CN1923721A - 一种城市地表径流生态处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市非点源污染生态控制技术，具体地说是一种新型的城市地表径流生态处理方法，将城市雨水的15mm以下初期径流截流后的进入处理系统处理，处理系统依次由塘系统和人工湿地组成，水在塘系统中初步沉淀和净化后进入人工湿地中进一步处理，最后流入外界自然水体中。其优点是：污染程度较严重的城市地表初期径流得到有效的治理，避免了对地表水体环境的污染，同时改善了周围的生态环境。

Description

一种城市地表径流生态处理方法

技术领域

本发明涉及城市非点源污染生态控制技术，具体地说是一种新型的城市地表径流生态处理方法。

背景技术

城市地表径流污染是指在降雨过程中雨水及其形成的径流流经城市地面(如商业区、居住区、停车场、街道等)，聚集一系列污染物质(如原油、N、P、有毒物质、有机物等)，随之进入水体，污染地表水或地下水。城市地表径流是典型的非点源污染，具有地域范围广、随机性强、成因复杂等特点，非点源污染已成为水环境污染的重要因素。城市地表径流的控制处理方法主要分为源头控制和汇处理，其中源头控制可以有效的削减径流流量和径流污染负荷，而汇处理可以在末端对径流污染进行有效的治理，防止其直接排入而引起地表水体的污染。目前国内地表径流汇处理措施主要包括拦水蓄水塘和雨水调节池，另外人工湿地技术只进行了实验室模拟研究而没有规模应用。

拦水蓄水塘有的是季节性充水，水位变化很大，一年中往往经历干塘和湿塘的交替变化；有的是一年四季均有水，在蓄水塘中可以种植植物。拦水蓄水塘可以利用塘内浮游动物、水生植物和微生物组成的生态系统对径流雨水中的污染物进行降解消化，提高塘内蓄水的水质，同时改善了周围的生态环境。拦水蓄水塘一般可以利用天然低洼地等。

雨水调节池是应用较为广泛的径流控制措施，一方面它可以暂时调蓄洪峰径流量，削减洪峰，另一方面，它可以利用物理、化学和生物的方法对径流污染进行有效治理，利于雨水的有效回用。如果在雨水管道系统上设置较大容积的调节池，把雨水径流的洪峰量暂存其内，待洪峰径流量下降至设计排泄量后，再将贮存在池内的水排出。雨水调节池一般包括蓄水池和沉淀池等组成，为了回用往往后续需增加储水池等，处理流程一般为：蓄水池出水加药反应沉淀池中沉淀，再经过过滤、消毒等措施储存回用。

上述处理方法在实际的径流污染控制中得到广泛的应用，从应用中发现还存在着一些不足和缺陷，如：拦水蓄水塘的处理效率比较低，净化周期比较长，还会孳生蚊蝇，存在潜在的环境卫生问题；而雨水调节池虽然效率比较高，但基建和运行的费用都比较高，而且运行维护存在一定的难度。

发明内容

本发明利用南方地区多雨、多水面、气候温暖等特征，设计了一种新型城市地表径流生态处理方法；本发明的目的在于设计一种与自然相和谐的地表径流生态处理方法，既达到去除污染物的目的，又改善当地的生态环境，同时降低污染治理的费用。

为实现上述目的，本发明采有的技术方案为：

一种城市地表径流生态处理方法，将城市雨水的15mm以下初期径流截流后的进入处理系统处理，处理系统依次由塘系统和人工湿地组成，水在塘系统中初步沉淀和净化后进入人工湿地中进一步处理，最后流入外界自然水体中。

所述城市雨水的初期径流截流是，采用在城市雨水排水管的尾部(接近末端处)设置雨水截流装置，截流装置在城市雨水排水管的尾部设置分流的引水管，在分流的引水管上设置引水管涵闸，分流的引水管通往塘系统中；而在分流处的排水管外侧(靠近排水管尾部的出口侧)设置排水管涵闸，而城市雨水排水管与外界自然水体相通。

所述引水管与排水管间按水流方向看其呈30～60度角；其中的引水管涵闸和排水管涵闸可以人工控制、也可以自动控制；所述城市雨水的截流量最好是城市雨水的12mm以下初期径流，即根据不同的雨型选择截流量，暴雨时截流12～15mm的初期径流进处理系统，非暴雨时不同雨型可根据储存塘的容量决定截流量，如全部或部分。

