质;出水满足绿化及生活饮用水地表水源水质要求,实现雨水和中水同步资源化处理。
一种中水同步资源化处理雨水花园系统,将雨水和中水的收集、处理及回用融入景观花园,它包括多个功能性花坛、多个功能性草坪、雨水收集管路、集水池、设备井、强化人工滤床系统、出水池和回用管路:
多个功能性花坛、多个功能性草坪和强化人工滤床系统均为功能性雨水花园景观的重要组成部分,同时,它们具备水处理功能,是对雨水和中水进行资源化处理的功能单元,处理后出水可直接回用于城市园区绿化、冲厕等,或作为饮用水水源。
集水池具备只接纳中水和初期原水的功能,将初期雨水和后期雨水自动分离,为本发明针对雨水水量、水质及时空分布特征而设置,在高效削减城市面源和点源污染的同时控制水处理投资规模。
强化人工滤床系统设耐寒植被层、隔热层、潜层布水管、布气管、铁基质生物颗粒载体强化层和保安净化层等净化功能强化措施和耐寒强化措施,且该系统可根据进水水质、水量灵活调节处理负荷或多级串联,适用于不同地区、不同气候、不同季节、不同水质原水的资源化处理。
雨水收集管路在收集雨水的同时收集园区绿化过程中施肥和灌溉所产生的污水,在削减污染的同时避免了灌溉过量时造成的水资源浪费。
多个功能性花坛、多个功能性草坪为花园景观,同时具备水处理功能:
多个功能性花坛为功能性雨水花园沿墙面的鲜花景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,其数量、长度、面积及种植鲜花种类可灵活搭配,多个功能性花坛坛体自上而下分别种植或填充鲜花绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,坛体上部设溢流配水堰,防止雨水对鲜花绿植层和无土栽培沙层的冲刷,坛体侧面设U形出水堰,保证多个功能性花坛内留存植被生长所需水分;
多个功能性草坪为功能性雨水花园地面绿植景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,其数量、长度、面积及种植草、树木种类可灵活搭配,多个功能性草坪内部自上而下分别种植或填充绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,草坪侧面设U形出水堰,保证多个功能性草坪内留存绿植生长所需水分;
无土栽培沙层由粒径为0.5~2mm的火山岩陶粒、粒径为0.5~2mm的细沙、粒径为0.5~2mm的活化沸石和粒径为2mm~5mm的催化生物颗粒载体混合而成,混合比例为75~85%:5~15%:6~8%:2~4%,填充厚度300mm-400mm,该混合体可提供植被生长所必需的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等微量元素,实现植被的无土栽培,增加了人工湿地过流速率,可有效避免有土栽培所造成的人工湿地堵塞。
快滤层由粒径为5~10mm的火山岩陶粒和粒径为4~16mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-500mm;
出水层由粒径为8~32mm的鹅卵石填充,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度200mm~350mm。
集水池具备将后期雨水与中水和初期雨水分离的功能:
集水池内设置类浮球阀开关和挡水板,初期雨水收集完毕后类浮球阀开关自动关闭,中水从挡水板下部进水,中水泵的启停由类浮球阀控制,类浮球阀关闭后,中水泵自动停止运转,而水质较好的后期雨水沿挡水板直接从初期雨水收集池的另一端溢流口排出,溢流口与地表水体或市政管网连接,集水池中污水通过提升泵打入强化人工滤床系统;
挡水板将流经初期雨水收集池的后期雨水与初期雨水隔开,避免流动过程中的两者混合;类浮球阀开关活动角度为60°,挡水板坡度为2%,类浮球阀开关关闭时与挡水板在同一直线上;
提升泵安装于初期雨水收集池底部集水坑内,通过管道与表层布水管干管阀门和潜层布水管干管阀门相连;
集水池池体顶部设置检查井。
出水池设置于强化人工滤床的另一侧:
出水池与强化人工滤床共用墙体,池内设置隔墙,与强化人工滤床墙体形成液下出水U形槽,以保证强化人工滤床液位;
出水池底部设回用水提升泵,上部设置溢流口,顶部设置检查井,溢流口与地表水体或市政管网相连;
回用水提升泵置于出水池底部集水坑内,与回用水干管相连。
设备井设置于集水池与强化人工滤床之间,可共用两者墙体,表层布水管阀门、表层布水流量计、潜层布水管阀门、潜层布水流量计、空压机、进气阀、气体流量计均置于设备井内,设备井顶部设置检查井。
