CN114906985A - 一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，包括从上往下依次设置的植被层、土壤层、过滤层、过渡层、刚性透水外框、淹没层、保护层、两布一膜和素土夯实层，所述刚性透水外框用于装载过滤层和过渡层。本发明涉及生物滞留系统技术领域，具体是提供的高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，在现有生物滞留系统的基础上从结构到填料都进行了改良，设计出渗率效果好、去氮高效、不易发生堵塞以及运用便捷新型装配式技术更换填料的生物滞留系统。

Description

一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统
技术领域
本发明涉及生物滞留系统技术领域，具体是指一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统。
背景技术
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。
然而随着快速的城市化发展，城市下垫面类型发生巨大变化，原有大面积透水性地表逐渐被建筑物、硬化路面等不透水材料覆盖，阻断了降雨径流入渗地下的途径，从而加大了径流的峰值流量，造成城市内涝频发。同时，雨水径流冲刷地面时携带了大量的污染物汇入城市水体，造成城市水体污染的加剧。而这些水体流入湖泊，长时间得不到及时处理，造成湖泊中氮、磷含量超标，引起水体富营养化。用一种新兴的低影响开发原位径流雨水处理系统—生物滞留系统不仅可以有效的削减雨水径流量，而且对径流污染有很好的控制效果且经济适用。
现有生物滞留系统从结构层到填料选用都存在一些不足，传统结构分为植被层、填料层、排水层，对径流中氮、磷的去除效果不理想，且填料容易发生堵塞，渗透效率显著下降，导致该系统使用寿命不长，使用一段时间就需要更换填料，施工难度大，不便于养护。此外所选用的填料较单一，很难在短时间内达到所要求的净化标准。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本方案提供的高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，在现有生物滞留系统的基础上从结构到填料都进行了改良，设计出渗率效果好、去氮高效、不易发生堵塞以及运用便捷新型装配式技术更换填料的生物滞留系统。
本发明采取的技术方案如下：本方案高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，包括从上往下依次设置的植被层、土壤层、过滤层、过渡层、刚性透水外框、淹没层、保护层、两布一膜和素土夯实层，所述刚性透水外框用于装载过滤层和过渡层。
作为本方案的进一步优化，所述植被层由千屈菜、水芹菜季节交替种植形成，既实现堆积氮源及时回收，又能做到各季节高效除氮，其中生物滞留系统需及时收割植物，千屈菜在春夏季节具有较好的除氮性能，但到冬季会枯萎，如不及时收割将导致系统中的氮外漏造成二次污染，水芹菜在秋冬两季具有较好的除氮性能，且水芹菜和千屈菜对土壤的要求相近，刚好可以衔接上千屈菜，从而使生物滞留系统一年四季始终处于高效状态。
作为本方案的进一步优化，所述土壤层包括如下百分比重量份的组分，矿物质45％、有机质5％、空气20％、水30％，所述土壤层为团粒为1～5mm，酸碱适中，排水良好，疏松肥沃，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的种植土，土壤改良需因地制宜，所述土壤层厚度200mm。
作为本方案的进一步优化，所述过滤层采用沸石：生物陶粒：石灰石＝3:1:1重量比的组合填料，沸石内比表面积巨大，能吸附更多的水分子，增加土壤保水性，且沸石本身也含有植物需要的微量养分，在吸收废水中的氮的同时，也能促进土壤层中植物的生长，此外，三者按此比例配成的组合填料，对氮的去除效果最佳，所述过滤层厚度300mm。
作为本方案的进一步优化，所述过渡层采用丝瓜络-聚氨酯组合生态填料，丝瓜络可供给微生物碳源供其生长繁殖，更高效的进行反硝化过程，聚氨酯可保证填料具有一定的强度，保证在冲洗过程中不被破坏并为微生物提供附着的空间，所述过渡层厚度800mm。
作为本方案的进一步优化，所述淹没层采用大孔隙率材料火山岩做填料，充分利用火山岩的大孔隙率的特性来存续水量以及对水中污染物质进行后续吸收处理，还能保持整个生物滞留系统有一个良好的渗透性，保证整套系统最大效率地发挥作用去除废水中的氮，所述淹没层厚度200mm。
作为本方案的进一步优化，所述保护层采用黄砂：田园土＝2:1重量比组合构成，可有效截留去除过滤层、过渡层和淹没层填料有机物溶淋产生的COD，在保证高效脱氮的基础上，克服了生物滞留设施存在的有机物淋出严重的现象，所述保护层厚度200mm。
作为本方案的进一步优化，所述两布一膜为以聚乙烯(PE)膜作为防渗基材，与两层无纺布复合而成的土工防渗材料，以PE膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于土工防渗材料及保护层的稳定，同时，对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀，所述无纺布为200g/m2，所述PE膜为300g/m2。
作为本方案的进一步优化，所述素土夯实层的压实系数大于0.93，素土夯实层虚铺厚度不超过250mm。
