CN215439845U - 一种深度反硝化生物滞留池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海绵城市建设及雨水处理技术领域，涉及一种深度反硝化生物滞留池，适用于污染相对严重、含氮磷浓度相对较高的城市降雨的滞蓄和处理。本实用新型包括位于内侧上部的种植室、位于内侧下部的滴滤管、位于外侧的反应池、位于外侧中部的排水环管。前室板、后室板、左室板、右室板、底室板组成种植室的中空腔体结构；换气管位于种植室的四角；滴滤管位于种植室的下部；反应池包括前池壁、后池壁、左池壁、右池壁、底池壁；前管段、后管段、左管段、右管段构成排水环管的“口”字型环形回路。本实用新型提供一种运行维护简单、具备突出的雨水滞蓄能力、较强的硝化反硝化能力生物滞留池装置。

Description

一种深度反硝化生物滞留池

技术领域

本实用新型属于海绵城市建设及雨水处理技术领域，提供了一种具有深度反硝化功能的生物滞留池装置，该装置适用于污染相对严重、含氮磷浓度相对较高的城市降雨的滞蓄和处理。

背景技术

海绵城市具有径流削减与收集、雨水净化与合理利用等功能，是我国新时期积极倡导的可持续城市建设理念。海绵城市建设中，利用透水下垫面对城市降雨径流进行渗透、收集、储存，并结合植物+微生物+土壤的联合作用对雨水水质进行净化，是履行低影响开发（LID）策略，缓解城市洪涝风险、解决地表收纳水体环境污染问题的重要手段。

生物滞留池能够从源头对雨水进行渗透、截留、储存和净化，最大程度地保护开发改造地区的水文机制，是海绵城市建设的一项重要技术。标准的生物滞留池由植物、填料和必要的结构措施如排水穿孔管等构成，在雨水径流流量控制和水质改善等方面效果显著。但是，现有的生物滞留池技术对于雨水中氮素净化效果不稳定，尤其是硝酸盐氮的去除不够理想，在排出水中往往能够检测较高浓度的硝酸盐氮和总氮。主要原因是普通生物滞留池的缺氧反硝化功能薄弱，致使氨氮经硝化作用转化为硝酸盐后，一直滞留在系统中，不能及时转化为气态形式从而从系统中释放进入大气中。针对上述问题，多数生物滞留池通过设置淹没厌氧区强化了反硝化功能，但较为普遍的存在装置结构单一，填料难以更换，装置的可持续利用效果较差，为设备的运行维护带来了困难；另外，当雨水水量过大时，装置的排水穿孔管滞蓄雨水能力较差，使装置的运行有了一定的水量限制要求；同时，应该注意到，装置较好的硝化作用是系统发挥总氮去除效能的前提和基础，因此，采取必要的结构措施增加系统中空气的流动性，强化硝化功能是增强生物滞留池氮素去除能力的必要手段。

发明内容

本实用新型针对上述背景技术中提到的现有生物滞留池存在的问题，提供一种运行维护简单、具备突出的雨水滞蓄能力、较强的硝化反硝化能力的生物滞留池装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现。

一种深度反硝化生物滞留池，包括位于内侧上部的种植室、位于内侧下部的滴滤管、位于外侧的反应池、位于外侧中部的排水环管；所述的种植室包括前室板、后室板、左室板、右室板、底室板、上斜边沿、进水孔、底换气孔、换气管、侧换气孔、植物、种植土壤层；所述的前室板、后室板、左室板、右室板各垂直边紧密连接，各底边与底室板的各边紧密连接，组成种植室的中空腔体结构；所述的上斜边沿倾斜角度在12°~30°之间，并在水平面内弯折成正方形，其首尾端紧密连接，其底边与前室板、后室板、左室板、右室板的上边沿紧密连接；所述的进水孔、底换气孔均开设在底室板上；所述的换气管数量为4根，分别设置于种植室的四角，其底边与底室板的上表面紧密连接；换气管的底部侧壁上设置有侧换气孔；所述的植物位于种植土壤层的中上部；所述的种植土壤层均匀覆盖底室板的上表面。

