湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统技术方案

一种湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统，在雨水截留沟中敷设雨水集流管和填充生态砾石，雨水集流管汇集的雨水进入雨水分流井，通过管径与标高均相同的进水管与分流管，将污染较为严重的初期暴雨分离并送入雨水调节池内，调节池底部敷设小口径布水管将初期暴雨缓冲成小流量，进入“粗砾石－沸石－功能填料－细砾石”四级人工湿地进行分级生态净化，处理达标后的雨水再排放到湖泊水体，整个人工湿地上部敷设土壤种植与周围生态景观相协调的生态草坪。本发明专利技术能在不影响生态景观的前提下收集暴雨径流并将污染较为严重的初期暴雨有效分离净化，既能够防止污染雨水对受纳湖泊水体的污染，又能够最大程度地减小处理系统的规模。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统，对湖滨区污染区域产生的暴雨径流加以收集，将污染较为严重的初期暴雨径流与后期较轻污染的暴雨径流分离，采用四级人工湿地对收集的初期雨水进行净化处理。属于人工湿地污水处理的

技术介绍
近年来，在城市湖滨区周围，频繁的人类活动和高强度的开发在给城市带来巨大的经济效益的同时也给湖泊的生态环境带来了负面效应。湖泊周边流域内产生的面源污染物质会随着暴雨径流而被直接带入水体，造成湖泊内氮、磷含量达到富营养化水平，并且富营养化程度会日益严重。由于夏季暴雨量很大，很难将所有的降雨都收集起来进行处理后再排入水体，湖滨区污染物含量80％以上都是被初期暴雨径流所携带。因此，只要将这部分初期暴雨径流截留并加以处理就能够减少污染物进入湖泊，从而能在一定程度上控制或减轻湖泊的富营养化水平。目前，对于城市合流制管道收集系统而言，初期雨水的收集是通过雨水跳越式分流井来实现的，即初期小流量的降雨进入进水管临近排水井槽中，通过排水截留管进入市政污水管网；当管道内的雨量大到一定程度时，由于水跃现象雨水可以通过跳越过排水井槽而进入雨水井槽中，从而实现初期雨水和后期雨水的分流。但是，这种雨水跳越式分流井的缺点在于不能够选择性地根据降雨时段来分离初期雨水径流和后期雨水径流，而只是根据不同时段雨水管道中的流量大小来实现雨水分流。这样的结果有可能导致部分初期雨水进入分流雨水管道而直排入水体造成污染，部分后期雨水则有可能进入分流污水管道增加污水管网的负荷。对于初期暴雨径流，国内外普遍采用投资少、运行费用低、管理简便的人工湿地技术来处理。人工湿地是在一定长宽比及底面坡降的洼地中，按照一定的坡度填充砾石(具有一定的级配)或者生态土壤，并在表层土壤中种植一些处理性能良好、生长周期长、美观和具有经济价值的水生植物，构成一个人为强化的湿地生态系统。湿地系统大体可以分为自由表面流湿地、潜流型湿地和垂直流湿地三种类型。但是，传统的人工湿地技术处理初期暴雨径流存在组合单一、对氮磷的去除效率不高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对污染较为严重的初期暴雨径流，提供一种行之有效的湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统，能够收集污染区域产生的暴雨径流，将污染较为严重的初期雨水径流和较为洁净的后期雨水径流有效分离，并能去除初期雨水径流中的悬浮物、有机物、以及氮磷污染物。为实现这样的目的，本专利技术在雨水截留沟中敷设雨水集流管和填充生态砾石，雨水集流管汇集的雨水进入雨水分流井，通过管径与标高均相同的进水管与分流管，将污染较为严重的初期暴雨分离送入雨水调节池内，雨水调节池的底部敷设小口径布水管，将初期暴雨缓冲成小流量通过人工湿地进水井进入人工湿地进行分级生态净化，处理达标后的雨水再经人工湿地出水井中的出水管排放到湖泊水体，整个四级人工湿地的上部敷设土壤种植与周围生态景观相协调的生态草坪。本专利技术的集成系统具体结构为在湖滨区污染下游设置雨水截留沟进行雨水收集，雨水截留沟中敷设雨水集流管，集流管外部填充生态砾石，雨水集流管下部两侧等间距地开设进水孔，可使截留沟内的雨水进入集流管，截留沟内填充的砾石可起过滤作用，防止雨水径流中夹带的泥沙进入雨水集流管而引起淤积。本专利技术采用雨水分流井和雨水调节池将初期雨水与后期雨水相分离。雨水截留沟内的雨水集流管汇集连接到一个雨水分流井的进水管，雨水分流井的另一侧则布置分流管，进水管与分流管的管径与标高均相同，雨水分流井通过边侧底部的雨水调节池进水孔与雨水调节池相连，雨水调节池进水孔的尺寸与进水管相同，雨水调节池进水孔的孔顶标高与进水管的管底标高相同。雨水调节池的底部敷设一根小口径布水管连接到人工湿地进水井，人工湿地进水井的布水墙连通依次布置的四级人工湿地，第四级人工湿地连通人工湿地出水井，人工湿地出水井的出水管连通湖泊水体。