CN108178441A - 一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组，其包括透水模组框架，封装的慢渗模块和快渗模块；所述透水模组框架是以粘土矿物为基质，以粒径0.1‑1mm的农业废弃物颗粒为造孔剂，按基质：造孔剂：水为70:20:10的比例均匀混合后，通过压模机制备初模，置于800℃窑炉，高温煅烧成型；所述慢渗模块含有土壤：生物炭：木屑：粗砂：铁粉：特效微生物菌群；所述快渗模块含有粒径20mm的沸石。所述慢渗模块为除污核心部分，快渗模块为辅助部分兼顾导水，两种模块交替拼装组合。

Description

一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组。
背景技术
当前，按照海绵城市建设所遵循的“渗、导、蓄、调”的理念，新技术和新材料层出不穷。如增加地表渗透系数的透水砖，开发新的矿物材料和制作工艺，在保持原有路面强度的同时，增强地表径流的渗透，减少路面积水。又如人工湿地，通过构建水、土环境-植物-动物-微生物的小型生态系统，在涵养水源的同时，净化水质。
然而，透水砖仅有增强径流渗透，兼有物理截留大颗粒的功能，不具有通过微生物降解污染物的主动截污净化功能。人工湿地虽然具有一定的净化功能，但是污染负荷有限，仅能够处理一定污染水平的污水，而且应用区域受限，仅适用于气候适宜地区。
目前我国城市空气污染严重，雨污分流改造滞后，地表径流水质较差，仅靠透水砖及人工湿地，可以做到海绵城市的吸收，但难以达到水质净化并释放回用。同时，城市废弃工业场地存在大量的污水渗坑，需要一种复合海绵城市理念的生态处理方式。针对城市生活污水，涌现出多种污水处理组合工艺，如化粪池-多介质土地处理-人工湿地组合工艺，虽然能够有效地处理生活污水，但存在施工复杂，工期长，长期运行易堵塞、维护难等问题。
发明内容
本发明的技术方案，一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组，包括透水模组框架，慢渗模块，快渗模块，其特征在于，将透水建材结构与具有物理、化学及生物等生物地球化学过程的填充物有机结合，可根据当地污染状况，地形地貌以及处理目标，灵活设计，现场拼装，快速施工，使流经的地表水即能够吸收蓄存，又能够释放回用，以实现真正意义的储物海绵。包括以下步骤，步骤一、制备具有透水性，支撑性和可塑性的透水模组框架；步骤二、制备慢渗和快渗模块并封装。
进一步，所述的透水模组框架，以粘土矿物为基质，以粒径0.1-1mm的农业废弃物颗粒为造孔剂，按基质：造孔剂：水为70:20:10的比例均匀混合后，通过压模机塑性为长*宽*高为200mm*100mm*100mm的无顶空心矩形框状，框厚15mm。其中，用于快渗模块的框架，需另外在底部每间隔50mm，冲压直径 5mm的孔，冲压两排。将两种类型的透水框架初模，置于800℃窑炉，高温煅烧成型。慢渗模块框架通过造孔剂形成的微孔和介孔缓慢渗水；快速渗水框架除四壁缓慢渗水外，底部通过大孔快速渗水。
进一步，所述的慢渗模块，为土壤：生物炭：木屑：粗砂：铁粉：特效微生物菌群按质量比60：10：10：15：4：1均匀混合。步骤一所述慢渗模块框架内铺棉麻织物片层后，装入上述混合填充物，封装为慢渗模块。
进一步，所述慢速模块生物炭为，农业废弃物(如秸秆、稻草及牲畜粪便等) 限氧高温热解(大于400℃)所获得的多孔碳基颗粒。
进一步，所述快渗模块为粒径20mm的沸石，装入步骤一所述快渗模块框架内，封装为快渗模块。
进一步，将所述快渗模块和慢渗模块合理化拼装。
根据上述的海绵城市建设用透水除污材料拼装模组，适用于城市雨污径流、河道污水、经过隔油厌氧池后的生活污水以及城市渗坑的污水。
本发明的有益效果：
所述透水模组框架是由粘土矿物和农业废弃物混合高温煅烧成型的多孔材料，其具有承载力强，孔隙度高，渗透系数大等特点。每个模组框架可承载至多 25kg的填充物，装填后整体抗压大于35MPa。透水框架透水率大于20mm/s。
所述慢渗模块为土壤、生物炭、木屑、粗砂、铁粉及特效微生物菌均匀混合。慢渗模块内渗透系数较低，整体透水率大于1mm/s。
所述快渗模块为沸石，渗透系数较高，整体透水率大于15mm/s。
所述慢渗模块为除污核心部分，快渗模块为辅助部分兼顾导水，两模块交替拼装使用，可在工程区形成饱和带和非饱和带交替区域。慢渗模块区为饱和区，发生物理、化学、生物等生物地球化学过程，并提供足够的保留时间。快渗模块为非饱和区，水流滴滤的流态进入，含氧量高于慢渗模块，发生硝化反应及沉降除磷。以应用于厦门的生活污水中试系统为例，原水化学需氧量COD 300mg/L, 五日生化需氧量BOD5 180mg/L,氨氮30mg/L,总磷5mg/L,日流量20t/d，停留时间约1d。经过系统处理后，水质达到污水综合排放标准1级A标准。
所述慢渗模块的生物炭以及透水框架的造孔剂均来自于农业废弃物，若该模块组合批量化生产，可以实现农业废弃物有效的资源化和减量化。