所述的滴滤管数量为16根，位于种植室的下部；滴滤管的上部外围设有上套管，下部外围设有下套管；所述的下套管的下端与支撑板紧密连接；支撑板位于下套管内腔范围外设置有出水孔；滴滤管的中部偏上位置设有上滴滤通气孔；滴滤管的底端设有下滴滤出水孔；滴滤管内腔设置有纤维束填料层；所述的纤维束填料层的填充高度为滴滤管的高度。

所述的反应池包括前池壁、后池壁、左池壁、右池壁、底池壁、生物炭层；前池壁、后池壁、左池壁、右池壁各垂直边紧密连接，各底边与底池壁的各边紧密连接，组成反应池；所述的生物炭层位于反应池内侧偏下部的各个滴滤管间的空隙处；生物炭层的高度与最高一行的排水孔所在的高度相同。

所述的排水环管环绕在反应池的外侧中间部位；排水环管包括前管段、后管段、左管段、右管段、排水孔、出水口、排水管；前管段、后管段、左管段、右管段的两端分别彼此紧密连接，构成“口”字型环形回路；所述的排水孔均匀分布在与前管段、后管段、左管段、右管段接触的前池壁、后池壁、左池壁、右池壁的范围内；所述的出水口设置在左管段的中部；所述的排水管其右端与出水口紧密连接。

所述的底换气孔仅开设在底室板位于换气管内部的圆形区域内，其净距为其直径；侧换气孔相互之间的垂直净距以及与换气管底边的垂直净距均与其直径相等。

所述的上套管的上边沿与底室板的下表面紧密连接，各个上套管之间的净距为零，与底室板边沿的净距略大于前室板的厚度，上套管和下套管成对设置，二者的内腔垂直中心线重合；进水孔只允许设置在底室板位于上套管内部的圆形范围内，且不能超过滴滤管的内径。

所述的上滴滤通气孔相互之间的垂直净距与其直径相等，与上套管的下边沿的垂直净距为其直径的10倍左右；所述的下滴滤出水孔相互之间的垂直净距以及与底池壁上表面的垂直净距均与其直径相等。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点。

（1）本实用新型通过添加4根换气管和提高淹没厌氧区的深度，提高装置中空气的流动性，从而增加污水中溶解氧含量，增强生物滞留池的反硝化能力。

（2）本实用新型通过采用可自由拆卸种植室的结构，使填料更换便利，从而提高设备的可持续利用性，增强设备运行维护的灵活性的同时，降低维护的成本。

（3）本实用新型通过使用排水环管结构，增加排水口的高程，可以滞蓄一部分雨水，使其水力停留时间得到延长，更好的净化水质的同时，储蓄部分雨水，提高水资源的利用率。

附图说明

图1为本实用新型一种深度反硝化生物滞留池的前视图。

图2为本实用新型一种深度反硝化生物滞留池的俯视图。

图3为本实用新型一种深度反硝化生物滞留池的侧视图。

图4为图2的I-I剖视图。

图5为图4的II-II剖视图。

图6为图4的III-III剖视图。

图7为图4的A点大样图。

图8为图4的B点大样图。

图9为图4的C点大样图。

图10为图4的D点大样图。

图11为图4的E点大样图。

图12为图5的F点大样图。

图13为本实用新型一种深度反硝化生物滞留池的安装运行示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图1-13，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

一种深度反硝化生物滞留池，从上至下可以分为种植室1、反应池2、滴滤管3、排水环管4；所述的种植室1为上端敞口底部封口的中空长方体；所述的反应池2为上端敞口底部封口的中空长方体，位于种植室1的外部；所述的滴滤管3为垂直放置的两端敞口的中空圆管，数量为16根，位于种植室1的下部；所述的排水环管4为两端封口的中空方管，环绕在反应池2的外侧中间部位。

