生物滞留景观植物生长介质及其制备方法和使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于环境工程中生态排水和景观植物栽植的生物滞留景观植物生长介质及其制备方法和使用方法。该生物滞留景观植物生长介质，按质量百分数由以下原料组成：粗砂50～60%、腐殖土40～50%；其中，所述腐殖土干重有机质含量不低于10%。本发明既可以保水、保肥，使营养物不随雨水径流释放，又有足够的渗透率，可以满足多种景观植物的生长条件。
【专利说明】
生物滞留景观植物生长介质及其制备方法和使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于环境工程中生态排水和景观植物栽植的生物滞留景观植物 生长介质及其制备方法和使用方法。
【背景技术】
[0002] 低影响开发技术(LID)是二十世纪九十年代末由美国西雅图、波特兰和马里兰州 的乔治-王子县率先开发的一种暴雨管理技术，其原理是通过小型的、分散的工程手段，利 用复合土壤和特定植物的保水、入渗、蒸腾来消减暴雨径流的峰值和流量，从源头上控制暴 雨径流和由径流产生的面源污染，从而使开发地区尽量接近于开发前的自然水文循环状 态。这是一种以生态系统为基础，从径流源头开始的暴雨管理方法。
[0003] 低影响开发技术的基本原料之一就是具有保水性高、渗透能力强、有机质释放慢 的复合土。现有技术中的生长介质主要有四种形式的：一是以腐殖土为基本原料的生长介 质：国外的雨水花园、雨水花坛、生物植草沟等生物滞留设施(Bioretention)的复合土通常 都是由腐殖土、砂粒和种植土混合配制而成。采用腐殖土的目的是为了增加复合土的孔隙 率、提供植物生长所需的营养。但是美国华盛顿州LID设施多年的监测表明，由腐殖土混合 而成的复合土仅仅能削减径流中的悬浮物，但增加了磷、氮的释放，成为二次污染源;二是 以泥炭为基本原料的生长介质：由于腐殖土中的营养物随着雨水径流释放到收纳水体，国 外一些地区将腐殖土换为泥炭，虽说泥炭可以保持一定的营养物供植物吸收，基本上不外 排磷、氮，但是泥炭属于不可再生的自然资源，很多地区都禁止开采泥炭，所以采用泥炭显 然是不可持续的一种介质;三是以沙土为基本原料的生长介质：由于腐殖土里的营养物会 随着雨水径流释放出来，污染地下水和河湖，所以一些地区采用以沙土为基本原料的生长 介质，例如美国的新英格兰地区就采用80 %的粗砂和20%的种植土混合，这种混合大大限 制了植物选择，对景观效果产生了一些影响；四是以种植土为基本原料的生长介质：由于 LID技术引入国内不久，还没有形成规范，所以在建造雨水花园、生物植草沟等LID生物滞留 设施时，往往过分强调景观效果，为了景观植物的存活，在生物滞留的种植土中加入肥料， 这些肥料随着径流渗入地下水或通过盲管排入河道、湖泊，加重了地下水污染和河湖的富 营养化。因此，仍需寻求一种固磷、除氮，减少二次污染、可持续发展的生长介质。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种既可以保水、保肥，使营养物不随雨水径 流释放，又有足够的渗透率，可以满足多种景观植物的生长条件的生物滞留景观植物生长 介质及其制备方法和使用方法。
[0005] 本发明的生物滞留景观植物生长介质，按质量百分数由以下原料组成：
[0006] 粗砂 50~60%;
[0007]腐殖土 40~50%;
[0008]其中，所述腐殖土干重有机质含量不低于10%。
[0009] 所述生物滞留景观植物生长介质在85%的密实度下，短期水利传导系数不小于 150mm/小时，长期水利传导系数不小于25.4mm/小时。所述腐殖土只允许〈5%的细颗粒通 过#200筛。其干重有机质含量不低于10%。
[0010] 本发明的生物滞留景观植物生长介质的制备方法，包括如下步骤：
[0011] S1:将腐殖土在处理场地上摊开晒干；
