CN213214475U - 一种强化脱氮除磷的雨水花园 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种强化脱氮除磷的雨水花园，包括基坑和集水池，所述基坑内自下向上依次设置有基坑砾石层、基坑沸石层、基坑种植层和基坑有机质层，基坑有机质层的顶面与基坑的顶部坑口之间留有间距，构成蓄水空间，基坑种植层种植的植物为水生草本植物和/或禾本科植物，所述集水池内自下向上依次设置有集水池砾石层、集水池沸石层和集水池有机质层，集水池沸石层通过管道连通基坑砾石层，集水池砾石层的底部连通有排水管。本实用新型通过蓄水空间汇集雨水，雨水在基坑内通过植物吸收和硝化反应脱氮除磷，再在集水池内进行反硝化反应加强脱氮，经多级净化处理后的雨水中的氮、磷等污染物去除效果好，脱氮除磷彻底，可直接回收利用。

Description

一种强化脱氮除磷的雨水花园

技术领域

本实用新型涉及一种雨水花园，尤其涉及一种强化脱氮除磷的雨水花园。

背景技术

雨水花园是自然形成或人工挖掘的浅凹绿地，通常包括砾石层、种植层和蓄水层，用于汇集并吸收来自屋顶或地面的雨水。现有的雨水花园设计中，存在如下问题：1、砾石层易堵塞，导致储水能力下降；2、种植层的含水率易过饱和，导致植物生长受影响，易发生烂根等现象；3、对雨水中的氮、磷和重金属等的削减能力有限，出水不能直接被利用，需要进行二次处理。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种强化脱氮除磷的雨水花园，氮、磷等污染物去除能力强，有利于净化后雨水的利用。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种强化脱氮除磷的雨水花园，包括基坑，所述基坑内自下向上依次设置有基坑砾石层、基坑沸石层、基坑种植层和基坑有机质层，所述基坑有机质层的顶面与所述基坑的顶部坑口之间留有间距，构成蓄水空间，所述基坑种植层由种植土铺设成，可以在所述基坑种植层上种植植物，例如水生草本植物和/或禾本科植物。

优选的，所述基坑沸石层与所述基坑砾石层之间水平铺设有渗水管，所述渗水管的管壁上密布有渗水孔。

优选的，所述渗水管的数量为多个，多个所述渗水管平行。

多个所述渗水管可以等间距铺设。

所述渗水管的分布区域可以为所述基坑的整个横截面。

优选的，所述渗水管为单壁波纹渗水管。

优选的，所述渗水管的外端口封闭，通过管壁上的渗水孔渗水。

优选的，所述基坑内设有竖向延伸的透水管，所述透水管的上端口位于所述基坑种植层的上方，所述透水管的下端连接所述渗水管。

优选的，所述基坑砾石层的高度为35-45cm，所述基坑沸石层的高度为15-25cm，所述基坑种植层的高度为15-25cm，所述基坑有机质层的高度为5-15cm，所述蓄水空间的高度为10-30cm。

优选的，所述基坑种植层种植的植物为黄花鸢尾、芦苇或香蒲。

优选的，所述雨水花园还包括集水池，所述集水池内自下向上依次设置有集水池砾石层、集水池沸石层和集水池有机质层，所述集水池沸石层通过管道连通所述基坑砾石层，所述集水池砾石层的底部连通有排水管。

优选的，所述管道为水平的管道和/或自所述基坑砾石层向所述集水池沸石层方向倾斜向下的管道。

优选的，所述集水池砾石层的高度为35-45cm，所述集水池沸石层的高度为25-35cm，所述集水池有机质层的高度为25-35cm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的所述蓄水空间内汇聚的雨水，在下渗过程中通过所述基坑种植层种植的植物去除磷污染物，再在所述基坑种植层和所述基坑沸石层中进行硝化反应脱氨脱氮，经脱氮除磷后的雨水通过管道流入所述集水池，在所述集水池沸石层和所述集水池砾石层中进行反硝化反应，加强脱氮，经多级净化处理后的雨水中的氮、磷等污染物去除效果好，脱氮除磷彻底，可直接回收利用。

2、本实用新型的所述渗水管的设置，可以将经所述基坑沸石层渗滤的雨水均匀分配到所述基坑砾石层的各处，从而提高雨水与所述基坑砾石层的接触面积，提高过滤效果。

3、本实用新型的所述透水管的设置，可以在降雨量较大的时候，迅速地将所述蓄水空间内的雨水排放至所述基坑砾石层，避免所述基坑内的雨水过饱和，造成植物烂根、溢流或基坑损坏。

