CN108797775A - 一种用砂石坑改造的景观型净水调蓄系统、其施工方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雨水净化调蓄系统，该系统包括依次连接的进水植草沟、景观型净水调蓄池和出水植草沟；所述进水植草沟的沟渠横断面为三角形，底部填充砂石，边坡上种有草皮植被，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留固体废弃物；所述景观型净水调蓄池由砂石坑改造而成，所述景观净水调蓄池的底部和四周池壁均以砂石为主形成砂石层，底部的所述砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层，所述景观型净水调蓄池内还包括水生植物；所述出水植草沟的沟渠上种有草皮植被。该系统雨季可调控雨水，通过砂石渗透、植物和微生物系统净化雨水；旱季雨水外引用于河道补水、农田灌溉等；利用现有的砂石坑，成本低、施工简单且节约土地资源。

Description

一种用砂石坑改造的景观型净水调蓄系统、其施工方法以及 应用

技术领域

本发明涉及一种涉及雨水净化调蓄领域，具体地涉及景观型净水调蓄装置，尤其涉及一种景观型净水调蓄系统、该调蓄系统的制造方法以及利用该系统进行的水体净化和/或调蓄方法。

背景技术

从上世纪50年代开始，北京市出现许多开采砂石的坑塘；到了90年代中期，因为有地下水溢出，砂石坑停止开采后，这里一度成了倒卸建筑渣土、生活废品的地方，导致垃圾遍地、沙土飞扬。与此同时，北京城市化进程改变了水文循环的下垫面性质，造成城市地区水文情势变化，雨水地表径流量大幅增加，造成严重的城市水资源短缺和雨洪灾害；但雨水作为城市水循环系统中的重要环节，对调节地区水资源和改善生态环境极为关键。

目前，越来越多的研究将雨水水质管理、洪水管理和城市开发对城市水文过程的影响综合起来考虑和解决。例如根据当地自然地理、水文地质特点、水资源状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等，合理确定低影响开发控制目标与指标，从整个流域出发，沿河的支流水系、湿地湖泊、水库以及一些低洼地是相互补充的雨水调节涵蓄系统，满足雨水自然宣泄的空间；并通过系统空间中的植物、微生物作用达到水质改善的目标，同时考虑用景观安全格局理论构建区域雨水安全格局，并作为区域生态基础设施的一部分。但由于雨水调蓄系统多采用钢筋混凝土浇筑建成，因此成本高、施工复杂且占用土地资源面积。

CN204727721U涉及一种兼具蓄水与水体净化的生态调蓄池，其形状为椭圆形或矩形，所述生态调蓄池设有一进水管道，所述进水管道接入一滤坝的入口，所述滤坝的出口与所述生态调蓄池相连通；所述滤坝内置若干装有火山岩颗粒的填料球，所述滤坝的入口、出口处均设有网状闸板。采用该实用新型，可以对汇流的雨水起到蓄水和净化的双重作用。然而，由于其在进水处完成水体净化，净化后的水体再进一步储存在蓄水池中，故其施工程序复杂、成本较高。

因此，需要一种成本低、施工简单且能有效利用废弃土地资源的景观型净水调蓄系统，并且通过该调蓄系统实现水体的净化和/或调蓄作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用砂石坑改造的景观型净水调蓄系统，该系统包括顺着水流方向依次连接的进水植草沟、景观型净水调蓄池和出水植草沟；

所述进水植草沟的沟渠横断面为三角形，底部填充砂石，边坡上种有草皮植被，其中，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留固体废弃物，所述砂石任选地取自普通砂石坑；

所述景观型净水调蓄池由普通砂石坑改造而成，所述景观净水调蓄池的底部和四周池壁均以砂石为主形成砂石层，底部的所述砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层，所述景观型净水调蓄池内还包括水生植物；

所述出水植草沟的沟渠上种有草皮植被。

进一步地，所述普通砂石坑为开采砂石后形成的坑塘，所述坑塘四周及底部均为透水性良好的砂石结构。

进一步地，所述的进水植草沟中，顺着水流方向每间隔十米设置一组灌木丛。

进一步地，所述景观型净水调蓄池底部的所述砂石层上铺设厚度400mm的煤渣层；

或，所述景观型净水调蓄池底部的所述砂石层上铺设厚度为200mm的麦饭石层，所述麦饭石层上再铺设200mm的煤渣层。

进一步地，所述水生植物包括沉水植物、挺水植物和/或生态浮岛。

进一步地，所述沉水植物包括狐尾藻和/或龙须眼子菜；所述挺水植物包括再力花、美人蕉、水生鸢尾花和/或水葱；所述生态浮岛上至少种植美人蕉、再力花、水生鸢尾花和/或水葱。