[0012] S2:将生物催化剂用水稀释，然后均匀喷洒到步骤S1处理后的土层中；
[0013] S3:步骤S2的泥层每天翻动一次，连续翻动5~7天；
[0014] S4:将粗砂与腐殖土按配方搅拌、混合、装袋。
[0015] 所述步骤S2中的生物催化剂含有30~55wt%的广谱复合酶、15~20wt%的表面活 性剂和15~20wt%的食品级尿素，余量为水;每1000kg腐植土使用生物催化剂3 - 5g。优选 的，所述生物催化剂含有30wt%的广谱复合酶、20wt%的表面活性剂和15wt%的食品级尿 素，余量为水。优选的，所述广谱复合酶至少含有还原酶、淀粉酶、纤维素酶、酯酶、脂肪酶、 木质酶、蛋白酶、尿素酶和木聚糖酶。优选的，所述表面活性剂为食品级烷基聚葡糖苷表面 活性剂
[0016]本发明的生物滞留景观植物生长介质的使用方法，包括以下步骤:在雨水花园、雨 水花坛、生物植草沟和绿色屋顶等景观植物栽植基础上铺设砾石层，将固氮除磷介质铺设 到砾石层的上面，在所述生物滞留景观植物生长介质铺设在固氮除磷介质上。优选的，所述 固氮除磷介质为活性氧化铝颗粒，其铺设厚度为5 - 10cm;活性氧化铝粒径为3~5mm，活性 氧化铝含量大于92 - 95wt%，比表面积260~300m2/g，吸水率大于50%。
[0017]本发明的积极效果体现在：
[0018] 1、本发明的组分中含有的腐殖土遇水后可以膨胀到原体积的1.2~1.5倍，水分蒸 腾后又可恢复到原来体积，这一胀一缩造成介质中的孔隙率变化，形成一个好氧厌氧过程， 为生物除氮提供了一个很好的好氧和厌氧条件，以便将污泥和雨水径流中的氮生成氮气而 除去;本发明中的粗砂除了有过滤吸附作用外，还能够使得生长介质的渗透率达到150mm/ 小时，而土壤的渗透率一般只有20~30mm/小时，粗砂的使用显著地提高了生长介质的保水 作用;本发明提供的生长介质特别适用于作为低影响开发和景观绿化用的生长介质，具有 很大意义和实用价值。
[0019] 腐殖土含有氮、磷、钾等有机质和各种微量元素，是植物生长最好的有机肥料，但 国内腐殖土，含水率、有机物含量、发酵成熟度参差不齐，在本发明中，可以通过本领域通用 的任意生物处理方法对腐殖土进行处理，只要能够使得经过处理后的腐殖土氧化稳定即 可。
[0020] 2、本发明的使用方法中，采用活性氧化铝作为固氮除磷介质，铝能够与污泥中的 磷酸根反应，生成溶解度极低的难溶磷酸铝，并附着在介质颗粒载体上，其性能十分稳定， 因而可使腐殖土中的磷长期固化在介质中，供植物吸收生长;另外活性氧化铝也可以和雨 水径流中的磷反应，生成难溶解的磷酸铝后沉淀在生长介质中，形成难溶的磷酸盐，不产生 二次释放污染，也起到保肥的作用、使营养物不随雨水径流释放，可以满足多种景观植物的 生长条件。
[0021] 3、本发明的制备方法采用生物催化发酵技对生长介质进行处理，选用的生物催化 剂是结合了广谱复合酶、非离子型表面活化剂和无机营养物的生物激活剂，其不会带来外 来菌种，产生环境安全问题。同时发明人发现，当所述生物催化剂的组成为30~55wt%的广 谱复合酶、15~20wt %的表面活性剂和15~20wt %的食品级尿素，余量为水时对腐殖土的 催化效果更好。广谱复合酶能够对腐殖土进行快速氧化稳定，并能迅速将腐殖土中大分子 有机物分解成便于微生物吸收利用的小分子有机物，刺激土著微生物生长繁殖，强化微生 物分解功能，另外这些广谱复合酶还能够迅速分解氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒化合物， 广谱复合酶中含有的还原酶还可以将重金属固化在腐殖土中，转化为不易溶解、迀移和毒 性小的形式;生物催化剂中含有的表面活性剂能够促使粘土颗粒中的水分的排出，使复合 生物酶能够方便渗透至粘土颗粒内产生催化作用;发明人在实验过程中还发现广谱复合酶 的渗透性较差，为提高效果，需要加入尿素使复合酶能够迅速渗入粘土颗粒内，并且尿素还 可以为微生物提供营养;发明人在实验过程中还发现当所述广谱复合酶含有还原酶、淀粉 酶、纤维素酶、酯酶、脂肪酶、木质酶、蛋白酶、尿素酶和木聚糖酶时，对污泥的处理效果最 好。
