生物滞留复合介质填料及其制备方法、生物滞留设施技术

本发明专利技术公开了一种生物滞留复合介质填料及其制备方法、生物滞留设施，包括：给水厂污泥3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％；或者，沸石3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％。本发明专利技术的生物滞留复合介质填料，各组分采用廉价的原材料，按配比混合，以粗砂为主要骨架、以细沙为聚合物、以种植土为植物和微生物生长有机质维持体，以椰糠为桥梁搭建各组分形成植物和微生生长的良好环境，以给水厂污泥或沸石对磷或氨氮进行强化去除。构成的生物滞留复合介质填料既具有良好的渗透性，过滤性能稳定，又有较好的吸附能力，污染物处理效果好，而且适当的有机质含量和良好的保水性适宜植物和微生物生长。

【技术实现步骤摘要】
生物滞留复合介质填料及其制备方法、生物滞留设施
本专利技术涉及初期雨水处理领域，特别地，涉及一种生物滞留复合介质填料。此外，本专利技术还涉及一种包括上述生物滞留复合介质填料的制备方法、生物滞留设施。
技术介绍
随着对点源污染的有效控制，初期雨水带来的面源污染问题引起越来越多的关注。利用低影响开发技术处理雨水理念为越来越多的人所接受。目前初期雨水的面源污染治理的方式大致可分为三类：源头、过程以及末端控制，常用的控制措施主要有生物滞留设施、溢流调蓄池、人工湿地等。初期雨水污染源集中释放位置往往空间受限，现有的常规控制措施或是占地面积较大，实施较困难，或是运营成本高，且污染物去除率受季节和水量水质变化影响较大，处理效果不稳定，无法适应雨水污染变化特征。生物滞留设施起源于二十世纪九十年代末，由于其能够有效地控制面源污染，同时在尺寸、布局、位置等方面比较灵活，已逐渐成为广泛应用的径流雨水处理设施。生物滞留设施逐渐引起相关科研人员的重视，并开始探讨其处理各种来源的废水的可能性。生物滞留设施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介质填料。现有技术中的复合介质填料主要有四种形式：一是以腐殖土为基本原料的复合介质填料；二是以泥炭为基本原料的复合介质填料；三是以沙土为基本原料的复合介质填料；四是以种植土为基本原料的复合介质填料。但腐殖土、种植土中的营养物容易随着径流释放到受纳水体，且水的渗透性较差；沙土虽然渗透性能好，但保水性差，限制了植物选择，对景观效果产生了一些影响；泥炭属于不可再生的自然资源，很多地区都禁止开采泥炭。因此，需寻求一种固磷、除氮，减少二次污染、可持续发展的复合介质填料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种生物滞留复合介质填料及其制备方法、生物滞留设施，以解决现有的生物滞留设施一般占地面积较大，实施较困难，且污染物去除率受季节和水量水质变化影响较大，处理效果不稳定，无法适应初期雨水变化特征，并且使用的填料成本较高，无法实现推广应用的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种生物滞留复合介质填料，包括以下质量百分比：给水厂污泥3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％；或者，沸石3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％。进一步地，生物滞留复合介质填料的初始下渗速率≥4.2×10-5m/s，稳定下渗率≥2.2×10-5m/s，pH为5.5～6.5，有机质烧灼失重率(LOI)为2.5％～3.5％。进一步地，粗砂平均粒径大于等于0.5mm，细度模数为3.1～3.7；细沙平均粒径为0.25mm～0.35mm、细度模数为1.6～2.2；种植土的渗透能力＞3.5×10-6m/s，有机物含量＞5％，pH值为6～8，阳离子交换能力＞5mep/100g；椰糠pH值为5.5～6.5，椰糠的EC值(电导率)为0.5～0.9。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种生物滞留复合介质填料的制备方法，包括以下步骤：S1：将脱水至60％的给水厂污泥摊开晒干，每天翻动一次，连续翻动5天～7天；S2：将步骤S1中经过晒干的给水厂污泥粉碎，过筛，获得给水厂污泥颗粒；S3：将去除椰壳的椰糠用水浸泡，待体积膨胀到3～4倍时排除余水，再一边冲洗椰糠一边排水，反复清洗至少3次脱除盐分，晾干；S4：将步骤S2所得给水厂污泥颗粒和步骤S3所得椰糠与粗砂、细沙、种植土搅拌混合，获得生物滞留复合介质填料。进一步地，步骤S1中给水厂污泥摊开的厚度为15cm～20cm；步骤S2中过筛的筛孔尺寸为3mm～5mm。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种生物滞留复合介质填料的制备方法，包括以下步骤：S1：沸石清洗干净，将沸石浸泡于水中48h以上，浸泡后检测水中污染物浓度不上升后将沸石取出，晾干；S2：将去除椰壳的椰糠用水浸泡，待体积膨胀到3～4倍时排除余水，再一边冲洗椰糠一边排水，反复清洗至少3次脱除盐分，晾干；S3：将步骤S1所得沸石和步骤S2所得椰糠与粗砂、细沙、种植土搅拌混合，获得生物滞留复合介质填料。进一步地，沸石粒径为2mm～4mm。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种生物滞留设施，包括上述生物滞留复合介质填料制备成的复合介质填料层，包括顶端开口的生物过滤池，生物过滤池包括沿初期雨水流动方向由上至下依次布设有用于蓄积初期雨水的蓄水层、用于为复合介质填料层保水和防止初期雨水直接冲击复合介质填料层的覆盖层、用于对经过覆盖层后的初期雨水进行过滤、除磷和除氮的复合介质填料层，用于对经过复合介质填料层处理后的初期雨水实现快速排水的砾石层。进一步地，复合介质填料层的厚度为800mm～1000mm；砾石层的厚度为300mm～500mm；覆盖层的厚度为50mm～100mm，覆盖层采用碳化后的树皮。进一步地，复合介质填料层上部与所述覆盖层之间可种植植被。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的生物滞留复合介质填料，包括给水厂污泥、粗砂、细沙、种植土、椰糠，或者，沸石、粗砂、细沙、种植土、椰糠。上述生物滞留复合介质填料中的椰糠遇水后可以膨胀到原体积的3～4倍，水分蒸腾后又可恢复到原来体积，一胀一缩造成生物滞留复合介质填料中的孔隙率变化，形成好氧、厌氧过程，为生物除氮提供了硝化和反硝化条件，以便将初期雨水中的氮生成氮气而除去；同时椰糠具有良好的吸水性和保水性，有效的提高了生物滞留复合介质填料的保水作用，为植物的生长提供了良好的环境。上述粗砂除了有过滤吸附作用外，还能够使得生物滞留复合介质填料的渗透率达到150mm/h，而土壤的渗透率一般只有20mm/h～30mm/h。上述水厂污泥富含金属氧化物或氢氧化物，对磷具有较强的吸附作用，不产生二次释放污染，也起到保肥的作用、使营养物不随初期雨水释放，可以满足多种景观植物的生长条件；或者，上述沸石内部硅铝氧组成的骨架中具有很多形状规则的空腔和连接空脏的通道，具有孔隙度高、比表面积大的特点，对氨氮具有很强的选择性离子交换能力。上述生物滞留复合介质填料中的各组分采用廉价的原材料，各组分按配比混合，以粗砂为主要骨架、以细沙为聚合物、以种植土为植物和微生物生长有机质维持体，以椰糠为桥梁搭建各组分形成植物和微生物生长的良好环境，以给水厂污泥或沸石对磷或氨氮进行强化去除。构成的生物滞留复合介质填料既具有良好的渗透性，过滤性能稳定，又有较好的吸附能力，污染物处理效果好，而且适当的有机质含量和良好的保水性适宜植物和微生物生长。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的生物滞留设施示意图。附图标号说明：1、蓄水层；2、覆盖层；3、复合介质填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物滞留复合介质填料，其特征在于，包括以下质量百分比：/n给水厂污泥3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％；或者/n沸石3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物滞留复合介质填料，其特征在于，包括以下质量百分比：
给水厂污泥3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％；或者
沸石3％～10％、粗砂50％～60％、细沙10％～15％、种植土20％～25％、椰糠2％～8％。


