山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及山地城市暴雨徑流中氮素的去除，尤其適用于大坡度路面暴雨徑流溶解性氮的去除。
【背景技術】
[0002]水體富營養(yǎng)化是我國目前面臨的重大水環(huán)境問題之一，已成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要瓶頸。氮是植物、藻類和微生物生長的首要營養(yǎng)性限制因素，是引發(fā)水體富營養(yǎng)化的主要驅(qū)動元素之一，水體中氮的過量輸入和富集往往導致水生生態(tài)環(huán)境的改變[Collins K A, Lawrence T J, Stander E K, Jontos R J, Kaushal S S, Newcomer T A,Grimm N B, Cole Ekberg M L.0pportunities and challenges for managing nitrogenin urban stormwater: A review and synthesis[J].Ecological Engineering,2010，36: 1507 - 1519]。近年來，城市化的快速推進使得大量的原生態(tài)地面迅速轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌杆聣|面，大大降低了暴雨期間城市區(qū)域的氮滯留能力；與此同時，隨著點源污染控制率的不斷提高，城市暴雨徑流對受納水體氮素污染的貢獻日益凸顯[Davidson E A, Savage KE, Bettez N D, Marino R, Howarth R ff.Nitrogen in runoff from residential roadsin a coastal area[J].Water Air Soil Pollut1n, 2010，210:3-13.]。據(jù)報道，很多國家和地區(qū)受納水體氮素污染的50%以上來自城市暴雨徑流，2/3的河口水環(huán)境由于暴雨徑流氮素污染而功能退化[Pitt R, Maestre A, Morquecho R.The Nat1nal StormwaterQuality Database (NSQD, vers1n L I) [DB].Dept, of Civil and EnvironmentalEngineering, University of Alabama, Tuscaloosa, AL.2005.]。因此，關注城市暴雨徑流氮素污染的高效控制意義重大。
[0003]山地城市地形復雜，暴雨徑流峰短流急，對下墊面累積污染物的沖刷更為強烈，對受納水體的水質(zhì)安全威脅更為突出。課題組在對山城重慶不同下墊面暴雨徑流氮素污染的長期研宄中發(fā)現(xiàn)，溶解性氮是暴雨徑流中氮素的主要賦存形態(tài)(占總氮的73-82%)，而溶解性氮中又以無機氮為主(占總氮的63-82%)[何強，彭述娟，王書敏，王振濤.不同下墊面暴雨徑流氮賦存形態(tài)分布特性及控制技術[J].土木建筑與環(huán)境工程，2012, 34(5): 147-153]。溶解性氮包括銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、溶解性有機氮等幾種形式，不同形態(tài)氮素的生物有效性不同，一般說來溶解性氮較固態(tài)氮更容易被生物利用。截至目前，針對溶解性氮素的去除手段還比較有限，傳統(tǒng)濕地技術對于溶解性氮的去除效率也比較低，溶解性氮的高效去除還主要依賴“硝化-反硝化”的生物過程進行[Wilcock R J,Milller K, van Assema G B, Bellingham M A, Ovenden R.Attenuat1n of Nitrogen,Phosphorus and E.coli Inputs from Pasture Runoff to Surface Waters by a FarmWetland: the Importance of Wetland Shape and Residence Time[J].Water Air SoilPollut., 2012,223:499 - 509]。然而，“硝化-反硝化”過程的發(fā)生需要反應時間保障、碳源保障，以及“好氧-缺氧”交替的反應條件保障，這對于產(chǎn)流時間短、產(chǎn)流量大以及碳源相對不足的山地城市暴雨徑流來說具有極大挑戰(zhàn)。
