CN116462343A - 一种多级塘串并联雨水高效处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，包括初沉池、预处理塘、调节池、生态池和强化塘，初沉池通过预处理塘与调节池相连通，调节池分别与生态池和强化塘相连通，且生态塘通过强化塘外接多级生态过滤带并与人工湖相连通。本发明采用多级塘联控串并联强化人工湿地的技术路线净化雨水，可以满足净化雨水的需要，净化后的雨水用于补充人工湖的库容，构建一个集生态净化和生态文明于一体的复合生态系统，最终实现人与自然的和谐共生，能够有效去除雨水冲刷地表后携带的污染物，达到净化雨水的目的，减小了自然水体的污染负荷，避免受纳受体被污染。本发明建设成本低，净化效果好，且经济效益好。

Description

一种多级塘串并联雨水高效处理系统

技术领域

本发明涉及水处理领域，更具体地，涉及一种多级塘串并联雨水高效处理系统。

背景技术

在城市发展过程中，常遇到水产养殖、围垦或开挖等遗留下来的连片的小微水体，不仅有生态涵养价值，在水系中起着举足轻重的水系勾连作用。这些小微水体能发挥留住雨水，收集净化中水、补充地下水、丰富海绵城市的“毛细血管”等独特的作用和价值。但是这些水体流动性差、自净化弱、规模小、数量多，往往又处于地势低洼处，是承接城镇地表径流等面源污染的重要场所。

城镇地表径流污染，主要是降水初期雨水冲刷城镇地表形成，径流中污染物浓度较高，其特征初期雨水中悬浮颗粒物氮、磷和COD等污染物含量高，会污染自然水体，造成其水体透明度下降，氮磷等营养物浓度升高，造成水体富营养化，水生态系统遭受严重破坏。

如何高效利用连片小微水体，修复其生态环境，并将其改造成为城市面源污染高效净化和生态廊道的场所，发挥其生态价值，值得开展广泛深入研究。

发明内容

本发明提供一种均化后雨水污染物浓度不高、且集生态净化和景观构建于一体的多级塘串并联雨水高效处理系统，以解决上现有技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种多级塘串并联雨水高效处理系统，包括初沉池、预处理塘、调节池、生态池和强化塘，所述初沉池通过所述预处理塘与所述调节池相连通，所述调节池分别与所述生态池和所述强化塘相连通，且所述生态塘通过所述强化塘外接多级生态过滤带并与人工湖相连通。

在上述方案基础上优选，所述初沉塘输入端设置有格栅板，所述初沉塘内设置有自动刮泥机。

在上述方案基础上优选，所述调节池的中部设置有布水圆盘。

在上述方案基础上优选，所述预处理塘的进水口出预埋具有吸附性的填料，并在所述预处理塘的中部设置有插杆式的生态浮岛，所述生态浮岛上布设有挺水植物。

在上述方案基础上优选，所述生态池包括一级生态塘和二级生态塘，所述一级生态塘与所述二级生态塘通过输水管连通。

在上述方案基础上优选，所述一级生态塘和二级生态塘内设电动闸门以分割为三个区域，每一个所述区域内设置有鼓风机曝气管和表曝推流器。生态池能够根据雨量大小选择不同的水位运行，从而实现对水量大小的调控。

在上述方案基础上优选，所述强化塘包括一级强化池和二级强化池，所述一级强化池和二级强化池内均设置有水泵和管道连接，且所述一级强化池和二级强化池内设置电动闸门以分割为三块水域，每块区域各架设一台鼓风曝气机和一台表曝推流器。强化塘能够根据雨量大小选择不同的水位运行，从而实现对水量大小的调控。

在上述方案基础上优选，所述强化塘内设有藻食性鱼类。

在上述方案基础上优选，所述多级生态过滤带中设置有沟渠，并在其上布设护垫，且所述沟渠内中种植有湿生植物。

在上述方案基础上优选，所述多级生态过滤带中设置有沟渠，并在所述沟渠上布设护垫，且所述沟渠内中种植有湿生植物。

在上述方案基础上优选，所述自然水体和强化塘之间设置有回流管和回流泵，在旱季能够将湖水回流至塘内，保证塘内动植物的存活。

本发明的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，采用多级塘联控串并联强化人工湿地的技术路线净化雨水，可以满足净化雨水的需要，净化后的雨水用于补充人工湖的库容，构建一个集生态净化和生态文明于一体的复合生态系统，最终实现人与自然的和谐共生，能够有效去除雨水冲刷地表后携带的污染物，达到净化雨水的目的，减小了自然水体的污染负荷，避免受纳受体被污染。本发明建设成本低，净化效果好，且经济效益好。

