CN114380396A - 一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，涉及水环境治理领域，该系统包括生物滞留池和方便控制池体深度的组合滑轮装置；生物滞留池包括提拉环、方便池体上下滑动的定向轮、适用于寒地气候的外池体、内池体、海绵粘条和设置于池体内的填料层，填料层包括从上至下依次设置的融雪层、蓄水层、种植换土层、砂土过滤层、过渡净化层和排水层；组合滑轮装置包括定滑轮、尼龙绳、滚筒、固定电机和提拉钩。本发明可以有效降低现有技术中生物滞留系统在低温情况下的处理难度，包括净化雪融水携带的更多地表污染和解决滞留层土壤冻结导致的雪水难以下渗的问题，提高水体净化效率，更有效地降低入河面源污染，改善河流水质。

Description

一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统
技术领域
本发明涉及水环境治理领域，具体涉及一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统。
背景技术
面源污染是指污染物以颗粒态或溶解态的形态，从非特定的地域在降水或径流的冲刷作用下随径流汇入受纳水体而引起的污染。面源污染物毒性大、种类复杂，带来的危害较大。而河道面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生,径流中的污染物主要来自于雨水对河流周边道路表面的沉积物、无植被覆盖裸露的地面、垃圾等的冲刷，因此，降低河道面源污染也可以理解成降低河道周边降雨径流的污染。目前，面源污染已成为我国江河湖泊水质恶化的主要成因，也已成为当前城市水环境综合治理中亟待解决的主要问题之一。
生物滞留系统具有滞水作用，可以净化地表径流中的污染物，起到蓄水、净水作用，但在寒冷地区，冬季平均气温在－10℃以下的时间长达数月，受低温气候条件的限制，传统下凹式绿地、生态护岸、缓冲带等生物滞留系统不能有效发挥其海绵体功能，必须结合寒地气侯和土壤特点，在滞留池构造、植物选择等方面进行有针对性的设计；而且我国的生物滞留系统目前多用于城市道路雨水处理的探索，在渗透结构、以及径流调控等方面较为成熟，但其对降低河道面源污染等相关研究尚有待进一步深入研究。
为了解决上述问题，我们提出一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，该系统包括设置于驳岸边的生物滞留池和设置于河岸上用于控制生物滞留池池体深度的组合滑轮装置。
所述生物滞留池包括提拉环、方便池体上下滑动的定向轮、适用于寒地气候的外池体、内池体、海绵粘条和设置于池体内的填料层，填料层包括从上至下依次设置的融雪层、蓄水层、种植换土层、砂土过滤层、过渡净化层和排水层。
所述组合滑轮装置包括定滑轮、尼龙绳、滚筒、固定电机和提拉钩，用于固定和灵活调节生物滞留池的位置和高度；所述尼龙绳从滚筒中拉出绕过定滑轮连接提拉钩；所述滚筒通过皮带轴与其左侧安装的固定电机连接；所述提拉钩钩住提拉环来牵引生物滞留池的移动。
进一步地，所述定向轮设置于生物滞留池池体靠近驳岸的一侧，方便拉动生物滞留池的上下滑动。
进一步地，为了适应寒冷地区气候，所述生物滞留池在外部设置了双层池体，由PVC板材料制成，厚度均为30mm，其中外池体和内池体中间的夹层设置了海绵粘条，所述海绵粘条由橡塑海绵材料制成，厚度为50mm，具有柔软、耐寒、防水的效果，防止池体内填料、土壤等因寒冷气候冻结。
进一步地，所述融雪层厚度为200～300mm，填充了环保融雪填料；所述环保融雪填料为直径3mm～5mm的球形颗粒，其中主要包括丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物，融雪速度快、无腐蚀、冰点低，可以在零下40℃～50℃之间使用，保证雪融水不会产生结冰的副作用，融雪残留的产物可促进植物生产，实现二次利用。
进一步地，所述融雪层与所述蓄水层中间铺设穿孔排水板，所述穿孔排水板平面形状为正方形，平面面积为6.25㎡，厚度为50mm，其中包括凹槽和排水孔；凹槽直径为250mm，深度为40mm，将所述环保融雪填料的球形颗粒放置在凹槽当中，方便雪融水与其均匀接触；排水孔直径为120mm，可以用来提高雪融水的下渗速度。