强化人工滤床池体内自上而下分别种植、填充或布置耐寒植被层、表层布水管干管及支管、无土栽培沙层、隔热层、潜层小阻力配水层、潜层布水管干管及支管、离子交换生物氧化层、布气干管及支管、铁基质生物颗粒载体强化层、保安净化层、集水层、小阻力出水层:
耐寒植被层种植于无土栽培沙层,耐寒植被层的植被选择芦苇和香蒲,其纳污能力强,对低温恶劣环境适应性强,且次年能大量重新萌发,无需重新种植。
表层布水管干管一端与表层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,表层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设表层布水管支管,表层布水管支管与表层布水管干管垂直连通,表层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,表层布水管干管和表层布水管支管设置于耐寒植被层根部、无土栽培沙层表面;
隔热层由粒径为2~8mm的颗粒活性炭、粒径为4~8mm的多孔碳纤维和粒径为4~8mm的电气石混合而成,混合比例为30~40%:35~45%:20~30%,填充厚度为300mm-400mm;
潜层小阻力配水层设置于隔热层与离子交换生物氧化层之间,顶部和底部均铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径5mm,孔间距5mm,两PVC板之间利用直径为10mm、高为30mm的PVC柱支撑,潜层小阻力配水层总高度为70mm;
潜层布水管干管一端与潜层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,潜层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设潜层布水管支管,潜层布水管支管与潜层布水管干管垂直连通,潜层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,潜层布水管干管和潜层布水管支管设置于潜层小阻力配水层底部;
离子交换生物氧化层由粒径为2~8mm的火山岩陶粒和粒径为2~8mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-600mm,离子交换生物氧化层可去除一定量的COD、SS和重金属,并能将90%以上的NH4 +-N氧化为NO3 --N。
布气干管一端与空气流量计相连,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,布气干管在强化人工滤床池体内的部分均布设布气支管,布气支管与布气干管垂直连通,布气支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率0.5%~1.5%,布气干管和布气支管设置于离子交换生物氧化层和铁基质生物颗粒载体强化层之间;
铁基质生物颗粒载体强化层由粒径为5~15mm的催化生物颗粒载体填充,填充厚度为100~200mm;保安净化层由粒径为4~16mm的活化沸石填充,填充厚度为300-400mm;集水层由粒径为4~8mm的海砂和粒径为8~32mm的鹅卵石混合而成,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度250mm~350mm。
小阻力出水层设置于集水层之下,顶部铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径10mm,孔圆心间距20mm,两PVC板之间利用直径为20mm、高为50mm的PVC柱支撑,小阻力出水层总高度为70mm。
铁基质生物颗粒载体强化层对雨水重污染物快速降解的强化功能:(1)催化生物颗粒载体物理性质适于微生物生长,且其铁基质生物颗粒载体作用形成微电流,对微生物生长起到刺激作用,可保证人工湿地系统内的微生物量及微生物种群的多样性,系统内异养菌、硝化细菌、反硝化细菌可快速降解雨水中的COD、NH4 +-N及NO3 --N;(2)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用可直接将NO3 --N还原,生成N2和NH3-N,强化人工滤床的脱氮功能;(3)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放Fe2+和H2/[H],在微生物脱氮有机碳源不足时为反硝化过程提供无机电子供体,进一步强化人工滤床的脱氮功能;(4)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放生物Fe2+被生物氧化后产生Fe3 +,Fe3+可与PO4 