[0004]已公開的中國專利展示了幾種城市暴雨徑流氮素污染調(diào)控的方法。專利文獻CN101913709A “一種復合生態(tài)攔截填料及制備方法”提出一種城市暴雨徑流氮磷截留的填料，但該技術主要針對湖泊等開放水體；專利文獻CN1446759A “氮磷污染控制的復合濕地生態(tài)方法及其系統(tǒng)”提出了一種暴雨徑流氮素污染的控制技術，但該技術復雜程度相對較高，水力停留時間較長，在用地緊張的山地城市并不適應?？傮w來水，針對山地城市暴雨徑流氮素污染進行高效控制的技術還比較少，根據(jù)山地城市地理特點，針對性開發(fā)暴雨徑流氮素污染的短時高效技術很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]山地城市暴雨徑流氮素污染是城市受納水體污染的主要來源之一，同時，傳統(tǒng)的城市暴雨徑流管理措施并不具備快速脫氮功能，因此，實現(xiàn)山地城市暴雨徑流氮素污染的短時快速脫除具有極大技術挑戰(zhàn)。鑒于此，本發(fā)明針對山地城市暴雨徑流污染特性和山地城市地形特點，提出一種適合山地城市特色的山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置。該裝置可以高效降低暴雨徑流中的氮素濃度，管理簡單，不需動力，可廣泛用于西南片區(qū)廣大山地城市。
[0006]本發(fā)明專利的技術方案如下:
山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置，其特征在于:所述裝置由一級處理裝置(11)和二級處理裝置(12)串聯(lián)構成，一級處理裝置(11)和二級處理裝置(12)通過連通孔(10)連接，連通孔(10)是高100mm，寬100mm的矩形結構，且連通孔(10)頂部位于植被生長介質(zhì)層III
(14)底部，連通孔(10)底部高于過濾層IIK 16)底部600mm ；
所述一級處理裝置(11)由旁通管道(1)、植被生長介質(zhì)層I (2)、過濾層I (3)、排水層I (4)、過濾層II (5)、擋板(6)、種植植物(8)、進水區(qū)(9)、連通孔(10)、植被生長介質(zhì)層II
(13)組成；植被生長介質(zhì)層I (2)和植被生長介質(zhì)層II (13)厚度均為0.2米，寬度均為1.5米，長度均為1.5米，均由砂土和河沙混合而成，砂土與河沙的混合比例為:砂土體積:河沙體積=3:7 ;過濾層I (3)厚度0.7米，長度和寬度均為1.5米，由石英砂填充構成，且過濾層I (3)頂部高于過濾層II (5)頂部0.2米；排水層I (4)厚度0.3米，寬1.5米，長3.0米，由粒徑10-20_的石灰石構成；過濾層II (5)厚度0.5米，長度和寬度均為1.5米，由粒徑
2-3mm的火山巖構成；
所述二級處理裝置(12)由植被生長介質(zhì)層111(14)、過濾層111(16)、排水層II (17)、過濾層IV(18)、擋板(6)、排水管(7)、種植植物(8)、連通孔(10)、植被生長介質(zhì)層IV(15)組成；植被生長介質(zhì)層III(14)和植被生長介質(zhì)層IV (15)厚度均為0.2米，寬度均為1.5米，長度均為1.5米，均由砂土和河沙混合而成，砂土與河沙的混合比例為:砂土體積:河沙體積=3:7 ;過濾層III(16)厚度0.7米，長度和寬度均為1.5米，由石英砂填充構成，且過濾層111(16)頂部高于過濾層IV (18)頂部0.2米；排水層II (17)厚度0.3米，寬1.5米，長3.0米，由粒徑10-20mm的石灰石構成；過濾層IV (18)厚度0.5米，長度和寬度均為1.5米，由粒徑2-3mm的火山巖構成。
[0007]根據(jù)權利要求1所述的山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置，其特征在于:排水層I (4)底部高于排水層II (17)底部400mm。
[0008]根據(jù)權利要求1所述的山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置，其特征在于:旁通管道(I)高于植被生長介質(zhì)層I (2) 0.2米，由直徑200mm的PVC管構成；過濾層I (3)位于植被生長介質(zhì)層I (2)正下方，且與植被生長介質(zhì)層I (2)底部相連；排水層I (4)位于一級處理裝置(11)底部，且排水層I (4)上部與過濾層I (3)、過濾層II (5)相連。
[0009]根據(jù)權利要求1所述的山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置，其特征在于:過濾層1(3)和過濾層II (5)之間用擋板(6)隔開；擋板(6)豎直放置，高度為1.2米，寬度為1.5米，厚度為10mm，由PVC材質(zhì)構成；擋板(6)底端與排水層I (4)頂部相連，且擋板(6)底端位于排水層I (4)頂部正中間；擋板(6)頂端高于植被生長介質(zhì)層I (2) 0.3米。
[0010]根據(jù)權利要求1所述的山地城市道路徑流階梯式脫氮裝置，其特征在于:過濾層IIK16)和過濾層IV(IS)之間用擋板(6)隔開；擋板(6)豎直放置，高度為1.2米，寬度為
1.5米，厚度為10mm，由PVC材質(zhì)構成；擋板(6)底端與排水層II (17)頂部相連，且擋板(6)底端位于排水層II (17)頂部正中間。
[0011]根據(jù)權利