附图说明

图1是本实用新型的断面结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型公开了一种强化脱氮除磷的雨水花园，包括基坑1，所述基坑内自下向上依次设置有基坑砾石层2、基坑沸石层3、基坑种植层4和基坑有机质层5，所述基坑有机质层的顶面与所述基坑的顶部坑口之间留有间距，构成蓄水空间6，所述蓄水空间用于汇集并暂存雨水，所述基坑种植层由种植土铺设成，所述基坑种植层可以种植有对水质中的磷有去除效率的水生草本植物和/或禾本科植物7，植物向上生长伸出所述基坑有机质层，所述基坑有机质层采用常规的土壤有机质层，为植物生长提供养分，所述基坑沸石层和所述基坑砾石层用于对下渗的雨水进行过滤，雨水在下渗过程中，在所述基坑种植层和所述基坑沸石层内进行硝化反应脱氨脱氮。

所述基坑种植层种植的植物可以为黄花鸢尾、芦苇或香蒲等水生植物。

所述基坑种植层内优选接种有蚯蚓，所述蚯蚓优选为威廉腔环蚓，所述威廉腔环蚓的接种密度优选为10-30只/㎡，如10只/㎡、20只/㎡或30只/㎡。所述威廉腔环蚓的个体较大，活动范围大，对活动区域扰动大。可以通过控制所述基坑内的含水状态，控制蚯蚓的活动区域，使蚯蚓依据含水状态的变化上下迁移，丰水期，所述基坑种植层内的含水量适应蚯蚓生长，蚯蚓迁移至所述基坑种植层，主要活动在所述基坑种植层和近所述基坑种植层的所述基坑沸石层，枯水期，所述基坑砾石层的含水量适应蚯蚓生长，蚯蚓迁移至所述基坑砾石层和近所述基坑砾石层的所述基坑沸石层，在丰水期和枯水期之间，蚯蚓在所述基坑沸石层上下活动并依据含水状态变化由所述基坑种植层向所述基坑砾石层的方向迁移或者由所述基坑砾石层向所述基坑种植层的方向迁移，当蚯蚓在所述基坑沸石层和所述基坑砾石层活动时，通过其活动和消化代谢在所述基坑砾石层或所述基坑沸石层内形成孔隙并实现有机物的减量，在所述基坑内出现堵塞迹象的情形下，和/或经过一段时间后，使蚯蚓从所述基坑种植层迁移到所述基坑砾石层和/或所述基坑沸石层，实现所述基坑砾石层和所述基坑沸石层的疏通和防止堵塞。

可以基于或者主要基于自然降水季节性实现所述基坑内含水状况的变换，或者通过人工控制或辅以人工控制，实现对所述基坑内含水状况的变换，进而控制蚯蚓的活动区域。

可以设置接入所述基坑的补水管，以进行人工补水。

在所述基坑出现堵塞迹象的情形下，或者经过一定时间后，或者在出现明显异味的情形下，可以通过控制所述基坑的含水状态（例如，控制进水量）促使蚯蚓进入所述基坑沸石层和所述基坑砾石层活动，以实现对所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的疏通，或者增大所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的透气能力，改善含氧状态，减少异味。

在丰水期和平水期，通过所述威廉腔环蚓在所述基坑种植层和所述基坑沸石层内的活动，可以增大所述基坑种植层的孔隙度，改善其渗水能力，使雨水加速下渗；可以提高所述基坑种植层的酶活性，为植物生长提供充足养分，有效避免植物烂根现象，酶活性的提高还可有效增强雨水的脱氮除磷效果；可以提高所述基坑种植层和所述基坑沸石层的溶解氧含量，提高硝化反应效率，增强硝化脱氨脱氮效果。另外，在枯水期，所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的含水率不是很高的时候，由于所述威廉腔环蚓喜阴暗潮湿的习性，会到所述基坑沸石层和所述基坑砾石层中活动，由于所述威廉腔环蚓的食性杂，通过其在所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的活动，可以增大所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的孔隙度，有效缓解或避免堵塞现象。