【具体实施方式】 [0022] 实施例一：
[0023]制备生物滞留景观植物生长介质，包括如下步骤：
[0024] S1:将腐殖土在处理场地上摊开晒干；
[0025] S2:将生物催化剂用水稀释，然后均匀喷洒到步骤S1处理后的土层中；
[0026] S3:步骤S2的泥层每天翻动一次，连续翻动5~7天；
[0027] S4:将粗砂与腐殖土按45:55的质量比混合，搅拌、装袋。
[0028] 所述步骤S2中的生物催化剂选用商品牌号为涤尔的污水处理酶。表面活性剂为食 品级烷基聚葡糖苷表面活性剂。
[0029] 使用过程是在雨水花坛上铺设砾石层，将所述生物滞留景观植物生长介质铺设在 石乐石层上，铺设厚度50cm〇
[0030] 实施例二~实施例四：
[0031] 实施例二~实施例四使用与实施例一相同的方法制备的生物滞留景观植物生长 介质。其使用过程包括以下步骤:在雨水花坛上铺设砾石层，将固氮除磷介质铺设到砾石层 的上面，将所述生物滞留景观植物生长介质铺设在固氮除磷介质上，铺设厚度50cm。固氮除 磷介质为活性氧化铝颗粒，其铺设厚度为5cm、l〇 Cm、15Cm(分别对应实施例二、实施例三、实 施例四）；活性氧化铝粒径为3~5mm，活性氧化铝含量大于92wt %，比表面积280m2/g，吸水 率 65 %。
[0032] 对上述实施例进行雨污合流水体的处理试验，相关检测数据如下表：
【主权项】
1. 一种生物滞留景观植物生长介质，其特征在于，所述生长介质按质量百分数由以下 原料组成： 粗砂50~60%; 腐殖土 40~50%; 其中，所述腐殖土干重有机质含量不低于10%。2. 根据权利要求1所述生物滞留景观植物生长介质，其特征在于，在85%的密实度下，短 期水利传导系数不小于150mm/小时，长期水利传导系数不小于25.4mm/小时。3. 根据权利要求1所述生物滞留景观植物生长介质，其特征在于，所述腐殖土只允许〈 5%的细颗粒通过#200筛。4. 根据权利要求5所述生物滞留景观植物生长介质，其特征在于，其干重有机质含量不 低于10%。5. -种权利要求1~6之一所述生物滞留景观植物生长介质的制备方法，其特征在于， 具体包括如下步骤： Sl:将腐殖土在处理场地上摊开晒干； S2:将生物催化剂用水按比例稀释，然后喷洒到步骤Sl处理后的土层中； S3:步骤S2的泥层每天翻动一次，连续翻动5~7天； S4:将粗砂与腐殖土按配方搅拌、混合、装袋。6. 根据权利要求5所述的生物滞留景观植物生长介质的制备方法，其特征在于，所述步 骤S2中的生物催化剂含有30~55wt%的广谱复合酶、15~20wt%的表面活性剂和15~20wt% 的食品级尿素，余量为水;每1000kg腐植土使用生物催化剂3~5g。7. 根据权利要求6所述的生物滞留景观植物生长介质的制备方法，其特征在于，所述广 谱复合酶至少含有还原酶、淀粉酶、纤维素酶、酯酶、脂肪酶、木质酶、蛋白酶、尿素酶和木聚 糖酶。8. -种权利要求1~4之一所述生物滞留景观植物生长介质的使用方法，其特征在于， 包括以下步骤:在景观植物栽植基础上铺设砾石层，将固氮除磷介质铺设到砾石层的上面， 在所述生物滞留景观植物生长介质铺设在固氮除磷介质上。9. 根据权利要求8所述的生物滞留景观植物生长介质的使用方法，其特征在于，所述固 氮除磷介质为活性氧化铝颗粒，其铺设厚度为5 - IOcm;活性氧化铝粒径为3~5mm，活性氧 化铝含量大于92 - 95 wt %，比表面积260~300m2/g，吸水率大于50%。
【文档编号】A01G9/10GK105900730SQ201610351737
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】胡坚, 佘年, 赵宝康, 陈慧
【申请人】镇江市给排水管理处, 广州珠水环境科技有限公司