对于城市雨污合流制管道，在无雨期可以将部分市政污水引入处理系统；另外也可以将附近地表水引入系统。

城市雨水的径流截流在进入处理系统前最好先要经过格栅除去径流水中的大的悬浮物；所述塘系统可以采用单塘或采用一个以上的多塘，人工湿地系统可以采用垂直流，也可以采用水平潜流，或者采用垂直流与水平潜流的串联结合；所述人工湿地最好实行干湿交替的运行方式，人工湿地的单元数量为1～20个单元。

本发明一种新型城市地表径流生态处理方法的优点是：径流处理技术吸收了以往城市地表径流污染各类汇处理方法的优点，同时也弥补了其他方法的不足。

1.本发明由塘和湿地两种技术组成，克服以往单一处理技术的不足，人工湿地特别是潜流人工湿地很适宜处理城市雨水径流，对径流的污染物具有较高的去除率，并且建设运行费用不比其他技术高。城市地表径流的特点决定了湿地采用干湿交替的运行方式，这样一方面提高了湿地的运行效率，也有利于湿地系统的稳定与平衡。

2.可以因地制宜，充分利用当地的特点，塘系统可以采用单塘也可以采用多塘系统，人工湿地可以采用水平潜流系统也可以采用垂直流系统。

3.采用人工湿地生态处理系统，在治污的同时改善了周围的生态环境，提高了处理系统的景观价值，有效的防止保证了附近水体的环境卫生。

4.截流系统简单易控，可以采用自动控制，也可以人工控制，实际截流量可以根据设计塘容量决定，也可以根据具体雨型来决定；将城市雨水管道中沉积的污染物有效的截留在处理系统中，防止了其对地表水体的潜在危害。

5.在无雨季节可以引流净化附近地表水，也可以引流部分生活污水，以减轻后续处理设施的污染负荷。

总之，本发明是在降雨产流后，径流经雨水排放口收集进入地下排水管道，通过排水管道接近末端处的截流装置将降雨初期污染程度比较严重的径流引入处理系统，在经过格栅去除大的悬浮物，进入储存沉降塘进行物理沉降处理，同时利用塘内的植物微生物来吸收分解沉降的污染物和悬浮的或可溶的污染物，出水进入人工湿地生态处理系统，通过植物—微生物—基质的联合处理，使污水得到有效的治理，最终出水直排水体。同时，晴天时，可以将附近的地表水引入系统，也可以将部分的生活污水进入系统进行处理。其优点是：污染程度较严重的城市地表初期径流得到有效的治理，避免了对地表水体环境的污染，同时改善了周围的生态环境。

附图说明

图1为本发明城市地表径流生态处理方法流程图。

图2为本发明城市地表径流生态处理方法平面布置图；

图3为图2中所用截流装置结构示意图。

具体实施方式

本发明为一种新型城市地表径流生态处理方法：城市地表径流生态处理方法主要包括有径流截流装置、塘储存净化系统和人工湿地处理系统等组成单元。径流的截流装置安装在城市排水管网的末端附近，通常离雨水管的直排口较近，由排水管涵闸和引水管涵闸组成，塘可以选择雨水管直排水体附近的沼泽或干湿塘改造而成，湿地则根据附近的地形建设在地表水体的岸边带上。降雨时雨水径流通过雨水口流入城市雨水管，此时启动径流截流装置，经过截流装置将初期径流截留引流到塘系统，塘系统具有储存沉降功能以及初步的净化功能，这样径流中的悬浮物首先得到有效地去除，沉降到塘底地悬浮物表面吸附有大量地有机物可以被塘底地微生物和植物根系吸收利用，另外污水中可溶性污染物可以被浮游生物所利用，经过塘系统的储存净化后，径流中各种污染物浓度大大降低，最终污染程度较低的废水进入潜流人工湿地处理系统，潜流人工湿地在处理低污染负荷的污水时，对有机污染物去除效率较高，脱氮除磷效果明显，而且可以通过植物吸收、基质吸附、还原条件下的元素形态转化等方式来去除和稳定径流雨水中的重金属，湿地出水可以直接排向地表水体(河或湖)。

