本發(fā)明屬于市政工程、環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于建筑垂直綠化的雨水凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市規(guī)模迅速擴(kuò)大，環(huán)境問題層出不窮，城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)已成為可持續(xù)發(fā)展的重中之重。但是城市發(fā)展中一系列基礎(chǔ)設(shè)施的興建必然與城市綠化用地相矛盾，因此傳統(tǒng)的地面綠化已無法滿足城市綠化的需要，而垂直綠化作為一種新興的綠化形式，占地面積小而綠化覆蓋面積大，不僅節(jié)約了土地資源，增加了綠化率，而且還起到了保溫隔熱、節(jié)能、減噪、緩解熱島效應(yīng)等作用。因此，垂直綠化已成為現(xiàn)代化城市中一種不可或缺的綠化形式。目前，我國(guó)的垂直綠化工作正處在快速發(fā)展的階段。雖然垂直綠化已經(jīng)具有一定水平，但是地域發(fā)展不均衡、新型應(yīng)用模式尚未開發(fā)等問題仍比較突出。

近年來，由于我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，如何科學(xué)、有效地解決城市內(nèi)澇成為政府與專業(yè)人員關(guān)注的熱點(diǎn)。除城市內(nèi)澇外，雨水徑流污染是我國(guó)城市水污染治理過程中必須面對(duì)的另一重大課題。通過興建排水防澇工程和污水廠可以達(dá)到防治或減輕洪澇災(zāi)害，以及從末端降低雨水徑流污染的目的，但其工程投資較大。

中國(guó)專利文件CN105821923A于2016年8月3日公開了一種建筑墻面垂直綠化雨水利用結(jié)構(gòu)，它包含墻體和安裝在墻體一側(cè)的排水管，所述墻體的墻基的一側(cè)設(shè)置有集水池，該集水池與排水管相連通，所述排水管的一側(cè)設(shè)置有數(shù)個(gè)等距排列的種植槽，該種植槽內(nèi)填充有輕質(zhì)種植基質(zhì)，所述種植槽的底部設(shè)置有集水槽，所述的集水槽通過導(dǎo)水管與排水管相連通。該發(fā)明通過利用屋頂雨水資源，可以減少雨水排放對(duì)城市管網(wǎng)造成的壓力；能夠節(jié)約用水，實(shí)現(xiàn)海綿城市的建設(shè)目標(biāo)；降低建筑墻面溫度和增加環(huán)境濕度，節(jié)約能源。但是，該專利未能對(duì)雨水進(jìn)行凈化處理，雨水不能長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)實(shí)施澆灌回用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就提供基于建筑垂直綠化的雨水凈化系統(tǒng)，它能對(duì)雨水凈化處理，實(shí)現(xiàn)雨水長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，又能對(duì)雨水的削峰、截污、還能回用澆灌。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有從上至下的多個(gè)子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)包含串聯(lián)的兩級(jí)AO雨水處理單元，AO雨水處理單元為由上至下排列的好氧單元、耗氧單元和缺氧單元，AO雨水處理單元固定于墻壁附架上，屋頂雨水收集管的出水口引流至頂層第一個(gè)子系統(tǒng)的AO雨水處理單元的好氧單元；

所述好氧單元由上至下依次為植被層、種植土層、沙礫層、土工布和第一穿孔板，第一穿孔板下方裝有直管連通耗氧單元；

所述耗氧單元包括第一密閉暗箱，第一密閉暗箱內(nèi)設(shè)有折流板，折流板間用碎石填料填充，第一密閉暗箱外側(cè)底部出水口處設(shè)第二穿孔板，第二穿孔板下方裝有橫彎管連通缺氧單元；

所述缺氧單元包括第二密閉暗箱，第二密閉暗箱內(nèi)設(shè)有折流板，折流板間用碎石填料填充，第二密閉暗箱外側(cè)底部出水口處設(shè)第三穿孔板，第三穿孔板下方裝有開孔P形管向第二級(jí)AO雨水處理單元的好氧單元配水；

所述子系統(tǒng)的第二級(jí)AO雨水處理單元中，缺氧單元的第二密閉暗箱內(nèi)的最后一段折流空間內(nèi)填充除磷填料，該第二密閉暗箱外側(cè)底部出水口下方裝有P輸水形管連通儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱置于建筑物內(nèi)，儲(chǔ)水箱的出水管上裝有閘閥和順?biāo)?，連通下一個(gè)子系統(tǒng)的好氧單元；