附图说明

图1为本发明的多级塘串并联雨水高效处理系统的布局图；

图2为本发明的多级塘串并联雨水高效处理系统的局部图；

图3为本发明的生态塘的原理图；

图4为本发明的预处理塘的结构示意图；

图5为本发明的调节池的俯视图；

图6为本发明的调节池的正视图；

图7为本发明的初沉池的正视图；

图8为本发明的初沉池的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

请参阅图1，并结合图2和图3所示，本发明的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，包括初沉池1、预处理塘2、调节池3、生态塘4和强化塘5，初沉池1通过预处理塘2与调节池3相连通，调节池3分别与生态塘4和强化塘5相连通，且生态塘4通过强化塘5外接多级生态过滤带6并与人工湖7相连通，并在初沉池1输入端设置有格栅板8，初沉池1内设置有自动刮泥机9。

雨水经过收集后，通过格栅板8过滤大部分的大体积杂质后，进入初沉池1后，进行初步沉淀，由于雨水的污染物主要来源于降雨初期雨水冲击地面形成的雨污混合液，此部分污水污染负荷较高，因此，设置初沉池1可有效降低出水的污染负荷，利用自动刮泥机9刮出的底泥经好氧堆肥后可制成叶面肥，用于补充生态塘4、强化塘5和人工湿地中的植物所需养分。

而初步沉淀的雨水其中的悬浮颗粒物浓度和COD含量仍然较高，因此，通过初步沉淀的雨水会导入至预处理塘2中，通过预处理塘2的作用以吸附过滤水中悬浮颗粒，降低出水污染负荷，然后导入至调节池3，通过调节池3的作用调整进入生态塘4和强化塘5的水量，从而以保证生态塘4和强化塘5的净化效果，进入生态塘4后，利用生态塘4中的植物租用实现对水质的二次净化处理，再由强化塘5内鲢鳙等藻食性鱼类25，控制水中浮游生物的数量，保证水质恒定。

其中，本发明的自动刮泥机9，有效水深为3m，水力停留时间≥1.5h，长宽比为4:1，长深比为10:1。在池底设置污泥斗，用于积聚沉淀的污泥，沉淀的污泥经排泥管71排出，而污泥斗坡度为0.02，初沉池1的排泥管71选用DN300的双面波纹管，出水管72选用DN800的双面波纹管，坡度为2％，具体结构请参阅图7和图8所示。

本发明的预处理塘2的进水口出预埋具有较强吸附性的填料11，并在预处理塘2的中部设置有插杆式的生态浮岛12，利用浮岛中种植的植物的发达根系的吸附过滤作用吸附水中悬浮颗粒，降低出水污染负荷。生态浮岛12中的植物为挺水植物13中，如芦苇、菖蒲、鸢尾、泽泻等。其中，预处理塘2水深2-3m，水力停留时间≥0.2d，生态浮岛12面积约占水域面积的10％-20％。出水经出水管进入调节池3，出水管选用DN800的双面波纹管。

值得说明的是，本发明的调节池3的中部设置有布水圆盘10，若来水流速较快，冲击负荷较大，易造成生态塘4和强化塘5中植物死亡。因此，预处理塘2的来水首先进入调节池3，再经由提水泵70进入布水圆盘10缓慢均匀的流入生态塘4和强化塘5进行进一步处理。当降雨量较小时，关闭布水圆盘流向强化塘5的阀门，使调节池3的水只通过布水圆盘流向生态塘4。当降雨量较大时，调节池3中的水同时经布水圆盘流向生态塘4和强化塘5。调节池3容积按照当地最大降雨量的1.5倍计算，调节池3水力停留时间为6h，具体结构请参阅图5，并结合图6所示。

其中，本发明的生态塘4内布设有生态浮岛12、电动闸门17、鼓风机、曝气管和表曝推流器，而本发明的生态塘4包括一级生态塘14和二级生态塘15，一级生态塘14与二级生态塘15通过水泵22和输水管16连通。