进一步地，所述蓄水层厚度为450～550mm，填充蓄水层填料；所述蓄水层填料包括木屑、生物炭的碳源作为电子供体，可促进反硝化过程；蓄水层厚度的增加可以增加生物滞留池内冬季的积雪厚度，对池内植物越冬有一定保护作用；也可以在一定程度上抵御气温降低对脱氮菌和聚磷菌代谢活性的影响。
进一步地，所述种植换土层厚度为600～750mm，填充种植换土层填料；所述种植换土层填料包括粉煤灰掺杂的黑土人工填料，粉煤灰起透水骨架作用；所述种植换土层为植物及微生物生长提供营养及场所，并可以去除径流中的重金属和有机污染物；由于寒冷地区的生物代谢速度慢，增加所述种植换土层深度可以延长水处理流程和停留时间，提高水处理能力。
进一步地，所述砂土过滤层厚度为300～400mm，填充砂土过滤层填料；所述砂土过滤层填料包括连续级配的粗砂(40％～70％)、细砂(0％～40％)和特细砂(10％～60％)混合，还包括腐殖质、木屑、树皮有机介质；可以作为过滤层并控制含水率，提高径流削减能力，防止过早结冻。
进一步地，所述过渡净化层厚度为250～350mm，填充过渡净化层填料；所述过渡净化层填料包括卵石，主要是为了防止土壤或填料的流失。
进一步地，所述排水层厚度为400～500mm，填充排水层填料；所述排水层填料包括砾石，由碎石组成，主要用来收集并排放处理后的雨水径流，碎石粒径为60～80mm。
进一步地，所述排水管的管径根据实际工程情况进行设计，其公称直径为25～150mm。在本发明中，所述排水管沿水平方向伸入所述排水层中，且位于所述排水层中的排水管的外壁设置有小孔。
进一步地，所述生物滞留池中各填料层用透水土工布进行分隔。
进一步地，所述生物滞留系统还包括种植于蓄水层、种植换土层中的植物；所述植物选用耐寒、抗逆性强、根系发达、生长能力和净化能力强的植物，优先选择本土植物。
进一步地，在本发明中，将种植区域分为缓冲区和核心区两部分，缓冲区植物种植于蓄水层中，主要起连接、调节和缓冲作用，该区域植物可选用荇菜和花蔺；核心区植物种植于种植换土层中，该区域植物可选用芦苇、千屈菜和细叶芒。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中，设置组合滑轮装置考虑到了系统水体净化前的固定方式，其安装简单，能灵活调整生物滞留池的深度，防止遇到雨水过大时淹没生物滞留池，提高使用寿命。
(2)结合了寒冷地区的气候特点，对生物滞留池内的各层高度和填料做了调整，在最上层增设融雪层，净化了雪融水携带的更多地表污染，解决了滞留层土壤冻结导致的雪水难以下渗的问题，提高系统对雪融水水质和水量的抗冲击能力，可以更有效地降低入河面源污染，改善河流水质。
(3)生物滞留池内的植物充分考虑了寒冷地区的气候条件，选用耐寒、抗逆性强、根系发达、生长能力和净化能力强的植物，对降雨径流中的污染物质起到拦截、吸附作用，增加土壤渗透率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中穿孔排水板的俯视示意图。
图中：1、生物滞留池；2、组合滑轮装置；3、融雪层；4、穿孔排水板；5、蓄水层；6、种植换土层；7、砂土过滤层；8、过渡净化层；9、排水层；10、定向轮；11、外池体；12、海绵粘条；13、内池体；14、排水管；15、排水口；16、提拉环；17、提拉钩；18、尼龙绳；19、定滑轮；20、滚筒；21、固定电机；22、驳岸；23、河道；24、排水孔；25、凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明提供一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，该系统包括驳岸边的生物滞留池和设置于河岸上用于控制生物滞留池池体深度的组合滑轮装置。
所述生物滞留池包括提拉环、方便池体上下滑动的定向轮、适用于寒地气候的外池体、内池体、海绵粘条和设置于池体内的填料层，填料层包括从上至下依次设置的融雪层、蓄水层、种植换土层、砂土过滤层、过渡净化层和排水层。
所述组合滑轮装置包括定滑轮、尼龙绳、滚筒、固定电机和提拉钩，用于固定和灵活调节生物滞留池的位置和高度；所述尼龙绳从滚筒中拉出绕过定滑轮连接提拉钩；所述滚筒通过皮带轴与其左侧安装的固定电机连接；所述提拉钩钩住提拉环来牵引生物滞留池的移动。