所述的种植室1包括前室板11、后室板12、左室板13、右室板14、底室板15、上斜边沿16、进水孔17、底换气孔18、换气管19、侧换气孔191、植物10、种植土壤层101；所述的前室板11、后室板12、左室板13、右室板14均为垂直放置的矩形薄板，外观尺寸相同，其中，前室板11、后室板12均沿左右方向垂直放置，左室板13、右室板14均沿前后方向垂直放置，各板高度为其宽度的1~1.2倍；所述的底室板15为水平放置的正方形薄板，其边长与前室板11的底边长相等；前室板11、后室板12、左室板13、右室板14各垂直边紧密连接，各底边与底室板15的各边紧密连接，组成种植室1的中空腔体结构；所述的上斜边沿16为倾斜放置的长条形薄板，其厚度与前室板11相同，其倾斜角度在12°~30°之间，其宽度为其厚度的2倍~3倍；上斜边沿16在水平面内弯折成正方形，并将其首尾端紧密连接，然后将其底边与前室板11、后室板12、左室板13、右室板14的上边沿紧密连接；所述的进水孔17、底换气孔18均为圆形孔洞，直径相同，均开设在底室板15上；所述的换气管19为垂直设置的上下两端敞口的中空圆管，数量为4根，其高度与前室板11的高度相等，分别设置于种植室1的四角，其底边与底室板15的上表面紧密连接；底换气孔18仅开设在底室板15位于换气管19内部的圆形区域内，其净距为其直径；换气管19的底部侧壁上设置有侧换气孔191，为竖向3排，环绕换气管19一周均匀设置4组；所述的侧换气孔191为圆形孔洞，其直径与底换气孔18的直径相等，其相互之间的垂直净距以及与换气管19底边的垂直净距均与其直径相等；所述的植物10位于种植土壤层101的中上部；所述的种植土壤层101均匀覆盖底室板15的上表面。

所述的滴滤管2的外直径为反应池3水平横截面内边长的五分之一至四分之一之间；滴滤管2的上部外围设有上套管21，下部外围设有下套管22；所述的上套管21为垂直放置的上下端敞口的中空圆管，其内径略大于滴滤管2的外径，其高度为滴滤管2的十分之一左右；上套管21的上边沿与底室板15的下表面紧密连接，各个上套管21之间的净距为零，与底室板15边沿的净距略大于前室板11的厚度；进水孔17只允许设置在底室板15位于上套管21内部的圆形范围内，且不能超过滴滤管2的内径；所述的下套管22的外形和尺寸均与上套管21相同，下套管22的下端与支撑板23紧密连接；所述的支撑板23为水平设置的正方形薄板，其边长略小于反应池3的内部水平横截面边长，其四角放置在支撑柱24上；所述的支撑柱24为竖直放置的实心长方体，其水平横截面为正方形，数量为4根，对称设置于反应池3的内腔的下部四角，并与接触的反应池3的内壁紧密连接，其上顶面的高度相等；支撑柱24上顶面距离底池壁35的净距为反应池3内腔深度的十分之一左右；上套管21和下套管22成对设置，二者的内腔垂直中心线重合；支撑板23位于下套管22内腔范围外设置有出水孔25；所述的出水孔25为圆形孔洞，其直径与进水孔17相同，并与进水孔17成对设置，二者的垂直中心线重合；滴滤管2的中部偏上位置设有上滴滤通气孔26；所述的上滴滤通气孔26为圆形孔洞，其直径与底换气孔18的直径相同，呈竖向3排设置，环绕滴滤管2外壁均匀设置4组；上滴滤通气孔26相互之间的垂直净距与其直径相等，与上套管21的下边沿的垂直净距为其直径的10倍左右；滴滤管2的底端设有下滴滤出水孔27；所述的下滴滤出水孔27为圆形孔洞，其直径与底换气孔18的直径相同，呈竖向3排设置，环绕滴滤管2外壁均匀设置4组；下滴滤出水孔27相互之间的垂直净距以及与底池壁35上表面的垂直净距均与其直径相等；滴滤管2内腔设置有纤维束填料层28；所述的纤维束填料层28的填充高度为滴滤管2的高度。

所述的反应池3包括前池壁31、后池壁32、左池壁33、右池壁34、底池壁35、生物炭层36；所述的前池壁31、后池壁32、左池壁33、右池壁34均为竖直放置的矩形薄板，外观尺寸相同，其中，前池壁31、后池壁32均沿左右方向垂直放置，左池壁33、右池壁34均沿前后方向垂直放置，各板高度为其宽度的2.5~3.5倍；所述的底池壁35为水平放置的正方形薄板，其边长与前池壁31的底边长相等；前池壁31、后池壁32、左池壁33、右池壁34各垂直边紧密连接，各底边与底池壁35的各边紧密连接，组成反应池3；反应池3的内部正方形水平横截面的边长略大于种植室1腔体结构的外侧边长，其高度为种植室1高度的3倍~5倍；所述的生物炭层36位于反应池3内侧偏下部的各个滴滤管2间的空隙处；生物炭层36的高度与最高一行的排水孔45所在的高度相同。