进一步地，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池、和/或所述出水植草沟根据需要可以分别配置为一个或两个以上；

当所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟为两个以上时，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟相互连接构成网状结构。

进一步地，所述景观型净水调蓄池内还投有微生物填料，用于通过微生物分解作用去除池水中的污染物。

进一步地，所述景观型净水调蓄池纵截面为圆角梯形、底部的所述砂石层上铺设所述煤渣层和/或所述麦饭石层、四周仍为砂石铺砌，便于雨水渗透。

进一步地，底部的所述砂石层和所述麦饭石层之间设置有滤网；

或，所述麦饭石层和所述煤渣层之间设置有滤网。

进一步地，所述沉水植物包括狐尾藻和/或龙须眼子菜；所述挺水植物包括再力花、美人蕉、水生鸢尾花和/或水葱；所述生态浮岛上至少种植美人蕉、再力花、水生鸢尾花和/或水葱。优选地，以所有水生植物整体为百分比基准，其中，所述沉水植物包括20％狐尾藻、15％龙须眼子菜；所述挺水植物包括20％再力花、10％美人蕉、10％水生鸢尾花、15％水葱；所述生态浮岛包括10％美人蕉。

进一步地，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池、和/或所述出水植草沟根据需要可以分别配置为一个或两个以上；

当所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟为两个以上时，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟相互连接构成网状结构。

进一步地，所述景观型净水调蓄池内还投有微生物填料，用于通过微生物分解作用去除池水中的污染物。

进一步地，所述景观型净水调蓄池纵截面为圆角梯形、底部砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层、四周仍为砂石铺砌，便于雨水渗透。

进一步地，底部的所述砂石层和所述麦饭石或所述煤渣层之间设置有滤网；或，所述麦饭石层和所述煤渣层之间设置有滤网。

本发明还提供一种前述的景观型净水调蓄系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待施工的所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟进行修整；

S2、所述进水植草沟的沟渠横断面为三角形，在所述进水植草沟底部填充砂石，边坡上种有草皮植被，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留固体废弃物；

S3、所述景观型净水调蓄池底部的砂石的底部和四周池壁均以砂石为主形成砂石层，底部的所述砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层，所述景观型净水调蓄池内还种植有水生植物；

S4、所述出水植草沟的边坡上种有草皮植被。

进一步地，施工过程中，结合所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/ 或所述出水植草沟的数量和布置位置开展施工工作。

本发明进一步还提供一种利用前述的景观型净水调蓄系统进行水体净化和 /或调蓄的方法，水流从所述进水植草沟流入，所述进水植草沟的沟渠边坡上种有草皮植被，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留水体中的固体废弃物；

水流经过所述进水植草沟进入所述景观型净水调蓄池，所述景观型净水调蓄池通过砂石的渗透作用、水生植物和/或微生物填料对水体进行净化并储存水体，并视旱季或雨季对水体进行调蓄；

当旱季时，将水体外引用于河道补水和/或农田灌溉；

当雨季时，储存并净水水体，避免洪涝灾害。

进一步地，所述微生物填料包括SNP悬浮型生物填料。

例如中国专利ZL932170170.X中所述，该生物填料由纤维丝球体、网格外壳和通心多孔柱体组成；纤维丝球体由直径为0.1～1mm塑料纤维构成，它是微生物的主要附着场所，网格外壳起固定填料形状作用，其网孔可作为微生物摄取食物、O₂和排泄代谢产物通道，通心多孔柱体为球体内部微生物与周围环境交流提供通道，使得球体空间得到最大限度的利用。

上述的生物填料的特殊构造使得每个单元填料同时具有好氧、亏氧和厌氧三种微环境。传统方法则必须通过改变反应器的曝气和搅拌方式来达到改变上述工况的目的。从而使单元填料中既可以进行有机物好氧分解、N化物的硝化、 P的吸收，又可以进行厌氧水解、酸化、反硝化以及P的释放等一系列过程，而且由于这些反应在同一单元填料中进行，可以进行内部传质，从而使硝化－反硝化、P的吸收与释放以及水解－好氧等相关过程可以在同一填料中相继进行，而不需要象常规方法那样通过回流等手段来实现，即单元填料可同时具有水解－好氧、A/O、A2/O等工艺的优势。