末端子系統(tǒng)第二級(jí)AO雨水處理單元的第二密閉暗箱的出水通過凈水排水管排向城市景觀水體或綠地。

本發(fā)明的雨水在流動(dòng)過程中，被滲透、滯留及處理、儲(chǔ)存，雨水的排放量大幅減少；雨水在流經(jīng)系統(tǒng)植被層、種植層、密閉暗箱的內(nèi)滲透過程中被吸附過濾，通過兩級(jí)交替AO實(shí)現(xiàn)雨水中氮素的硝化、反硝化，同時(shí)雨水?dāng)y帶的污染物被有效去除，再利用填料對(duì)雨水中的磷進(jìn)行化學(xué)去除，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮和雨水中污染物的降解；凈化后的雨水能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，可用于旱季時(shí)上一級(jí)對(duì)下一級(jí)植物進(jìn)行澆灌。另外，該系統(tǒng)延長(zhǎng)了雨水在排放過程中的流動(dòng)時(shí)間，減少了雨水的排放量，能削減城市雨水洪峰量，同時(shí)兼具了垂直綠化的保溫隔熱、緩解城市熱島效應(yīng)、凈化空氣的特點(diǎn)。

所以本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了雨水的凈化和長(zhǎng)期儲(chǔ)存，雨水回用澆灌垂直綠化植被，節(jié)約了水源和能源，減少了洪澇災(zāi)害的損害。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下：

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明子系統(tǒng)的第一級(jí)AO雨水處理單元結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明子系統(tǒng)與外部?jī)?chǔ)水箱之間的連接圖；

圖4為本發(fā)明末端子系統(tǒng)的排水示意圖；

圖5為本發(fā)明的溢流配水三通裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、屋頂雨水收集管；2、墻壁附架；3、好氧單元；31、植被層；32、種植層；33、沙礫層；34、土工布；35、穿孔板；36、直管；4、耗氧單元；41、第一密閉暗箱；42、折流板；43、碎石填料；44、第二穿孔板；45、橫彎管；5、缺氧單元；51、第二密閉暗箱；52、開孔P形管；53、除磷填料；54、P輸水形管；55、凈水排水管；6、儲(chǔ)水箱；61、閘閥；62、順?biāo)ǎ?、下行立管；71、通氣斜三通； 8、種植箱；9、溢流配水三通裝置；91、配水擋板；92、溢流孔；93、消能三角；94、格柵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括有從上至下的多個(gè)子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)包含串聯(lián)的兩級(jí)AO雨水處理單元，AO雨水處理單元為由上至下排列的好氧單元3、耗氧單元4和缺氧單元5，AO雨水處理單元固定于墻壁附架2上，屋頂雨水收集管1的出水口引流至頂層第一個(gè)子系統(tǒng)的AO雨水處理單元的好氧單元3，

如圖2所示，所述好氧單元3由上至下依次為植被層31、種植土層32、沙礫層33、土工布34和第一穿孔板35，第一穿孔板35下方裝有直管36連通耗氧單元4；

所述耗氧單元4包括第一密閉暗箱41，第一密閉暗箱41內(nèi)設(shè)有折流板42，折流板42間用碎石填料43填充，第一密閉暗箱41外側(cè)底部出水口處設(shè)第二穿孔板44，第二穿孔板44下方裝有橫彎管45連通缺氧單元5；

所述缺氧單元5包括第二密閉暗箱51，第二密閉暗箱51內(nèi)設(shè)有折流板，折流板間用碎石填料填充，第二密閉暗箱51外側(cè)底部出水口處設(shè)第三穿孔板，第三穿孔板下方裝有開孔P形管52向第二級(jí)AO雨水處理單元的好氧單元配水；

如圖3所示，所述子系統(tǒng)的第二級(jí)AO雨水處理單元中，缺氧單元的第二密閉暗箱內(nèi)的最后一段折流空間內(nèi)填充除磷填料53，該第二密閉暗箱外側(cè)底部出水口下方裝有P輸水形管54連通儲(chǔ)水箱6，儲(chǔ)水箱6置于建筑物內(nèi)，儲(chǔ)水箱6的出水管上裝有閘閥61和順?biāo)?2，連通下一個(gè)子系統(tǒng)的好氧單元3；

如圖4所示，末端子系統(tǒng)第二級(jí)AO雨水處理單元的第二密閉暗箱的出水通過凈水排水管55排向城市景觀水體或綠地。

如圖2和圖4所示，上述耗氧單元4的第一密閉暗箱41和缺氧單元5的第二密閉暗箱51的頂面都裝有種植箱8。

如圖3所示，在墻壁附架2上豎向安裝有下行立管7，下行立管7上有通氣斜三通71以45°角斜向上連通好氧單元3下部的直管36。下行立管7的作用是排出在第一密閉暗箱、第二密閉暗箱中缺氧過程產(chǎn)生的NH₃、H₂S等臭氣，將臭氣從下行立管7向上排出。