2.根据权利要求1所述的生物滞留复合介质填料，其特征在于，
所述生物滞留复合介质填料的初始下渗速率≥4.2×10-5m/s，稳定下渗率≥2.2×10-5m/s，pH为5.5～6.5，有机质烧灼失重率(LOI)为2.5％～3.5％。


3.根据权利要求1所述的生物滞留复合介质填料，其特征在于，
所述粗砂平均粒径大于等于0.5mm，细度模数为3.1～3.7；
所述细沙平均粒径为0.25mm～0.35mm、细度模数为1.6～2.2；
所述种植土的渗透能力＞3.5×10-6m/s，有机物含量＞5％，pH值为6～8，阳离子交换能力＞5mep/100g；
所述椰糠pH值为5.5～6.5，所述椰糠的EC值(电导率)为0.5～0.9。


4.一种生物滞留复合介质填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将脱水至60％的给水厂污泥摊开晒干，每天翻动一次，连续翻动5天～7天；
S2：将步骤S1中经过晒干的给水厂污泥粉碎，过筛，获得给水厂污泥颗粒；
S3：将去除椰壳的椰糠用水浸泡，待体积膨胀到3～4倍时排除余水，再一边冲洗椰糠一边排水，反复清洗至少3次脱除盐分，晾干；
S4：将步骤S2所得给水厂污泥颗粒和步骤S3所得椰糠与粗砂、细沙、种植土搅拌混合，获得生物滞留复合介质填料。


5.根据权利要求4所述的生物滞留复合介质填料的制备方法，其特征在于，
步骤S1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺卫宁，马晶伟，陆先镭，林潇，石勇，施周，陈蕃，蓝翔，
申请(专利权)人：中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43