降暴雨时截流初期12-15mm的径流雨水进入处理系统中，然后打开排水管涵闸同时关闭引水管涵闸，使排水管道中的径流水直接排泄到水体中。

正常降雨(小雨或中雨)时，只要能够产流，就关闭排水管涵闸打开引水管涵闸，将径流引入系统进行处理后再排入水体。

不降雨时，可以将附近的地表水体引入系统，一方面可以养护生态处理系统中的植物，另外可以进一步的净化地表水体，防止其发生富营养化等污染问题。目前国内许多城市的排水体制为合流制，所以在不降雨的时期也可以将部分的生活污水引入系统中进行处理，这样也可以降低管网末端城市污水处理厂的污染负荷。

关于垂直流和水平潜流的结构可以参考文献：“吴晓磊，人工湿地废水处理机理，环境科学，1995，16(3)：83-86”；中的内容。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图3所示，降雨产流后，道路径流(1)、屋面径流(2)、小区径流(3)汇集到雨水排水口(4)，进入城市雨水排水管道(5)，此时启动截流装置(6)，关闭排水管涵闸(13)同时打开引水管涵闸(14)，使径流引流入储存沉降塘系统(8)中，在径流进入塘系统(8)前要经过格栅(7)去除径流污水中大的悬浮物，格栅(7)在降雨前后及时清理，径流污水在储存沉降塘(8)中经过沉降处理和简单净化后进入(可以采用水泵泵入)人工湿地系统(9)进一步处理，最终出水直接流入附近地表水体(10)中。当降中到大雨甚至暴雨时，储存沉降塘蓄满后还余由大量污染程度较低的径流，此时打开排水管涵闸(13)同时关闭引水管涵闸(14)，让径流沿管道前行，这时启动雨污分流装置(12)，关闭通向污水处理厂(11)的污水闸阀同时打开直排水体(10)的雨水闸阀，使多余的径流直接排向地表水体(10)，塘系统蓄满的过程与雨型有直接的关系，所以径流截流装置(6)与雨污分流装置(12)的启闭随不同雨型雨量而不同。当降小到中雨(＜10mm)时，可以将所有径流都引入系统进行处理，当产生径流后就可以直接启动截流装置(6)，引径流污水进处理系统即可。晴天或长时间不下雨时，可以引地表水(10)进塘系统，一方面养护塘系统和湿地系统，也能进一步净化地表水；另外也可以短时间的启动截流装置(6)引部分生活污水进处理系统，这样可以减轻末端处理的污染负荷。

目前本发明方法在实验应用中表明，利用约为汇水面积1％的塘和人工湿地系统，在7天左右可以有效的处理重现期为1年的大雨(52mm)形成的城市地表径流。系统出水可以达到地表水II类水水质标准。

Claims (8)

1.一种城市地表径流生态处理方法，其特征在于：将城市雨水的15mm以下初期径流截流后的进入处理系统处理，处理系统依次由塘系统和人工湿地组成，水在塘系统中初步沉淀和净化后进入人工湿地中进一步处理，最后流入外界自然水体中。

2.按照权利要求1所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述城市雨水的初期径流截流是，采用在城市雨水排水管的尾部设置雨水截流装置，截流装置在城市雨水排水管的尾部设置分流的引水管，在分流的引水管上设置引水管涵闸，分流的引水管通往塘系统中；而在分流处的排水管外侧设置排水管涵闸，而城市雨水排水管与外界自然水体相通。

3.按照权利要求2所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述引水管与排水管间按水流方向计呈30～60度角。

4.按照权利要求1所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述城市雨水的截流量为城市雨水的15mm以下初期径流。

5.按照权利要求1所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：对于城市雨污合流制管道，在无雨期可以将部分市政污水引入处理系统；另外也可以将附近地表水引入系统。

6.按照权利要求1所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述塘系统可以采用单塘或采用一个以上的多塘，人工湿地系统可以采用垂直流和/或水平潜流。

7.按照权利要求1或6所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述人工湿地实行干湿交替的运行方式，人工湿地的单元数量为1～20个单元。

8.按照权利要求1所述城市地表径流生态处理方法，其特征在于：所述城市雨水的径流截流进入处理系统前先要经过格栅除去径流水中的大的悬浮物。

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