專利名稱：一種坡岸截留強化處理的配水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種坡岸截留強化處理的配水裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國城市化水平的發(fā)展進程加快，可滲透地面的面積比例越來越小，由暴雨徑流產(chǎn)生的城市面源污染已成為受納水體水環(huán)境污染的主要來源之一。城市面源污染是污染物晴天的積累，隨雨天徑流的匯集與輸移，最后進入收納水體造成污染這一過程的不斷循環(huán)，因徑流中包含有大量的污染物，其初期徑流產(chǎn)生的污染負荷較高；同時，由于城市中土地不透水面積比例高，致使暴雨徑流具有來勢猛、水量大、水質(zhì)差，污染具有突發(fā)性、隨機性、沖擊性強等特點。而當(dāng)徑流中污染物進入水體后,容易造成水體富營養(yǎng)化,水質(zhì)惡化,并使水體生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。因此，由面源引起的水環(huán)境污染已成為當(dāng)前城市水環(huán)境綜合治理中亟待解決的主要問題之一。目前，國內(nèi)外積極開展了對城市面源污染控制的研究，應(yīng)用較廣泛的工程技術(shù)措施有植被過濾帶、滯留/持留系統(tǒng)、人工濕地、滲透系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、綠色屋頂、植草溝等，這些工程技術(shù)在應(yīng)用中都取得了良好的除污效果，但還存在許多不足植被過濾帶是非常簡單、有效地暴雨徑流治理措施，但其對污染物的去除機理卻很復(fù)雜，草作為最常用的植物， 具有較高的除污效率，但草的種類、密度及葉片的尺寸、形狀、柔韌性、結(jié)構(gòu)等都會影響污染物的去除效果，而且當(dāng)徑流量大時，植被過濾帶的除污效果變差；滯留和持留系統(tǒng)包括塘、 地下水池、涵管、儲水罐等，而地下儲水裝置一般修建費用較高，清理維護相對困難；對于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的塘，徑流入口、種植植物及其地形也會對其水文狀況產(chǎn)生影響；人工濕地技術(shù)被廣泛用于暴雨徑流的處理，在污染物的去除中起到了重要的作用，但必須針對暴雨徑流的特點進行合理設(shè)計，避免濕地的堵塞，同時需要在旱季或雨季對水位等進行調(diào)節(jié)保證濕地植物的正常生長；滲透系統(tǒng)通常包括滲坑、滲渠、多孔路面等，滲坑中的基質(zhì)材料需要進行不定期的更換，以免污染地下水；滲渠的容積有限，故主要處理高頻率小流量的暴雨徑流及不透水地表的初期徑流，在高密度建筑群的城市區(qū)域內(nèi)，滲渠功能會有所下降；多孔路面對重金屬和有毒有機物等的去除效果都很明顯，但由于多孔路面的孔隙較小，在顆粒物含量較高的地區(qū)易發(fā)生堵塞，需要比較好的維護條件；過濾系統(tǒng)多用于處理初期徑流或較小匯水面積上的重污染徑流，但若維護不當(dāng)則易堵塞，在應(yīng)用時應(yīng)避免大流量徑流的沖擊，以延長其使用壽命；綠色屋頂徑流水質(zhì)區(qū)域差異較大，除自然降雨水質(zhì)的影響外，所選用建設(shè)基質(zhì)的性質(zhì)是關(guān)鍵。尋求營養(yǎng)鹽含量水平能夠滿足植物生長需求，同時又能夠控制營養(yǎng)鹽的釋放，價格低廉、生態(tài)友好的構(gòu)建材料是解決這一問題的途徑之一；植草溝運行效能明顯受構(gòu)建材料、系統(tǒng)堵塞、植物種類、地形特點、土壤類型等因素的影響，植草溝系統(tǒng)的堵塞問題及其解決方法還存有爭議，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化是急需解決的問題。常見的城市面源污染的源頭控制工程性措旋主要分兩大類滲濾系統(tǒng)和滯留措施，對于地下水水位低的地區(qū)，可采用滲透井、滲透溝渠等滲濾系統(tǒng)，而常見的滯留措施包括屋面雨水存儲、道路蓄排水、貯留滯留空地、低洼綠地等，屋面雨水存儲適用性不強主要是因為儲水池的建造費用較高及房屋建筑需要有很好的抗?jié)B性和承壓能力；道路蓄排水可用于高速公路和快速干道，但由于路基的空隙率較大，其承重荷載較一般道路要低，因此這些道路的路基層需要加厚，避免道路被壓壞，而用于荷載較小的人行道和停車場，則需要防止路面的堵塞；綠地建設(shè)需要解決草坪積水問題，若用耐淹草種和建設(shè)低草坪排水系統(tǒng)兩方面來解決這個問題會提高草坪的建設(shè)和養(yǎng)護費用；而利用停車場、廣場、操場的空間，降低它們的高程，使其成為較低洼的地面來暫時貯存雨水，雖然不會造成淹沒事故，但使用不便。