作为本方案的进一步优化，所述刚性透水外框采用高刚性聚丙烯作为装配式填料外框，所述刚性透水外框用于装载过滤层和过渡层，可实现快速更换填料的技术效果。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案优化了生物滞留系统的结构层次，解决了填料运行短期后就堵塞，其渗透性显著提高；选用改良组合填料，增强了对径流污染物去除效果，并且填料更换相比传统的挖开土壤层更加快捷、高效；绿植适应不同季节，及时收割耕种对应植被，保证了整个系统一年四季高效运行。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本方案高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统的整体结构示意图。
其中，1、植被层，2、土壤层，3、过滤层，4、过渡层，5、刚性透水外框，6、淹没层，7、保护层，8、两布一膜，9、素土夯实层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本方案高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，如图1所示，本方案高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，包括从上往下依次设置的植被层1、土壤层2、过滤层3、过渡层4、刚性透水外框5、淹没层6、保护层7、两布一膜8和素土夯实层9，刚性透水外框5用于装载过滤层3和过渡层4。
其中，植被层1由千屈菜、水芹菜季节交替种植形成，千屈菜在春夏季节具有较好的除氮性能，水芹菜在秋冬两季具有较好的除氮性能。
土壤层2包括如下百分比重量份的组分，矿物质45％、有机质5％、空气20％、水30％，土壤层2为团粒为1～5mm，酸碱适中，排水良好，疏松肥沃，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的种植土，土壤层2厚度200mm。
过滤层3采用沸石：生物陶粒：石灰石＝3:1:1重量比的组合填料，过滤层3厚度300mm。
过渡层4采用丝瓜络-聚氨酯组合生态填料，过渡层4厚度800mm。
淹没层6采用大孔隙率材料火山岩做填料，淹没层6厚度200mm。
保护层7采用黄砂：田园土＝2:1重量比组合构成，可有效截留去除过滤层3、过渡层4和淹没层6填料有机物溶淋产生的COD，保护层7厚度200mm。
两布一膜8为以聚乙烯(PE)膜作为防渗基材，与两层无纺布复合而成的土工防渗材料，无纺布为200g/m2，PE膜为300g/m2。
素土夯实层9的压实系数大于0.93，素土夯实层9虚铺厚度不超过250mm。
刚性透水外框5采用高刚性聚丙烯作为装配式填料外框，刚性透水外框5用于装载过滤层3和过渡层4。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：包括从上往下依次设置的植被层(1)、土壤层(2)、过滤层(3)、过渡层(4)、刚性透水外框(5)、淹没层(6)、保护层(7)、两布一膜(8)和素土夯实层(9)，所述刚性透水外框(5)用于装载过滤层(3)和过渡层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述植被层(1)由千屈菜、水芹菜季节交替种植形成，千屈菜在春夏季节具有较好的除氮性能，水芹菜在秋冬两季具有较好的除氮性能。
3.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述土壤层(2)包括如下百分比重量份的组分，矿物质45％、有机质5％、空气20％、水30％，所述土壤层(2)为团粒为1～5mm，酸碱适中，排水良好，疏松肥沃，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的种植土。
4.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述过滤层(3)采用沸石：生物陶粒：石灰石＝3:1:1重量比的组合填料。
5.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述过渡层(4)采用丝瓜络-聚氨酯组合生态填料。
6.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述淹没层(6)采用大孔隙率材料火山岩做填料。
7.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述保护层(7)采用黄砂：田园土＝2:1重量比组合构成。
8.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述两布一膜(8)为以PE膜作为防渗基材，与两层无纺布复合而成的土工防渗材料。
9.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述素土夯实层(9)的压实系数大于0.93，素土夯实层(9)虚铺厚度不超过250mm。
10.根据权利要求1所述的一种高效除氮且有效防阻塞的生物滞留系统，其特征在于：所述刚性透水外框(5)采用高刚性聚丙烯作为装配式填料外框。
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