本發(fā)明涉及水環(huán)境治理和河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種徑流雨水凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市化的高速發(fā)展，使得天然流域被開發(fā)，植被受到破壞，土地利用狀況改變，自然景觀改變。混凝土建筑、道路、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、停車場(chǎng)等不透水地面大量增加，使得降水滲入地下、蒸發(fā)的部分減少，因而地表雨水徑流大量增加。由于地表雨水徑流沖刷下墊面會(huì)攜帶大量的污染物進(jìn)入受納水體，導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)性質(zhì)和微生物特性發(fā)生變化，甚至成為影響水質(zhì)的主導(dǎo)因素，一些重金屬、有毒有機(jī)物及無(wú)機(jī)污染物(磷等)會(huì)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并可能產(chǎn)生潛在的二次污染，是典型的城市非點(diǎn)源污染。
含磷洗衣粉、餐具清洗劑、衛(wèi)生間洗滌劑、地毯洗滌劑、金屬洗滌劑和油污洗滌劑等的大量使用容易造成磷污染。磷能夠引起水中藻類瘋長(zhǎng)，水中的氮、磷、鉀超過一定含量即為水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化，會(huì)導(dǎo)致水藻因養(yǎng)分過足而迅速生長(zhǎng)繁殖。一部分大量生長(zhǎng)繁殖，另一部分大量死亡，使清澈碧綠的水質(zhì)變得混濁不堪，就出現(xiàn)了藻華現(xiàn)象。磷是所有的生物生長(zhǎng)所需的重要元素，它還會(huì)導(dǎo)致湖中細(xì)菌大量繁殖。磷也是魚類甚至湖泊的殺手，大量增殖得細(xì)菌消耗了水中的氧氣，使依賴氧氣生存的魚類死亡，隨后細(xì)菌也會(huì)因缺氧而死亡，最終是湖泊老化、死亡。磷還可對(duì)熱帶地區(qū)的海濱水域造成與上述情況相似的水體富營(yíng)養(yǎng)化的威脅。因此，對(duì)地表雨水徑流中磷污染進(jìn)行有效控制可有效保障受納水體水質(zhì)，抑制水體富營(yíng)養(yǎng)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決徑流雨水中所含的磷污染河道及湖泊的問題，解決磷污染造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化和藻華等環(huán)境問題，本發(fā)明提供一種徑流雨水的分級(jí)凈化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理，布置方便，運(yùn)行成本低。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種徑流雨水凈化系統(tǒng)，包括蓄水渠、凈化濕地、濕地植物。
所述的蓄水渠位于具有坡度的河岸上，并與河道平行設(shè)置。所述凈化濕地為梯田式結(jié)構(gòu)，位于所述蓄水渠和河道之間，與蓄水渠平行，所述凈化濕地上還種植有綠化植物。所述蓄水渠和凈化濕地相連，所述的蓄水渠墻體底部設(shè)有若干雨水出水口，將雨水排入凈化濕地。
所述的蓄水渠上設(shè)置有蓋板，蓋板上設(shè)置有長(zhǎng)方形進(jìn)水口，進(jìn)水口用于接納地面的徑流雨水，通過蓄水渠墻體底部出水口將雨水排入所述凈化濕地，所述蓄水渠建造材料由秸稈和混凝土復(fù)合而成。為減少泥土淤積和確保水流通暢，作為優(yōu)選，所述的蓄水渠底部設(shè)置有向河道傾斜的斜坡。
所述蓄水渠建造材料由秸稈和混凝土復(fù)合而成，制備方法為：
(1)作物秸稈的挑選、晾曬、破碎、過篩；
(2)篩分后的秸稈浸入質(zhì)量濃度2～4％的氫氧化鈉溶液中8～12小時(shí)，然后對(duì)浸泡后的秸稈沖洗；
(3)把沖洗后的秸稈浸入質(zhì)量濃度1～2％的硅酸鈉或硫酸銅溶液中5～10分鐘，再放置8～12小時(shí)；
(4)把步驟(3)的產(chǎn)物與水泥、偏高嶺土按質(zhì)量比5％：65％：30％混合均勻，再加水?dāng)嚢?～10分鐘成秸稈復(fù)合漿料；
(5)根據(jù)蓄水渠規(guī)格，澆筑成型、脫模、養(yǎng)護(hù)。
作為優(yōu)選，所述蓄水渠和河道之間設(shè)置有若干人行臺(tái)階，方便系統(tǒng)的管理和行人參觀行走。
