一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了公路雨水污染物過濾領(lǐng)域內(nèi)的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，包括矩形溝槽、生態(tài)濾床以及間隔一定距離設(shè)置在矩形溝槽底部的出水口，生態(tài)濾床內(nèi)從上而下依包括土壤層、多層濾料層、凈化介質(zhì)層和空隙較大的基底排水層，各層之間布置土工布，本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)層材料的搭配達(dá)到集過濾、通風(fēng)、排水效果為一體的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，不需要外加構(gòu)筑就能實(shí)現(xiàn)對(duì)路面徑流中各類污染物，尤其溶解態(tài)氮去除效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性好、自通風(fēng)等功能，可用于公路污水過濾中。
【專利說明】一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種公路生態(tài)濾溝，特別涉及一種滲濾系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國道路事業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾與破壞也在不斷增大。頻繁的 交通活動(dòng)，汽車尾氣排放、輪胎和路面磨損、部件腐蝕以及油脂滲漏等導(dǎo)致大量的懸浮顆粒 物、重金屬、營養(yǎng)鹽和有機(jī)物等污染物在路面積累，當(dāng)降水形成路面徑流，這些有害物質(zhì)即 被挾帶排人水體或土壤，即造成受納水體水質(zhì)惡化和水生生態(tài)破壞以及周邊土壤的重金屬 污染。
[0003] 為了改善水生態(tài)系統(tǒng)，緩解廣泛應(yīng)用的匯處理措施帶來的土地資源浪費(fèi)，就地處 理雨水徑流污染的源處理措施作為一種高效、便捷的手段，受到越來越多的關(guān)注。生態(tài)濾溝 在不占用耕地的前提下，減少高負(fù)荷污染的路面徑流對(duì)受納水體的污染程度，緩解道路蓬 勃發(fā)展帶來的水體污染問題，在道路工程中有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 傳統(tǒng)的道路生態(tài)濾溝主要是利用多空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行過濾，對(duì)溶解態(tài)氮凈化效果很不 明顯，且徑流中的總氮中85%為溶解態(tài)形式存在。傳統(tǒng)濾床的整體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為以孔隙率由 上至下依次變小的布局工作，且對(duì)于濾床底部的排水功能需要通過復(fù)雜的布置排水管得以 實(shí)現(xiàn)，存在維修困難，穩(wěn)定性不高的缺點(diǎn)。
[0005] 傳統(tǒng)濾床中對(duì)于硝化細(xì)菌的繁殖需要通過布置通氣裝置才能實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)的長(zhǎng)期 運(yùn)行過程中，由于通氣裝置的老化與堵塞作用，傳統(tǒng)濾床的硝化細(xì)菌會(huì)因?yàn)槿毖醵斐伤?亡，從而導(dǎo)致整體處治除液態(tài)氮系統(tǒng)功能的喪失。因而，一種具有功能長(zhǎng)期穩(wěn)定性的新型系 統(tǒng)布局方法亟待米取。
[0006] 傳統(tǒng)生態(tài)濾床的排水設(shè)備未充分考慮到水力作用，對(duì)于排水大多采用機(jī)械的抽取 等措施，且排水效率較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，提 高各種徑流污染物，尤其是溶解態(tài)氨氮的去除效果，能有效保證出水水質(zhì)；且不易堵塞，自 然通風(fēng)，運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行周期長(zhǎng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，可維修性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾 系統(tǒng)，包括矩形溝槽、生態(tài)濾床以及間隔一定距離設(shè)置在矩形溝槽底部的出水口，生態(tài)濾床 內(nèi)從上而下依包括土壤層、多層濾料層、凈化介質(zhì)層和空隙較大的基底排水層，各層之間布 置土工布。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述多層濾料層的材質(zhì)為多孔陶粒，所述多層濾料層 由上、下兩層濾料層構(gòu)成，上層濾料層內(nèi)多孔陶粒的粒徑為9-llmm，上層濾料層的高度為 12-18cm，下層濾料層內(nèi)多孔陶粒的粒徑為3-5_，下層濾料層的高度12-15cm。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述多孔陶粒選用粘土陶粒、粉煤灰陶粒或淤泥陶粒 中的一種。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述凈化介質(zhì)層由沸石填充而成，沸石粒徑為3-5_， 凈化介質(zhì)層為22-27cm。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，基底排水層由卵石和礫石組成，卵石和礫石的體積比 為4:1，所述卵石的粒徑為50-100mm，礫石的粒徑為10-30mm，控制高度在30-40cm。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述矩形溝槽寬度為35-45cm，高度為lOO-llOcm。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，矩形溝槽底部沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置有若干斜坡，相鄰的 斜坡相向設(shè)置，所述出水口設(shè)置在斜坡底部，所述斜坡的的坡度為3/ΚΚΓ5/100,所述出水 口每隔10m設(shè)置一個(gè)。
