CN114315019A - 一种无动力雨水径流污染物生态净化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无动力雨水径流污染物生态净化系统及方法，所述系统包括依次连接的调蓄系统、初级净化系统、深度净化系统；所述调蓄系统包括设置在雨水入口处的除污格栅及垂直设置在中部的调蓄系统折板；所述初级净化系统包括自上而下设置的第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区；所述深度净化系统包括自上而下设置的第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层及排水口。本发明无需动力和化学药剂，利用过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物降解等作用对雨水径流污染物进行处理，最终实现减少入河面源污染负荷，本发明采用模块化设计，结构简单，便于组装、拆卸、运输及运维管理。
Description
技术领域
本发明涉及面源污染净化技术领域，具体涉及一种无动力雨水径流污染物生态净化系统及方法。
背景技术
我国淡水资源短缺，水环境污染中面源污染的影响不容忽视。面源污染是通过降雨和地表径流冲刷，将大气和地表水中的污染物带入收纳水体，使受纳水体遭受污染。面源污染是河道污染负荷主要来源之一，当污染负荷超过水环境容量，导致水体自然生态系统遭到破坏，水体自净能力交差。因此，有必要对面源污染进行治理。
目前面源污染治理的措施有雨水渗透系统(透水铺装、绿色屋顶、生物滞留设施、渗透塘等)、雨水储存设施(初雨调蓄系统、湿地、湿塘等)、雨水传输设施(植草沟、植被缓冲带等)，主要是对降雨产生过程进行收集、滞留、净化、排放等。因此，采取有效措施对面源径流污染物进行控制与处理，可有效减少受纳水体的污染负荷。基于此，急需一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，不仅具有净化功能，且结构简单、操作简单、维护方便、灵活性高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种无动力雨水径流污染物生态净化系统及方法，该系统及方法无需动力和化学药剂，并且采用模块化设计，结构简单，便于组装、拆卸、运输及运维管理。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，所述系统包括依次连接的调蓄系统、初级净化系统、深度净化系统；所述调蓄系统包括设置在雨水入口处的除污格栅及垂直设置在中部的调蓄系统折板；所述初级净化系统包括自上而下设置的第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区；所述深度净化系统包括自上而下设置的第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层及排水口。
进一步，所述调蓄系统在靠近排水口处设置，其为雨水进入所述生态净化系统的预处理调节单元。
进一步，所述除污格栅的栅条间距为20-30mm，采用钢材质。
进一步，所述初级净化系统中的第一植物种植区下，由下而上填充10-30cm厚粒径40-60mm的填料为第一承托层、30-60cm厚粒径5-20mm的填料为第一精过滤层、10-30cm厚粒径40-60mm的填料为第一粗过滤层。
进一步，所述初级净化系统底部设置有出水管，经折板后水流向上再进入深度净化系统。
进一步，所述深度净化系统中的第二植物种植区下，由下而上填充10-30cm厚粒径10-30mm的填料为第二承托层、30-60cm厚粒径3-6mm的填料为第二精过滤层、10-30cm厚粒径10-30mm的填料为第二粗过滤层，在深度净化系统底部设置排水口。
进一步，所述第一精过滤层、第二精过滤层用提篮式的一体化不锈钢或镀锌网，网眼直径小于填料粒径，所述初级净化系统、深度净化系统内壁上设置有卡槽，所述第一精过滤层、第二精过滤层直接放置在卡槽上。
更进一步，所述的调蓄系统、初级净化系统、深度净化系统的设置高度逐级降低，在所述初级净化系统、深度净化系统之间还设置有中间池，经初级净化系统处理后的水排入中间池，中间池中的水自下而上流出后再进入深度净化系统。
更进一步，所述生态净化系统由钢筋混凝土、浆砌石、砖或不锈钢制成一体化装置，所述的填料为砾石、碎石、卵石、沸石、火山岩、陶粒、石灰石、矿渣或钢渣中的一种或几种，所述的第一植物种植区、第二植物种植区种植湿生植物，所述的湿生植物包括美人蕉、香蒲、水葱、千屈菜、菖蒲、花叶芦竹。
本发明还提供了一种无动力雨水径流污染物生态净化方法，使用如上所述的生态净化系统，包括以下步骤：
雨水径流经排口进入所述生态净化系统，首先穿过调蓄系统的除污格栅，除污格栅的下方为泄水孔；
雨水经调蓄系统收集、调节后，经折流板后水流自下而上，雨水在调蓄池翻越进入初级净化系统；
水流在初级净化系统中自上而下进行过滤，经过第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区，在底部经折板向水流向上，再进入深度净化系统；
水流在深度净化系统中自上而下进行过滤，经过第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层，在底部经排水口排出。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统是一个综合处理体系，用于初雨收集、净化的雨水径流污染物生态净化，所述生态净化系统利用污染物的过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物降解等共同作用来实现对污染水体的净化，从而减少入河污染负荷。