所述基坑沸石层与所述基坑砾石层之间优选水平铺设有渗水管8，所述渗水管的管壁上密布有贯穿管壁的渗水孔。所述渗水管的数量优选为多个，多个所述渗水管平行，多个所述渗水管可以等间距铺设或管壁贴紧铺设，任意相邻的两个所述渗水管可以连通，所述渗水管的分布区域可以为所述基坑的整个横截面，构成渗水管层。所述渗水管的设置，使来自所述基坑沸石层的雨水渗入所述渗水管后再渗入所述基坑砾石层，可以将经所述基坑沸石层渗滤的雨水均匀分配到所述基坑砾石层的各处，从而提高雨水与所述基坑砾石层的接触面积，提高过滤效果。

所述渗水管优选为单壁波纹渗水管，管壁呈波纹状，渗水孔位于管壁的波谷处，管壁的波峰可对所述基坑沸石层和所述基坑砾石层的石料起到一定的支撑作用，渗水孔不易堵塞，可有效保证所述渗水管的渗水通畅。所述渗水管的外端口优选封闭，通过管壁上的渗水孔渗水。

所述基坑内优选设有竖向延伸的透水管9，所述透水管的上端口位于所述基坑种植层的上方，通常与所述蓄水空间的底部连通，即所述透水管的上端口位于所述蓄水空间内的底部，所述透水管的下端（下端口）连接所述渗水管，可以与一个或多个所述渗水管连通。当所述基坑种植层的表面为中央凹的曲面状时，所述透水管的上端口位于所述基坑种植层的中央凹部的上方。所述透水管的设置，可以在降雨量较大的时候，迅速地将所述蓄水空间内的雨水排放至所述基坑砾石层，避免所述基坑内的雨水过饱和，造成植物烂根、溢流或基坑损坏。所述透水管的数量可以为多个，均匀分布在所述基坑内，以提高所述蓄水空间的排水效率。

所述透水管的下部可以连接有直排管，以将所述透水管内的水直接排出所述基坑，可以将所述直排管接入集水池或其他排放场合。所述透水管和所述直排管上均可以设有控制阀门，用于人工控制。

所述基坑内还可以设有集水槽，所述集水槽的顶部位于所述基坑种植层的上方，至少部分槽壁位于所述基坑种植层内，位于所述基坑种植层内的槽壁上分布有槽壁渗水孔，可以在槽壁开设所述槽壁渗水孔，也可以采用渗水的多孔材料制成位于所述基坑种植层内的槽壁（可以包括位于所述基坑种植层上方的槽壁），由此，所述基坑种植层的含水量较高时，会有水渗入到所述集水槽内。

所述集水槽可以呈长条状，以增大渗水能力。

所述集水槽的顶部敞口，顶口高度优选不高于所述透水管的上端口高度。

所述基坑内还可以设有第二透水管，所述第二透水管至少上部位于所述集水槽内，且采用能够折弯的波纹管，可以通过波纹管弯折形状，控制所述第二透水管的上端口高度，进而控制所述集水槽内的最高水位，控制所述基坑种植层的含水量。当不需要所述第二透水管从所述集水槽中溢流时，可以拉高波纹管的上端口，使得其与所述透水管的上端口位于同一高度。

所述第二透水管的下端可以连接所述透水管，在此情形下，可以将所述第二透水管视为所述透水管的一个进口管，所述第二透水管的下端也可以连接所述渗水管。

可以依据所述集水槽中的水位高度或水位高度变化，或者依据在一定高度下的溢流量，判断所述基坑内的含水状态，可以依据对所述基坑内含水状态的判断和所述基坑的排水量判断所述基坑的堵塞状况，依据经验或实验，当含水较多且排水流量较小时，判断为所述基坑出现堵塞迹象。

在通过减少所述基坑内含水量促使蚯蚓向下迁移的同时，由于含水量的下降以及蚯蚓对下方的疏通作用，也使得所述基坑内各区域的透气能力增大，进而含氧量增大，抑制厌氧微生物活性，增大含氧生化强度。

所述基坑砾石层的高度优选为35-45cm，如35cm、40cm或45cm。所述基坑沸石层的高度优选为15-25cm，如15cm、20cm或25cm。所述基坑种植层的高度优选为15-25cm，如15cm、20cm或25cm。所述基坑有机质层的高度优选为5-15cm，如5cm、10cm或15cm。所述蓄水空间的高度优选为10-30cm，如10cm、20cm或30cm。

