專利名稱：一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領域，具體涉及一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置。
背景技術(shù)：
近年來，公路作為國家發(fā)展戰(zhàn)略中重點建設的基礎設施得到了飛速發(fā)展，截至 2009年底，全國公路總里程數(shù)達到386萬公里，位居世界第二，公路降雨徑流引起的水環(huán)境污染防治問題隨之成為我國環(huán)境污染防治的重要問題之一。公路降雨徑流是指公路表面溢流的雨(雪)水，它能夠溶解、沖刷和運移公路表面積累的大量有機和無機污染物，加上產(chǎn)生的時間上不連續(xù)排放地點分散，并隨氣候條件的變化而變化，被認為是一個重要的非點源污染源。公路徑流污染物主要包括重金屬、固體顆粒物、有機物(油脂、PAHs、營養(yǎng)物、殺蟲劑等)及無機物等，具有污染物類繁多，部分污染物如重金屬和多環(huán)芳烴(PAHs)等具有強烈的基因和生態(tài)毒性作用的特點。在一些點源污染已經(jīng)作二級處理的城市，收納水體中生化需氧量年負荷的40% 80%來自路面徑流，在暴雨期間，這一比例甚至高達95%。公路降雨徑流污染潛力很大，對臨近的環(huán)境敏感區(qū)水質(zhì)造成明顯的破壞，并影響了水生生態(tài)環(huán)境，對公路降雨徑流進行污染控制對水環(huán)境保護具有極其重要意義。目前在公路降雨徑流污染有綠化植被控制、滯留池、氧化塘、人工濕地和滲濾系統(tǒng)等污染控制措施。綠化植被控制可分地表漫流和植草溝渠，能在結(jié)合路邊綠化帶建造但處理效率較低，出水要達到國家標準需要的占地面積較大；氧化塘處理效率較低，占地面積較大；滲濾系統(tǒng)對氮、磷污染物的去除能力有限；滯留池不能同時實現(xiàn)綠化效果且需要單獨建造處理系統(tǒng)裝置，需要另外占地、建造資金投入較高的問題。人工濕地具有低投資、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強、操作簡單、建造和運行費用低、維護方便的、可使污水處理與環(huán)境生態(tài)建設有機結(jié)合、在處理污水時創(chuàng)造生態(tài)景觀等優(yōu)點，在污染處理中使用較多。但是，目前人工濕地處理主要采用管道收集裝置收集路面降雨徑流后，再經(jīng)單獨建造的人工濕地處理裝置進行末端處理，同樣需單獨修建收集裝置和集中處理設施，也存在占地面積大和建設資金投入高等問題，同時沒有針對公路降雨徑流懸浮物含量高、可生化性差、重金屬含量高、具有多環(huán)芳烴等有毒有害污染物質(zhì)等污染特征而設計的切實可行的人工濕地處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有人工濕地處理技術(shù)中單獨修建濕地床等設施占地面積大、經(jīng)濟投入高、水力負荷和污染負荷較低、基質(zhì)單一、植物種類偏少、公路降雨徑流污染特征針對性不強等不足之處，提供一種占地面積小、經(jīng)濟投入少、水力負荷和污染負荷高、 基質(zhì)針對性強、植物種類豐富、處理效果好的用于處理公路降雨徑流的與路邊綠化帶和排水溝設施相融合的景觀人工濕地系統(tǒng)。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置，包括池體、填料層和種植于填料表層的濕地植物，所述池體的底部設有集水槽，所述填料層置于池體內(nèi)集水槽的上部，集水槽與填料層之間通過穿孔過濾板分割；所述填料層自上至下依次為礫石層、沙土層、高爐渣和石灰石混合層、細石層和粗石層；所述填料層的表層設有穿孔配水管，穿孔配水管的進水口設有過濾網(wǎng)。優(yōu)選地，該裝置還包括將池體分隔成多個單元床的分割墻，所述池體高于填料層的表層，所述分割墻超出填料層表層的高度為池體超出填料表層高度的1/3，分割墻底部緊接穿孔過濾板。優(yōu)選地，所述礫石層、沙土層、高爐渣和石灰石混合層、細石層和粗石層的厚度分別為 5 10cm、10 50cm、20 60cm、3 10cm、10 30cm。優(yōu)選地，所述礫石粒徑為10 15mm，高爐渣粒徑為8 15mm，石灰石粒徑為8 15mm，細石層粒徑為15 20mm，粗石層粒徑為20 30mm。優(yōu)選地，所述集水槽寬為填料層寬的1/3 1/5，高度為填料層高度的1/3 1/5， 集水槽上連接有豎直向上的排水管，排水管上設有排水口，排水口的最高高度為池體高的 2/5 4/5。優(yōu)選地，所述穿孔過濾板的孔徑10 15mm，傾斜角度0 30度。優(yōu)選地，所述單元床的長寬比為2 2 4 1，高度為0.5 2.0m。