专利名称：一种坡岸截留强化处理的配水装置的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种坡岸截留强化处理的配水装置。
背景技术：
随着我国城市化水平的发展进程加快，可渗透地面的面积比例越来越小，由暴雨径流产生的城市面源污染已成为受纳水体水环境污染的主要来源之一。城市面源污染是污染物晴天的积累，随雨天径流的汇集与输移，最后进入收纳水体造成污染这一过程的不断循环，因径流中包含有大量的污染物，其初期径流产生的污染负荷较高；同时，由于城市中土地不透水面积比例高，致使暴雨径流具有来势猛、水量大、水质差，污染具有突发性、随机性、冲击性强等特点。而当径流中污染物进入水体后,容易造成水体富营养化,水质恶化,并使水体生态系统发生变化。因此，由面源引起的水环境污染已成为当前城市水环境综合治理中亟待解决的主要问题之一。目前，国内外积极开展了对城市面源污染控制的研究，应用较广泛的工程技术措施有植被过滤带、滞留/持留系统、人工湿地、渗透系统、过滤系统、绿色屋顶、植草沟等，这些工程技术在应用中都取得了良好的除污效果，但还存在许多不足植被过滤带是非常简单、有效地暴雨径流治理措施，但其对污染物的去除机理却很复杂，草作为最常用的植物， 具有较高的除污效率，但草的种类、密度及叶片的尺寸、形状、柔韧性、结构等都会影响污染物的去除效果，而且当径流量大时，植被过滤带的除污效果变差；滞留和持留系统包括塘、 地下水池、涵管、储水罐等，而地下储水装置一般修建费用较高，清理维护相对困难；对于结构较复杂的塘，径流入口、种植植物及其地形也会对其水文状况产生影响；人工湿地技术被广泛用于暴雨径流的处理，在污染物的去除中起到了重要的作用，但必须针对暴雨径流的特点进行合理设计，避免湿地的堵塞，同时需要在旱季或雨季对水位等进行调节保证湿地植物的正常生长；渗透系统通常包括渗坑、渗渠、多孔路面等，渗坑中的基质材料需要进行不定期的更换，以免污染地下水；渗渠的容积有限，故主要处理高频率小流量的暴雨径流及不透水地表的初期径流，在高密度建筑群的城市区域内，渗渠功能会有所下降；多孔路面对重金属和有毒有机物等的去除效果都很明显，但由于多孔路面的孔隙较小，在颗粒物含量较高的地区易发生堵塞，需要比较好的维护条件；过滤系统多用于处理初期径流或较小汇水面积上的重污染径流，但若维护不当则易堵塞，在应用时应避免大流量径流的冲击，以延长其使用寿命；绿色屋顶径流水质区域差异较大，除自然降雨水质的影响外，所选用建设基质的性质是关键。寻求营养盐含量水平能够满足植物生长需求，同时又能够控制营养盐的释放，价格低廉、生态友好的构建材料是解决这一问题的途径之一；植草沟运行效能明显受构建材料、系统堵塞、植物种类、地形特点、土壤类型等因素的影响，植草沟系统的堵塞问题及其解决方法还存有争议，设计标准化是急需解决的问题。常见的城市面源污染的源头控制工程性措旋主要分两大类渗滤系统和滞留措施，对于地下水水位低的地区，可采用渗透井、渗透沟渠等渗滤系统，而常见的滞留措施包括屋面雨水存储、道路蓄排水、贮留滞留空地、低洼绿地等，屋面雨水存储适用性不强主要是因为储水池的建造费用较高及房屋建筑需要有很好的抗渗性和承压能力；道路蓄排水可用于高速公路和快速干道，但由于路基的空隙率较大，其承重荷载较一般道路要低，因此这些道路的路基层需要加厚，避免道路被压坏，而用于荷载较小的人行道和停车场，则需要防止路面的堵塞；绿地建设需要解决草坪积水问题，若用耐淹草种和建设低草坪排水系统两方面来解决这个问题会提高草坪的建设和养护费用；而利用停车场、广场、操场的空间，降低它们的高程，使其成为较低洼的地面来暂时贮存雨水，虽然不会造成淹没事故，但使用不便。虽然城市面源污染控制技术种类较多，但都面临着占地面积大等缺点，若采用组合式技术方法，可充分利用各种技术的优势，弥补各自的缺点，是城市面源污染控制中的理想技术手段。但如何分配径流量，使拦截污染物最大化，是实现坡岸表面截留和表面下渗湿地强化处理的关键。一种坡岸截留强化处理方法的配水装置就是合理分配滨岸缓冲带(植被过滤带)流量和人工潜流湿地流量，达到污染控制和效益的最大化。