根据本发明，所述定向轮设置于生物滞留池池体靠近驳岸的一侧，方便拉动生物滞留池的上下滑动。
根据本发明，为了适应寒冷地区气候，所述生物滞留池在外部设置了双层池体，由PVC板材料制成，厚度均为30mm，其中外池体和内池体中间的夹层设置了海绵粘条，所述海绵粘条由橡塑海绵材料制成，厚度为50mm，具有柔软、耐寒、防水的效果，防止池体内填料、土壤等因寒冷气候冻结。
根据本发明，所述融雪层厚度为200～300mm，填充环保融雪填料；所述环保融雪填料为直径3mm～5mm的球形颗粒，其中主要包括丙烯酸与丙烯磺酸钠共聚物，融雪速度快，无腐蚀；冰点低，可以在零下40℃～50℃之间使用，保证雪融水不会产生结冰的副作用，融雪残留的产物可促进植物生产，实现二次利用。
如图2所示，在本发明中，所述融雪层与所述蓄水层中间铺设穿孔排水板，所述穿孔排水板平面形状为正方形，平面面积为6.25㎡，厚度为50mm，其中包括凹槽和排水孔；凹槽直径为250mm，深度为40mm，将所述环保融雪填料的球形颗粒放置在凹槽当中，方便雪融水与其均匀接触；排水孔直径为120mm，可以用来提高雪融水的下渗速度。
根据本发明，所述蓄水层厚度为450～550mm，填充蓄水层填料；所述蓄水层填料包括木屑、生物炭的碳源作为电子供体，可促进反硝化过程；蓄水层厚度的增加可以增加生物滞留池内冬季的积雪厚度，对池内植物越冬有一定保护作用；也可以在一定程度上抵御气温降低对脱氮菌和聚磷菌代谢活性的影响。
根据本发明，所述种植换土层厚度为600～750mm，填充种植换土层填料；所述种植换土层填料包括粉煤灰掺杂的黑土人工填料，粉煤灰起透水骨架作用；所述种植换土层为植物及微生物生长提供营养及场所，并可以去除径流中的重金属和有机污染物；由于寒冷地区的生物代谢速度慢，增加所述种植换土层深度可以延长水处理流程和停留时间，提高水处理能力。
根据本发明，所述砂土过滤层厚度为300～400mm，填充砂土过滤层填料；所述砂土过滤层填料包括连续级配的粗砂(40％～70％)、细砂(0％～40％)和特细砂(10％～60％)混合，还包括腐殖质、木屑、树皮有机介质；作为过滤层并控制含水率，提高径流削减能力，防止过早结冻。
根据本发明，所述过渡净化层厚度为250～350mm，填充过渡净化层填料；所述过渡净化层填料包括卵石，为了防止土壤或填料流失。
根据本发明，所述排水层厚度为400～500mm，填充排水层填料；所述排水层填料包括砾石，由碎石组成，主要用来收集并排放处理后的雨水径流，碎石粒径为60～80mm。
根据本发明，所述排水管的管径根据实际工程情况进行设计，其公称直径为25～150mm；所述排水管沿水平方向伸入所述排水层中，且位于所述排水层中的排水管的外壁设置有小孔。
根据本发明，所述生物滞留池中各填料层用透水土工布进行分隔。
根据本发明，所述生物滞留系统还包括种植于蓄水层、种植换土层中的植物；所述植物宜选用耐寒、抗逆性强、根系发达、生长能力和净化能力强的植物，优先选择本土植物。
在本发明中，将种植区域分为缓冲区和核心区两部分，缓冲区植物种植于蓄水层中，主要起连接、调节和缓冲作用，该区域植物可选用荇菜和花蔺；核心区植物种植于种植换土层中，该区域植物可选用芦苇、千屈菜和细叶芒。
本发明在使用时，污水首先进入生物滞留池的融雪层，对汇集的雪融水进行处理，接着通过穿孔排水板流入蓄水层，对周围雨水进行收集，并在生物滞留池中依次向下进行流动，分别经过种植换土层、砂土过滤层、过渡净化层和排水层进行系统的净化处理，并沿着排水管将净化处理后的污水从排水口流入河道，生物滞留池外部的双层池体也为整个系统起到一个耐寒防水的效果；而组合滑轮装置在河岸上灵活控制生物滞留池的高度，当降雨径流量较大时，使生物滞留池上调，防止遇到雨水过大时河水淹没生物滞留池，提高其使用寿命。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中，设置组合滑轮考虑到了系统水体净化前的固定方式，其安装简单，能灵活调整生物滞留池深度，防止遇到雨水过大时淹没生物滞留池，提高使用寿命。
(2)结合了寒冷地区的气候特点，对生物滞留池内的各层高度和填料做了调整，在最上层增设融雪层，净化了雪融水携带的更多地表污染，解决了滞留层土壤冻结导致的雪水难以下渗的问题，提高系统对雪融水水质和水量的抗冲击能力，可以更有效地降低入河面源污染，改善河流水质。
