CN109809632A - 一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池，包括蓄水区和设置于所述蓄水区下方的滞留池主体结构，所述滞留池主体结构从上至下包括：种植土层；填料区，所述填料区内设有多层不透水土工布，将所述滞留池主体结构分为多层廊道，所述不透水工布的一端与所述滞留池主体结构的内壁连接，另一端为自由端，使得多层所述廊道之间形成蛇形的渗水通路，多层所述廊道内分别填充有不同的填料；卵石层，所述卵石层与所述渗水通路连通，所述卵石层内设有穿孔排水管。本发明通过多层廊道设计，可以提高雨水在滞留池内的水力停留时间有利于磷的去除，并且可以隔绝氧气的进入，使生物滞留池下部实现缺氧区和厌氧区，有利于对氮的去除。

Description

一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池

技术领域

本发明涉及雨水处理技术领域，尤其涉及一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池。

背景技术

随着国家大力发展污水处理厂的建设，城市中的点源污染得到了有效的控制，相比于点源污染，目前引起水体富营养化的一个重要原因就是携带大量污染物质的雨水得不到净化直接排入自然水体中。从20世纪50年代后，河流湖泊等受纳水体的富营养化已经成为各国面临的主要环境问题，随着城市化发展，雨水中携带的氮磷及其他污染物越来越多，对水环境的破坏越来越严重。而由于暴雨引起的城市内涝问题的加剧也已经成为最经济发展的重要因素，为解决由于降雨引起的城市内涝和水环境污染无问题，国家提出建设海绵城市，减少灰色基础设施，增加绿色基础设施，让雨水能够自然净化，自然渗透，提高城市抵御暴雨破坏的能力，建立一个人与自然和谐相处的城市环境。

生物滞留池在海绵城市建设中有重大的作用，其基本原理是使开发后的场地接近场地开发前的水文状态，从源头减少雨水径流的产生，减少水质污染和削减雨水洪峰流量。

目前现有的生物滞留池结构都是让雨水在重力作用下渗流，大量的研究也是在针对改良填料增加淹没区提供厌氧环境来提高生物滞留池对污染物的处理效果。现有的结构对氮磷的去除效果不稳定，而且去除效率低，改良填料会增加成本在实际工程中也不可取。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池，可以高效脱氮除磷，减少雨水污染物，避免水体的富营养化。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池，包括蓄水区和设置于所述蓄水区下方的滞留池主体结构；

所述滞留池主体结构内设有多层不透水土工布，将所述滞留池主体结构分为多层廊道，所述不透水工布的一端与所述滞留池主体结构的内壁连接，另一端为自由端，使得多层所述廊道之间形成蛇形的渗水通路，最顶面一层廊道为种植土层，最底面一层廊道为卵石层，中间若干层廊道为填料区，所述填料区中的各层所述廊道内分别填充有不同的填料；

所述卵石层内设有穿孔排水管。

优选地，所述不透水土工布有四层，使得所述廊道为五层，中间三层所述廊道内从上至下依次为第一填料层、第二填料层和第三填料层。

优选地，所述第一填料层内填充高渗透率填料，所述第二填料层内填充小孔隙度填料，所述第三填料层内填充中孔隙度填料。

优选地，所述第一填料层内的填料为粗河沙和沸石，所述沸石的质量为所述粗河沙的质量的20％，所述沸石的粒径为5～10mm。

优选地，所述第二填料层内的填料为细河沙和粉煤灰，所述粉煤灰的质量为所述细河沙的质量的5％。

优选地，所述第三填料层内的填料为中河沙和石英砂和木屑，所述石英砂的质量为所述中河沙的质量的20％，所述木屑的质量为所述中河沙的质量的5％。

优选地，每一层所述廊道的厚度相等，为150mm～200mm。

优选地，所述生物滞留池还包括溢流井，所述溢流井设置于所述滞留池主体结构的侧边。

优选地，所述溢流井上部具有防止杂物流入的雨水篦子，所述雨水篦子由铸铁或混凝土材质制成。

优选地，所述渗水通路与所述卵石层连通处设有用于防止填料流失的过渡层或滤网。

本发明的有益效果：

1)本发明填料区采用多级廊道结构区别于传统结构，能够提供更长的水力停留时间和渗流路径，能够使雨水尤其是初期雨水与植物根系以及微生物和填料有更长的接触时间，保证了初期雨水的高效去除，同时由于氧气在上部被消耗而难以进入下层廊道从而使下层廊道形成稳定的缺氧区和厌氧区，对于氮的去除效率可以大大提高。且雨水渗流路径增大，可以使雨水与填料更充分的接触，大大提高了对磷的吸附作用，并且可以改变填料搭配适应不同的处理污染物要求。由于径流雨水的特点，携带大量污染物的初期雨水会得到净化，而可能引起溢流的中期与后期雨水含有的污染物浓度并不高，可以直接排放无需进行净化。