所述凈化濕地為梯田式結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)階梯，第一階梯與所述蓄水渠相連，接納蓄水渠中的雨水，包括砂石層、穿孔導(dǎo)氣管。砂石層主要填充礫石顆粒，粒徑為5～10mm，孔隙率為0.45，砂石層深度根據(jù)實(shí)地情況確定，一般在0.8～1.2m。在砂石層設(shè)置若干內(nèi)徑25mm的穿孔導(dǎo)氣管，提高濕地內(nèi)部含氧量以增加基質(zhì)微生物數(shù)量和活性，促進(jìn)徑流雨水中有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，為徑流雨水中有機(jī)磷的無(wú)機(jī)化提供有利條件。導(dǎo)氣管四周均勻穿孔，孔徑為5mm，相鄰孔隙間隔為40mm，穿孔導(dǎo)氣管長(zhǎng)度與砂石層深度相同，豎直穿過砂石層，相鄰兩個(gè)穿孔導(dǎo)氣管間距100mm，均勻分布，砂石層上部覆蓋卵石。
所述凈化濕地第二階梯包括改良基質(zhì)層。改良基質(zhì)層由改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂混合組成，改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂體積配比為2:2:1，改良基質(zhì)層深度根據(jù)實(shí)地情況確定，一般在0.5～1.5m，上層覆蓋種植土壤，種植綠化植物。
所述改良基質(zhì)層中改良基質(zhì)為載鐵錳復(fù)合氧化物火山巖陶粒，制備方法為：
(1)篩選粒徑為2～4mm的火山巖陶粒先用自來水清洗三次去除表面雜質(zhì)，自然風(fēng)干；
(2)自然風(fēng)干后置于加熱裝置中，溫度105℃烘干至恒重，取出后自然冷卻；
(3)在冷卻后的火山巖陶粒加入高錳酸鉀(KMnO4)和七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，按照物質(zhì)的量比為1:5進(jìn)行投加；
(4)進(jìn)行機(jī)械攪拌，先投加高錳酸鉀溶液(0.25mol/L)，硫酸亞鐵溶液(0.50mol/L)分4-6次緩慢加入；
(5)在每次加入一定量硫酸亞鐵溶液的同時(shí)加入氫氧化鈉溶液(2mol/L)調(diào)節(jié)pH值至10左右；
(6)待硫酸亞鐵完全加畢，維持溶液pH值10左右繼續(xù)攪拌1h，攪拌結(jié)束后用鹽酸溶液(0.2mol/L)調(diào)節(jié)pH至7左右；
(7)靜置4h之后在105℃烘干至恒重，然后采用高溫(400℃)煅燒3h，最終得到改良基質(zhì)即負(fù)載鐵錳復(fù)合氧化物陶粒。
所述凈化濕地第三階梯包括濕地植物、種植層。濕地植物的根系在淹水環(huán)境中，提供充足鐵、錳元素的條件下，經(jīng)培養(yǎng)后，在植物根系表面可生成鐵錳氧化物，植物根系表面鐵錳氧化物可有效吸附無(wú)機(jī)磷與有機(jī)磷。種植層由下至上為改良基質(zhì)與細(xì)砂混合層和淤泥層，改良基質(zhì)與細(xì)砂混合層中的載鐵錳復(fù)合氧化物火山巖陶粒與細(xì)砂體積比1:1，均勻混合，平鋪在底層，深度0.2～0.3m，上層淤泥層覆蓋河底淤泥，深度0.2m，種植有濕地植物蘆葦?shù)取?/p>
所述凈化濕地的第一、二階梯底部為防滲層，為節(jié)約成本，所述防滲層可采用素土夯實(shí)。
所述徑流雨水凈化系統(tǒng)的建造步驟：
(1)測(cè)量、計(jì)算河岸斜坡的長(zhǎng)度、坡度，確定凈化濕地結(jié)構(gòu)，深度、寬度；
(2)剝離施工區(qū)的表層土，剝離深度為1.0～1.5米；剝離后河岸為梯田式結(jié)構(gòu)，對(duì)剝離后的河岸土壤進(jìn)行素土夯實(shí)；
(3)蓄水渠的規(guī)格根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅亢偷匦卧O(shè)計(jì)建造，蓄水渠底部每隔2米設(shè)置出水口；
(4)剝離后河岸呈梯田式結(jié)構(gòu)，在第一階梯防滲層上填充礫石顆粒(粒徑為5～10mm，孔隙率為0.45)，砂石層一般在0.8～1.2m；在砂石層放置若干內(nèi)徑25mm的穿孔導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管四周均勻穿孔，孔徑為5mm，相鄰孔隙間隔為40mm，豎直穿過砂石層，相鄰兩個(gè)穿孔導(dǎo)氣管間距100mm，均勻分布，砂石層上部覆蓋卵石；
(5)在第二階梯防滲層上填充改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂，改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂體積配比為2:2:1，改良基質(zhì)層深度一般在0.5～1.5m，上層覆蓋土壤，種植綠化植物；
