CN112939332B - 一种海绵城市道路雨水截污净化*** - Google Patents
一种海绵城市道路雨水截污净化*** Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种海绵城市道路雨水截污净化***，其包括透水人行道、截污槽、新型下沉式绿地以及溢流式雨水口；新型下沉式绿地的两侧均设置有透水人行道，截污槽设置在道路和新型下沉式绿地之间的其中一个透水人行道的下方，溢流式雨水口设置于新型下沉式绿地中。该***具有建设和运行成本低的特点，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制，尤其是对道路雨水径流中的泥沙和水质的截污净化效果较好。
Description
技术领域
本申请涉及城市污水处理领域，尤其涉及一种海绵城市道路雨水截污净化***。
背景技术
城市道路是人类社会进步和经济发展的中枢,为人类社会带来巨大效益的同时，也对自然景观和生态***带来诸多负面影响,作为城市汇水面的重要组成部分，城市道路也是城市受纳水体的非点源污染的主要污染源之一，城市道路雨水径流带来的径流污染问题日益引起重视。
以"海绵城市"为理念构建新型下沉式绿地，是完善城市绿地雨水净化，排水，地下水补给，储蓄等功能，它改变传统的水资源管理理念，能有效减少对生态环境的影响和破坏。
随着多年海绵城市建设项目的开展，新型下沉式绿地出现的问题也随之出现。新型下沉式绿地积水时间过长，会降低植被的成活率，增加园林维护成本，影响小区景观品质，甚至会使调蓄的雨水水质恶化，不仅达不到净化雨水的功能，还会影响小区居民的卫生健康。
另外，在一些建设中城市，道路雨水径流中泥沙含量极高，大量的泥沙和土壤不可避免地直接进入新型下沉式绿地中，导致新型下沉式绿地失去原有的功效，也致使大量的污染物进入雨水***甚至地表水体。
发明内容
本申请的目的之一在于提供一种海绵城市道路雨水截污净化***，旨在改善现有的新型下沉式绿地截污净化的能力较差的问题。
本申请的技术方案是：
一种海绵城市道路雨水截污净化***，包括透水人行道、截污槽、新型下沉式绿地以及溢流式雨水口；所述新型下沉式绿地的两侧均设置有所述透水人行道，所述截污槽设置在道路和新型下沉式绿地之间的其中一个所述透水人行道的下方，所述溢流式雨水口设置于所述新型下沉式绿地中。
作为本申请的一种技术方案，所述透水人行道由上至下依次设置有透水地砖层、中粗砂找平层、透水土工布层、透水混凝土层、级配碎石层以及夯实土层，所述级配碎石层内设有穿孔渗管，所述穿孔渗管用于收集下渗雨水并汇流到所述新型下沉式绿地内。
作为本申请的一种技术方案，所述截污槽由进水立式格栅、出水立式格栅、溜槽以及钢格板组构而成；所述溜槽设置于所述透水人行道的下方；所述进水立式格栅安装于所述溜槽远离所述新型下沉式绿地的一侧上，所述出水立式格栅安装于所述溜槽靠近所述新型下沉式绿地的一侧上；所述钢格板盖设于所述溜槽的顶部上，且与所述透水人行道的路面齐平。
作为本申请的一种技术方案，所述溜槽坡度为1％～2％且向靠近所述新型下沉式绿地的一侧倾斜；所述进水立式格栅的栅格之间间距为2～3cm，所述出水立式格栅的栅格之间间距为0.5～1cm；所述溜槽靠近所述新型下沉式绿地的一侧设置有路缘石，且底部为透水混凝土填充。
作为本申请的一种技术方案，所述新型下沉式绿地由上至下依次设置有植物层、改良种植土层、透水土工布层、填料层、防渗膜层以及夯实土层；所述填料层内布置有穿孔渗管，所述穿孔渗管汇流于所述溢流式雨水口内，所述溢流式雨水口连通雨水管。
作为本申请的一种技术方案，所述溢流式雨水口的上端设有过滤型井盖，所述过滤型井盖周围布置了鹅卵石。
作为本申请的一种技术方案，所述植物层设置有包括麦冬、葱莲、风车草、菖蒲、美人蕉中的一种或多种。
作为本申请的一种技术方案，所述改良种植土层为采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，所述中粗砂平均粒径为0.35～0.5mm，所述改良种植土层的掺砂比例为15％～20％。
作为本申请的一种技术方案，所述填料层包括均匀混合的级配碎石和火山石，所述火山石的粒径均为1～2cm；所述透水土工布层为100～150g/m2；所述穿孔渗管的管径为φ120～150，开孔率为3％。
本申请的有益效果：