本发明的生态塘4之间连接的输水管16选用DN500双面波纹管，两个生态塘4内设电动闸门17以分割为三个区域，每块区域各架设一台鼓风曝气机曝气管和一台表曝推流器。每块区域水位不同，低水位区域水深1.5m，中水位区域水深2m，高水位区域2.5m。每块区域独立放置生态浮岛12，浮岛面积占每块区域的20％，浮岛上种植的挺水植物13应包括多种植物，包括但不限于芦苇，菖蒲，睡莲等。种植密度为5株/m²。塘底种植矮生苦草、狐尾藻等水生植物，投放密度为5从/m²。当雨量较大一级生态塘14的三块区域的水位均接近2.5m时，启动水泵22，将一级生态塘14的水引流至二级生态塘15。二级生态塘15的水位平时均保持在1.5m，当收到暴雨预警时，一级生态塘14中的中高水位区域中水快速排出，使水位降低至1.5m，腾出库容。溢流坝高度为2.5m，暴雨来临时可适当降低溢流坝高度，同时启动推流器使来水快速通过进入强化塘5。生态塘4水力停留时间为3-8d。生态塘4出水经溢流堰进入强化塘5。

进一步，一级强化池20和二级强化池21包括生态浮岛12、鼓风曝气机、表曝推流器、溢流坝、水生动物、电动闸门17和曝气管。一级强化池20和二级强化池21侧壁通过水泵22和管道23连接。一级强化池20和二级强化池21均被电动闸门17分块为三块水域，每块区域各架设一台鼓风曝气机和一台表曝推流器。每块区域水位不同，低水位区域水深3m，中水位区域水深4m，高水位区域5m。由于强化塘5水深较深，因此有必要在塘底铺设曝气管，曝气孔铺设密度为4个/m2。

同时，在强化塘5投放鲢鳙等藻食性鱼类25，因此，控制水中浮游生物的数量，投放密度为0.2g/L。同时在每块区域独立放置生态浮岛12，浮岛面积约占每块区域的30％，浮岛上种植的挺水植物13应包括多种植物，包括但不限于芦苇，菖蒲，睡莲等。

生态浮岛12采用聚苯乙烯泡沫板作为基质，在基质上打孔，打孔密度为5个/m²，孔径为15cm。当雨量较大一级强化池20的三块区域的水位均接近5m时，启动水泵22，将一级强化池20的水引流至二级强化池215。排水管选用DN500的双面波纹管。二级生态塘15的水位平时均保持在3m，当收到暴雨预警时，一级生态塘14中的中高水位区域中水快速排出，使水位降低至3m，腾出库容。溢流坝高度为5m，暴雨来临时可适当降低溢流坝高度，同时启动推流器使来水快速经过溢流堰进入人工湿地。强化塘5的水力停留时间≥5-10d。

如图所示，本发明经强化塘5处理后的尾水经生态过滤带进入人工湖7进行自然消纳。

在生态过滤带中开挖沟渠26，其上铺设护垫27，形成内外高差，在沟渠26中种植根系发达的湿生植物28，使来水缓慢通过该区域，利于植物发达的根系吸附过滤来水中的杂质，提升水质，提高水体透明度，有利于下游浮游生物的生存。生态过滤带的范围应覆盖人工湖7整个边坡。

生态过滤带由基质填料11、湿生植物28、浮游生物、微生物组成的复合生态系统构成。首先在该区域铺设一层防渗膜，再在其上铺设一层约30cm后的黏土防渗层，以避免生态过滤带中的水向地下渗漏。在防渗层之上人工开挖填埋不同厚度基质填料11，使其成阶梯状分布，形成类似梯田的分布格局，基质填料11应具有疏松透气性良好等特点。在填料11之上种植芦苇，鸢尾，菖蒲、泽泻、美人蕉等湿生植物28。水流在经过生态过滤带时，由于其阶梯状的分布格局，使得水流可以自然向下流动，在流动过程中自然复氧，无需人工增氧。水流在流动过程中被层层吸附过滤，以便取得最大化的净化效果，减小了每一层级的水力负荷。生态过滤带的坡度为2％，坡深60cm，长宽比为5：1。在生态过滤带出水口设置回流管和太阳能提水泵70，在旱季可将处理后的雨水回流至生态塘4进行循环处理。