(6)在靠近河道土壤上填充改良基質(zhì)、細(xì)砂和淤泥，其中改良基質(zhì)與細(xì)砂等體積混合，填充在底部，上方覆蓋淤泥，種植濕地植物；選種的植物應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：①耐污能力強(qiáng)；②采用鄉(xiāng)土物種，因土種植，因地制宜；③抗病能力強(qiáng)；④易于收獲、便于處置；⑤根系發(fā)達(dá)，莖葉茂密；⑥在城市里以觀賞為主，在郊區(qū)和農(nóng)村植物的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值要高；
(7)蓄水渠到河道設(shè)置有若干人行臺(tái)階，方便系統(tǒng)的管理和行人參觀行走。
本發(fā)明的有益效果是：凈化系統(tǒng)去除徑流雨水中磷元素效果顯著，凈化濕地利用岸基生態(tài)床接納地面的徑流雨水，利用濕地中土壤、微生物和植物等對(duì)雨水中的污染物磷進(jìn)行截留、吸附、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到對(duì)污染物的攔截和凈化的目的；凈化濕地布置形式靈活多樣，管理方式簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)美化了環(huán)境。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例橫斷面示意圖；
圖中：1.蓄水渠，2.凈化濕地，3.砂石層，4.改良基質(zhì)層，5.穿孔導(dǎo)氣管，6.防滲層，7.濕地植物，8.種植層，9.河道。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
實(shí)施例
如圖1所示的一種徑流雨水凈化系統(tǒng)，包括蓄水渠1、凈化濕地2、砂石層3、改良基質(zhì)層4、穿孔導(dǎo)氣管5、防滲層6、濕地植物7、種植層8、河道9。
所述的蓄水渠1位于具有坡度的河岸上，并與河道9平行設(shè)置。所述凈化濕地2為梯田式結(jié)構(gòu)，位于所述蓄水渠1和河道9之間，與蓄水渠1平行，所述凈化濕地2上還種植有綠化植物。所述蓄水渠1與凈化濕地2相連，蓄水渠1墻體底部設(shè)有若干雨水出水口，將雨水排入凈化濕地2。
所述的蓄水渠1上設(shè)置有蓋板，蓋板上設(shè)置有長(zhǎng)方形進(jìn)水口，進(jìn)水口用于接納地面的徑流雨水，通過蓄水渠1墻體底部出水口將雨水排入所述凈化濕地2。為減少泥土淤積和確保水流通暢，作為優(yōu)選，所述的蓄水渠1底部設(shè)置有向河道傾斜的斜坡。
所述蓄水渠1建造材料由秸稈和混凝土復(fù)合而成，制備方法為：
(1)作物秸稈的挑選、晾曬、破碎、過篩；
(2)篩分后的秸稈浸入質(zhì)量濃度2～4％的氫氧化鈉溶液中8～12小時(shí)，然后對(duì)浸泡后的秸稈沖洗；
(3)把沖洗后的秸稈浸入質(zhì)量濃度1～2％的硅酸鈉或硫酸銅溶液中5～10分鐘，再放置8～12小時(shí)；
(4)把步驟(3)的產(chǎn)物與水泥、偏高嶺土按質(zhì)量比5％：65％：30％混合均勻，再加水?dāng)嚢?～10分鐘成秸稈復(fù)合漿料；
(5)根據(jù)蓄水渠1的設(shè)計(jì)尺寸，澆筑成型、脫模、養(yǎng)護(hù)。
作為優(yōu)選，所述蓄水渠1到河邊設(shè)置有若干人行臺(tái)階，方便系統(tǒng)的管理和行人參觀行走。
所述凈化濕地2為梯田式結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)階梯，第一階梯與所述蓄水渠1相連，接納蓄水渠1中的雨水，包括砂石層3、穿孔導(dǎo)氣管5。砂石層3主要填充礫石顆粒，粒徑為5～10mm，孔隙率為0.45，砂石層3深度根據(jù)實(shí)地情況確定，一般在0.8～1.2m。在砂石層3設(shè)置若干內(nèi)徑25mm的穿孔導(dǎo)氣管5，提高濕地內(nèi)部含氧量以增加基質(zhì)微生物數(shù)量和活性，促進(jìn)徑流雨水中有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，為徑流雨水中有機(jī)磷的無(wú)機(jī)化提供有利條件。穿孔導(dǎo)氣管5四周均勻穿孔，孔徑為5mm，相鄰孔隙間隔為40mm，穿孔導(dǎo)氣管5長(zhǎng)度與砂石層3深度相同，豎直穿過砂石層3，相鄰兩個(gè)穿孔導(dǎo)管5距100mm，均勻分布，上層覆蓋卵石。