本申请的海绵城市道路雨水截污净化***中，将道路雨水泥沙截留和水质净化相结合，通过优化道路排水设计和新型下沉式绿地结构来促进径流雨水污染截污控污。本申请涉及的道路排水形式和新型下沉式绿地结构简单，具有建设和运行成本低的特点，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制，尤其是对泥沙和水质截污净化的效果显著。该***可以有效解决道路、公园、小区的源头初期雨水的难处理的问题，且处理效果好。同时，通过公共道路和新型下沉式绿地之间设置的截污槽对径流泥沙进行阻截，大大减少了泥沙进入新型下沉式绿地的数量，避免了新型下沉式绿地产生堵塞的风险。并且，该截污槽易于清理，减少了后期人工维护工作量。通过对新型下沉式绿地表层土壤的改良，采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，掺砂比例15％～20％，完善了土壤的促渗减排性能；掺砂处理的土壤层容重增加，孔隙度提高，可以将土壤质地由壤质黏土转变为黏壤土，使土壤砂粒、粉粒、粘粒含量比例趋向适中；并且，在降低土壤硬度的同时，增加了土壤的最大持水量近20％；选择了级配碎石和火山岩的填料，为新型下沉式绿地净化提供了更加丰富的粒径级配、更加充裕的吸附空间(填料的孔隙率)，同时更有利于填料中微生物族群的快速反之，促进生物脱氮、化学除磷等过程的进行，为实现更优的处理效果创造了良好条件。此外，该***还解决了普通新型下沉式绿地透水能力不足、净化效果差的问题，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制，水质净化效果较好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的海绵城市道路雨水截污净化***示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为图1中B-B剖视图；
图4为本申请实施例提供的截污槽的进水立式格栅示意图；
图5为本申请实施例提供的截污槽的出水立式格栅示意图；
图6为本申请实施例提供的多次降雨过程中海绵城市道路雨水截污净化***对TN的去除情况示意图；
图7为本申请实施例提供的多次降雨过程中海绵城市道路雨水截污净化***对TP的去除情况示意图。
图标：1-透水人行道；2-截污槽；3-新型下沉式绿地；4-溢流式雨水口；5-透水地砖层；6-中粗砂找平层；7-透水土工布层；8-透水混凝土层；9-级配碎石层；10-夯实土层；11-穿孔渗管；12-进水立式格栅；13-出水立式格栅；14-溜槽；15-钢格板；16-植物层；17-改良种植土层；18-填料层；19-防渗膜层；20-路缘石；21-鹅卵石。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例：
请参照图1，配合参照图2至图7，本申请提供一种海绵城市道路雨水截污净化***，包括透水人行道1、截污槽2、新型下沉式绿地3以及溢流式雨水口4；新型下沉式绿地3的两侧均设置有透水人行道1，截污槽2设置在道路和新型下沉式绿地3之间的其中一个透水人行道1的下方，溢流式雨水口4设置于新型下沉式绿地3中。
透水人行道1由上至下依次设置有透水地砖层5、中粗砂找平层6、透水土工布层7、透水混凝土层8、级配碎石层9以及夯实土层10，级配碎石层9内设有穿孔渗管11，穿孔渗管11用于收集下渗雨水并汇流到新型下沉式绿地3内的填料层18中。
截污槽2由进水立式格栅12、出水立式格栅13、溜槽14以及钢格板15组构而成；溜槽14设置于透水人行道1的下方；进水立式格栅12安装于溜槽14远离新型下沉式绿地3的一侧上，出水立式格栅13安装于溜槽14靠近新型下沉式绿地3的一侧上；钢格板15盖设于溜槽14的顶部上，且与透水人行道1的路面齐平，钢格板15易于开启，便于人工清理截污槽2内的污物。
需要说明的是，在本实施例中，溜槽14坡度为1％～2％且向靠近新型下沉式绿地3的一侧倾斜。同时，进水立式格栅12的栅格之间间距为2～3cm，在本实施例中，其栅格之间的间距可以采用3cm；出水立式格栅13的栅格之间间距为0.5～1cm，在本实施例中，其栅格之间的间距可以采用0.5cm。此外，溜槽14靠近新型下沉式绿地3的一侧设置有路缘石20，截污槽2的末端通过抬高路缘石20，形成了出水堰，路面径流雨水中较大颗粒的泥沙和悬浮物等会沉积在截污槽2内。截污槽2的底部为透水混凝土填充，溜槽14内的积水会也会下渗，汇流到新型下沉式绿地3。
进一步地，在本实施例中，新型下沉式绿地3由上至下依次设置有植物层16、改良种植土层17、透水土工布层7、填料层18、防渗膜层19以及夯实土层10；填料层18内布置有穿孔渗管11，穿孔渗管11汇流于溢流式雨水口4内，溢流式雨水口4连通雨水管。
同时，溢流式雨水口4的上端设有过滤型井盖，过滤型井盖周围布置了鹅卵石21。
需要说明的是，在本实施例中，植物层16设置有包括麦冬、葱莲、风车草、菖蒲、美人蕉中的一种或多种。
此外，改良种植土层17为采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，中粗砂平均粒径为0.35～0.5mm，改良种植土层17的掺砂比例为15％～20％。