雖然城市面源污染控制技術(shù)種類較多，但都面臨著占地面積大等缺點，若采用組合式技術(shù)方法，可充分利用各種技術(shù)的優(yōu)勢，彌補各自的缺點，是城市面源污染控制中的理想技術(shù)手段。但如何分配徑流量，使攔截污染物最大化，是實現(xiàn)坡岸表面截留和表面下滲濕地強化處理的關(guān)鍵。一種坡岸截留強化處理方法的配水裝置就是合理分配濱岸緩沖帶(植被過濾帶)流量和人工潛流濕地流量，達到污染控制和效益的最大化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種坡岸截留強化處理的配水裝置。本發(fā)明提出的坡岸截留強化處理的配水裝置，包括空氣導(dǎo)管I和介質(zhì)層2，所述介質(zhì)層2上設(shè)置植被層3，形成濱岸緩沖帶(植被過濾帶);介質(zhì)層2下配置濕地基質(zhì)，形成人工潛流濕地4 ;所述介質(zhì)層2的透水速率必須保證徑流具有下滲能力且具有徑流能力，其砂、 土的配比為I :0. 25 I :10，介質(zhì)層2厚度為5 50cm ;所述空氣導(dǎo)管I高出介質(zhì)層2上表面
50cm,低于介質(zhì)層2下表面5cm至人工潛流濕地4底部；在低于介質(zhì)層2下表面5cm以下的空氣導(dǎo)管沿環(huán)向均勻開1 8孔口，孔口直徑flOmm，環(huán)向孔口垂直間距為l 50cm。本發(fā)明中，所述介質(zhì)層2所選用土的技術(shù)參數(shù)為粒徑〈O. 002mm，密度為I 2 g/ cm3，容積比重在I. 1-1. 7，孔隙度在55 65%;所用砂為粗砂，其粒徑范圍為0. 5mm 2mm， 孔隙度為33 35%。本發(fā)明中，所述空氣導(dǎo)管I用于人工潛流濕地與大氣的連通，保證表面徑流的下滲量?？諝鈱?dǎo)管I的直徑選用I 50cm,布設(shè)密度為0. I 3根/m2,其材質(zhì)可選用PVC管、 鋼管或鑄鐵管等材質(zhì)的一至多種組配。本發(fā)明的使用方法如下
當(dāng)城市面源徑流量較小時，污染水在表層的流速較慢，通過配水裝置大部分污染水滲入人工潛流濕地，形成潛流。此時去除污染物以人工潛流濕地為主，濱岸緩沖帶(植被過濾帶)為輔。當(dāng)城市面源徑流量較大時，污染水在表層的流速較快，配水裝置只能將小部分污染水滲入人工潛流濕地，大部分污染水通過濱岸緩沖帶(植被過濾帶)進入河流，此時形成表面流及潛流，污染物(有機物、氮、磷)通過人工潛流濕地和濱岸緩沖帶(植被過濾帶)的過濾、沉淀、植物吸收、配水介質(zhì)及濕地基質(zhì)的吸附、微生物作用被去除，從而達到強化處理的效果。由于面源徑流量較大時在表層形成一層水層，將人工潛流濕地與大氣連接隔斷，當(dāng)污染水下滲至人工潛流濕地時，濕地內(nèi)氣體被壓縮，影響下滲量。為了確保下滲量不降低，特設(shè)置空氣導(dǎo)管1，使人工潛流濕地與大氣連通，避免人工潛流濕地內(nèi)的空氣因污染水的入滲被壓縮。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)裝置簡單可行；(2)裝置可將人工潛流濕地和濱岸緩沖帶有機結(jié)合在一起，使處理效果短程、高效，并在達到一定的處理效果前提下，節(jié)約緊缺的土地資源；(3)后期維護工作簡單。本發(fā)明解決了濱岸緩沖帶技術(shù)和人工潛流濕地技術(shù)有機結(jié)合的配水難題，為解決城市面源污染提供了新的處理方法。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。圖中標(biāo)號1為空氣導(dǎo)管，2為介質(zhì)層，3為植被層，4為人工潛流濕地，5為河道。