優(yōu)選地，所述濕地植物為茅草或路邊菊與蘆葦、美人蕉、風車草、菖蒲和春芋中的一種或幾種的混合(即茅草與路邊菊擇一與后面幾種混合種植)，適應干旱和積水的生境， 適合中國大部分地區(qū)，且對氮、磷的降解效果較好，具有一定的重金屬去除效果的濕地植物，平均種植密度為5 50株/m2。優(yōu)選地，所述穿孔配水管采用“王”字型分布，配水管單個出水口的配水面積為 0. 15 1.0m2，出水口直徑8 10讓。所述公路降雨徑流污染為降雨徑流沖刷公路路面形成的污染雨水徑流引起的水體污染。利用本發(fā)明人工濕地裝置處理公路降雨徑流污染的方法，包括以下步驟(1)公路降雨徑流污水首先經(jīng)過濾網(wǎng)除去大懸浮物，進入穿孔配水管；(2)再沿配水降雨管進入所述的綠化帶排水溝景觀人工濕地系統(tǒng)，綠化帶排水溝景觀人工濕地的導流墻將濕地填料床分隔為多個單元床，一般降雨情景水流沿濕地垂直下流至集水槽，強暴雨時初期雨水沿濕地垂直下流至集水槽，后期雨水沿濕地表面排水溝水平流動。本發(fā)明要點在于該綠化帶排水溝景觀人工濕地系統(tǒng)本體裝填于池體例如有機玻璃容器中，采用對懸浮物過濾效率比較高，對氮、磷去除效果較好，對重金屬具有吸附性能的高爐渣和石灰石為填料主要成分(占填料總體積的40%以上，同時添加沙土、碎石等常見人工濕地填料)替代礫石填充床體，根據(jù)各填料的不同級配配置，既能使床體的孔隙率提高，提高功率效率的同時防止?jié)竦氐亩氯麊栴}，又實現(xiàn)污水的快速向下滲透。填料床中設置導流墻，通過導流墻的設使得污染較嚴重的初期雨水部分滯留下來，水流垂直下流進入濕地，對初期雨水進行深度處理；后期超量的雨水溢流，沿濕地水平方向流動，導流墻的超高溢流設置使得水平方向流動的水流中懸浮物沉淀時間縮短，增強濕地植物過濾效果，提高了濕地床的利用效率。設集水槽和排水裝置，實現(xiàn)雨水收集和貯存；濕地植物選擇對氮、磷去除效果較好，具有重金屬吸收效果的茅草或路邊菊與蘆葦、美人蕉、風車草、菖蒲和春芋的一種或多種混合。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)該濕地同時具有綠化帶景觀功能、植草排水溝排水去污功能、垂直下行流濕地處理功能和儲水雨水資源化利用功能等多重功能，濕地池體同時為綠化帶和排水溝池體， 節(jié)約了單獨建設的占地面積，減少了建設工程量，經(jīng)濟投入更少。(2)導流墻的設置使得初期徑流雨水和后期雨水的水流方式不同，實現(xiàn)了污染嚴重的水質(zhì)深度處理，污染較輕的水質(zhì)一般快速的效果，提高了濕地的處理效率。(3)采用高孔隙率的高爐渣和石灰石、碎石等基質(zhì)替代傳統(tǒng)的礫石填料，既提高了濕地床的孔隙率，又提高了對氮、磷、重金屬和多環(huán)芳烴類的去除率。(4)采用茅草或路邊菊與蘆葦、美人蕉、風車草、菖蒲和春芋的一種或多種混合，減少了污水水平流動時對濕地表面的沖刷，同時提高了各種污染物的去除效率。


圖1為本發(fā)明人工濕地裝置處理公路降雨徑流污染的流程圖；圖2為本發(fā)明人工濕地裝置的橫向剖面示意圖；圖3為本發(fā)明人工濕地裝置的縱向剖面示意圖；圖4為本發(fā)明人工濕地裝置的平面示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步詳細描述本發(fā)明。實施例1本發(fā)明人工濕地裝置處理公路降雨徑流污染的方法，如圖1所示，降雨徑流首先經(jīng)過濾網(wǎng)，除去雨水中較大的懸浮物，再沿穿孔配水管進入綠化帶排水溝景觀人工濕地床。在本實施例中，一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置，包括池體1、填料層、種植于填料表層的濕地植物和將池體1分隔成多個單元床的分割墻6，池體 1的底部設有集水槽9，所述填料層置于池體1內(nèi)集水槽9的上部，集水槽9與填料層之間通過穿孔過濾板13分割；所述填料層自上至下依次為6cm礫石層12、20cm沙土層3、50cm高爐渣和石灰石混合層4、4cm細石層5和20cm粗石層8 ；所述礫石粒徑為15mm，高爐渣粒徑為15mm，石灰石粒徑為15mm，細石層粒徑為20mm，粗石層粒徑為30mm。所述池體1高于填料層表層30cm，所述分割墻超出填料表層的高度為10cm，分割墻底部緊接穿孔過濾板。所述填料層表層設有穿孔配水管11，穿孔過濾板的孔徑10mm，傾斜角度15度，穿孔配水管11 的進水口 10設有過濾網(wǎng)。所述穿孔配水管采用“王”字型分布，配水管單個出水口的配水面積為0. 17m2，出水口直徑10mm。所述單元床的長寬比為3 1，高度為1.55m。所述集水槽9寬為25cm，高度為填料層高度的25cm，集水槽9上連接有豎直向上的排水管，排水管上設有排水口 7，排水口 7 的最高高度為池體高的4/5(即12km)。所述濕地植物為路邊菊與風車草混合種植，平均種植密度為30株/m2。該綠化帶排水溝景觀人工濕地在運行中，按照不同的水力停留時間(HRT = 1、2、3d)運行，期間讓系統(tǒng)處于交替的放干和運行期，以模擬雨季和晴天的運行狀況。