CN109183531B - 一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法 - Google Patents
一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法并通过一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合系统实现，包括依次连接的透水混凝土路面、复合基质绿化带、贮水池及回用管路；透水混凝土路面结构层底部通过集水管路与复合基质绿化带进水口连通；复合基质绿化带由上而下依次是：耐淹水绿化带植物、砂土层、石英砂层、沸石层、页岩层和砾石层，复合基质绿化带底部出水管与贮水池连通；贮水池上端设检查井和溢流管，溢流管就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵并与回用管路连通。本发明为消纳路面雨水并实现雨水就地回用提供了可行途径，可为市政养护等提供水源，也有利于促进海绵城市建设。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，属于雨水资源化利用技术与海绵城市建设领域。
背景技术
我国水资源匮乏且时空分布不均匀，而随着人们生活水平的不断提高，用水量也在不断上升，城市供水压力不断加大。与此同时，一方面，随着城市快速发展及城市下垫面的硬质化，城市降雨径流通过排水管外排，给市政管道带来很大压力，城市内涝时有发生；另一方面，雨水资源遭到严重浪费，未能充分利用。“海绵城市”建设新理念的提出为城市雨水管理提出了新思路，而目前国内对雨水的“渗、滞、蓄”及“排”关注较多，对“净、用”关注较少。实际上，对雨水就地消纳的同时，结合道路灰色基础设施与绿色基础设施对雨水进行净化，从而在径流量消纳的同时实现雨水资源化利用，是未来发展的重点方向和实现“海绵城市”的重要途径。
降雨过程中，雨水沿道路表面形成径流，径流中混入大量地表污染物，如有机物、重金属、氮、磷等，此时的径流直接汇入排水系统或河道，会加大排水系统负荷，导致河水污染，同时也极大地浪费了雨水资源。透水混凝土路面是具有快速削减雨期径流量、减轻城市排水设施负担和净化径流污染的一种新型环保生态路面，其对雨水径流中的悬浮固体、重金属和石油类去除效果明显，但对氮和磷的去除率仅为35～75％，净化效果不稳定，出水达不到回用标准，需要结合其他生物工程措施，强化雨水径流的净化，实现回用。
中国专利申请号为200710200117.4和201710523583.X的专利申请文件分别介绍了利用透水混凝土路面渗透和收集雨水资源，并将收集到的雨水用于绿化带浇洒及绿化植物土壤补水，在一定程度上提高了雨水的利用率，但未考虑到雨水径流中污染物较多，而透水混凝土路面水质净化效果有限，直接收集的雨水难以达到回用标准，直接利用可能会带来负面影响。专利申请号为201410040722.X、201710727239.2及文献《结合透水混凝土路面的垂直流-水平流组合人工湿地雨水收集处理系统设计》和文献《透水混凝土路面/人工湿地雨水收集处理系统的设计》介绍了透水混凝土路面和生物滞留池或人工湿地相结合对雨水进行收集、处理并利用，去除了雨水径流中的污染，提高了雨水的利用率，但近年来，城市化发展迅速，城市开发空间有限，土地资源稀缺，在道路周边兴建生物滞留池和人工湿地等缺乏合适土地空间，代价较大，此外，传统人工湿地等对氮、磷等污染物去除效果一般，也较难达到雨水回用标准，因此应用受到局限。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种施工便捷、维护简单的集雨水收集、净化和回用于一体的透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，包括依次连接的透水混凝土路面、复合基质绿化带、贮水池及回用管路形成组合系统；所述透水混凝土路面结构层底部通过集水管路与复合基质绿化带进水口连通；所述复合基质绿化带由上而下依次是：耐淹水绿化带植物、砂土层、石英砂层、沸石层、页岩层和砾石层，复合基质绿化带底部出水管与贮水池连通；所述贮水池上端设检查井和溢流管，溢流管就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵并与回用管路连通；所述回用管路上设阀门和取水口。
进一步地，所述透水混凝土路面结构层底部集水管从非机动车道下方穿过，与机动车道和非机动车道间构建的复合基质绿化带相接，净化后的雨水储存于贮水池并通过设置回用泵及回用管路系统实现回用。
优选地，所述透水混凝土路面面层高度为8～15cm，采用粒径为2～5mm单级配粒径花岗岩碎石、PO42.5级普通硅酸盐水泥、聚羧酸缓凝高性能减水剂(其添加量为水泥质量的0.3％)等，按水灰比0.3，集灰比3.7，采用集料表面包裹法浇筑而成。
优选地，所述透水混凝土路面结构层高度为25～40cm，从下往上分别为8～15cm粒径20～40卵石承托层、8～15cm粒径10～20mm砾石层和8～15cm粒径5～10mm碎石层。