3-反应,生成FePO4·2H2O沉淀,强化人工滤床的除磷功能;(5)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用可将Ag+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等从污水中的置换为单质形态去除,强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能;(6)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用生成的Fe2+可将六价铬(Cr6+)还原为三价铬(Cr3+),然后形成氢氧化铬从污水中去除,进一步强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能。
雨水管网可将多个功能性花坛所收集的屋面雨水和多个功能性草坪所收集的地面雨水输送至集水池,同时可回收景观、绿化和道路冲洗所喷洒过量的水分。
回用水管网可将强化人工滤床系统出水输送至多个功能性花坛、多个功能性草坪、冲厕、道路冲洗等;回用水管网设旁路,当强化人工滤床系统出水长期储存水质变差时关闭回用水阀,打开回流阀,进行循环处理。
实施例5:一种中水同步资源化处理雨水花园系统,包括多个功能性花坛、多个功能性草坪、雨水收集管路、集水池、设备井、强化人工滤床系统、出水池和回用管路;初期雨水收集池设置在强化人工滤床一侧,多个功能性花坛、多个功能性草坪、集水池、设备井和强化人工滤床均由混凝土、钢板、钢混或砖混制成。
设置多个功能性花坛、多个功能性草坪,并设强化人工滤床系统,均作为功能性雨水花园景观的重要组成部分,同时具备水处理功能。
集水池具备只接纳中水和初期原水的功能,可将初期雨水和后期雨水自动分离,可在高效削减城市面源和点源污染的同时控制水处理投资规模。
在强化人工滤床系统设耐寒植被层、隔热层、潜层布水管、布气管、铁基质生物颗粒载体强化层和保安净化层等净化功能强化措施和耐寒强化措施,且该系统可根据进水水质、水量灵活调节处理负荷或多级串联,适用于不同地区、不同气候、不同季节、不同水质原水的资源化处理。
设置雨水收集管路,同时可收集园区绿化过程中施肥和灌溉所产生的污水,在削减污染的同时避免了灌溉过量时造成的水资源浪费。
多个功能性花坛作为功能性雨水花园沿墙面的鲜花景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,灵活搭配其数量、长度、面积及种植鲜花种类,多个功能性花坛坛体自上而下分别种植或填充鲜花绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,坛体上部设溢流配水堰,防止雨水对鲜花绿植层和无土栽培沙层的冲刷,坛体侧面设U形出水堰,保证多个功能性花坛内留存植被生长所需水分。
多个功能性草坪作为功能性雨水花园地面绿植景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征,其数量、长度、面积及种植草、树木种类可灵活搭配,多个功能性草坪内部自上而下分别种植或填充绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,草坪侧面设U形出水堰,保证多个功能性草坪内留存绿植生长所需水分。
无土栽培沙层由火山岩陶粒、细沙、活化沸石和催化生物颗粒载体配制而成,由该混合体提供植被生长所必需的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等微量元素,实现植被的无土栽培;快滤层由火山岩陶粒和活化沸石混合而成;出水层由鹅卵石混合而成。
使集水池具备将后期雨水与中水和初期雨水分离的功能,在集水池内设置类浮球阀开关和挡水板,初期雨水收集完毕后类浮球阀开关自动关闭,中水从挡水板下部进水,中水泵的启停由类浮球阀控制,类浮球阀关闭后,中水泵自动停止运转,而水质较好的后期雨水沿挡水板直接从初期雨水收集池的另一端溢流口排出,溢流口与地表水体或市政管网连接,集水池中污水通过提升泵打入强化人工滤床系统;挡水板将流经初期雨水收集池的后期雨水与初期雨水隔开,避免流动过程中的两者混合;类浮球阀开关活动角度为60°,挡水板坡度为2%,类浮球阀开关关闭时与挡水板在同一直线上;将提升泵安装于初期雨水收集池底部集水坑内,通过管道与表层布水管干管阀门和潜层布水管干管阀门相连,并在集水池池体顶部设置检查井。
将出水池设置于强化人工滤床的另一侧,与强化人工滤床共用墙体,池内设置隔墙,与强化人工滤床墙体形成液下出水U形槽,保证强化人工滤床液位;并在出水池底部设回用水提升泵,上部设溢流口,顶部设置检查井,溢流口与地表水体或市政管网相连;将回用水提升泵置于出水池底部集水坑内,与回用水干管相连。