所述的排水环管4包括前管段41、后管段42、左管段43、右管段44、排水孔45、出水口46、排水管47；所述的前管段41、后管段42、左管段43、右管段44均为水平放置的中空方管，其外观尺寸相同，其管内腔过水断面面积需要根据当地降雨流量并结合汇水面积进行测算，一般其内腔边长在100mm~200mm之间；前管段41和后管段42呈左右方向水平放置，分别设置于反应池3的前池壁31和后池壁32的中部，二者分别与前池壁31和后池壁32连接的管壁与前池壁31和后池壁32重合；左管段43和右管段44呈左右方向水平放置，分别设置于反应池3的左池壁33和右池壁34的中部，二者分别与左池壁33和右池壁34连接的管壁与前池壁31和后池壁32重合；前管段41、后管段42、左管段43、右管段44的两端分别彼此紧密连接，构成“口”字型环形回路；所述的排水孔45为圆形孔洞，其直径与进水孔17的直径相同，竖直方向呈3行排列，均匀分布在与前管段41、后管段42、左管段43、右管段44接触的前池壁31、后池壁32、左池壁33、右池壁34的范围内；排水孔45相互之间的垂直净距和水平净距均与其直径相同；所述的出水口46为圆形孔洞，设置在左管段43的中部，其直径与左管段43的内腔边长相等；所述的排水管47为两端敞口、左右方向水平放置的中空圆管，其内径与出水口46的直径相等，其右端与出水口46紧密连接。

另外，本实用新型的各部分可由厚度为8mm~12mm的PVC材料或者厚度为1mm~2mm不锈钢板制成。前室板11、后室板12、左室板13、右室板14的宽度为400mm~500mm；换气管19的内径为40mm~60mm；前池壁31、后池壁32、左池壁33、右池壁34的宽度为400mm~500mm；滴滤管2的内径为60mm~70mm；前管段41、后管段42、左管段43、右管段44内腔横截面为100mm×100mm；出水口46的直径与左管段43的内腔边长相等；排水管47的长度为150mm~200mm，其内径与出水口46的直径相同；进水孔17、底换气孔18、侧换气孔191、上滴滤通气孔26、下滴滤出水孔27、排水孔45的孔径均为8mm~12mm；植物10为高度为500mm~1000mm的水生植物；种植土壤层101为高度为250mm~350mm的砂土；纤维束填料层28的高度为滴滤管2的高度；生物炭层36的高度与最顶端的排水孔45所在的高度相同。

本实用新型的工作原理如下所述。

（1）装置安装。首先将现场土壤清除，开挖出能够容纳多个装置安装的场地，将装置的种植室1、滴滤管2、反应池3、排水环管4等各部分在现场组合后放入开挖好的土层中，并将各个装置的排水管47统一连接到雨水排水总管上。

（2）填料填充与植物移栽。选择合适尺寸和品种的填料如直径2mm~5mm卵石、砾石或生物炭、适宜长度的纤维束填料28，按照图13示意图所示装填入装置中；然后选择粒径均匀的本地砂土装入种植土壤层101，最后选择香蒲、菖蒲、车前草、美人蕉、芦苇等挺水水生植物移栽到本装置的种植土壤层101中。

（3）系统启动。每天3次，每次10分钟由本装置的顶部向装置内部均匀洒水，水质以地表水四类水以上的水质为宜，持续时间要求在一个月以上；期间如果植物10枯萎，要及时补栽，并相应延长启动时间；在此期间，逢强降雨，应将装置和植物10进行适当的遮蔽。