同时，填料层18包括均匀混合的级配碎石和火山石，火山石的粒径均为1～2cm；透水土工布层7为100～150g/m2；穿孔渗管11的管径为φ120～150，开孔率为3％。
原土层需要进行夯实处理，其中连接市政雨水井的管道和渗管下方需要铺一层厚度为10cm的砂垫层。新型下沉式绿地3的标高低于周围地面、路面进行设置，下沉深度为200mm。
需要说明的是，本***的工作原理是：
以一次降雨过程为例，随着降雨的进行，道路表面开始产生地表径流，由于道路坡度的原因，雨水汇集到两侧的路缘石20，然后进入截污槽2，截污槽2设置的进水立式格栅12和出水立式格栅13可以有效的将径流雨水中的较大杂物拦截，截污槽2顶部设置了钢格板15与人行道平接，保证了人行的功能的同时，便于人工抬起隔板清理截污槽2内的污物。
截污槽2末端路缘石20高于槽底，可以将初期雨水中的泥沙截留，减少进入新型下沉式绿地3的泥沙。在截污槽2末端出口处设置了防冲刷鹅卵石21，可以将地表径流雨水中的杂质进行进一步的拦截，使其便于清理。
雨水进入新型下沉式绿地3后开始下渗，依次通过植物层16、改良种植土层17、透水土工布、填料层18、穿孔渗管11，层层渗透和净化后的雨水通过填料层18中的穿孔渗管11进行汇集，然后排入溢流雨水口内，最后流向市政雨水井。
降雨至透水人行道1上的雨水，依次从上至下渗透，分别为透水地砖层5、中粗砂找平层6、透水混凝土层8、级配碎石层9，层层渗透的雨水通过级配碎石层9中的穿孔渗管11进行汇集，然后排入新型下沉式绿地3的填料层18中，最后流向市政雨水井。
随着降雨强度的增加和时间的延长，地表径流量增加，大量的雨水进入新型下沉式绿地3，下渗量发生饱和，地表径流前期污染物浓度较高的初期雨水已经净化完成，较为洁净的雨水在新型下沉式绿地3表面形成积水，积水到一定高度后会通过溢流雨水口顶部的雨水口进入雨水井，避免积水深度过高，影响植物生长和路面渍水。
降雨停止后，积水消失，新型下沉式绿地3中的种植土层和填料层18均具有一定的蓄水能力，避免了新型下沉式绿地3由于长期不降雨导致干旱、引起植物生长不良的情况。
进一步的，改良的种植土层中为采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，掺砂比例为20％，完善了土壤的促渗减排性能。掺砂处理的土壤层容重从1.84g/cm3降低到1.59g/cm3，孔隙度从8％提高至17％，将土壤质地由壤质黏土转变为黏壤土，使土壤砂粒、粉粒、粘粒含量比例趋向适中。其在降低土壤硬度46％的同时，增加了土壤的最大持水量近24％，其增加了土壤渗透系数和蓄水能力，使种植土层更有利于植物的生长，有利于土壤中微生物的富集。
进一步的，填料层18中选择了级配碎石和火山岩为改进型的填料，为新型下沉式绿地3净化***提供了更加丰富的粒径级配、更加充裕的吸附空间，同时更有利于生物脱氮、化学除磷等过程的进行，为实现更优的处理效果创造了良好条件；并且，其解决了普通新型下沉式绿地3透水能力不足、净化效果差的问题，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制。
对该***进行性能测试，如图6和图7：
通过对多次降雨过程中本实施例的实际处理效果进行监测，结果如下：
一，***对TN的去除情况：
多次实际降雨过程中，通过将本实施例与传统道路排水中的新型下沉式绿地3净化水质(TN)的效果进行对比，数据如图6所示：进水水质中TN的浓度波动幅度较大，约在2～8.5mg/L。相同进水条件下，本实施例与传统新型下沉式绿地3的出水TN浓度分别为1.3～5.9mg/L和0.25～2mg/L，相应的TN平均去除率分别为28％和83.3％。
需要说明的是，TN是指水中各种形态无机和有机氮的总量，常被用来表示水体受营养物质污染的程度。
由此可知，本实施例对TN具有较高的去除率，这主要归因于填料层18中的火山岩，其内部疏松多孔，比表面积大。填料层18对脱氮过程的促进可能来源于火山岩的加入，使填料层18中具备了更好的“缺氧-厌氧”的条件，提供了硝化/反硝化的良好环境。
二，***对TP的去除情况：
多次实际降雨过程中，通过将本实施例与传统新型下沉式绿地3净化水质(TP)的效果进行对比，数据如图7所示：本实施例中的新型下沉式绿地3对TP的去除效果最佳，平均去除率达到了70％以上，其相对于传统新型下沉式绿地3提高了约50％。初期雨水中，磷主要存在形态有两种，一种是以SS的形态存在，另外一种则以有机磷的形态存在。磷在水体中自净能力较低，一般水体中磷的去除主要通过吸附、生物除磷和化学沉淀等途径。本实施例中选择的填料为级配碎石和火山岩，就是充分考虑到了火山岩对磷的吸附效果大大高于传统的碎石，其孔隙率也较大，促进了生物的聚集，间接增强了生物除磷效果。
