CN110240358A - 一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池 - Google Patents

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Abstract

一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,属于被污染的城市雨水处理的技术领域。本发明对雨水中的悬浮物、有机污染物、氮、磷、重金属和病原菌有去除效能。本发明中一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,包括预沉池、生物滞留池和沸石滤池,三者之间串联。本发明对重金属的去除率可以达到99%以上,对总悬浮物的去除率可达90%以上。对大肠杆菌的去除率在96%以上。出水各项指标均符合景观环境用水水质标准,可以直接排入环境中。本发明组合式滤池适用于污染较严重的径流雨水,和合流制老城区的雨污混流水。

Description

一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池
技术领域
本发明属于被污染的城市雨水处理的技术领域;具体涉及一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池。
背景技术
在降雨过程中,附着在屋顶、道路等地方的油脂、氮、磷、重金属等污染物随雨水径流的冲刷,未经处理或不充分处理而直接进入江河、湖泊等受纳水体,或者进入城市排水管网后溢流进入水体,造成大量污染,破坏水生生态系统。因此,控制雨水径流中的污染物非常重要。
雨水滤池,包括生物滞留滤池是较常用的雨水处理设施,对雨水进行分散控制,在雨水径流产生的地方尽可能地就近蓄存和处理雨水,从而通过降低雨水流量峰值,同时降低地表径流中的污染物浓度。地表滤池在尺寸,位置,构造和外观方面的灵活性,得到越来越广泛的应用。生物滞留池可以被用作沿着路边的绿化带,街道景观的生态树池,或者公共空间内的雨水花园。
研究表明,雨水滤池对悬浮物、石油烃、有机物和铅等重金属去除效果较好,对氮和磷的去除效果一般。在我国,老城区的排水合流制较多,且受土地和建成区限制,分流制改造困难较多,合流制排水溢流中混合生活污水,致使雨水中病原菌、氮和磷含量很高,排入河湖会引起水体富营养化,并给人类带来健康威胁。
发明内容
本发明提供了一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,本发明对雨水中的悬浮物、有机污染物、氮、磷、重金属和病原菌有去除效能。
本发明中一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,包括预沉池1、生物滞留池2和沸石滤池4,所述预沉池1的出水口设置在生物滞留池2的上方,生物滞留池2的下部设置有第二排水管25且生物滞留池2的出水口与第二排水管25进水口连通,第二排水管25的出水口设置在蓄水井3下部,蓄水井3上部设置有连通管31且蓄水井3的出水口与连通管31进水口连通,连通管31的出水口设置在沸石滤池4的上方,第二排水管25上设置有溢流管26,溢流管26顶部伸出生物滞留池2顶部且溢流管26的出水口位于生物滞留池2上方,沸石滤池4下部设置出水管45,或者将沸石滤池4底部与土壤直接接触。在土壤渗透系数高于2.5cm/h的地区,沸石雨水滤池不设集水管,水流直接深入土壤。在土壤渗透系数低于该值的地区,在砾石层中部高度铺设穿孔集水管排水。
进一步地限定,所述生物滞留池2为半淹没式生物滞留池,半淹没式生物滞留池前设沉淀型前池或植草沟沉淀泥沙和稳定水流。生物滞留池种植有草本植物。
进一步地限定,所述生物滞留池2的内壁设置有防渗层24。
进一步地限定,所述生物滞留池2内从下至上依次设置承托层21、砂层22和种植土层23,第二排水管25设置在承托层21内,第二排水管25插入生物滞留池2的部分均布通孔。
进一步地限定,承托层21由粒径(d10)大于8mm的砾石和/或碎石填充而成,填充高度为15cm-30cm,当砾石和碎石混合填充时,按任意比混合。
进一步地限定,所述砂层22由0.3mm-1.0mm的砂粒填充而成,其不均匀系数(K60)=1.5~3.0,填充高度为40cm-60cm,填充后压实整平。
进一步地限定,所述种植土层23由砂壤土填充而成,种植土层23中壤土与砂的质量比为1:2至2:1,种植土层23的不均匀系数(K60)=5.0~10.0,种植土层23中粒径小于0.1mm的粉砂质量比小于2%,填充高度为15cm-20cm,pH值在5.5~6.5之间。
进一步地限定,沸石滤池4内从下至上依次设置砾石层41、粗砂层42、沸石层43和覆盖层44,所述砾石层41中部设置出水管45,所述出水管45插入沸石滤池4部分均布通孔。
进一步地限定,砾石层41由粒径(d10)大于8mm的砾石和/或碎石填充而成,填充高度为15cm-30cm,当砾石和碎石混合填充时,按任意比混合。
进一步地限定,粗砂层42由粒径1.0mm-2.0mm的粗砂粒填充而成,不均匀系数(K60)=1.5~3.0,填充高度为10cm~20cm,填充后压实整平。