該系統(tǒng)采用恒定流速進水，水力負荷為0. 5 lm3/m2 · d。該綠化帶排水溝景觀人工濕地對初期徑流雨水進行垂直下行流狀態(tài)處理時，化學需氧量、總磷和總氮出水水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水V類水標準，去除率較常規(guī)濕地高5 20% ； 重金屬穩(wěn)定達地表水III類；對多環(huán)芳烴去除效率達到80. 2% 97. 8%。采用該濕地水平流態(tài)處理時，出水水質(zhì)穩(wěn)定達到污水綜合排放標準一級標準。晴天時，該濕地儲水時間約為 20天，在濕潤地區(qū)非降雨季節(jié)該濕地不需要額外人工補水，植物可以安全越過干季。因此， 該折流式人工濕地系統(tǒng)在實現(xiàn)綠化和排水功能的同時，實現(xiàn)了公路徑流污水的處理和資源化利用，同時提高了濕地床的利用效率，可大大減少基礎建設投入和占地面積。綠化帶景觀人工濕地系統(tǒng)進出水各指標及去除率指標如表1所示。表 1
[003權(quán)利要求
1.一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置，其特征在于，包括池體、 填料層和種植于填料表層的濕地植物，所述池體的底部設有集水槽，所述填料層置于池體內(nèi)集水槽的上部，集水槽與填料層之間通過穿孔過濾板分割；所述填料層自上至下依次為礫石層、沙土層、高爐渣和石灰石混合層、細石層和粗石層；所述填料層的表層設有穿孔配水管，穿孔配水管的進水口設有過濾網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕地裝置，其特征在于，該裝置還包括將池體分隔成多個單元床的分割墻，所述池體高于填料層的表層，所述分割墻超出填料層表層的高度為池體超出填料表層高度的1/3，分割墻底部緊接穿孔過濾板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕地裝置，其特征在于，所述礫石層、沙土層、高爐渣和石灰石混合層、細石層和粗石層的厚度分別為5 10cm、10 50cm、20 60cm、3 10cm、 10 30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濕地裝置，其特征在于，所述礫石粒徑為10 15mm，高爐渣粒徑為8 15mm，石灰石粒徑為8 15mm，細石層粒徑為15 20mm，粗石層粒徑為20 30mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕地裝置，其特征在于，所述集水槽寬為填料層寬的1/3 1/5，高度為填料層高度的1/3 1/5，集水槽上連接有豎直向上的排水管，排水管上設有排水口，排水口的最高高度為池體高的2/5 4/5。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濕地裝置，其特征在于，所述穿孔過濾板的孔徑10 15mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濕地裝置，其特征在于，所述單元床的長寬比為2 2 4 1,高度為0. 5 2. Om0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濕地裝置，其特征在于，所述濕地植物為茅草或路邊菊與蘆葦、美人蕉、風車草、菖蒲和春芋中的一種或幾種的混合，平均種植密度為5 50株/m2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濕地裝置，其特征在于，所述穿孔配水管采用“王”字型分布， 配水管單個出水口的配水面積為0. 15 1. Om2,出水口直徑8 10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理公路降雨徑流污染的綠化帶排水溝人工濕地裝置，包括池體、填料層和種植于填料表層的濕地植物，所述池體的底部設有集水槽，所述填料層置于池體內(nèi)集水槽的上部，集水槽與填料層之間通過穿孔過濾板分割；所述填料層自上至下依次為礫石層、沙土層、高爐渣和石灰石混合層、細石層和粗石層；所述填料層的表層設有穿孔配水管，穿孔配水管的進水口設有過濾網(wǎng)。本發(fā)明濕地裝置同時具有綠化帶景觀功能、植草排水溝排水去污功能、垂直下行流濕地處理功能和儲水雨水資源化利用功能等多重功能，濕地池體同時為綠化帶和排水溝池體，節(jié)約了單獨建設的占地面積，減少了建設工程量，經(jīng)濟投入更少。
文檔編號C02F3/32GK102351316SQ20111025616
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者萬金泉, 何麗君, 李東亞, 王艷, 馬邕文 申請人:華南理工大學