一種組合式人工濕地結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，包括潛流式濕地和表面流濕地，在徑流水流入口到過濾水流出口之間依次布設(shè)有所述潛流式濕地和表面流濕地，所述潛流式濕地和表面流濕地之間通過過水槽連接，本實用新型對潛流式濕地和表面流式濕地進(jìn)行了組合設(shè)計，利用連通器原理，通過設(shè)置過水槽，解決了路面徑流收集與處治中徑流量的不確定性問題，過水槽的主要功能有緩存積水、跌水增氧和進(jìn)水布水，不僅能適應(yīng)徑流量大的情況，同時在少雨季節(jié)時還能通過緩存一定量的雨水來保證潛流式濕地內(nèi)的水位高度。
【專利說明】
一種組合式人工濕地結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于水體凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可收集并凈化高速公路路面徑流水體的人工濕地結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速公路經(jīng)雨水沖刷產(chǎn)生的路面徑流中攜帶有大量懸浮物以及一部分重金屬、有機物和石油類污染物。此類水體若直接排放至附近池塘、農(nóng)田將對魚類和農(nóng)作物產(chǎn)生危害，因此需對平時降雨產(chǎn)生的路面徑流進(jìn)行收集處理。
[0003]人工濕地是由人工建造和控制運行的一種類沼澤濕地結(jié)構(gòu)，通過將污水污泥引入濕地中并利用土壤、人工介質(zhì)、水生植物以及微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用使其得到凈化從而達(dá)到處治物的目的。其作用機理包括過濾、沉淀、吸附、植物吸收、離子交換和微生物分解等。
[0004]目前常見的人工濕地類型主要有表面流人工濕地和潛流式濕地。表面流濕地與地表漫流土地非常相似，水流在濕地表面呈推流式前進(jìn)，在流動過程中，與土壤、植物及植物根部的生物膜接觸，通過物理、化學(xué)以及生物反應(yīng)，污水得到凈化，并在終端流出。潛流式濕地按水體在基質(zhì)中的移動方向又可分為水平潛流式和垂直潛流式。水平潛流式是指水體經(jīng)基質(zhì)從濕地一端流入并沿水平方向從另一端流出的濕地類型，污水由進(jìn)水口一端沿水平方向流動的過程中依次通過砂石、介質(zhì)、植物根系，流向出水口一端，以達(dá)到凈化目的。垂直潛流式是指水體從表面沿垂直方向流至床底的濕地類型，污水由表面縱向流至床底，在縱向流的過程中污水依次經(jīng)過不同的專利介質(zhì)層，達(dá)到凈化的目的。
[0005]在這幾種人工濕地類型中，表面流人工濕地的優(yōu)點是投資少、操作簡單、運行費用低，缺點是占地大，水力負(fù)荷小，凈化能力有限，夏季易孳生蚊蟲等。水平潛流式濕地的優(yōu)點是水力負(fù)荷較大，少有惡臭和蚊蟲現(xiàn)象，缺點是控制相對復(fù)雜。垂直潛流式濕地的優(yōu)點是占地面積較其他形式濕地小，處理效率高，缺點是控制復(fù)雜，落干或淹水時間較長。
[0006]如果能對各種人工濕地類型的優(yōu)點加以利用，提出一種適用于處理高速公路路面徑流的人工濕地結(jié)構(gòu)，將對保護(hù)人類自然環(huán)境具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能適用于高速公路路面徑流收集與處理的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)。
[0008]—種組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，包括潛流式濕地和表面流濕地，在徑流水流入口到過濾水流出口之間依次布設(shè)有所述潛流式濕地和表面流濕地，所述潛流式濕地和表面流濕地之間通過過水槽連接。
[0009]所述過水槽的與潛流式濕地連接側(cè)槽壁高于與表面流濕地連接側(cè)槽壁，所述過水槽與潛流式濕地連接側(cè)槽壁下部布設(shè)有用于將潛流式濕地內(nèi)的水排入過水槽的多根過水管。
[0010]所述過水槽在與潛流式濕地連接側(cè)的內(nèi)槽壁從頂部向下每隔50cm設(shè)置一跌水層，相鄰所述跌水層的伸出長度從上到下每級增加5cm。
[0011 ]所述過水槽底部鋪設(shè)有塊石層。
[0012]所述過水槽底部的過水管沿水流方向布設(shè)，相鄰過水管間隔100cm。
[0013]所述潛流式濕地和表面流濕地內(nèi)在與過水槽的槽壁連接側(cè)均設(shè)有與潛流式濕地和表面流濕地的基質(zhì)層厚度相同的卵石層。