整个四级人工湿地的上部敷设通气性土壤，种植与周边生态环境相协调的生态草坪。本专利技术针对初期雨水处理设计的四级人工湿地依次为第一级粗粒径砾石人工湿地，第二级人工沸石湿地，第三级功能填料人工湿地以及第四级小粒径砾石人工湿地。湖滨污染区域的初期暴雨径流流入雨水截留沟，经沟内的大粒径填充砾石过滤截留住雨水径流中的泥沙后，通过雨水集流管上开设的进水孔进入雨水集流管。雨水集流管汇集的雨水经进水管输送至雨水分流井，再经雨水分流井与雨水调节池底部的进水孔流入雨水调节池，然后再通过底部一个小口径布水管进入人工湿地处理系统。雨水调节池的容积可根据当地的暴雨强度计算公式和污染区面积以及初期降雨历时20分钟计算而得，调节池内的最高水位设置为进水管的管顶标高。雨水调节池用于存储前期降雨20分钟的暴雨径流量，超过这部分容积的后期洁净雨水进入分流井后会造成水位上升，水位超过分流管管底标高后就会通过分流管直接排入湖泊水体。雨水调节池底部的小口径布水管将雨水调节池内存储的前20分钟暴雨径流缓冲成为更长时段(12小时或24小时)的小流量后进入后续的强化生态湿地，这样可以减小人工湿地处理系统的规模。针对传统的人工湿地技术组合单一、对氮磷的去除效率不高的缺点，本专利技术采用四级人工湿地系统来提高系统对氮磷的处理效率。雨水调节池收集的雨水通过小口径的管道重力流至处理系统的进水井。从进水井流出的水通过布水墙进入人工湿地，人工湿地第一级填充生态砾石，砾石粒径为15～30cm，利用砾石间空隙的物理截留作用以及其上附着的生物膜去除雨水径流中的悬浮物和有机物。同时，可以将污水中的部分有机氮转化成为氨氮。在生态砾石段之后，采用人工沸石作为湿地填料，利用人工沸石选择性吸附NH4+-N的功能，强化氨氮的去除，人工沸石的粒径为10～15cm。根据人工沸石对NH4+-N的最大吸附量计算出沸石的吸附饱和周期，定期更换，以保持整个系统对NH4+-N的去除率。此外，在沸石填料之后，湿地系统中还装填了除磷功能填料，利用功能填料对磷的吸附作用，强化磷的去除。功能填料形状为高5cm，直径3.5cm的圆柱形，分装于不易腐烂的、能透水的尼龙袋中。功能填料对磷的最大吸附量为4mg·g-1，与炉渣相比，吸附量提高了16倍。根据功能填料对磷的最大吸附量计算出吸附饱和周期，进行填料定期更换，保持整个系统对磷的去除率。为防止功能填料出水中夹带有细微的悬浮性物质影响出水水质，在功能填料后又增设了粒径为5cm的生态砾石层，用于截留功能填料中溶出的细小悬浮性物质。砾石层出水通过布水墙进入出水井后排放入水体。最后，在湿地处理系统的上部覆盖20mm的通气性土壤，表面种植草坪，与周围生态景观协调一致。本专利技术的集成系统具有如下优点1.以生态的方式，在不影响环境景观的前提下收集污染区域的暴雨径流；2.以雨水分流井的形式，通过与雨水调节池相结合，实现了污染严重的初期暴雨径流与较为洁净的后期暴雨径流的有效分离，既能够防止污染雨水对受纳湖泊水体的污染，又能够最大程度地减小处理系统的规模；3.采用“粗砾石—沸石—功能填料—细砾石”四级人工湿地系统，能够实现对悬浮物、有机物、氮、磷、含磷悬浮颗粒的分级去除；与传统湿地系统相比，能够有效地提高对氮、磷的去除效果；更换填料方便，管理简单，能够有效地应用于湖滨区富含有机物和氮磷的初期暴雨径流的净化。附图说明图1为本专利技术中雨水截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统，其特征在于在雨水截留沟中敷设雨水集流管（２），集流管（２）外部填充生态砾石（１），雨水集流管（２）下部两侧等间距的开设进水孔（３），雨水集流管（２）汇集连接到雨水分流井（４）一侧的进水管（５），雨水分流井（４）的另一侧布置分流管（６），进水管（５）与分流管（６）的管径与标高均相同，雨水分流井（４）通过边侧底部的雨水调节池进水孔（７）与雨水调节池（８）相连，雨水调节池进水孔（７）的尺寸与进水管（５）相同，雨水调节池进水孔（７）的孔顶标高与进水管（５）的管底标高相同，雨水调节池（８）的底部敷设一根小口径布水管（９）连接到人工湿地进水井（１０），人工湿地进水井（１０）的布水墙连通依次布置的第一级粗粒径砾石人工湿地（１１），第二级人工沸石人工湿地（１２），第三级功能填料人工湿地（１３）以及第四级小粒径砾石人工湿地（１４），第四级小粒径砾石人工湿地（１４）连通人工湿地出水井（１６），人工湿地出水井（１６）设置人工湿地出水管（１７）连通湖泊水体，整个四级人工湿地的上部敷设通气性土壤，种植生态草坪（１５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何圣兵，严立，吴德意，孔海南，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]