其中，本发明的人工湖7为受纳水体，在人工湖7的四周及中央设置生态浮岛12，如图4所示，生态浮岛12采用聚苯乙烯泡沫板作为基质，在基质上打孔，打孔密度为5个/m2，孔径为15cm，在孔种植挺水植物13。在水面上种植睡莲等浮叶根生植物，种植密度约为1株/5m²，浮岛水鸟筑巢的场地。人工湖7上可建造连廊，为四周居民提供休闲娱乐场所，既满足了生态保护的需求，又提升居民参与生态文明建设的意愿。湖底投放水草、狐尾藻等沉水植物，投放密度为5丛/m²，还可投放鲢鳙等藻食性性鱼类，，黄尾鲴类等刮食性鱼类、肉食性鱼类(乌鳢、鳜鱼)鱼类的投放密度约为0.2g/L，最终构成一条藻类-浮游动物-鱼类-水鸟的多级生物链，形成稳定的复合生态系统。

本发明的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，构建多级生态塘4，通过管道系统实现多级生态塘4能够灵活切换串并联方式，实现强抗冲击负荷的小微水体生态塘4，高效净化雨水形成的城市地表径流污染。

本发明中，多级塘可以自动补充和调节水位，实现雨水在多级塘中循环利用，高效去污，环保节能，改善景观等效果。

本发明初沉池1通过预处理塘2与调节池3相连通，调节池3分别与生态塘4和强化塘5相连通，且生态塘4通过强化塘5外接多级生态过滤带6并与人工湖7相连通，人工湖7中设置太阳能提水泵70，可将净化后(或有待深度净化)的雨水提升至生态塘4，再次强化净化处理和保障生态塘4水位。

本发明采用多级塘联控串并联调节强化人工湿地的技术，可以满足净化雨水形成的城市地表径流污染的需要，能够有效去除雨水冲刷地表后携带的污染物，达到净化地表径流的目的，减小了自然水体的污染负荷，避免受纳水体被污染，净化后的雨水用于补充人工湖7的库容和生态塘4的水位，能高效利用雨水，形成一个集生态净化和生态景观于一体的复合生态系统，最终实现人与自然的和谐共生。本发明建设成本低，净化效果好，且经济效益好。

本发明通过串并联调节生态塘4，快速切换生态塘4处理能力和抗污染冲击负荷，应对不通强度的城市地表径流污染负荷，并将雨水最大限度的保留在多级塘中循环使用，高效去除污染物，并节约水资源。当地表径流污染负荷大时，通过管路切换，将多个小生态塘4切换为并联模式，扩大一级生态塘4处理能力，使其具有强的抗污染冲击能力；当污染负荷较小时，设置为串联模式，污水在不同塘内依次净化，增长湿地链净化长度。设置有回流管和回流泵，可以将净化后的雨水提升至生态塘4中循环流动，

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，包括初沉池、预处理塘、调节池、生态池和强化塘，所述初沉池通过所述预处理塘与所述调节池相连通，所述调节池分别与所述生态池和所述强化塘相连通，且所述生态塘通过所述强化塘外接多级生态过滤带并与人工湖相连通。

2.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述初沉塘输入端设置有格栅板，所述初沉塘内设置有自动刮泥机。

3.如权利要求2所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述调节池的中部设置有布水圆盘。

4.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述预处理塘的进水口出预埋具有吸附性的填料，并在所述预处理塘的中部设置有插杆式的生态浮岛，所述生态浮岛上布设有挺水植物。

5.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述生态池包括一级生态塘和二级生态塘，所述一级生态塘与所述二级生态塘通过输水管连通。

6.如权利要求5所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述一级生态塘和二级生态塘内设电动闸门以分割为三个区域，每一个所述区域内设置有鼓风机曝气管和表曝推流器。

7.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述强化塘包括一级强化池和二级强化池，所述一级强化池和二级强化池内均设置有水泵和管道连接，且所述一级强化池和二级强化池内设置电动闸门以分割为三块水域，每块区域各架设一台鼓风曝气机和一台表曝推流器。

8.如权利要求7所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述强化塘内设有藻食性鱼类。

9.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述多级生态过滤带中设置有沟渠，并在其上布设护垫，且所述沟渠内中种植有湿生植物。

10.如权利要求1所述的一种多级塘串并联雨水高效处理系统，其特征在于，所述多级生态过滤带中设置有沟渠，并在所述沟渠上布设护垫，且所述沟渠内中种植有湿生植物；自然水体和强化塘之间设置有回流管和回流泵。