具体来说，本发明中的调蓄系统配有拦污格栅，可拦截雨水中的树叶、生活垃圾等杂物，调蓄系统可储存调蓄初期雨水；雨水经折流板反流后溢流进入初级净化系统，初级净化系统内置填料，初雨经填料层过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物降解等等作用去除悬浮物、氮、磷等污染物；再经过深度净化系统，对污染物进行进一步处理。此系统对于降低初雨中的悬浮物、减少氮磷、有机物等污染负荷，最后净化的雨水进入河流，从而实现面源污染入河。
综上，本发明所述的用于雨水径流污染物生态净化系统及方法集雨水收集和处理于一体，可广泛适用于小区、道路等面源径流、农田径流及河道排口等。本发明不仅具有雨水净化功能，同时兼具有景观效果，运行费远低于常规处理技术。本发明提供的模块及系统，结构简单，便于组装、拆卸、运输和运维管理，在河道入河雨水排口，小区、道路收集雨水排口，及农田径流退水口处等应用具有较好净化效果，表面水力负荷为0.4-1.0m3/m2·d，无需动力，也无需投加化学药剂。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中一体化雨水径流污染物生态净化的结构示意图；
图2为图1中的提篮式一体化精过滤模块；
图3为图1中的初级净化系统底部通水结构；
图4为图1中的精过滤层在系统内的卡槽；
图5为一体化无动力雨水径流污染物生态净化系统在河道排口处应用示意图。
图中：1-调蓄系统；2-除污格栅；3-调蓄系统折板；4-初级净化系统；5-第一精过滤层；6-第一植物种植区；7-第一粗过滤层及第一承托层；8-初级净化系统过水区；9-初级净化系统出水中间池；10-深度净化系统；11-第二精过滤层；12-第二粗过滤层及第二承托层；13-排水口；14-第二植物种植区；15-精过滤层一体化装置；16-卡槽。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，所述系统包括依次连接的调蓄系统1、初级净化系统4、深度净化系统10；所述调蓄系统1包括设置在雨水入口处的除污格栅2及垂直设置在中部的调蓄系统折板3；所述初级净化系统4包括自上而下设置的第一植物种植区6、第一粗过滤层7、第一精过滤层5、第一承托层及初级净化系统过水区8；所述深度净化系统10包括自上而下设置的第二植物种植区14、第二粗过滤层12、第二精过滤层11、第二承托层及排水口13。
如图2所示，本实施例中，所述的第一精过滤层5、第二精过滤层10为一体化过滤模块，用提篮式不锈钢或镀锌网石笼制成，网眼直径小于碎石粒径，模块顶部安装提手15，便于安装、维修及拆卸等。所述初级净化系统底部的过水区8的结构如图3所示。
所述调蓄系统1包括置在雨水入口处的除污格栅2、垂直设置在中部的调蓄系统折板3。初期雨水经过除污格栅2自上而下跌水进入调蓄系统1，经折板3底部出水系统，再自下而上，进入初级净化系统4，实现初期雨水隔离垃圾、收集调蓄等功能。
雨水进入所述初级净化系统4，自上而下依次穿过第一植物种植区6、粗过滤层7、精过滤层5和承托层，通过初级净化系统过水区8进入初级净化系统出水中间池9。所述精过滤层5包括石笼网及内置填料5-20mm。
如图4所示，初级净化系统4、深度净化系统10内壁设置有卡槽16，第一精过滤层5、第二精过滤层11可以直接放置在卡槽上。
所述第一植物种植区6、第二植物种植区14可种植湿生植物，如美人蕉、香蒲、水葱、千屈菜、菖蒲、花叶芦竹等。
本实施例中，所述的调蓄系统1、初级净化系统4、深度净化系统10的设置高度逐级降低，在初级净化系统4、深度净化系统10之间还设置有中间池9，经初级净化系统处理后的水排入中间池9，中间池9中的水自下而上流出后进入深度净化系统10。经初步处理后的水在深度净化系统中自上而下经过第二植物种植区14、第二粗过滤区12、第二精过滤层11及承托层后由排水口13排出。所述的第二植物种植区14选择湿生植物。植物在系统中，除了吸收污染物作用外，其根系部位为微生物提供生长环境，根部释放氧气，提高水中的溶解氧，同时可吸收水中某些重金属离子，作为自身生长的微量元素。植物种类尽量选取耐污性强、生长速度快的植物，且因地制宜，考虑适合不同地域及季节生长的植物类别，兼顾色彩搭配、层次错落的植物群落，形成水面上的植物景观效果。
如图5所示，本实施例中，使用如上所述的生态净化系统进行雨水径流污染物生态净化的方法，包括以下步骤：
水径流经排口进入所述生态净化系统，首先穿过调蓄系统的除污格栅，除污格栅的下方为泄水孔；
雨水经调蓄系统收集、调节后，经折流板后水流自下而上，雨水在调蓄池翻越进入初级净化系统；
水流在初级净化系统中自上而下进行过滤，经过第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区，在底部经折板向水流向上，再进入深度净化系统；
水流在深度净化系统中自上而下进行过滤，经过第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层，在底部经排水口排出。
在一具体应用的实施例中，在初级净化系统填充20cm厚粒径40-60mm的填料层承托层，上面放置精过滤层一体化模块15，放置在系统的卡槽16上，精过滤层填料50cm厚粒径为5-20mm，再向上面填充20cm厚粒径40-60mm的填料层，顶部种植湿生植物。在深度净化系统由下而上填充20cm厚粒径10-30mm的填料承托层、40cm厚粒径3-6mm填料精过滤层、15cm厚粒径10-30mm填料层，在底层承托层设置排水口13排水。因地制宜选择种植植物种类，并兼顾体现观赏效果。在沿河截污工程实施为前提，本工程实施后，初雨污染物浓度明显降低，CODcr去除率可到45～70％，SS去除率为65～90％，氨氮去除率为30～50％，TP去除率为20～45％。