2)本发明还设置溢流井，避免由于水力停留时间增长引起的中期与后期雨水溢流而造成的马路积水。

3)本发明中将填料区分隔为三层，从上至下，依次分别填充大孔隙度，小孔隙度，中孔隙度填料，不仅为了提供厌氧环境，而且也提高了雨水的排出速度，减少了滞留。

4)本发明中提供的廊道设计为降雨结束后，雨水在填料中的滞留提供了可能，提高了微生物的存活率，为干旱期后出水去除率恢复提供了较好的条件，并且保证干旱期后第一次出水的浓度不会过高。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池的结构示意图。

附图标记：

1.蓄水区；2.种植土层；3.第一填料层；4.第二填料层；5.第三填料层；6.卵石层；7.渗水通路；8.不透水土工布；9.廊道；10.穿孔排水管；11.雨水管网。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池。

请参阅图1，根据本发明实施例的一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池，包括蓄水区和设置于所述蓄水区下方的滞留池主体结构。

具体地，蓄水区1用于蓄水，滞留池主体结构为矩形结构，内壁和底部都用防渗膜铺垫，滞留池主体结构内设有多层不透水土工布8，将滞留池主体结构分为多层廊道9，各层廊道9的厚度相等，均设置在150mm～200mm。不透水工布8的一端与滞留池主体结构的内壁连接，另一端为自由端，使得多层廊道9之间形成蛇形的渗水通路7，为防止雨水不严格按照设置渗水通路7流动，在设置不透水土工布8时应确保除了保留的渗流通路7外，其余接口连接处均做防渗透处理。

多层廊道9中最顶面一层廊道9为种植土层2，最底面一层廊道9为卵石层6，中间若干层廊道9为填料区，填料区中的各层廊道9内分别填充有不同的填料，填料可以根据实地情况进行更换，为之后进一步提高脱氮除磷能力提供了可能性。多层廊道9的设计不仅可以提高雨水在滞留池内的水力停留时间从而提高了雨水与生物滞留池内植物根系、微生物和填料的接触时间，有利于污染物的去除，而且可以更好地隔绝氧气的进入，使生物滞留池下部实现缺氧区和厌氧区，有利于对氮的去除。而由于延长了渗流路径，并且可以在不同层设置不同填料，可以更好地针对出水中削减率较低的指标来改善填料进一步提高处理效果。

卵石层6与渗水通路7连通，卵石层6内设有穿孔排水管10，穿孔排水管10用透水土工布包裹，防止填料进入堵塞。

作为优选，本实施例中的种植土层2选用渗透性较好的沙壤土，并加入有机物，有机物的质量为沙壤土的质量的5％，砂壤土中含有大量的溶解氧，使得雨水的氨氮发生氨化反应和硝化反应，有机氮生成氨氮，氨氮生成亚硝态氮和硝态氮。

作为优选，本实施例中的不透水土工布8有四层，使得廊道9为五层，中间三层廊道9内从上至下依次为第一填料层3、第二填料层4和第三填料层5。第一填料层3内填充高渗透率填料，高渗透性的填料中会有大量的溶解氧。第二填料层4内填充小孔隙度填料，使得氧气难以进入第二填料层4中，第三填料层5内填充中孔隙度填料，第二填料层4和第三填料层5会形成缺氧和厌氧区。

进一步地，第一填料层3内的填料为粗河沙和沸石，沸石的质量为粗河沙的质量的20％，沸石的粒径为5～10mm。第二填料层4内的填料为细河沙和粉煤灰，粉煤灰的质量为细河沙的质量的5％。第三填料层5内的填料为中河沙和石英砂和木屑，石英砂的质量为中河沙的质量的20％，木屑的质量为中河沙的质量的5％。每一层廊道9的厚度相等，均为200mm。