发明内容
本发明的目的在于提出一种坡岸截留强化处理的配水装置。本发明提出的坡岸截留强化处理的配水装置，包括空气导管I和介质层2，所述介质层2上设置植被层3，形成滨岸缓冲带(植被过滤带);介质层2下配置湿地基质，形成人工潜流湿地4 ;所述介质层2的透水速率必须保证径流具有下渗能力且具有径流能力，其砂、 土的配比为I :0. 25 I :10，介质层2厚度为5 50cm ;所述空气导管I高出介质层2上表面
50cm,低于介质层2下表面5cm至人工潜流湿地4底部；在低于介质层2下表面5cm以下的空气导管沿环向均匀开1 8孔口，孔口直径flOmm，环向孔口垂直间距为l 50cm。本发明中，所述介质层2所选用土的技术参数为粒径〈O. 002mm，密度为I 2 g/ cm3，容积比重在I. 1-1. 7，孔隙度在55 65%;所用砂为粗砂，其粒径范围为0. 5mm 2mm， 孔隙度为33 35%。本发明中，所述空气导管I用于人工潜流湿地与大气的连通，保证表面径流的下渗量。空气导管I的直径选用I 50cm,布设密度为0. I 3根/m2,其材质可选用PVC管、 钢管或铸铁管等材质的一至多种组配。本发明的使用方法如下
当城市面源径流量较小时，污染水在表层的流速较慢，通过配水装置大部分污染水渗入人工潜流湿地，形成潜流。此时去除污染物以人工潜流湿地为主，滨岸缓冲带(植被过滤带)为辅。当城市面源径流量较大时，污染水在表层的流速较快，配水装置只能将小部分污染水渗入人工潜流湿地，大部分污染水通过滨岸缓冲带(植被过滤带)进入河流，此时形成表面流及潜流，污染物(有机物、氮、磷)通过人工潜流湿地和滨岸缓冲带(植被过滤带)的过滤、沉淀、植物吸收、配水介质及湿地基质的吸附、微生物作用被去除，从而达到强化处理的效果。由于面源径流量较大时在表层形成一层水层，将人工潜流湿地与大气连接隔断，当污染水下渗至人工潜流湿地时，湿地内气体被压缩，影响下渗量。为了确保下渗量不降低，特设置空气导管1，使人工潜流湿地与大气连通，避免人工潜流湿地内的空气因污染水的入渗被压缩。
本发明具有如下优点(1)装置简单可行；(2)装置可将人工潜流湿地和滨岸缓冲带有机结合在一起，使处理效果短程、高效，并在达到一定的处理效果前提下，节约紧缺的土地资源；(3)后期维护工作简单。本发明解决了滨岸缓冲带技术和人工潜流湿地技术有机结合的配水难题，为解决城市面源污染提供了新的处理方法。
图I为本发明的结构图示。图中标号1为空气导管，2为介质层，3为植被层，4为人工潜流湿地，5为河道。
具体实施例方式下面通过结合附图进一步描述本发明。实施例I :如图I所不，本装置由空气导管I、介质层2组成。在介质层2上种植植被3，形成滨岸缓冲带(植被过滤带);在介质层2下配置湿地基质，形成人工潜流湿地4。介质层2中的介质由土壤和粗砂按不同配比混合而成，砂、土的配比为I :0. 25 I :10，介质层2厚度为5 50cm。所述空气导管I用于人工潜流湿地与大气的连通，空气导管I的直径选用I 50cm,布设密度为0. I 3根/m2,其材质可选用PVC管、钢管或铸铁管等材质的一至多种组配。所述空气导管I高出介质层2上表面f 50cm，低于介质层2下表面5cm至人工潜流湿地底部，在低于介质层2下表面5cm以下的空气导管沿环向均匀开f 8孔口，孔口直径I 10mm，环向孔口垂直间距为I 50cm。