本发明涉及水污染控制领域,尤其涉及一种地表径流净化系统及净化方法。
背景技术:
1、河湖缓冲带是水陆间能量与物质交换的热区,对减少陆域污染对水生态和水环境的影响至关重要。传统岸线的建造主要以植被缓冲带为主,依靠土壤和植物根系的拦截和吸附作用截留污染物,再通过微生物和植物的代谢作用实现污染物降解,由于其作用有限且反应速率较慢,往往需要占用大量土地建设较宽的缓冲带才能有效保护受纳水体,对于用地紧张的城市河湖滨岸区域,构建具备径流污染高效净化功能的缓冲带成为水环境治理的技术难题。发明人曾公开一种地表径流的净化方法(cn 116874130 a),能实现高污染的初雨进入底部填料基质,后期洁净雨水从表面覆土植被层简单处理,该方法将填料基质引入缓冲带提高空隙率和渗透能力,并采用竖向折流的构造增大径流的过流路径使污染物与填料充分接触,再借助填料表面的生物膜强化了微生物对污染物的代谢去除作用,实现了有限空间内径流的分级处理并提高了容积负荷,适合高密度城市建成区的河湖缓冲带建设。
2、现有技术的关键在于针对径流污染水质特征的分级处理,即初雨污染物浓度高进入负荷高的底部填料区,后期雨水洁净则进入表面净化效果一般的覆土植被层;对于基质填料,通过折流设计依次经过砾石层、陶粒层和吸附除磷层,分别去除ss、cod和氨氮、tp。cod和氨氮等污染物的去处分为两个过程:一是降雨期径流快速滤过填料,污染物被吸附在填料上从水中去除;二是旱期填料和生物膜表面的污染物质被氧化降解实现解吸附,吸附位点释放可再次截留下一场降雨径流污染物。但是仍存在以下缺陷有待解决:
3、首先,旱期的氧气供应和污染物降解是解吸附的重要环节,直接影响下一个周期的污染物的吸附去除效果,而现有技术的基质填料位于地底且不具有动力曝气装备,此外填料表面生物膜会造成一定的堵塞限制氧气的传输扩散,这使得解吸附过程受限,缓冲带的去污效果难以保障;
4、其次,由于竖向折流板的存在,底部折流板的来水方向会积存雨水径流,使积水区填料即使在旱季也淹没在液面以下、无法与空气接触,该淹没区域定义为“常淹没区”。常淹没区内的填料及生物膜无法与空气中的氧气接触,在旱期不能及时的解吸附释放吸附位点,导致缓冲带的吸附容量减少,在下一场降雨过程中,填料区不能提供足够的吸附位点导致污染物泄露或不能达到设定出水水质目标,或将开挖更大的基质填料区才能保障净化效果;
5、最后,常淹没区致使缓冲带的有效容积减少了约30%,这使得下一场径流在缓冲带的有效停留时间大幅降低,污染物通过吸附反应去除受到影响,出水水质变差,因而不能达到预期的设计目标。
6、因此,研发一种可实现有效容积和填料吸附容量高效利用的河湖缓冲带成为本领域研究方向。
技术实现思路
1、本发明提供一种地表径流处理装置,该装置具有可实现有效容积和填料吸附容量高效利用的特点。
2、本发明还提供一种地表径流处理方法,该方法具有有效容积和填料吸附容量利用率较高的特点。
3、本发明提供一种地表径流净化系统,其中,该系统包括:
4、倾斜设置的渗水层,用于地表径流的顺流以及渗流;
5、过滤区,设置于所述渗水层的下方,地表径流通过所述渗水层进入所述过滤区中进行过滤;
6、倾斜设置的净化区,沿地表径流方向,设置于所述过滤区的末端,所述净化区对过滤后的地表径流进行净化,净化后的地表径流排入河湖中;
7、所述净化区内通过所述隔板分隔为连通的多组填充区;
8、集水区,连通设置于所述过滤区的出水端,过滤后的地表径流在所述集水区中汇集,所述集水区与所述净化区的首端填充区连通;
9、遇水开关,设置于所述过滤区地表径流来水方向端的底部;
10、至少一个阀门,设置于所述填充区的内底部与隔板相交位置的地表径流来水方向,所述阀门通过排空管与外部连通;
11、所述遇水开关与所述阀门弱电连接。
12、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述填充区的进口端和出口端分别设置于所述填充区的上下两端;位于首端的所述填充区的进口端在下端,位于尾端的所述填充区的出口端在上端。
13、如上所述的地表径流净化系统,其中,还包括挡水板,向上凸出设置在所述渗水层的末端;
14、所述挡水板还阻挡在所述过滤区和所述净化区之间。
15、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述净化区内位于首端的至少一组所述填充区为氨氮吸附净化区,位于末端的至少一组所述填充区为除磷净化区;