进一步地，所述透水混凝土路面结构层底部设置直径75～150mm耐压柔性管材集水管，从非机动车道下方穿过，与复合基质绿化带相连。
进一步地，所述复合基质绿化带根据绿化带深度由上而下依次包括：耐淹水绿化隔离带植物、5～10cm砂土层、5～15cm粒径1～2mm石英砂层、10～20cm粒径4～8mm沸石层、10～20cm粒径8～20mm页岩层和5～10cm粒径20～40mm砾石层。
进一步地，所述复合基质绿化带进水口设于石英砂层中上部位置，复合基质绿化带底部设置直径75～150mm集水管，集水管表面开直径10～15mm孔，开孔率20～35％，集水管外包覆尼龙丝网及土工布，所述复合基质绿化带出水管设于砾石层中部位置。
进一步地，所述贮水池顶部设进水管，与复合基质绿化带出水管相接，贮水池上端设溢流管，溢流管就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵并与回用管路连通，回用泵上方设带锁密封检查井。
进一步地，所述回用管路设阀门和取水口。
一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，包括以下过程：
雨水经透水混凝土路面面层和结构层下渗至结构层底部，通过透水混凝土路面面层及结构层中的过滤、基质吸附和微生物作用对雨水进行初步净化，再由集水管路进入复合基质绿化带进水口，依次流经石英砂层、沸石层、页岩层及砾石层，通过沸石、页岩等强化对雨水中氮磷的去除，使其达到回用标准，净化后的雨水通过出水管进入贮水池，贮水池通过回用泵与回用管路连通，利用阀门控制取水，用于绿化带浇洒和道路清扫养护等杂用用途。
与已有技术方法相比，本发明具有以下特点和有益效果：
(1)与传统透水混凝土路面收集并利用雨水相比，本发明通过透水混凝土路面与复合基质绿化带组合来强化对雨水的净化，提高了回用雨水水质。
(2)与传统透水混凝土路面结合生物滞留池或人工湿地收集、净化和利用雨水相比，本发明充分将现有透水路面灰色基础设施与绿化带等绿色基础设施结合，利用透水混凝土路面组合复合基质绿化带对雨水径流收集、净化并利用，改建已有绿化带即可，施工方便，造价低廉，维护简单，效果较好。
(3)本发明净化雨水效果显著，净化后的雨水水质达到城市杂用水水质标准，并可实现就地回用。
附图说明
图1为本发明透水混凝土路面与复合基质绿化带组合系统的结构示意图；
图2为实施例1和实施例2雨水水质净化效果图；
图1中：1、透水混凝土人路面(人行道)；2、非机动车道；3、复合基质绿化带；4、贮水池；5、回用管路；6、机动车道；7、面层；8、结构层；9、密实混凝土基层；10、夯实土层；11、集水管路；12、复合基质绿化带进水口；13、砂土层；14、石英砂层；15、沸石层；16、页岩层；17、砾石层；18、复合基质绿化带集水管；19、复合基质绿化带出水管(贮水池进水管)；20、带锁密封检查井；21、溢流管；22、回用泵；23、阀门；24、取水口；25、耐淹水绿化隔离带植物
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行描述并通过实施实例进行进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合系统，包括依次连接的透水混凝土路面(人行道)1、复合基质绿化带3、贮水池4以及回用管路5；所述透水混凝土路面包括面层7、结构层8、密实混凝土基层9和夯实土层10；结构层8底部通过集水管路11与复合基质绿化带进水口12连通；复合基质绿化带3由上而下依次是：耐淹水绿化隔离带植物(本实施例选种黄杨)25、砂土层13、石英砂层14、沸石层15、页岩层16和砾石层17，上部设进水口12，底部设复合基质绿化带集水管18和出水管19，复合基质绿化带出水管19与贮水池4连通；贮水池上端设检查井20和溢流管21，溢流管21就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵22并与回用管路5连通；回用管路5上设阀门23和取水口24。本实施例中，所述透水混凝土路面面层7高度为10cm，采用粒径为2～5mm单级配粒径花岗岩碎石、PO42.5级普通硅酸盐水泥、聚羧酸缓凝高性能减水剂(其添加量为水泥质量的0.3％)等，按水灰比0.3，集灰比3.7，采用集料表面包裹法浇筑而成，成型试件在标准养护室养护28天至测试龄期；所述透水混凝土路面结构层8高度为30cm，从下往上分别为10cm粒径20～40卵石承托层、10cm粒径10～20mm砾石层和10cm粒径5～10mm碎石层；所述复合基质绿化带3由上而下依次包括：耐淹水绿化隔离带植物25(本实施例中选种黄杨)、5cm砂土层10、10cm粒径1～2mm石英砂层14、10cm粒径4～8mm沸石层15、10cm粒径8～20mm页岩层16和5cm粒径20～40mm砾石层17；所述复合基质绿化带进水口12设于石英砂层14中上部位置，复合基质绿化带底部设置直径100mm集水管18，集水管18表面开直径10mm孔，开孔率20～35％，集水管18外包覆尼龙丝网及土工布，所述复合基质绿化带出水管19设于砾石层17中部位置；复合基质绿化带底部出水管19与贮水池4连通；贮水池上端设带锁密封检查井20和溢流管21，溢流管21就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵22并与回用管路5连通；回用管路5上设阀门23和取水口24。