通过上述实施例可以看出，本发明提供的无动力雨水径流污染物生态净化系统及方法，对初雨利用人工手段刺激环境本身的代谢能力，强化对河道内面源污染进行治理，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物降解等手段对雨水中污染物进行治理。本发明可有效实现在小区、道路、河道的雨水口排水及农田径流退水污染治理，实现减少面源污染入河，无需加入化学药剂，无需动力。本发明还具有成本低、高效益、有效削减水体中污染物、易维护等特点，同时兼具一定的生态景观美化的环境效益。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的调蓄系统、初级净化系统、深度净化系统；所述调蓄系统包括设置在雨水入口处的除污格栅及垂直设置在中部的调蓄系统折板；所述初级净化系统包括自上而下设置的第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区；所述深度净化系统包括自上而下设置的第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层及排水口。
2.根据权利要求1所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述调蓄系统在靠近排水口处设置，其为雨水进入所述生态净化系统的预处理调节单元。
3.根据权利要求1或2所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系系统，其特征在于，所述除污格栅的栅条间距为20-30mm，采用钢材质。
4.根据权利要求1所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述初级净化系统中的第一植物种植区下，由下而上填充10-30cm厚粒径40-60mm的填料为第一承托层、30-60cm厚粒径5-20mm的填料为第一精过滤层、10-30cm厚粒径40-60mm的填料为第一粗过滤层。
5.根据权利要求4所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述初级净化系统底部设置有出水管，经折板后水流向上再进入深度净化系统。
6.根据权利要求1所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述深度净化系统中的第二植物种植区下，由下而上填充10-30cm厚粒径10-30mm的填料为第二承托层、30-60cm厚粒径3-6mm的填料为第二精过滤层、10-30cm厚粒径10-30mm的填料为第二粗过滤层，在深度净化系统底部设置排水口。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述第一精过滤层、第二精过滤层用提篮式的一体化不锈钢或镀锌网，网眼直径小于填料粒径，所述初级净化系统、深度净化系统内壁上设置有卡槽，所述第一精过滤层、第二精过滤层直接放置在卡槽上。
8.根据权利要求7所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述的调蓄系统、初级净化系统、深度净化系统的设置高度逐级降低，在所述初级净化系统、深度净化系统之间还设置有中间池，经初级净化系统处理后的水排入中间池，中间池中的水自下而上流出后再进入深度净化系统。
9.根据权利要求8所述的一种无动力雨水径流污染物生态净化系统，其特征在于，所述生态净化系统由钢筋混凝土、浆砌石、砖或不锈钢制成一体化装置，所述的填料为砾石、碎石、卵石、沸石、火山岩、陶粒、石灰石、矿渣或钢渣中的一种或几种，所述的第一植物种植区、第二植物种植区种植湿生植物，所述的湿生植物包括美人蕉、香蒲、水葱、千屈菜、菖蒲、花叶芦竹。
10.一种无动力雨水径流污染物生态净化方法，使用如权利要求1-9任一项所述的生态净化系统，包括以下步骤：
雨水径流经排口进入所述生态净化系统，首先穿过调蓄系统的除污格栅，除污格栅的下方为泄水孔；
雨水经调蓄系统收集、调节后，经折流板后水流自下而上，雨水在调蓄池翻越进入初级净化系统；
水流在初级净化系统中自上而下进行过滤，经过第一植物种植区、第一粗过滤层、第一精过滤层、第一承托层及过水区，在底部经折板向水流向上，再进入深度净化系统；
水流在深度净化系统中自上而下进行过滤，经过第二植物种植区、第二粗过滤层、第二精过滤层、第二承托层，在底部经排水口排出。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN201520703U (zh) * | 2009-09-10 | 2010-07-07 | 北京市水利科学研究所 | 入河雨水口水质净化系统 |
| CN203319774U (zh) * | 2013-05-21 | 2013-12-04 | 东南大学 | 多级折流复氧人工湿地污水处理系统 |
| CN107954576A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-24 | 郑州大学 | 一种河道无动力阶梯式生态护坡净化系统 |
| KR20180134655A (ko) * | 2017-06-09 | 2018-12-19 | (주)평화엔지니어링 | 식물여과를 이용한 생태습지 유지용수 공급 물순환 시스템 |
| CN111395254A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-10 | 北京北华中清环境工程技术有限公司 | 一种具有初雨净化功能的生态护岸模块、系统 |
-
2021
- 2021-12-21 CN CN202111571077.0A patent/CN114315019A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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