当城市面源径流量较小时，污染水在表层的流速较慢，通过配水装置大部分污染水渗入人工潜流湿地，形成潜流。此时去除污染物以人工潜流湿地为主，滨岸缓冲带(植被过滤带)为辅。当城市面源径流量较大时，污染水在表层的流速较快，配水装置只能将小部分污染水渗入人工潜流湿地，大部分污染水通过滨岸缓冲带(植被过滤带)进入河流，此时形成表面流及潜流，污染物(有机物、氮、磷)通过人工潜流湿地和滨岸缓冲带(植被过滤带)的过滤、沉淀、植物吸收、配水介质及湿地基质的吸附、微生物作用被去除，从而达到强化处理的效果。由于面源径流量较大时在表层形成一层水层，将人工潜流湿地与大气连接隔断，当污染水下渗至人工潜流湿地时，湿地内气体被压缩，影响下渗量。为了确保下渗量不降低，特设置空气导管1，使人工潜流湿地与大气连通，避免人工潜流湿地内的空气因污染水的入渗被压缩。将坡岸截留强化处理的配水装置用于城市面源污染径流，当进水速率为8. 68*10_5 m/s,砂、土配比为I :1时下渗速度为6. 29*10_5m/s,下渗水量为4. 53m3,表面流水量为
I.72m3 ;当砂、土配比为I :2时下渗速度为4. 45*10_5m/s，下渗水量为3. 20m3，表面流水量为
3.05m3。
权利要求
1.一种坡岸截留强化处理的配水装置，其特征在于包括空气导管(I)和介质层(2)，所述介质层(2)上设置植被层(3)，形成滨岸缓冲带；介质层(2)下配置湿地基质，形成人工潜流湿地(4);所述介质层(2)的透水速率必须保证径流具有下渗能力且具有径流能力，其砂、土的配比为I :0. 25 I :10,介质层(2)厚度为5 50cm ;所述空气导管(I)高出介质层(2)上表面f 50cm，低于介质层(2)下表面5cm至人工潜流湿地(4)底部；在低于介质层 ⑵下表面5cm以下的空气导管沿环向均匀开f 8孔口，孔口直径f 10mm，环向孔口垂直间距为I 50cm。
2.根据权利要求I所述的坡岸截留强化处理的配水装置，其特征在于所述空气导管(I)用于人工潜流湿地与大气的连通，空气导管(I)的直径选用I 50cm，布设密度为0.I 3根/m2，其材质选用PVC管、钢管或铸铁管中的一至多种组配。
3.根据权利要求I所述的坡岸截留强化处理的配水装置，其特征在于所述介质层(2) 所选用土的技术参数为粒径〈O. 002mm，密度为I 2 g/cm3，容积比重在I. 1-1. 7，孔隙度为55 65% ;所用砂为粗砂，其粒径范围为0. 5mm 2mm，孔隙度为33 35%。
全文摘要
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种坡岸截留强化处理的配水装置。本发明由空气导管和介质层组成，其对城市面源径流分配的基本过程为当城市面源径流量较小时，污染水流经介质层后下渗进入人工潜流湿地，通过人工潜流湿地出水口进入河道；当城市面源径流量较大时，污染水部分下渗，通过人工潜流湿地出水口进入河道；而部分沿介质层进行表面流，直接排入河道。设置的空气导管将人工潜流湿地与大气连通，以确保人工湿地内的空气不因污染水的入渗而被压缩，保持下渗量。本发明能够在紧缺的土地资源前提下，将人工潜流湿地和滨岸缓冲带有机结合在一起，装置简单，维护简便，为解决城市面源污染提供了新的处理方法。
文档编号C02F3/32GK102603073SQ20121008043
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者张 杰, 李怀正, 金伟, 陈卫兵 申请人:同济大学