所述凈化濕地2第二階梯包括改良基質(zhì)層4。改良基質(zhì)層4由改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂混合組成，改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂體積配比為2:2:1，改良基質(zhì)層4深度根據(jù)實(shí)地情況確定，一般在0.5～1.5m，上層覆蓋土壤，種植綠化植物。
所述改良基質(zhì)層4中改良基質(zhì)為載鐵錳復(fù)合氧化物火山巖陶粒，制備方法為：
(1)篩選粒徑為2～4mm的火山巖陶粒先用自來水清洗三次去除表面雜質(zhì)，自然風(fēng)干；
(2)自然風(fēng)干后置于加熱裝置中，溫度105℃烘干至恒重，取出后自然冷卻；
(3)在冷卻后的火山巖陶粒加入高錳酸鉀(KMnO4)和七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，按照物質(zhì)的量比為1:5進(jìn)行投加；
(4)進(jìn)行機(jī)械攪拌，先投加高錳酸鉀溶液(0.25mol/L)，硫酸亞鐵溶液(0.50mol/L)分4-6次緩慢加入；
(5)在每次加入一定量硫酸亞鐵溶液的同時(shí)加入氫氧化鈉溶液(2mol/L)調(diào)節(jié)pH值至10左右；
(6)待硫酸亞鐵完全加畢，維持溶液pH值10左右繼續(xù)攪拌1h，攪拌結(jié)束后用鹽酸溶液(0.2mol/L)調(diào)節(jié)pH至7左右；
(7)靜置4h之后在105℃烘干至恒重，然后采用高溫(400℃)煅燒3h，最終得到改良基質(zhì)即負(fù)載鐵錳復(fù)合氧化物火山巖陶粒。
所述凈化濕地2第三階梯包括濕地植物7、種植層8。濕地植物7的根系在淹水環(huán)境中，提供充足鐵、錳元素的條件下，培養(yǎng)一段時(shí)間后，在植物根系表面可生成鐵錳氧化物，植物根系表面鐵錳氧化物可有效吸附無(wú)機(jī)磷與有機(jī)磷。種植層8由下至上為改良基質(zhì)與細(xì)砂混合層和淤泥層，載鐵錳復(fù)合氧化物火山巖陶粒與細(xì)砂體積比1:1，均勻混合，平鋪在底層，深度0.2～0.3m，上層鋪上河底淤泥，深度0.2m，種植有濕地植物蘆葦?shù)取?/p>
所述凈化濕地2的第一、二部分底部為防滲層6，為節(jié)約成本，所述防滲層6可采用素土夯實(shí)。
所述徑流雨水凈化系統(tǒng)的建造步驟：
(1)測(cè)量、計(jì)算河岸斜坡的長(zhǎng)度、坡度，確定凈化濕地2結(jié)構(gòu)，深度、寬度；
(2)剝離施工區(qū)的表層土，剝離深度為1.0～1.5米；剝離后河岸為梯田式結(jié)構(gòu)，對(duì)剝離后的河岸土壤進(jìn)行素土夯實(shí)；
(3)蓄水渠1的規(guī)格根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅考暗匦卧O(shè)計(jì)，蓄水渠底1部每隔2米設(shè)置出水口；
(4)剝離后河岸呈梯田式結(jié)構(gòu)，在第一階梯防滲層6上填充礫石顆粒(粒徑為5～10mm，孔隙率為0.45)，砂石層3一般在0.8～1.2m；在砂石層3設(shè)置若干內(nèi)徑25mm的穿孔導(dǎo)氣管5，導(dǎo)氣管四周均勻穿孔，孔徑為5mm，相鄰孔隙間隔為40mm，豎直穿過砂石層3，相鄰兩個(gè)穿孔導(dǎo)氣管5間距100mm，均勻分布，覆蓋卵石；
(5)在第二階梯防滲層6上填充改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂，改良基質(zhì)、細(xì)砂和粗砂體積配比為2:2:1，改良基質(zhì)層4深度一般在0.5～1.5m，上層覆蓋土壤，種植綠化植物；
(6)在靠近河道9土壤上填充改良基質(zhì)、細(xì)砂和淤泥，構(gòu)建種植層8，其中改良基質(zhì)與細(xì)砂等體積混合，填充在底部，上方覆蓋淤泥，種植濕地植物7；選種的植物應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：①耐污能力強(qiáng)；②采用鄉(xiāng)土物種，因土種植，因地制宜；③抗病能力強(qiáng)；④易于收獲、便于處置；⑤根系發(fā)達(dá)，莖葉茂密；⑥在城市里以觀賞為主，在郊區(qū)和農(nóng)村植物的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值要高；
(7)蓄水渠1到河道9設(shè)置若干人行臺(tái)階，方便系統(tǒng)的管理和行人參觀行走。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。