将设备井设于集水池与强化人工滤床之间,可共用两者墙体,表层布水管阀门、表层布水流量计、潜层布水管阀门、潜层布水流量计、空压机、进气阀、气体流量计均置于设备井内,设备井顶部设置检查井。
在强化人工滤床池体内自上而下分别种植、填充或布置耐寒植被层、表层布水管干管及支管、无土栽培沙层、隔热层、潜层小阻力配水层、潜层布水管干管及支管、离子交换生物氧化层、布气干管及支管、铁基质生物颗粒载体强化层、保安净化层、集水层、小阻力出水层。
耐旱植被层的植被选择纳污能力强、对低温恶劣环境适应性强的芦苇和香蒲,种植于无土栽培沙层。
使表层布水管干管一端与表层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,表层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设表层布水管支管,表层布水管支管与表层布水管干管垂直连通,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,表层布水管干管和表层布水管支管设置于耐寒植被层根部、无土栽培沙层表面。
隔热层由颗粒活性炭、多孔碳纤维和电气石混合而成,可达到在低温条件下对人工湿地系统保温的目的。
将潜层小阻力配水层设置于隔热层与离子交换生物氧化层之间,顶部和底部均铺设多孔PVC板,并在两PVC板之间利用PVC柱支撑。
使潜层布水管干管一端与潜层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,潜层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设潜层布水管支管,潜层布水管支管与潜层布水管干管垂直连通,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,满足潜层小阻力配水要求,将潜层布水管干管和潜层布水管支管设置于潜层小阻力配水层底部。
离子交换生物氧化层由火山岩陶粒和活化沸石混合而成,在该层有充足的溶解氧,可去除一定量的COD、SS和重金属,并能将90%以上的NH4 +-N氧化为NO3 --N。
使布气干管一端与空气流量计相连,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,布气干管在强化人工滤床池体内的部分均布设布气支管,布气支管与布气干管垂直连通,上均匀开孔,开孔率0.5%~1.5%,布气干管和布气支管设置于离子交换生物氧化层和铁基质生物颗粒载体强化层之间,以在冬季补充人工湿地床体水处理所需溶解氧。
铁基质生物颗粒载体强化层由催化生物颗粒载体填充,以强化人工滤床系统污染物降解功能,铁基质生物颗粒载体强化层对雨水中污染物快速降解的强化功能:
(1)催化生物颗粒载体物理性质适于微生物生长,且其铁基质生物颗粒载体作用形成微电流,对微生物生长起到刺激作用,可保证人工湿地系统内的微生物量及微生物种群的多样性,系统内异养菌、硝化细菌、反硝化细菌可快速降解雨水中的COD、NH4 +-N及NO3 --N;
(2)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用可直接将NO3 --N还原,生成N2和NH3-N,强化人工滤床的脱氮功能;
(3)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放Fe2+和H2/[H],在微生物脱氮有机碳源不足时为反硝化过程提供无机电子供体,进一步强化人工滤床的脱氮功能;
(4)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用不断释放生物Fe2+被生物氧化后产生Fe3+,Fe3+可与PO4 3-反应,生成FePO4·2H2O沉淀,强化人工滤床的除磷功能;
(5)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用可将Ag+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等从污水中的置换为单质形态去除,强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能;
(6)催化生物颗粒载体内铁基质生物颗粒载体作用生成的Fe2+可将六价铬(Cr6+)还原为三价铬(Cr3+),然后形成氢氧化铬从污水中去除,进一步强化人工滤床对雨水所携带的重金属的消减功能。
保安净化层由活化沸石填充,进一步保证系统出水水质;人工滤床集水层由海砂和鹅卵石混合而成。