(3)生物滞留池内的植物充分考虑了寒冷地区的气候条件，选用耐寒、抗逆性强、根系发达、生长能力和净化能力强的植物，对雨水中的污染物质起到拦截、吸附作用，增加土壤渗透率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，该系统包括设置于驳岸(22)边的生物滞留池(1)和设置于河道(23)河岸上的组合滑轮装置(2)；
所述生物滞留池(1)包括提拉环(16)、定向轮(10)、外池体(11)、内池体(13)、海绵粘条(12)和设置于池体内的填料层，填料层包括从上至下依次设置的融雪层(3)、蓄水层(5)、种植换土层(6)、砂土过滤层(7)、过渡净化层(8)和排水层(9)；
所述组合滑轮装置(2)包括定滑轮(19)、尼龙绳(18)、滚筒(20)、固定电机(21)和提拉钩(17)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述定向轮(10)设置于所述生物滞留池(1)池体靠近驳岸(22)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述外池体(11)和内池体(13)是生物滞留池(1)在外部设置的双层池体，由PVC板材料制成，厚度均为30mm；所述海绵粘条(12)为外池体(11)和内池体(13)中间的夹层，由橡塑海绵材料制成，厚度为50mm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述融雪层(3)厚度为200～300mm，填充环保融雪填料；所述环保融雪填料为直径3mm～5mm的球形颗粒，由水、丙烯酸与丙烯磺酸钠的共聚物合成：质量比为2:2:1。
5.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述融雪层(3)与所述蓄水层(5)中间铺设穿孔排水板(4)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述穿孔排水板(4)平面形状为正方形，平面面积为6.25㎡，厚度为50mm，其中包括凹槽(25)和排水孔(24)；所述凹槽(25)直径为250mm，深度为40mm，用于放置环保融雪填料的球形颗粒；所述排水孔(24)直径为120mm。
7.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述蓄水层(5)厚度为450～550mm；
所述种植换土层(6)厚度为600～750mm，填充种植换土层填料；所述种植换土层填料包括粉煤灰掺杂的黑土人工填料；
所述砂土过滤层(7)厚度为300～400mm，填充砂土过滤层填料；所述砂土过滤层填料包括连续级配的粗砂(40％～70％)、细砂(0％～40％)和特细砂(10％～60％)混合，还包括腐殖质、木屑、树皮有机介质；
所述过渡净化层(8)厚度为250～350mm，填充过渡净化层填料；所述过渡净化层填料包括卵石；
所述排水层(9)厚度为400～500mm，填充排水层填料；所述排水层填料包括砾石，由碎石组成，碎石粒径为60～80mm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述排水层(9)中沿水平方向伸入排水管(14)，所述排水管(14)的管径为25～150mm，且位于所述排水层(9)中的排水管的外壁设置有小孔。
9.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述生物滞留系统还包括种植于蓄水层(5)和种植换土层(6)中的植物；种植区域分为缓冲区和核心区两部分，缓冲区植物种植于蓄水层(5)中，核心区植物种植于种植换土层(6)中。
10.根据权利要求1所述的一种适用于寒地降低河道面源污染的生物滞留系统，其特征在于，所述尼龙绳(18)从滚筒(20)中拉出绕过定滑轮(19)连接提拉钩(17)；所述提拉钩(17)钩住提拉环(16)来牵引生物滞留池(1)的移动。
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Application publication date: 20220422