同时由于生物填料内部相对稳定的附着条件和从好氧-厌氧连续变化的微环境，为生存各种不同环境要求的微生物提供了良好地条件，单元填料中存在有从营养物-细菌-原生动物-后生动物的食物链，由于大量的后生动物原生动物对老化细菌、原生动物的吞噬作用，使细菌一直具有极强的活性，并且使剩余污泥产量减少到最大限度。

由于填料在反应器中呈不断运动状态，填料表面更新速度加快，微生物与营养物(有机物、O₂、N、P等)接触机会增加，使载体与营养物之间的接触带有主动性，克服了固定膜系统的被动缺陷，同时微生物的代谢产物又可尽快地输走，为微生物生存提供了极佳的条件。

球体纤维采用带有极性基团的塑料纤维制造，使生物填料对某些极性大分子具有主动吸附性能，使大分子物质吸附于填料上，从而延长了这些大分子物质与微生物的接触时间，为大分子物质的有效去除提供了条件。

生物填料材质柔软、有弹性，可挤压，当填料用作高负荷生物处理载体且有一定剩余污泥时，可将填料从反应池中取出，挤压出高浓度的污泥，不需设污泥浓缩池，但其污泥浓度远较浓缩污泥浓度高，便于污泥处置。

网格外壳网孔可以是方形、菱形或圆形等。当填料用于厌氧生物处理时其通心多孔柱体可取消。本悬浮型填料可采用手工和机械方法制造。本生物填料直接投加于普通活性污泥系统，可在不改变原系统所有运行条件的情况下，大大提高原系统的处理能力和效率，并获得较好的脱氮除磷功能。将本生物填料用于各类生物流化床或其他生物膜系统效果更佳。

又如中国专利ZL95200192.6中所述，本填料用塑料制造，由填充物、网格外壳和网格外壳组成。网格外壳由两个勾爪、两个勾爪口、通心多孔柱体、半球形的网格外罩组成，四者成一体，一次注塑成形。两个勾爪和两个勾爪口均分布在网格外罩的边沿上，通心多孔柱体为锥状，四周布满小孔。

网格外壳和网格外壳结构完全相同。组装时，将填充物充填于多孔柱体和网格外罩之间，然后将网格外壳上的勾爪插入到网格外壳上的勾爪口内，并用电烙铁点焊一下即可。

填充物由塑料丝带构成，它是微生物的主要附着场所；网格外壳起固定填料形状作用，其网孔可作为微生物摄取食物、O₂和排泄代谢产物的通道，通心多孔柱体为微生物与周围环境交流提供通道，使得球体空间得到最大限度的利用。

上述特殊的构造使得每一个单元填料同对具有好氧、缺氧和厌氧三种微环境。传统方法则必须通过改变反应器的曝气和搅拌的方式才能达到上述目的，故本单元填料中既可以进行有机物好氧分解、N化物的硝化、P的吸收又可以进行厌氧水解、酸化、反化硝以及P的释放等一系列过程，即单元填料可同时具有水解-好氧、缺氧/好氧、厌氧-缺氧/好氧等工艺的优势。

由于填料内部形成了从好氧一厌氧连续变化的微环境，为生存各种不同环境要求的微生物提供了良好的条件，从而在单元填料中形成了从营养物-细菌- 原生动物-后生动物的食物链。大量地后生动物、原生动物对老化细菌、原生动物的吞噬，使细菌一直具有积极的活性，并且使剩余污泥量减少到最大限度。

本发明所述的轻质气凝胶材料的优点在于：

1、本发明有效利用采砂石形成的废弃砂石坑，避免对土壤进行修复造成的成本浪费，有效利用自然资源；

2、本发明可以在雨季调控雨水，并通过砂石渗透、植物和/或微生物净水雨水；在旱季将存蓄的雨水引出，用于给河道补水、农田灌溉等。能够有效的调配水资源；

3、本发明还能够利用现有林地，种植不同颜色和组合的水生植物，营造丰富、壮丽的滨水景观，美化自然环境、固化水土资源。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1是本发明提供的一种景观型净水调蓄系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种景观型净水调蓄系统的俯视视角的示意图；