[0014]所述潛流式濕地的邊坡坡度為1:1，所述潛流式濕地床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，所述潛流式濕地的縱坡坡度為I: 100，所述潛流式濕地的長寬比為1:1?6:1，所述表面流濕地邊坡坡度為I: I，表面流濕地的床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，所述表面流濕地的縱坡坡度為1:100，濕地的長寬比為1:1?3:1。
[0015]所述潛流式濕地的床體內(nèi)從上至下依次設(shè)置有種植層、吸附層和透水層，所述表面流濕地的床體從上至下依次設(shè)置有種植層和透水層。
[0016]所述種植層材料為砂性土，所述吸附層為具有吸附性能的材料構(gòu)成，所述透水層材料為粒徑為8?16mm的碎爍石構(gòu)成。
[0017]所述具有吸附性能的材料為活性炭或生物陶粒
[0018]因路面徑流量與匯流面積、降雨量及降雨歷時有關(guān)，當(dāng)徑流量過大時，可能會導(dǎo)致濕地中水位高于圍堰高度而出現(xiàn)溢流，這時將影響水體的凈化效果。本實用新型將人工濕地設(shè)計成潛流加表面流的組合式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由三部分組成，按水體流向依次為潛流式濕地、過水槽和表面流濕地。運行時，徑流經(jīng)邊溝向潛流式濕地布水，水流從濕地表面過濾滲透至床底然后從底部橫向移動至過水槽中，待水槽中水流逐漸溢滿后再從槽頂漫流至表面流濕地中，最后經(jīng)表面流濕地的進(jìn)一步凈化后從排水溝就近排出。
[0019]本實用新型對潛流式濕地和表面流式濕地進(jìn)行了組合設(shè)計，利用連通器原理，通過設(shè)置過水槽，解決了路面徑流收集與處治中徑流量的不確定性問題，過水槽的主要功能有緩存積水、跌水增氧和進(jìn)水布水，不僅能適應(yīng)徑流量大的情況，同時在少雨季節(jié)時還能通過緩存一定量的雨水來保證潛流式濕地內(nèi)的水位高度。
[0020]綜上所述，本實用新型是適用于高速公路路面徑流收集與處治的一種較為合理有效的人工濕地結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型縱斷面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實用新型的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是過水槽的截面圖。
[0024]附圖中，1、過水管，2、跌水層，3、塊石層，4、卵石層，5、潛流式濕地，6、表面流濕地，
7、排水溝。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明組合人工濕地的【具體實施方式】。
[0026]潛流式濕地5的床底采用粘土夯實加防水土工布進(jìn)行防滲處理，潛流式濕地內(nèi)圍堰高度較設(shè)計水位高2 O c m，其余側(cè)面圍堰高設(shè)計與潛流式濕地等高或高于出水處圍堰10cm，其中設(shè)計水位根據(jù)滿足水生植物生長的適宜水深確定，邊坡坡度為1:1，床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，坡度為1:100，濕地的長寬比控制在1:1?6:1之間，床體內(nèi)填充基質(zhì)按功能從上至下分別為40cm種植層、30cm吸附層和20cm透水層。其中種植層材料采用砂性土，吸附層選用如活性炭、生物陶粒等具有較好吸附性能的材料，透水層材料采用粒徑為8?16mm的碎礫石。
[0027]表面流濕地6的床底采用粘土夯實加防水土工布進(jìn)行防滲處理，邊坡坡度為1:1，床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，坡度為I: 100，出水處圍堰高度較設(shè)計水位高20cm，其余側(cè)面圍堰高設(shè)計與潛流式濕地等高或高于出水處圍堰10cm。濕地的長寬比控制在1:1?3:1之間，床體內(nèi)填充基質(zhì)按功能從上至下分別為40cm種植層和20cm透水層，各層基質(zhì)材料與潛流式濕地相同。