具體實施例方式下面通過結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明。實施例I :如圖I所不，本裝置由空氣導(dǎo)管I、介質(zhì)層2組成。在介質(zhì)層2上種植植被3，形成濱岸緩沖帶(植被過濾帶);在介質(zhì)層2下配置濕地基質(zhì)，形成人工潛流濕地4。介質(zhì)層2中的介質(zhì)由土壤和粗砂按不同配比混合而成，砂、土的配比為I :0. 25 I :10，介質(zhì)層2厚度為5 50cm。所述空氣導(dǎo)管I用于人工潛流濕地與大氣的連通，空氣導(dǎo)管I的直徑選用I 50cm,布設(shè)密度為0. I 3根/m2,其材質(zhì)可選用PVC管、鋼管或鑄鐵管等材質(zhì)的一至多種組配。所述空氣導(dǎo)管I高出介質(zhì)層2上表面f 50cm，低于介質(zhì)層2下表面5cm至人工潛流濕地底部，在低于介質(zhì)層2下表面5cm以下的空氣導(dǎo)管沿環(huán)向均勻開f 8孔口，孔口直徑I 10mm，環(huán)向孔口垂直間距為I 50cm。當(dāng)城市面源徑流量較小時，污染水在表層的流速較慢，通過配水裝置大部分污染水滲入人工潛流濕地，形成潛流。此時去除污染物以人工潛流濕地為主，濱岸緩沖帶(植被過濾帶)為輔。當(dāng)城市面源徑流量較大時，污染水在表層的流速較快，配水裝置只能將小部分污染水滲入人工潛流濕地，大部分污染水通過濱岸緩沖帶(植被過濾帶)進入河流，此時形成表面流及潛流，污染物(有機物、氮、磷)通過人工潛流濕地和濱岸緩沖帶(植被過濾帶)的過濾、沉淀、植物吸收、配水介質(zhì)及濕地基質(zhì)的吸附、微生物作用被去除，從而達到強化處理的效果。由于面源徑流量較大時在表層形成一層水層，將人工潛流濕地與大氣連接隔斷，當(dāng)污染水下滲至人工潛流濕地時，濕地內(nèi)氣體被壓縮，影響下滲量。為了確保下滲量不降低，特設(shè)置空氣導(dǎo)管1，使人工潛流濕地與大氣連通，避免人工潛流濕地內(nèi)的空氣因污染水的入滲被壓縮。將坡岸截留強化處理的配水裝置用于城市面源污染徑流，當(dāng)進水速率為8. 68*10_5 m/s,砂、土配比為I :1時下滲速度為6. 29*10_5m/s,下滲水量為4. 53m3,表面流水量為
I.72m3 ;當(dāng)砂、土配比為I :2時下滲速度為4. 45*10_5m/s，下滲水量為3. 20m3，表面流水量為
3.05m3。
權(quán)利要求
1.一種坡岸截留強化處理的配水裝置，其特征在于包括空氣導(dǎo)管(I)和介質(zhì)層(2)，所述介質(zhì)層(2)上設(shè)置植被層(3)，形成濱岸緩沖帶；介質(zhì)層(2)下配置濕地基質(zhì)，形成人工潛流濕地(4);所述介質(zhì)層(2)的透水速率必須保證徑流具有下滲能力且具有徑流能力，其砂、土的配比為I :0. 25 I :10,介質(zhì)層(2)厚度為5 50cm ;所述空氣導(dǎo)管(I)高出介質(zhì)層(2)上表面f 50cm，低于介質(zhì)層(2)下表面5cm至人工潛流濕地(4)底部；在低于介質(zhì)層 ⑵下表面5cm以下的空氣導(dǎo)管沿環(huán)向均勻開f 8孔口，孔口直徑f 10mm，環(huán)向孔口垂直間距為I 50cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的坡岸截留強化處理的配水裝置，其特征在于所述空氣導(dǎo)管(I)用于人工潛流濕地與大氣的連通，空氣導(dǎo)管(I)的直徑選用I 50cm，布設(shè)密度為0.I 3根/m2，其材質(zhì)選用PVC管、鋼管或鑄鐵管中的一至多種組配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的坡岸截留強化處理的配水裝置，其特征在于所述介質(zhì)層(2) 所選用土的技術(shù)參數(shù)為粒徑〈O. 002mm，密度為I 2 g/cm3，容積比重在I. 1-1. 7，孔隙度為55 65% ;所用砂為粗砂，其粒徑范圍為0. 5mm 2mm，孔隙度為33 35%。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種坡岸截留強化處理的配水裝置。本發(fā)明由空氣導(dǎo)管和介質(zhì)層組成，其對城市面源徑流分配的基本過程為當(dāng)城市面源徑流量較小時，污染水流經(jīng)介質(zhì)層后下滲進入人工潛流濕地，通過人工潛流濕地出水口進入河道；當(dāng)城市面源徑流量較大時，污染水部分下滲，通過人工潛流濕地出水口進入河道；而部分沿介質(zhì)層進行表面流，直接排入河道。設(shè)置的空氣導(dǎo)管將人工潛流濕地與大氣連通，以確保人工濕地內(nèi)的空氣不因污染水的入滲而被壓縮，保持下滲量。本發(fā)明能夠在緊缺的土地資源前提下，將人工潛流濕地和濱岸緩沖帶有機結(jié)合在一起，裝置簡單，維護簡便，為解決城市面源污染提供了新的處理方法。
文檔編號C02F3/32GK102603073SQ20121008043
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者張 杰, 李懷正, 金偉, 陳衛(wèi)兵 申請人:同濟大學(xué)