图3为现有普通砂石坑结构示意图；

图4为设置有灌木丛的进水植草沟结构示意图；

图5为出水植草沟结构示意图。

1-进水植草沟；2-灌木丛；3-景观型净水调蓄池；4-挺水植物；5-出水植草沟；6-沉水植物；7-煤渣层；8-砂石层；9-生态浮岛；10-麦饭石层；11- 滤网；12-现状砂坑；13-水生鸢尾花；14-再力花；15-美人蕉；16-水葱。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

实施例1

其中，优选地，景观型净水调蓄池3底部的砂石层8上铺设厚度为200mm的麦饭石层10、再铺设厚度200mm的煤渣层7；所述水生植物包括沉水植物6、挺水植物4和生态浮岛9，沉水植物6包括狐尾藻和龙须眼子菜；挺水植物包括再力花14、美人蕉15、水生鸢尾花13和水葱16，生态浮岛包括美人蕉15。更优选地，底部的所述砂石层8和所述麦饭石层10之间设置有滤网11；或，底部的所述麦饭石层10和所述煤渣层7之间设置有滤网11(未体现在附图中)。

其中，所述麦饭石层10具有较强的吸附能力，能够吸附水中的有毒物质，且麦饭石中含有钙、铁、钠等天然矿物质易于释放，并且还能够从麦饭石上面的无数小孔中释放出氧。

并且，所述滤网11既能够盛放麦饭石，又能够起到过滤作用。优选地，所述滤网为120-160目，能够使滤网充分、有效地过滤水中的悬浮颗粒，起到净化水体的作用。

同时，所述煤渣层7可以是任选的煤渣，优选为锅炉燃烧后的废弃物(出于环保和废物利用的目的)，由于燃烧使得煤渣结构膨大，有特别多的蜂窝状细孔，这些废弃物不溶于水，经筛选洗净后同样可用作过滤材料，对水体具有净化作用。并且，煤渣对水体中的恶臭和其他异味有良好的吸附作用，是一种廉价且高效的过滤材料。

其中，所述出水植草沟5为具有三角形断面的沟渠。

其中，所述进水植草沟1、景观型净水调蓄池3、出水植草沟5分别为一个或几个。

所述沉水植物6包括20％狐尾藻、15％龙须眼子菜；挺水植物4包括20％再力花14、10％美人蕉15、10％水生鸢尾花13、15％水葱16，生态浮岛9包括10％美人蕉15。所述的狐尾藻、龙须眼子菜种植于水池底部煤渣层上，所述的再力花14、水葱12片植于景观型净水调蓄池3的边坡浅水区上，所述美人蕉11、水生鸢尾花13点缀种植于景观型净水调蓄池3的四周水岸线上。在不影响水池调蓄功能的同时，顺境就势展现了水生植物、水生花卉的独特景观魅力。其中，所述生态浮岛9上的美人蕉15的根系可为所述景观型净水调蓄池3中的微生物提供其生命活动所需要的氧气和其他营养物质。

所述景观型净水调蓄池3底部、四周是砂石铺砌，便于雨水渗透地下，补充地下水；且景观型净水调蓄池3内投有微生物填料，种植水生植物，通过砂石渗透、植物吸附作用以及微生物分解作用去除雨水中污染物质。所述景观型净水调蓄池3具有雨水调蓄和净化功能的景观水体，可有效削减较大区域的径流总量、径流污染和峰值流量。

所述景观型净水调蓄池3内还可投放微生物填料，所述微生物填料和水生植物能够通过滤、吸附、沉淀、植物对营养元素的摄取和微生物的分解等多种作用实现对池内水体的高效净化。

所述进水植草沟1沿道路设置，衔接所述景观型净水调蓄池3。如图4所示，所述进水植草沟1为具有三角形断面的沟渠，每间隔十米设置一组灌木丛2，进水植草沟1的沟渠底部铺设厚度100mm的砂石层8。灌木丛2用来截留塑料袋等固体废弃物。其中，所述进水植草沟1同时还能收集、输送和排放径流雨水，所述植草沟1具有建设及维护费用低，易与景观结合的优点。