作为优选，渗水通路7与卵石层6连通处设有过渡层或滤网，用于防止填料流失的。

作为优选，为防止溢流，本实施例中的生物滞留池还包括溢流井，溢流井设置于滞留池主体结构的侧边，溢流井9的结构为圆柱体混凝土结构，溢流井9的顶部设置防止杂物流入的雨水篦子，雨水篦子由铸铁或混凝土材质制成。

根据本发明实施例的一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池的工作原理：

雨水径流进入滞留池主体结构后首先经过种植土层2，雨水中的污染物被植物根系和微生物吸收利用后，雨水沿着不透水土工布逐渐积累，达到一定的量会从第一填料层3自动流入第二填料层4，水流方向为从一侧到另一侧，经过下渗到达下一层，并重复上一层的流态向另一侧流入，逐渐到达第三填料层5，并最后进入卵石层6进入穿孔排水管10内，穿孔排水管10把净化后的雨水排入市政雨水管网11中。雨水中的径流污染物在经过第一填料层3时，由于雨水中含有大量溶解氧并且由于第一填料层3中为高渗透性的填料，氧气进入比较容易，雨水中的氮发生氨化反应和硝化反应并且消耗大量溶解氧，有机氮生成氨氮，氨氮生成亚硝态氮和硝态氮。由于氧气在第一填料层3中被消耗，并且，第二填料层4中填料为细填料，使得氧气难以进入，所以第二填料层4和第三填料层5会形成缺氧和厌氧区，硝态氮会发生反硝化反应生成氮气，从而实现对氮的去除。磷的去除主要依靠填料的吸附作用，在渗流路径中会得到有效的祛除，并且由于雨水渗流路径增大，可以使雨水与填料更充分的接触，大大提高了填料对磷的吸附作用。随着雨水流量的增大，填料含水率达到饱和，进水速度超过排水速度，形成溢流，溢流雨水从溢流井中进入雨水管网11排出，从而实现整个降雨过程的净化作用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，包括蓄水区和设置于所述蓄水区下方的滞留池主体结构；

所述滞留池主体结构内设有多层不透水土工布(8)，将所述滞留池主体结构分为多层廊道(9)，所述不透水工布(8)的一端与所述滞留池主体结构的内壁连接，另一端为自由端，使得多层所述廊道(9)之间形成蛇形的渗水通路(7)，最顶面一层廊道(9)为种植土层(2)，最底面一层廊道(9)为卵石层(6)，中间若干层廊道(9)为填料区，所述填料区中的各层所述廊道(9)内分别填充有不同的填料；

所述卵石层(6)内设有穿孔排水管(10)。

2.根据权利要求1所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述不透水土工布(8)有四层，使得所述廊道(9)为五层，中间三层所述廊道(9)内从上至下依次为第一填料层(3)、第二填料层(4)和第三填料层(5)。

3.根据权利要求2所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述第一填料层(3)内填充高渗透率填料，所述第二填料层(4)内填充小孔隙度填料，所述第三填料层(5)内填充中孔隙度填料。

4.根据权利要求2所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述第一填料层(3)内的填料为粗河沙和沸石，所述沸石的质量为所述粗河沙的质量的20％，所述沸石的粒径为5～10mm。

5.根据权利要求2所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述第二填料层(4)内的填料为细河沙和粉煤灰，所述粉煤灰的质量为所述细河沙的质量的5％。

6.根据权利要求2所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述第三填料层(5)内的填料为中河沙和石英砂和木屑，所述石英砂的质量为所述中河沙的质量的20％，所述木屑的质量为所述中河沙的质量的5％。

7.根据权利要求1或2所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，每一层所述廊道(9)的厚度相等，为150mm～200mm。

8.根据权利要求1所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述生物滞留池还包括溢流井，所述溢流井设置于所述滞留池主体结构的侧边。

9.根据权利要求9所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述溢流井(9)上部具有防止杂物流入的雨水篦子，所述雨水篦子由铸铁或混凝土材质制成。

10.根据权利要求1所述的提高脱氮除磷能力的生物滞留池，其特征在于，所述渗水通路(7)与所述卵石层(6)连通处设有用于防止填料流失的过渡层或滤网。