附图说明
图1为本发明海绵城市建设用透水除污材料拼装模组结构示意图
图2为本发明透水框架及快渗模块框架底板示意图
图3为本发明透水模组拼装模式示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本方面海绵城市建设用透水除污材料拼装模组包括，透水模组框架，封装的慢渗模块和快渗模块等。其中：
透水模组框架以粘土矿物为基质，以粒径0.1-1mm的农业废弃物颗粒为造孔剂，按基质：造孔剂：水为70:20:10的比例均匀混合后，通过压模机塑性为长* 宽*高为200mm*100mm*100mm的无顶空心矩形框状，框厚15mm。其中，用于快渗模块的框架，需另外在底部每间隔50mm，冲压直径5mm的孔，冲压两排。将两种类型的透水框架初模，置于800℃窑炉，高温煅烧成型。慢渗模块框架通过造孔剂形成的微孔和介孔缓慢渗水；快速渗水框架除四壁缓慢渗水外，底部通过大孔快速渗水。
慢渗模块，包括土壤：生物炭：木屑：粗砂：铁粉：特效微生物菌群，按质量比60：10：10：15：4：1均匀混合。慢渗模块框架内铺棉麻织物片层后，装入上述混合填充物，封装为慢渗模块。其中，生物炭为农业废弃物(如秸秆、稻草及牲畜粪便等)限氧高温热解(大于400℃)所获得的多孔碳基颗粒，使农业废弃物资源化、减量化。特效微生物菌群，为生活污水处理厂活性污泥经过筛选、驯化对高负荷有机废水具有特效降解效果的混合微生物菌群，提高慢渗模块对有机污染物的降解效率。此慢渗模块混合填充物，营造了一个特殊的生态系统。土壤是天然的生态系统基质，土壤孔隙可以通过空间排阻作用截留大粒径颗粒物。土壤胶体颗粒可以吸附有机污染物，同时，土壤为微生物提供优良的生活场所，以及微生物所需的碳源，氮源及微量元素。生物炭作为土壤改良剂的研究是今年环境科学领域研究热点，其利用农业废弃物，通过限氧热解获取碳基多孔介质并应用于土壤，改变了废弃物直接燃烧排放二氧化碳的传统路径，增加土壤碳汇，改善土壤质量，同时生物炭对有机/无机污染物有强的亲和能力，因此，应用生物炭于土壤是废弃物资源化、减量化的新途径。生物炭由于本身的丰富的有机质与多孔结构，在吸附污染物的同时，为微生物提供良好的栖息地，使土壤既能够吸附污染物又能利用微生物够降解有机污染物，固定重金属。木屑作为调理剂加入填充物，一方面增加土壤有机质，一方面改善土壤结构，增加渗透系数和通气。此外，慢渗模块内为缺氧环境，土壤，生物炭以及木屑所提供的碳源，有助于反硝化细菌发生反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气。粗砂增加土壤孔隙率和透水率，防止堵塞。铁粉在混合体系中作为还原剂，与氧化性的有机污染物和重金属发生氧化反应生成铁盐。
快渗模块为粒径20mm的沸石。沸石是一种天然矿物，具有较高的阳离子交换量，污水中的氨氮离子可以与沸石表面的盐离子发生阳离子交换反应，固定氨氮。此外，若快渗模块与慢渗模块拼装混合使用，快渗模块形成非饱和含水层，含氧量较充足，利于硝化细菌发生硝化反应，将氨氮转化为硝酸盐。同时，慢渗模块产生的二价铁盐进一步氧化为三价铁盐，形成氢氧化铁胶体与磷酸盐发生络合反应，固定磷酸盐。
现场施工开挖坑道后，快渗模块与慢渗模块交替拼装，类似于砌墙，慢速模块为砖，快渗模块为水泥，形成不同渗透系数的区域。其中慢渗模块为主反应区，停留时间较长，快渗模块为次反应区，兼顾快速导水。根据现场水质，处理目标和地形，设计模组铺设深度及层数。如现场为道路，拼装后需用框架材质制作板材，对铺设现场进行顶部封装。如现场为花园或观景，拼装后仅需在铺设现场种植相应的景观植物。若仅针对地表径流，仅需按照市政道路建设铺设模块。若针对生活污水或城市渗坑的污水，为达到集中处理和美观的要求，需在地表下模块内铺设布水管道，在处理单元末端设置相应排水管道和地下蓄水空间。
实施例1
厦门市某小型社区的生活污水排污系统作为中试区域，进水原水化学需氧量 COD300mg/L,五日生化需氧量BOD5 180mg/L,氨氮30mg/L,总磷5mg/L,日流量10t/d。施工区域长*宽*深为8000mm*2000mm*1000mm,靠近河岸且路面距河面高2m，设计区域为河岸景观，处理后污水直排入河流。工作坑区作业完成后，交替铺置快渗和慢渗模块，顶部路面为慢渗模块并种植景观植物，施工时间为1d。施工完成后，污水直接排入设计处理区域，污水快速直接深入地下，经过系统处理后，水质达到污水综合排放标准1级A标准。
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种海绵城市建设用透水除污材料拼装模组，其特征在于，包括透水模组框架，封装的慢渗模块和快渗模块。
2.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述的透水模组框架，是以粘土矿物为基质，以粒径0.1-1mm的农业废弃物颗粒为造孔剂，按基质：造孔剂：水为70:20:10的比例均匀混合后，通过压模机制备初模，置于800℃窑炉，高温煅烧成型。