如图5所示，所述出水植草沟5为三角形断面的沟渠，沟渠上均种有草皮植被。所述景观型净水调蓄池3一侧连接进水植草沟1，另一侧通过出水植草沟5排水。

雨季时，雨水通过进水植草沟1中的砂石沉降吸附颗粒物，同时收集、输送至景观型净水调蓄池3，一部分雨水通过池内砂石层8渗透到地下，补充地下水，另一部分雨水存储于池内，缓解排水管道输送压力，起到调蓄作用；当雨水的水位线超过出水植草沟5沟底时，雨水通过出水植草沟5排出。景观型净水调蓄池3内投有微生物填料，种植一定数量水生植物，通过植物和微生物系统去除雨水中污染物质，从而起到净化作用。旱季时，所述景观型净水调蓄池3 可利用水泵出水用于农田灌溉、绿化景观用水、河道补水等，从而实现对雨水有效收集和利用。

汛期多雨时，景观型净水调蓄池3中的雨水停留8-10天后可把雨水引出，以保证有空间调蓄下一场雨水。

此外，该雨水净化存蓄系统利用现有的砂石坑，成本低、施工简单且节约土地资源。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：设置两个以上的进水植草沟1和出水植草沟5，便于雨水调蓄。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：现有普通砂石坑12会有多个聚集现象，把改造后形成的两个以上景观型净水调蓄池3串联在一起，进行多级雨水处理。

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，可轻易想到其各种变化或替换，这些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。

Claims (10)

1.一种用砂石坑改造的景观型净水调蓄系统，其特征在于，该系统包括顺着水流方向依次连接的进水植草沟、景观型净水调蓄池和出水植草沟；

所述进水植草沟的沟渠横断面为三角形，底部填充砂石，边坡上种有草皮植被，其中，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留固体废弃物，所述砂石任选地取自普通砂石坑；

所述景观型净水调蓄池由普通砂石坑改造而成，所述景观净水调蓄池的底部和四周池壁均以砂石为主形成砂石层，底部的所述砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层，所述景观型净水调蓄池内还包括水生植物；

所述出水植草沟的沟渠上种有草皮植被。

2.根据权利要求1所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述普通砂石坑为开采砂石后形成的坑塘，所述坑塘四周及底部均为透水性良好的砂石结构。

3.根据权利要求1所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述的进水植草沟中，顺着水流方向每间隔十米设置一组灌木丛。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述景观型净水调蓄池底部的所述砂石层上铺设厚度400mm的煤渣层；

或，所述景观型净水调蓄池底部的所述砂石层上铺设厚度为200mm的麦饭石层，所述麦饭石层上再铺设200mm的煤渣层。

5.根据权利要求4所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述水生植物包括沉水植物、挺水植物和/或生态浮岛。

6.根据权利要求5所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述沉水植物包括狐尾藻和/或龙须眼子菜；所述挺水植物包括再力花、美人蕉、水生鸢尾花和/或水葱；所述生态浮岛上至少种植美人蕉、再力花、水生鸢尾花和/或水葱。

7.根据权利要求6所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池、和/或所述出水植草沟根据需要可以分别配置为一个或两个以上；

当所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟为两个以上时，所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟相互连接构成网状结构。

8.根据权利要求4-7任一项所述的景观型净水调蓄系统，其特征在于，所述景观型净水调蓄池内还投有微生物填料，用于通过微生物分解作用去除池水中的污染物。

9.一种权利要求1-8任一项所述的景观型净水调蓄系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待施工的所述进水植草沟、所述景观型净水调蓄池和/或所述出水植草沟进行修整；

S2、所述进水植草沟的沟渠横断面为三角形，在所述进水植草沟底部填充砂石，边坡上种有草皮植被，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留固体废弃物；

S3、所述景观型净水调蓄池底部的砂石的底部和四周池壁均以砂石为主形成砂石层，底部的所述砂石层上铺设煤渣层和/或麦饭石层，所述景观型净水调蓄池内还种植有水生植物；

S4、所述出水植草沟的边坡上种有草皮植被。

10.一种利用权利要求1-8任一项所述的景观型净水调蓄系统进行水体净化和/或调蓄的方法，其特征在于，水流从所述进水植草沟流入，所述进水植草沟的沟渠边坡上种有草皮植被，顺着水流方向沿所述进水植草沟间隔设置若干组灌木丛，用于截留水体中的固体废弃物；

水流经过所述进水植草沟进入所述景观型净水调蓄池，所述景观型净水调蓄池通过砂石的渗透作用、水生植物和/或微生物填料对水体进行净化并储存水体，并视旱季或雨季对水体进行调蓄；

当旱季时，将水体外引用于河道补水和/或农田灌溉；

当雨季时，储存并净水水体，避免洪涝灾害。