本实施例中透水混凝土路面试验装置为直径20cm，高度40cm圆柱体，复合基质绿化带设为60*80*40cm立方柱体。水力负荷控制为0.4m3/(m2·d)，雨水径流污染物初始浓度设为：CODCr为97.10±10.18mg/L，TN为6.94±0.42mg/L，TP为0.27±0.03mg/L。
利用本实施例进行雨水收集、净化及回用的方法，包括如下步骤：
雨水经透水混凝土路面面层和结构层迅速下渗至结构层底部，通过透水混凝土路面面层及结构层中的过滤、基质吸附和微生物作用等对雨水进行初步净化，再由集水管路进入复合基质绿化带进水口，依次流经石英砂层、沸石层、页岩层及砾石层，通过沸石、页岩等强化对雨水中氮磷的去除，使其达到回用标准(见图2)，净化后的雨水通过出水管进入贮水池，贮水池通过回用泵与回用管路连通，利用阀门控制取水，雨水资源得以利用。
实施例2
实施例2复合基质绿化带3各基质厚度与实施例1不同，复合基质绿化带3由上而下依次包括：耐淹水绿化隔离带植物25(本实施例中选种黄杨)、5cm砂土层10、15cm粒径1～2mm石英砂层14、15cm粒径4～8mm沸石层15、15cm粒径8～20mm页岩层16和5cm粒径20～40mm砾石层17，其余特征与本发明实施例1完全相同。
应用测试：
待装置运行稳定后，分别测定实施例1和实施例2装置对雨水径流的净化效果。
实施例1和实施例2进水污染物浓度CODcr为97.10±10.18mg/L，TN浓度为6.94±0.42mg/L，TP浓度为0.27±0.03mg/L，在水力负荷为0.2m3/(m2·d)条件下运行，实施例1和实施例2对CODCr、TN和TP去除率范围分别为84.12％～91.79％、69.87％～78.03％和77.53％～84.39％，具体结果见图2。由实施例1和实施例2可以看出，控制其他条件不变时，增大复合基质绿化带基质厚度一定程度上可以提高其对雨水径流中污染物的去除率。
通过以上结果可以看出，经过本发明的处理，雨水径流中污染物大部分被去除，回用的雨水水质得到大幅提升，达到城市杂用水水质标准。
Claims (4)
1.一种透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，包括以下步骤：雨水经透水混凝土路面面层和结构层下渗至结构层底部，通过透水混凝土路面面层及结构层中的过滤、基质吸附和微生物作用对雨水进行初步净化，再通过集水管路进入复合基质绿化带进水口，依次流经石英砂层、沸石层、页岩层及砾石层，通过沸石、页岩强化对雨水中氮、磷的去除，使其达到回用标准，净化后的雨水通过出水管进入贮水池，贮水池通过回用泵与回用管路连通，利用阀门控制取水，用于绿化带浇洒和道路清扫养护用途；
所述的透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法通过透水混凝土路面与复合基质绿化带组合系统实现，系统特征在于：包括依次连接的透水混凝土路面、复合基质绿化带、贮水池及回用管路形成组合系统；所述透水混凝土路面结构层底部通过集水管路与复合基质绿化带进水口连通；所述复合基质绿化带由上而下依次是：耐淹水绿化带植物、砂土层、石英砂层、沸石层、页岩层和砾石层，复合基质绿化带底部出水管与贮水池连通；所述贮水池上端设检查井和溢流管，溢流管就近与市政雨水井连通，贮水池底部设回用泵并与回用管路连通；所述回用管路上设阀门和取水口。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，其特征在于，所述透水混凝土路面结构层底部设置直径75～150mm耐压柔性管材集水管，集水管从非机动车道下方穿过，与机动车道和非机动车道间构建的复合基质绿化带相接。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，其特征在于，所述复合基质绿化带根据绿化带深度由上而下依次包括：耐淹水绿化带植物、5～10cm砂土层、5～15cm粒径1～2mm石英砂层、10～20cm粒径4～8mm沸石层、10～20cm粒径8～20mm页岩层和5～10cm粒径20～40mm砾石层。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土路面与复合基质绿化带组合雨水回用方法，其特征在于，所述复合基质绿化带进水口设于石英砂层中上部位置，复合基质绿化带底部设置直径75～150mm集水管，集水管表面开直径10～15mm孔，开孔率20～35％，集水管外包覆尼龙丝网及土工布，所述复合基质绿化带出水管设于砾石层中部位置。
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