将小阻力出水层设置于集水层之下,顶部铺设多孔PVC板,PVC板与池底之间利用PVC柱支撑。
设置回用水管路,将强化人工滤床系统出水输送至多个功能性花坛、多个功能性草坪、冲厕、道路冲洗等;并在回用水管路设旁路,当强化人工滤床系统出水长期储存水质变差时关闭回用水阀,打开回流阀,进行循环处理,保证回用水水质。
如上所述,对本发明的实施例进行了详细地说明,但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形,这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此,这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中水同步资源化处理方法,其特征在于含有以下步骤:将雨水和中水的收集、处理和回用融入花坛、草坪、人工湿地的景观花园,利用耐寒植被、隔热、潜层配水、曝气对雨水花园的人工滤床进行耐寒强化处理;利用铁基质生物颗粒载体降解雨水和中水中的污染物质;利用耐寒植被、隔热层、潜层配水系统、曝气系统对人工湿地进行耐寒强化,进行雨水和中水同步资源化处理。
2.一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于将雨水和中水的收集、处理及回用融入景观花园,包括多个功能性花坛、多个功能性草坪、雨水收集管路、集水池、设备井、强化人工滤床系统、出水池和回用管路;
多个功能性花坛、多个功能性草坪和强化人工滤床系统能够进行水处理,多个功能性花坛、多个功能性草坪和强化人工滤床系统对雨水和中水进行资源化处理,处理后出水直接回用于城市园区绿化、冲厕,或作为饮用水水源;
集水池接纳中水和初期原水,将初期雨水和后期雨水自动分离,针对雨水水量、水质及时空分布特征设置,
强化人工滤床系统对耐寒植被层、隔热层、潜层布水管、布气管、铁基质生物颗粒载体强化层和保安净化层进行净化强化措施处理和耐寒强化措施处理,根据进水水质、水量调节处理负荷或多级串联,
雨水收集管路在收集雨水的同时收集园区绿化过程中施肥和灌溉所产生的污水。
3.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于多个功能性花坛有功能性雨水花园沿墙面的鲜花景观布置,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征、数量、长度、面积及种植鲜花种类搭配,多个功能性花坛坛体自上而下分别种植或填充鲜花绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,坛体上部设溢流配水堰,坛体侧面设U形出水堰,
多个功能性草坪有功能性雨水花园地面绿植景观,根据建筑群格局和建筑群所在区域特征、数量、长度、面积及种植草、树木种类搭配,多个功能性草坪内部自上而下分别种植或填充绿植层、无土栽培沙层、快滤层和出水层,草坪侧面设U形出水堰,
无土栽培沙层由粒径为0.5~2mm的火山岩陶粒、粒径为0.5~2mm的细沙、粒径为0.5~2mm的活化沸石和粒径为2mm~5mm的催化生物颗粒载体混合而成,混合比例为75~85%:5~15%:6~8%:2~4%,填充厚度300mm-400mm,混合体含有植被生长的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni微量元素;
快滤层由粒径为5~10mm的火山岩陶粒和粒径为4~16mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-500mm;
出水层由粒径为8~32mm的鹅卵石填充,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度200mm~350mm。
4.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于集水池将后期雨水与中水和初期雨水分离,集水池内设置类浮球阀开关和挡水板,初期雨水收集完毕后类浮球阀开关自动关闭,中水从挡水板下部进水,中水泵的启停由类浮球阀控制,类浮球阀关闭后,中水泵自动停止运转,水质较好的后期雨水沿挡水板直接从初期雨水收集池的另一端溢流口排出,溢流口与地表水体或市政管网连接,集水池中污水通过提升泵打入强化人工滤床系统;类浮球阀开关活动角度为60°,挡水板坡度为2%,类浮球阀开关关闭时与挡水板在同一直线上;提升泵安装于初期雨水收集池底部集水坑内,通过管道与表层布水管干管阀门和潜层布水管干管阀门相连;集水池池体顶部设置检查井。