如圖5所示，在下行立管7上裝有溢流配水三通裝置9，所述溢流配水三通裝置9由配水擋板91、溢流孔92、消能三角93組成；所述配水擋板91為折彎板，配水擋板91的豎向擋板上方開設(shè)溢流孔92，底部設(shè)置消能三角93，橫向管口設(shè)有格柵94。下行立管7底部排出溢流雨水至市政雨水檢查井。

溢流配水三通裝置9設(shè)置于好氧單元3、第一密閉暗箱和第二密閉暗箱頂面上的種植箱8的種植層上方，溢流配水三通裝置橫向管口的格柵94用于濾除溢流水中的粗渣；上一級(jí)溢流水跌落在配水擋板91的頂面，經(jīng)過消能三角93從橫向管口的格柵94流出，向好氧單元3或種植箱8供水。當(dāng)本單元的水量已滿量，雨水從格柵94的橫向管倒灌進(jìn)入溢流配水三通裝置9，從溢流孔92沿下行立管7跌落，進(jìn)入下一個(gè)單元。溢流配水三通9裝置不僅能用于好氧單元3和種植箱8內(nèi)雨水的溢流配水，也可用于旱季時(shí)上一級(jí)向下一級(jí)配水。

上述開孔P形管52的長(zhǎng)度與第一密閉暗箱寬度相當(dāng)，管徑為25mm，開孔面積與P形管表面積之比，即開孔率為3%，保證布水均勻。

AO雨水處理單元的處理過程是：綠色屋頂?shù)挠晁占?的出水進(jìn)入頂層第一個(gè)子系統(tǒng)的第一級(jí)AO雨水處理單元的好氧單元3后，雨水中的COD、SS、TP、TN在植被層31、種植層32及其所含的微生物的作用下得到初步截留和好氧降解；第一密閉暗箱41中附著在碎石上的好氧微生物對(duì)雨水中的溶解氧進(jìn)行快速消耗，進(jìn)而在第二密閉暗箱51中碎石上附著的反硝化細(xì)菌對(duì)硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化脫除。第二密閉暗箱51通過開孔P形管52上與空氣接觸，向下一級(jí)AO雨水處理單元配水，在連續(xù)兩級(jí)的交替AO環(huán)境下，交替進(jìn)行好氧、缺氧反應(yīng)，從而達(dá)到較為高效地降解雨水中的COD、TP、TN。部分TP被每級(jí)末端的第二密閉暗箱51內(nèi)的除磷填料53去除,化學(xué)除磷填料占第二密閉暗箱51體積的1/5，將處理后的雨水收集儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱6內(nèi)，用于旱季時(shí)向下一個(gè)子系統(tǒng)的植被層進(jìn)行澆灌。

AO雨水處理單元分為好氧單元、耗氧單元與缺氧單元，耗氧單元為第一密閉暗箱41，缺氧單元為第二密閉暗箱51；上、下兩級(jí)AO環(huán)境交替是通過在AO雨水處理單元的缺氧單元末端的開孔P形管52上開孔，讓雨水從孔口出流，與空氣充分接觸富氧后，進(jìn)入下一級(jí)AO雨水處理單元；開孔P形管52的作用是在缺氧區(qū)末端與布水段之間形成水封，阻礙空氣進(jìn)入密閉暗箱，破環(huán)缺氧環(huán)境。

所有密閉暗箱的進(jìn)水口位于密閉暗箱的左上方、出水口位于密閉暗箱右下方，為保證水流的通暢，不出現(xiàn)死水區(qū)，密閉暗箱中以折流板分為5段；密閉暗箱之間以橫彎管的形式連接，橫彎管的凹形段起水封作用；凈化后的水通過輸水P形管流向置于室內(nèi)的儲(chǔ)水箱6。

子系統(tǒng)最后一個(gè)密閉暗箱中，碎石填料及化學(xué)除磷填料分別被裝入到金屬制網(wǎng)狀籃子中，其籃子高度為該填料層的高度；金屬制網(wǎng)狀籃子網(wǎng)孔大小與所裝填料粒徑基本相同，同時(shí)其強(qiáng)度至少滿足承受所裝填料的重量。當(dāng)需要更換清洗填料時(shí)，取出金屬制網(wǎng)狀籃子即可，一般在幾次暴雨后清洗，具體更換時(shí)間視填料處理水的能力而定。

種植層厚度為100mm，采用55%砂土、20%表土、25%復(fù)合土壤的砂壤土。下部設(shè)置50mm高的蓄水區(qū)，在二者之間鋪設(shè)20mm沙礫層，200g/㎡的透水土工布，以防種植層基質(zhì)進(jìn)入蓄水區(qū)，同時(shí)阻礙植被根系向下發(fā)展。土工布由穿孔板支撐。