所述雨水花园优选还包括集水池10，所述集水池内自下向上依次设置有集水池砾石层11、集水池沸石层12和集水池有机质层13，所述集水池沸石层通过管道14连通所述基坑砾石层，所述管道优选为水平的管道和/或自所述基坑砾石层向所述集水池沸石层方向倾斜向下的管道，所述管道的进水口优选连通所述基坑砾石层的下部，所述管道的出水口优选连通所述集水池沸石层的上部，用于将经所述基坑初步处理后的雨水输送至所述集水池。所述基坑有机质层采用常规的土壤有机质层，所述集水池沸石层和所述集水池砾石层用于对来自所述基坑的雨水进行过滤，雨水在下渗过程中，在所述集水池沸石层和所述集水池砾石层内进行反硝化反应脱氮。所述集水池砾石层的底部连通有排水管15，所述排水管的出水口可以连接用水系统，用于将经所述集水池净化后的雨水排出利用，如用于灌溉或城市用水，所述排水管上可以设有排水阀门，方便对排水进行控制。

所述集水池有机质层内优选接种有赤子爱胜蚓，所述赤子爱胜蚓对生活环境中的水分含量的要求降低，在含水率较高的情况下可以更好的生存，所述赤子爱胜蚓的接种密度优选为150-200只/㎡，如150只/㎡、180只/㎡或200只/㎡。所述赤子爱胜蚓的个体较小，活动范围小，对活动区域扰动小，易在所述集水池有机质层中形成厌氧环境。通过所述赤子爱胜蚓分解所述集水池有机质层的有机质，可以提供额外的碳源，促进并加强所述集水池沸石层和所述集水池砾石层内的反硝化反应进行，增强脱氮效果。

所述集水池砾石层的高度优选为35-45cm，如35cm、40cm或45cm。所述集水池沸石层的高度优选为25-35cm，如25cm、30cm或35cm。所述集水池有机质层的高度优选为25-35cm，如25cm、30cm或35cm。

所述雨水花园的工作原理为：通过所述蓄水空间汇集雨水，雨水在下渗过程中，通过所述基坑种植层种植的植物去除磷污染物，再在所述基坑种植层和所述基坑沸石层中进行硝化反应脱氨脱氮，经脱氮除磷后的雨水通过管道流入所述集水池，在所述集水池沸石层和所述集水池砾石层中进行反硝化反应，加强脱氮，经多级净化处理后的雨水中的氮、磷等污染物去除效果好，脱氮除磷彻底，经所述排水管排出直接回收利用。

所述雨水花园系统中引入动物（蚯蚓），可以增强系统中食物网的丰富度，使局部生态系统更加稳定。

Claims (10)

1.一种强化脱氮除磷的雨水花园，包括基坑，其特征在于所述基坑内自下向上依次设置有基坑砾石层、基坑沸石层、基坑种植层和基坑有机质层，所述基坑有机质层的顶面与所述基坑的顶部坑口之间留有间距，构成蓄水空间，所述基坑种植层由种植土铺设成。

2.如权利要求1所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述基坑沸石层与所述基坑砾石层之间水平铺设有渗水管，所述渗水管的管壁上密布有渗水孔。

3.如权利要求2所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述渗水管的数量为多个，多个所述渗水管平行，等间距铺设且分布区域为所述基坑的整个横截面。

4.如权利要求3所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述渗水管为单壁波纹渗水管。

5.如权利要求4所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述基坑内设有竖向延伸的透水管，所述透水管的上端口位于所述基坑种植层的上方，所述透水管的下端连接所述渗水管。

6.如权利要求5所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述基坑砾石层的高度为35-45cm，所述基坑沸石层的高度为15-25cm，所述基坑种植层的高度为15-25cm，所述基坑有机质层的高度为5-15cm，所述蓄水空间的高度为10-30cm。

7.如权利要求6所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述基坑种植层种植的植物为黄花鸢尾、芦苇或香蒲。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于还包括集水池，所述集水池内自下向上依次设置有集水池砾石层、集水池沸石层和集水池有机质层，所述集水池沸石层通过管道连通所述基坑砾石层，所述集水池砾石层的底部连通有排水管。

9.如权利要求8所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述管道为水平的管道和/或自所述基坑砾石层向所述集水池沸石层方向倾斜向下的管道。

10.如权利要求9所述的强化脱氮除磷的雨水花园，其特征在于所述集水池砾石层的高度为35-45cm，所述集水池沸石层的高度为25-35cm，所述集水池有机质层的高度为25-35cm。

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