5.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于出水池连接强化人工滤床的另一侧:出水池与强化人工滤床共用墙体,池内有隔墙,与强化人工滤床墙体形成液下出水U形槽;出水池底部设回用水提升泵,上部设置溢流口,顶部设置检查井,溢流口与地表水体或市政管网相连;回用水提升泵置于出水池底部集水坑内,与回用水干管相连。
6.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于设备井连接在集水池与强化人工滤床之间,共用两者墙体,表层布水管阀门、表层布水流量计、潜层布水管阀门、潜层布水流量计、空压机、进气阀及气体流量计均置于设备井内,设备井顶部设置检查井。
7.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于强化人工滤床池体内自上而下分别种植、填充或布置耐寒植被层、表层布水管干管及支管、无土栽培沙层、隔热层、潜层小阻力配水层、潜层布水管干管及支管、离子交换生物氧化层、布气干管及支管、铁基质生物颗粒载体强化层、保安净化层、集水层及小阻力出水层:耐寒植被层种植于无土栽培沙层;
表层布水管干管一端与表层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,表层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设表层布水管支管,表层布水管支管与表层布水管干管垂直连通,表层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,表层布水管干管和表层布水管支管设置于耐寒植被层根部、无土栽培沙层表面;
隔热层由粒径为2~8mm的颗粒活性炭、粒径为4~8mm的多孔碳纤维和粒径为4~8mm的电气石混合而成,混合比例为30~40%:35~45%:20~30%,填充厚度为300mm-400mm;
潜层小阻力配水层设置于隔热层与离子交换生物氧化层之间,顶部和底部均铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径5mm,孔间距5mm,两PVC板之间利用直径为10mm、高为30mm的PVC柱支撑,潜层小阻力配水层总高度为70mm;
潜层布水管干管一端与潜层布水流量计连接,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,潜层布水管干管在强化人工滤床池体内的部分均布设潜层布水管支管,潜层布水管支管与潜层布水管干管垂直连通,潜层布水管支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率1%~1.5%,潜层布水管干管和潜层布水管支管设置于潜层小阻力配水层底部;
离子交换生物氧化层由粒径为2~8mm的火山岩陶粒和粒径为2~8mm的活化沸石混合而成,两种填料的混合比例为60~80%:20~40%,填充厚度为400mm-600mm,
布气干管一端与空气流量计相连,另一端一直延伸至强化人工滤床池体的另一端,布气干管在强化人工滤床池体内的部分均布设布气支管,布气支管与布气干管垂直连通,布气支管间距300mm,上均匀开孔,开孔率0.5%~1.5%,布气干管和布气支管设置于离子交换生物氧化层和铁基质生物颗粒载体强化层之间;
铁基质生物颗粒载体强化层由粒径为5~15mm的催化生物颗粒载体填充,填充厚度为100~200mm;保安净化层由粒径为4~16mm的活化沸石填充,填充厚度为300-400mm;集水层由粒径为4~8mm的海砂和粒径为8~32mm的鹅卵石混合而成,混合比例为30~40%:60-70%,填充厚度250mm~350mm;
小阻力出水层设置于集水层之下,顶部铺设厚20mm多孔PVC板,PVC板孔径10mm,孔圆心间距20mm,两PVC板之间利用直径为20mm、高为50mm的PVC柱支撑,小阻力出水层总高度为70mm。
8.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于雨水管网将多个功能性花坛所收集的屋面雨水和多个功能性草坪所收集的地面雨水输送至集水池,同时回收景观、绿化和道路冲洗所喷洒过量的水分。
9.根据权利要求2所述的一种中水同步资源化处理雨水花园系统,其特征在于回用水管网强化人工滤床系统出水输送至多个功能性花坛、多个功能性草坪、冲厕、道路冲洗;回用水管网设旁路,强化人工滤床系统出水长期储存水质变差时关闭回用水阀,打开回流阀,进行循环处理。
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