进一步地限定,所述覆盖层44由全覆盖1-2层卵石填充而成,卵石的粒径为10mm-30mm。
进一步地限定,沸石层43由混合均匀的天然沸石和改性沸石填充而成,其中天然沸石和改性沸石的质量比为3:1至1:1,填充高度为20cm~30cm,天然沸石的颗粒大小为0.3mm-0.6mm,不均匀系数(K60)=1.5~2.0。
进一步地限定,所述改性沸石是通过下述步骤制备的:将天然沸石清洗后用浓度为2mol/LNaCl溶液中浸泡,清洗烘干后加入0.1mol/L氯化铜溶液,在pH值为7.0-8.0条件下搅拌2小时,清洗烘干后于180℃中焙烧2小时,得到改性沸石,改性沸石的负载铜离子量大于5mg/g。
本发明的组合式雨水滤池面积及形状根据具体地形设置,不做具体要求,但应保证布水均匀。每个组合中,半淹没式生物滞留池和沸石雨水滤池的表面积需相近。每组滤池的服务面积不超过单池表面积的20倍。
本发明对重金属的去除率可以达到99%以上,对总悬浮物的去除率可达90%以上。对大肠杆菌的去除率在96%以上。出水各项指标均符合景观环境用水水质标准,可以直接排入环境中。
本发明可以直接应用于受污染的道路雨水径流的处理或合流制溢流的雨污混流水的处理。本发明组合式滤池适用于污染较严重的径流雨水,和合流制老城区的雨污混流水。
附图说明
图1是本发明的组合式滤池结构示意图。
具体实施方式
实施例1:结合图1进行说明,本实施例中用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,包括预沉池1、生物滞留池2和沸石滤池4;
所述预沉池1下部设置第一排水管11,第一排水管的出水口设置在生物滞留池2的上方;
所述生物滞留池2为半淹没式生物滞留池,其内壁设置有防渗层24,生物滞留池2内从下至上依次设置承托层21、砂层22和种植土层23,种植土层23上种植有草本植物;
承托层21由粒径(d10)大于8mm的砾石填充而成,填充高度为30cm;
所述砂层22由1.0mm的砂粒填充而成,其不均匀系数(K60)=2.0,填充高度为50cm,填充后压实整平;
所述种植土层23由砂壤土填充而成,种植土层23中壤土与砂的质量比为1:2,种植土层23的不均匀系数(K60)=5.0,种植土层23中粒径小于0.1mm的粉砂质量比小于2%,填充高度为15cm,pH值在5.5~6.5之间;
第二排水管25设置在承托层21内,第二排水管25插入生物滞留池2的部分均布通孔;
第二排水管25的出水口设置在蓄水井3下部,蓄水井3上部设置有连通管31且蓄水井3的出水口与连通管31进水口连通,连通管31的出水口设置在沸石滤池4的上方,第二排水管25上设置有溢流管26,溢流管26顶部伸出生物滞留池2顶部且溢流管26的出水口位于生物滞留池2上方;
沸石滤池4内从下至上依次设置砾石层41、粗砂层42、沸石层43和覆盖层44,所述砾石层41中部设置出水管45,所述出水管45插入沸石滤池4部分均布通孔。
砾石层41由粒径(d10)大于8mm的碎石填充而成,填充高度为20cm;
粗砂层42由粒径1.0mm-2.0mm的粗砂粒填充而成,不均匀系数(K60)=3.0,填充高度为20cm,填充后压实整平;所述覆盖层44由全覆盖2层卵石填充而成,卵石的粒径为20mm;
沸石层43由混合均匀的天然沸石和改性沸石填充而成,其中天然沸石和改性沸石的质量比为3:1,填充高度为30cm,天然沸石的颗粒大小为0.5mm,不均匀系数(K60)=2.0;
所述改性沸石是通过下述步骤制备的:将天然沸石清洗后用浓度为2mol/LNaCl溶液中浸泡,清洗烘干后加入0.1mol/L氯化铜溶液,在pH值为8.0条件下搅拌2小时,清洗烘干后于180℃中焙烧2小时,得到改性沸石。
经过汇流和预沉淀处理后或植草沟转输的受污染雨水或雨污混流水先进入半淹没式生物滞留池。雨水中有机污染物通常包括油脂和油、多环芳烃等碳氢化合物,表面活化剂等,有机物的去除过程主要发生在半淹没式生物滞留池中,通过填料基质的吸附和微生物降解作用。氮磷污染物也基本在生物滞留池中去除,主要通过植物根系吸收及微生物的作用去除。通过出水抬升使滞留池形成半淹没区,在该区发生反硝化反应,促进氮污染物的去除。重金属等污染物主要通过土壤和植物根系的吸附作用。生物滞留池表层土壤的截留过滤作用。在半淹没式生物滞留池中,雨水中大部分污染物被去除,而后进入沸石雨水滤池。在经过沸石层时,负载铜离子的沸石与水中的病原微生物接触,将大部分病原微生物灭活。同时,雨水中残余的有机污染物、氮磷通过天然沸石的吸附作用和砂层的截留作用去除。
在中雨条件下,雨水与生活污水的比例为4:1的混合污水进入本实施例的组合式滤池后,各污染物的去除效果如表1所示,其中病原微生物以大肠杆菌为指示菌。从表1中可以看出本发明对各种污染物的去除效率都在90%以上,对重金属的去除率可达99%。本发明克服了传统生物滞留池对雨水中氮磷污染物去除效果不稳定,对病原微生物去除率低的问题。
表1组合式雨水滤池的进出水质
街道的径流雨水进入本实施例的组合式滤池后,处理效果如表2所示。
表2组合式雨水滤池进出水情况及景观环境用水水质标准
从表2中可以看出,组合式滤池的出水各项指标均符合景观环境用水水质标准,可以直接排入河流。