[0015] 本發(fā)明的工作時(shí)，將生態(tài)濾床按上述結(jié)構(gòu)鋪設(shè)好之后，在多層濾料層鋪上土壤層， 土壤層內(nèi)種植上麥冬草或黑麥草，降水形成的路面徑流污水流入生態(tài)濾床，污水經(jīng)過水壓 作用均勻分散到周圍土壤層中，在土壤基質(zhì)-植物根系-微生物系統(tǒng)的綜合凈化作用基質(zhì) 下得到初步凈化，初步凈化后的污水依次通過多層濾料層，經(jīng)多孔陶粒吸附、絮凝沉淀和過 濾截取水中的懸浮態(tài)污染物，間接提高介質(zhì)凈化層中沸石的氨氮反應(yīng)空間，污水通過凈化 介質(zhì)層后沸石的離子交換和填料的吸附作用機(jī)制下，進(jìn)一步去除溶解態(tài)氨氮等污染物，被 凈化后的污水通過濾溝基底層的大連通孔隙順著地面縱向斜坡流道出水口后被排出。
[0016] 本發(fā)明的多層濾料層由兩層濾料構(gòu)成，采用的濾料粒徑尺寸從上到下逐漸變小， 結(jié)合陶粒的大比例表面積和水滲透能力，達(dá)到高效截留懸浮態(tài)污染物的能力，充分過濾掉 污水中的不溶性物質(zhì)，從而間接地提高了介質(zhì)凈化層中沸石的氨氮反應(yīng)空間，使到達(dá)介質(zhì) 凈化層的水流能充分進(jìn)行除氮反應(yīng)。
[0017] 本發(fā)明的凈化介質(zhì)層所用的填料細(xì)粒沸石是一族架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物， 配合內(nèi)部寬闊的空洞和孔道實(shí)現(xiàn)了較高的離子交換性能與高效吸附性能，對(duì)徑流污水中氮 磷污染物，尤其總氮具有優(yōu)先吸附能力，凈化介質(zhì)層填料高度與內(nèi)部低孔隙率保證了水流 通過時(shí)有足夠的氨氮反應(yīng)時(shí)間與硝化菌繁殖的培養(yǎng)空間。
[0018] 本發(fā)明的基底排水層自然的利用大粒徑卵石與礫石填充所形成的大孔隙，既實(shí)現(xiàn) 了高效的排水功能，又保證了非雨天時(shí)期整個(gè)濾床的通風(fēng)效果，為硝化菌的繁殖提供了良 好的有氧環(huán)境，保證了整個(gè)系統(tǒng)除氮功效的持久性。
[0019] 本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)層材料的搭配達(dá)到集過濾、通風(fēng)、排水效果為一體的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，不 需要外加構(gòu)筑就能實(shí)現(xiàn)溶解態(tài)氮去除效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性好、自通風(fēng)等功能；與現(xiàn)有技術(shù)相 t匕，本發(fā)明的有益效果在于： (1) 出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)氮(尤其溶解態(tài)氮)、磷去除能力高； (2) 透水性好，不易堵塞，自然通風(fēng)，運(yùn)行周期長(zhǎng)； (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三層結(jié)構(gòu)層填料的設(shè)計(jì)使?jié)B濾下來的水分布均勻，不需要集水系統(tǒng)、排 水系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，只需簡(jiǎn)單的出水口就可以使出水有效排出； (4) 所用填料來源廣泛，成本低廉，便于大規(guī)模推廣應(yīng)用； (5) 處理效果受季節(jié)影響小，地表種植的黑麥草等，耐寒性好，且具有景觀效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明生態(tài)濾溝的橫斷面布置圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明生態(tài)濾溝的縱斷面布置圖。
[0022] 其中，1麥冬草，2 土壤層，3上層濾料層，4下層濾料層，5凈化介質(zhì)層，6基底排水 層，7 土工布，8矩形溝槽，9出水口。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1-2所示的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，包括矩 形溝槽8、生態(tài)濾床以及出水口 9,所述矩形溝槽8寬度為35-45cm，高度為100-110cm，生態(tài) 濾床內(nèi)從上而下依包括土壤層2、多層濾料層、凈化介質(zhì)層5和空隙較大的基底排水層6， 各層之間布置土工布7,矩形溝槽8底部沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置有若干斜坡，相鄰的斜坡相向設(shè) 置，所述出水口 9設(shè)置在斜坡底部，所述斜坡的的坡度為3/ΚΚΓ5/100,所述出水口 9每隔 l〇m設(shè)置一個(gè)，所述多層濾料層的材質(zhì)為粘土陶粒，所述多層濾料層由上、下兩層濾料層構(gòu) 成，上層濾料層3內(nèi)粘土陶粒的粒徑為9-llmm，上層濾料層3的高度為12-18cm，下層濾料 層4內(nèi)粘土陶粒的粒徑為3-5_，下層濾料層4的高度12-15cm，所述凈化介質(zhì)層5由沸石 填充而成，沸石粒徑為3-5_，凈化介質(zhì)層5為22-27cm，基底排水層6由卵石和碌石組成， 卵石和礫石的體積比為4:1，所述卵石的粒徑為50-100mm，礫石的粒徑為10-30mm，控制高 度 30_40cm。