3.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述的透水模组框架为无顶空心矩形框状，，其尺寸为长*宽*高为200mm*100mm*100mm，框厚15mm。
4.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述的透水模组框架，在底部每间隔50mm，冲压直径5mm的孔，冲压两排，用于快渗模块。
5.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述的慢渗模块，是在透水模组框架内铺棉麻织物片层，然后装入土壤：生物炭：木屑：粗砂：铁粉：特效微生物菌群按质量比60：10：10：15：4：1均匀混合填充物，封装为慢渗模块。
6.根据权利要求5所述的拼装模组，其特征在于，所述生物炭为农业废弃物经限氧高温热解所获得的多孔碳基颗粒。
7.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述快渗模块是将粒径20mm的沸石装入所述透水模组框架内，封装为快渗模块。
8.根据权利要求1所述的拼装模组，其特征在于，所述封装的快渗模块和慢渗模块进行合理化拼装。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118108336A (zh) * 2023-12-20 2024-05-31 广东省环境科学研究院 适用于离子型稀土矿区地下水污染修复的可渗透反应墙及其反应系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456620A (zh) * 2009-01-05 2009-06-17 北京大学 多介质快速渗滤污水处理的装置及其方法
CN201358190Y (zh) * 2009-01-05 2009-12-09 北京大学 深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置
CN104072189A (zh) * 2014-07-08 2014-10-01 尹小林 用赤泥和植物残渣制造轻质多孔烧结材料的方法
CN104876340A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 湖南艾布鲁环保科技有限公司 一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法
CN105625549A (zh) * 2016-03-16 2016-06-01 南京林业大学 一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统
CN107190613A (zh) * 2017-07-04 2017-09-22 广西大学 一种地下先储水后慢渗排水系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456620A (zh) * 2009-01-05 2009-06-17 北京大学 多介质快速渗滤污水处理的装置及其方法
CN201358190Y (zh) * 2009-01-05 2009-12-09 北京大学 深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置
CN104072189A (zh) * 2014-07-08 2014-10-01 尹小林 用赤泥和植物残渣制造轻质多孔烧结材料的方法
CN104876340A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 湖南艾布鲁环保科技有限公司 一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法
CN105625549A (zh) * 2016-03-16 2016-06-01 南京林业大学 一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统
CN107190613A (zh) * 2017-07-04 2017-09-22 广西大学 一种地下先储水后慢渗排水系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118108336A (zh) * 2023-12-20 2024-05-31 广东省环境科学研究院 适用于离子型稀土矿区地下水污染修复的可渗透反应墙及其反应系统

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