16、所述氨氮吸附净化区中填充有氨氮吸附填料,所述除磷净化区中填充有除磷剂。
17、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述氨氮吸附净化区的容积满足式1:
18、 式1;
19、其中,v2为氨氮吸附单元的池容,m3;
20、α2为安全系数;
21、为次均降雨径流中氨氮的浓度,mg/l;
22、为受纳水体氨氮的环境质量标准,mg/l;
23、v1为服务区域的场均降雨径流总量,m3;
24、c为填料的氨氮吸附容量,mg/g;
25、为填料的堆积密度,kg/m3。
26、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述填充区中设置有与外部连通的通气管。
27、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述通气管与所述净化区的底部接触,所述通气管的管壁设有至少一个与所述填充区连通的通风孔。
28、如上所述的地表径流净化系统,其中,所述净化区的顶部设置有植被层,未渗流的地表径流从所述渗水层末端的挡水板溢过后进入所述植被层,然后顺流排入河湖;
29、所述植被层和所述净化区之间设置有不透水件。
30、本发明还提供一种地表径流净化方法,其中,采用上述任一种地表径流净化系统,包括如下步骤:
31、降雨产生的地表径流汇流至净化系统,所述地表径流经过所述渗水层下渗至所述过滤区;
32、地表径流与所述遇水开关接触,所述遇水开关控制所述阀门关闭,使地表径流无法进入所述排空管;
33、所述过滤区中过滤后的地表径流进入所述净化区;
34、所述净化区中净化后的地表径流排入河湖中;
35、降雨停止,所述过滤区的水位下降,积水与所述遇水开关停止接触,所述遇水开关控制所述阀门开启,所述过滤区及所述净化区内的积水进入所述排空管,排入河湖。
36、如上所述的地表径流净化方法,其中,所述过滤区及所述净化区内的积水进入所述排空管过程中,还包括空气通过所述通气管进入所述净化区,使所述净化区内的污染物降解。
37、本发明提供的地表径流处理装置具有可实现有效容积和填料吸附容量高效利用的特点。
1.一种地表径流净化系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述填充区(5)的进口端和出口端分别设置于所述填充区(5)的上下两端;位于首端的所述填充区(5)的进口端在下端,位于尾端的所述填充区(5)的出口端在上端。
3.根据权利要求1所述的地表径流净化系统,其特征在于,还包括挡水板(10),向上凸出设置在所述渗水层(1)的末端;
4.根据权利要求1所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述净化区(3)内位于首端的至少一组所述填充区(5)为氨氮吸附净化区,位于末端的至少一组所述填充区(5)为除磷净化区;
5.根据权利要求4所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述氨氮吸附净化区的容积满足式1:
6.根据权利要求1所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述填充区(5)中设置有与外部连通的通气管(11)。
7.根据权利要求6所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述通气管(11)与所述净化区(3)的底部接触,所述通气管(11)的管壁设有至少一个与所述填充区(5)连通的通风孔。
8.根据权利要求1所述的地表径流净化系统,其特征在于,所述净化区(3)的顶部设置有植被层(12),未渗流的地表径流从所述渗水层(1)末端的挡水板(10)溢过后进入所述植被层(12),然后顺流排入河湖;
9.一种地表径流净化方法,其特征在于,采用权利要求1-8中任一项所述的地表径流净化系统,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的地表径流净化方法,其特征在于,所述过滤区(2)及所述净化区(3)内的积水进入所述排空管(9)过程中,还包括空气通过通气管(11)进入所述净化区(3),使所述净化区(3)内的污染物降解。