[0024] 本發(fā)明建造時(shí)采取以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟1)矩形溝槽8開挖寬度在35-45cm，高度在lOO-llOcm，溝槽四周和底部有混凝土 澆筑，底面斜坡順著高速公路縱向控制在1 :100,在斜坡的底部每隔l〇m設(shè)置一處出水口 9。
[0025] 步驟2)選取卵石和礫石作為濾床基底排水層6,為保證整個(gè)系統(tǒng)的高效排水、底 部自然通風(fēng)效果的實(shí)現(xiàn)，粒徑分別在50-100mm和10_30mm，控制高度在30_40cm，兩種石料 按照4:1的體積比進(jìn)行混合填充，保證最終底基層孔隙率控制在35%左右。
[0026] 步驟3)在基底排水層6的上方選取沸石填充凈化介質(zhì)層5,沸石粒徑3_5mm，控制 高度在22-27cm，沸石主要化學(xué)成分是Si02,其內(nèi)部有著寬闊的空洞和孔道，沸石離子交換 能力強(qiáng)、化學(xué)性能穩(wěn)定、可以與水中大量的陽離子進(jìn)行交換降低水濁度值，除去水中的氟離 子、氨氮離子等有害離子。
[0027] 步驟4)選取粘土陶粒鋪筑上、下兩層濾料層，粒徑分別為9-llmm和3-5_，控制高 度分別在15-18cm和12-15cm，粘土陶粒為多孔輕質(zhì)材料，多孔結(jié)構(gòu)使之可以存留大量的地 表水、懸浮顆粒及污染物，存留的水和部分污染物可供給植物生長(zhǎng)，輕質(zhì)性能有利于降低材 料運(yùn)輸成本。
[0028] 步驟5)在多層濾料層的上面鋪上土壤層2, 土壤層2內(nèi)種植麥冬草1或黑麥草，生 態(tài)濾床的各層之間布置土工布7。
[0029] 本系統(tǒng)處理高速公路徑流污水，水利負(fù)荷4. 22m3/ (m2d),經(jīng)培養(yǎng)后運(yùn)行，系統(tǒng)出水 較為穩(wěn)定，并且對(duì)經(jīng)本系統(tǒng)過濾后對(duì)濾水進(jìn)行檢測(cè)，得到SS (懸浮物)、C0D (化學(xué)耗氧量)、 Pb (鉛重金屬)、Zn (鋅重金屬）、營養(yǎng)鹽（TP、TN)和溶解態(tài)氮的去除率分別達(dá)93%、83%、92%、 78%、85%、60%、50%。
[0030] 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，如多孔陶粒選用粉煤灰陶?；蛴倌嗵樟Ｖ械囊环N 也是可以的，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi) 容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和 變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，包括矩形溝槽、生態(tài)濾床 以及間隔一定距離設(shè)置在矩形溝槽底部的出水口，其特征在于：生態(tài)濾床內(nèi)從上而下依包 括土壤層、多層濾料層、凈化介質(zhì)層和空隙較大的基底排水層，各層之間布置土工布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，其 特征在于：所述多層濾料層的材質(zhì)為多孔陶粒，所述多層濾料層由上、下兩層濾料層構(gòu)成， 上層濾料層內(nèi)多孔陶粒的粒徑為9-llmm，上層濾料層的高度為12-18cm，下層濾料層內(nèi)多 孔陶粒的粒徑為3-5mm，下層濾料層的高度12-15cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，其 特征在于：所述多孔陶粒選用粘土陶粒、粉煤灰陶?；蛴倌嗵樟Ｖ械囊环N。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，其 特征在于：所述凈化介質(zhì)層由沸石填充而成，沸石粒徑為3-5_，凈化介質(zhì)層為22-27cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，其 特征在于：基底排水層由卵石和礫石組成，卵石和礫石的體積比為4:1，所述卵石的粒徑為 50-100mm,if樂石的粒徑為10_30mm,控制高度30_40cm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，其 特征在于：所述矩形溝槽寬度為35-45cm，高度為lOO-llOcm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有徑流污染物去除功效的公路生態(tài)濾溝滲濾系統(tǒng)，矩 形溝槽底部沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置有若干斜坡，相鄰的斜坡相向設(shè)置，所述出水口設(shè)置在斜坡 底部，所述斜坡的的坡度為3/ΚΚΓ5/100,所述出水口每隔10m設(shè)置一個(gè)。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK104150601SQ201410408105
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】康愛紅, 肖鵬, 吳正光, 江杰, 徐劍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)