（4）系统运行及维护。植物10长势稳定后，可将本装置投入运行。当降雨时，雨水首先进入种植室1。同时，空气通过换气管19的侧换气孔191进入种植室1。雨水以及其中的污染物质经过种植土壤层101中植物10的吸收、微生物的降解、砂土的吸附和过滤等物理、化学和生物作用后通过进水孔17进入滴滤管2中，与其中的纤维束填料28以及附着的微生物接触。空气通过底换气孔18先进入反应池3，再通过上滴滤通气孔26进入滴滤管2。氮磷和有机物经过初步降解后和空气一起进入滴滤管2下部的饱和区，在饱和区的缺氧环境中，硝酸盐氮被反硝化作用去除，并由滴滤管2的底部流出滴滤管2的下滴滤出水孔27进入生物炭层36所在区域，污染物质如剩余有机物、氮磷和悬浮物进一步得到去除，并经排水孔45、出水口46和排水管47排出本装置。当降雨停止后，本装置利用下部的饱和区可以滞蓄一部分雨水，在延长水力停留时间，更好的净化水质的同时，减轻了收纳水体的蓄水压力，契合了节能减排、可持续发展的生态环保理念。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神实质作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：位于内侧上部的种植室、位于内侧下部的滴滤管、位于外侧的反应池、位于外侧中部的排水环管；所述的种植室包括前室板、后室板、左室板、右室板、底室板、上斜边沿、进水孔、底换气孔、换气管、侧换气孔、植物、种植土壤层；所述的前室板、后室板、左室板、右室板各垂直边紧密连接，各底边与底室板的各边紧密连接，组成种植室的中空腔体结构；所述的上斜边沿倾斜角度在12°~30°之间，并在水平面内弯折成正方形，其首尾端紧密连接，其底边与前室板、后室板、左室板、右室板的上边沿紧密连接；所述的进水孔、底换气孔均开设在底室板上；所述的换气管数量为4根，分别设置于种植室的四角，其底边与底室板的上表面紧密连接；换气管的底部侧壁上设置有侧换气孔；所述的植物位于种植土壤层的中上部；所述的种植土壤层均匀覆盖底室板的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的滴滤管数量为16根，位于种植室的下部；滴滤管的上部外围设有上套管，下部外围设有下套管；所述的下套管的下端与支撑板紧密连接；支撑板位于下套管内腔范围外设置有出水孔；滴滤管的中部偏上位置设有上滴滤通气孔；滴滤管的底端设有下滴滤出水孔；滴滤管内腔设置有纤维束填料层；所述的纤维束填料层的填充高度为滴滤管的高度。

3.根据权利要求1所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的反应池包括前池壁、后池壁、左池壁、右池壁、底池壁、生物炭层；前池壁、后池壁、左池壁、右池壁各垂直边紧密连接，各底边与底池壁的各边紧密连接，组成反应池；所述的生物炭层位于反应池内侧偏下部的各个滴滤管间的空隙处；生物炭层的高度与最高一行的排水孔所在的高度相同。

4.根据权利要求1所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的排水环管环绕在反应池的外侧中间部位；排水环管包括前管段、后管段、左管段、右管段、排水孔、出水口、排水管；前管段、后管段、左管段、右管段的两端分别彼此紧密连接，构成“口”字型环形回路；所述的排水孔均匀分布在与前管段、后管段、左管段、右管段接触的前池壁、后池壁、左池壁、右池壁的范围内；所述的出水口设置在左管段的中部；所述的排水管其右端与出水口紧密连接。

5.根据权利要求1所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的底换气孔仅开设在底室板位于换气管内部的圆形区域内，其净距为其直径；侧换气孔相互之间的垂直净距以及与换气管底边的垂直净距均与其直径相等。

6.根据权利要求2所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的上套管的上边沿与底室板的下表面紧密连接，各个上套管之间的净距为零，与底室板边沿的净距略大于前室板的厚度，上套管和下套管成对设置，二者的内腔垂直中心线重合；进水孔只允许设置在底室板位于上套管内部的圆形范围内，且不能超过滴滤管的内径。

7.根据权利要求2所述的一种深度反硝化生物滞留池，其特征在于：所述的上滴滤通气孔相互之间的垂直净距与其直径相等，与上套管的下边沿的垂直净距为其直径的10倍左右；所述的下滴滤出水孔相互之间的垂直净距以及与底池壁上表面的垂直净距均与其直径相等。

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