[0028]過水槽為連接潛流式濕地和表面流濕地的過渡結(jié)構(gòu)，采用水泥混凝土澆筑，厚度25cm，過水槽寬度I OOcm，過水槽內(nèi)鋪設(shè)30cm厚的巨石、塊石層3用于防止水流沖刷。為防止結(jié)構(gòu)傾覆，過水槽的底部分別向潛流式濕地床和表面流濕地兩邊延伸100cm?？繚摿魇綕竦匾粋?cè)槽底每10cm布置一外徑20cm的PVC材料的過水管I用于潛流池內(nèi)的水排出，過水槽的槽面高度較圍堰低20cm，另從頂部起每50cm高度設(shè)置一跌水層2，跌水層結(jié)構(gòu)厚度10cm，第一級跌水層伸出長度10cm，往下每級增加5cm，當(dāng)徑流量過大雨水來不及從槽底過水管排出時，水流可從水槽頂部漫流至槽中而不至于從濕地向外溢出，同時設(shè)置跌水層可減緩水的流速并起到增加水中氧氣含量的作用。過水槽靠表面流濕地一側(cè)槽壁高度較出水處圍堰高度低10cm，這樣兩槽壁將形成一高度差，從而使水流能順利流入表面流濕地中。此外，過水槽兩槽壁外側(cè)還分別設(shè)有50cm寬，高度與所在濕地基質(zhì)層厚度相同的卵石層4，卵石粒徑60?80mm，該結(jié)構(gòu)可起到增加透水性能，防止?jié)摿魇綕竦刂兴鲙ё呋|(zhì)材料并堵塞過水管，同時防止表面流濕地基質(zhì)材料被沖刷的作用。
[0029]在本實用新型中，徑流水一般處治步驟如下:
[0030 ]步驟一、利用邊溝向潛流式濕地布水；
[0031 ]步驟二、水體經(jīng)一次凈化后滲透至濕地床底，并沿床底縱坡流入過水槽中；
[0032]步驟三、當(dāng)過水槽中積滿水時，水流通過另一側(cè)槽頂漫流至表面流濕地中；
[0033]步驟四、水流在表面流濕地中停留并得到二次凈化，待水位高度高于出水側(cè)圍堰高度時，水流從該側(cè)漫流至外側(cè)排水溝7中就近排出。
[0034]當(dāng)徑流量過大時，步驟二中部分水流將從槽頂漫流至過水槽中，其余步驟與一般情況相同。
[0035]以上公開的僅為本實用新型的一個具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此。
【主權(quán)項】
1.一種組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，包括潛流式濕地和表面流濕地，其特征在于，在徑流水流入口到過濾水流出口之間依次布設(shè)有所述潛流式濕地和表面流濕地，所述潛流式濕地和表面流濕地之間通過過水槽連接，所述潛流式濕地的邊坡坡度為I: I，所述潛流式濕地床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，所述潛流式濕地的縱坡坡度為I: 100，所述潛流式濕地的長寬比為1:1?6:1，所述表面流濕地邊坡坡度為1:1，表面流濕地的床底沿水流動方向設(shè)置縱坡，所述表面流濕地的縱坡坡度為I: 100，濕地的長寬比為1:1?3:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過水槽在與潛流式濕地連接側(cè)的槽壁高于與表面流濕地連接側(cè)的槽壁，所述過水槽與潛流式濕地連接側(cè)的槽壁下部布設(shè)有用于將潛流式濕地內(nèi)的水排入過水槽的多根過水管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過水槽在與潛流式濕地連接側(cè)的內(nèi)槽壁從頂部向下每隔50cm設(shè)置一跌水層，相鄰所述跌水層的伸出長度從上到下每級增加5cm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過水槽底部鋪設(shè)有塊石層。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過水槽底部的過水管沿水流方向布設(shè)，相鄰過水管間隔I OOcm。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述潛流式濕地和表面流濕地內(nèi)在與過水槽的槽壁連接側(cè)均設(shè)有與潛流式濕地和表面流濕地的基質(zhì)層厚度相同的卵石層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述潛流式濕地的床體內(nèi)從上至下依次設(shè)置有種植層、吸附層和透水層，所述表面流濕地的床體從上至下依次設(shè)置有種植層和透水層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合式人工濕地結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述種植層材料為砂性土，所述吸附層為活性炭或生物陶粒，所述透水層材料為粒徑為8?16mm的碎爍石構(gòu)成。
【文檔編號】C02F3/32GK205616647SQ201620012533
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月7日
【發(fā)明人】錢國平, 秦志斌, 羅金標(biāo), 朱俊文, 鄭輝, 嚴(yán)宗雪, 陳敬松, 吳紹明, 招國忠, 曾磊
【申請人】長沙理工大學(xué)