需要说明的是，TP是指水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。
综上可知，本申请的海绵城市道路雨水截污净化***中，将道路雨水泥沙截留和水质净化相结合，通过优化道路排水设计和新型下沉式绿地3结构来促进径流雨水污染截污控污。本申请涉及的道路排水形式和新型下沉式绿地3结构简单，具有建设和运行成本低的特点，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制，尤其是对泥沙和水质截污净化的效果显著。该***可以有效解决道路、公园、小区的源头初期雨水的难处理的问题，且处理效果好。同时，通过公共道路和新型下沉式绿地3之间设置的截污槽2对径流泥沙进行阻截，大大减少了泥沙进入新型下沉式绿地3的数量，避免了新型下沉式绿地3产生堵塞的风险。并且，该截污槽2易于清理，减少了后期人工维护工作量。通过对新型下沉式绿地3表层土壤的改良，采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，掺砂比例15％～20％，完善了土壤的促渗减排性能；掺砂处理的土壤层容重增加，孔隙度提高，可以将土壤质地由壤质黏土转变为黏壤土，使土壤砂粒、粉粒、粘粒含量比例趋向适中；并且，在降低土壤硬度的同时，增加了土壤的最大持水量近20％；选择了级配碎石和火山岩的填料，为新型下沉式绿地3净化提供了更加丰富的粒径级配、更加充裕的吸附空间(填料的孔隙率)，同时更有利于填料中微生物族群的快速反之，促进生物脱氮、化学除磷等过程的进行，为实现更优的处理效果创造了良好条件。此外，该***还解决了普通新型下沉式绿地3透水能力不足、净化效果差的问题，实现了初期雨水径流面源污染的有效控制，水质净化效果较好。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，包括透水人行道、截污槽、新型下沉式绿地以及溢流式雨水口；所述新型下沉式绿地的两侧均设置有所述透水人行道，所述截污槽设置在道路和新型下沉式绿地之间的其中一个所述透水人行道的下方，所述溢流式雨水口设置于所述新型下沉式绿地中；所述截污槽由进水立式格栅、出水立式格栅、溜槽以及钢格板组构而成；所述溜槽设置于所述透水人行道的下方；所述进水立式格栅安装于所述溜槽远离所述新型下沉式绿地的一侧上，所述出水立式格栅安装于所述溜槽靠近所述新型下沉式绿地的一侧上；所述钢格板盖设于所述溜槽的顶部上，且与所述透水人行道的路面齐平；所述溜槽坡度为1％～2％且向靠近所述新型下沉式绿地的一侧倾斜；所述进水立式格栅的栅格之间间距为2～3cm，所述出水立式格栅的栅格之间间距为0.5～1cm；所述溜槽靠近所述新型下沉式绿地的一侧设置有路缘石，且底部为透水混凝土填充。
2.根据权利要求1所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述透水人行道由上至下依次设置有透水地砖层、中粗砂找平层、透水土工布层、透水混凝土层、级配碎石层以及夯实土层，所述级配碎石层内设有穿孔渗管，所述穿孔渗管用于收集下渗雨水并汇流到所述新型下沉式绿地内。
3.根据权利要求1所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述新型下沉式绿地由上至下依次设置有植物层、改良种植土层、透水土工布层、填料层、防渗膜层以及夯实土层；所述填料层内布置有穿孔渗管，所述穿孔渗管汇流于所述溢流式雨水口内，所述溢流式雨水口连通雨水管。
4.根据权利要求3所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述溢流式雨水口的上端设有过滤型井盖，所述过滤型井盖周围布置了鹅卵石。
5.根据权利要求3所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述植物层设置有包括麦冬、葱莲、风车草、菖蒲、美人蕉中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述改良种植土层为采用中粗砂对原种植土进行改良后的土壤，所述中粗砂平均粒径为0.35～0.5mm，所述改良种植土层的掺砂比例为15％～20％。
7.根据权利要求3所述的海绵城市道路雨水截污净化***，其特征在于，所述填料层包括均匀混合的级配碎石和火山石，所述火山石的粒径均为1～2cm；所述透水土工布层为100～150g/m2；所述穿孔渗管的管径为φ120～150，开孔率为3％。
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