Claims (10)

1.一种用于净化被污染的城市雨水水质的组合式滤池,包括预沉池(1)、生物滞留池(2)和沸石滤池(4),其特征在于预沉池(1)的出水口设置在生物滞留池(2)的上方,生物滞留池(2)的下部设置有第二排水管(25)且生物滞留池(2)的出水口与第二排水管(25)进水口连通,第二排水管(25)的出水口设置在蓄水井(3)下部,蓄水井(3)上部设置有连通管(31)且蓄水井(3)的出水口与连通管(31)进水口连通,连通管(31)的出水口设置在沸石滤池(4)的上方,第二排水管(25)上设置有溢流管(26),溢流管(26)顶部伸出生物滞留池(2)顶部且溢流管(26)的出水口位于生物滞留池(2)上方,沸石滤池(4)下部设置出水管(45),或者将沸石滤池(4)底部与土壤直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种组合式滤池,其特征在于所述生物滞留池(2)为半淹没式生物滞留池。
3.根据权利要求1所述的一种组合式滤池,其特征在于所述生物滞留池(2)的内壁设置有防渗层(24)。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种组合式滤池,其特征在于所述生物滞留池(2)内从下至上依次设置承托层(21)、砂层(22)和种植土层(23),第二排水管(25)设置在承托层(21)内,第二排水管(25)插入生物滞留池(2)的部分均布通孔。
5.根据权利要求4所述的一种组合式滤池,其特征在于承托层(21)由粒径(d10)大于8mm的砾石和/或碎石填充而成,填充高度15cm-30cm;所述砂层(22)由0.3mm-1.0mm的砂粒填充而成,其不均匀系数(K60)=1.5~3.0,填充高度为40cm-60cm,填充后压实整平;所述种植土层(23)由砂壤土填充而成,种植土层(23)中壤土与砂的质量比为1:2至2:1,种植土层(23)的不均匀系数(K60)=5.0~10.0,种植土层(23)中粒径小于0.1mm的粉砂质量比小于2%,填充高度为15cm-20cm,pH值在5.5~6.5之间。
6.根据权利要求1所述一种组合式滤池,其特征在于沸石滤池(4)内从下至上依次设置砾石层(41)、粗砂层(42)、沸石层(43)和覆盖层(44),所述砾石层(41)中部设置出水管(45),所述出水管(45)插入沸石滤池(4)部分均布通孔。
7.根据权利要求6述一种组合式滤池,其特征在于砾石层(41)由粒径(d10)大于8mm的砾石和/或碎石填充而成,填充高度为15cm-30cm。
8.根据权利要求6所述一种组合式滤池,其特征在于粗砂层(42)由粒径1.0mm-2.0mm的粗砂粒填充而成,不均匀系数(K60)=1.5~3.0,填充高度为10cm~20cm,填充后压实整平;所述覆盖层(44)由全覆盖1-2层卵石填充而成,卵石的粒径为10mm-30mm。
9.根据权利要求6所述一种组合式滤池,其特征在于沸石层(43)由混合均匀的天然沸石和改性沸石填充而成,其中天然沸石和改性沸石的质量比为3:1至1:1,填充高度为20cm~30cm,天然沸石的颗粒大小为0.3mm-0.6mm,不均匀系数(K60)=1.5~2.0。
10.根据权利要求9所述一种组合式滤池,其特征在于所述改性沸石是通过下述步骤制备的:将天然沸石清洗后用浓度为2.0mol/LNaCl溶液中浸泡,清洗烘干后加入0.1mol/L氯化铜溶液,在pH值为7.0-8.0条件下搅拌2小时,清洗烘干后于180℃中焙烧2小时,得到改性沸石。
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