换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统技术方案

本发明专利技术公开了一种换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统，换填介质土层按质量百分比包括：钢渣粉10％－15％，改性膨润土1％－2％，中粗砂35％－40％，景观种植土40％－50％，椰糠2％－5％，营养土1％－2％。本发明专利技术对换填介质土层的组分进行了改进，钢渣粉和改性膨润土强化吸附降解去除雨水径流污染物，中粗砂形成良好的渗透性能，景观种植土、椰糠和营养土满足植物、微生物生长代谢需要。微生物生长代谢需要。微生物生长代谢需要。

【技术实现步骤摘要】
换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统


[0001]本专利技术涉及雨水资源循环利用
，尤其涉及一种换填介质土层及其制备方法。

技术介绍

[0002]在全球水资源短缺的背景下，积极开发利用水资源实现循环利用成为城市可持续发展的重要条件。雨水资源是城市水循环的重要环节，对改善城市生态环境、有效缓解水资源短缺都发挥着非常关键的作用。为实现缓解水资源短缺、改善水质型缺水等目标，国内外在城市开发建设过程中通过建设海绵城市，对实现雨水资源循环利用等目标十分重要。海绵城市建设过程中，为实现雨水资源水循环利用需要对雨水进行截污净化处理，其中生物滞留设施是实现水循环利用最高效的生态处理设施。
[0003]影响生物滞留设施污染物去除效果及雨水资源循环利用的主要因素是填料特性。目前用于生物滞留设施的填料主要包括土壤与砂石、草炭、煤渣、沸石、陶粒等制成的混合填料，具有一定的径流污染物削减效果，但是对径流雨水中硝氮、氨氮与磷的去除效果较差且不稳定，无法满足雨水资源循环利用的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有生物滞留设施系统径流雨水中硝氮、氨氮与磷的去除效果较差且不稳定、无法满足雨水资源循环利用需要的技术问题，本专利技术提供一种换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统，对换填介质土层的组分进行了改进，改性膨润土能够提高径流雨水中硝氮、氨氮与磷的去除效果，使得雨水资源得以循环利用。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种换填介质土层，按质量百分比包括：钢渣粉10％－15％，改性膨润土1％－2％，中粗砂35％－40％，景观种植土40％－50％，椰糠2％－5％，营养土1％－2％。
[0006]由此，对换填介质土层的组分进行了改进，钢渣粉和改性膨润土强化吸附降解去除雨水径流污染物，中粗砂形成良好的渗透性能，景观种植土、椰糠和营养土满足植物、微生物生长代谢需要。
[0007]进一步地，所述换填介质土层的入渗系数为50mm/h－150mm/h。
[0008]进一步地，所述钢渣粉的比表面积为400
㎡
/kg－500
㎡
/kg，钢渣粉的细度为≥430
㎡
/kg。由此，钢渣粉具有较大的比表面积，对径流雨水污染具有较强的吸附能力。
[0009]进一步地，所述改性膨润土的活性度为180mg/100g－210mg/100g，改性膨润土的粒度为200目－220目。
[0010]进一步地，所述中粗砂的平均粒径为0.35mm－0.75mm，中粗砂的细度模数为3.0－3.5。
[0011]本专利技术还提供一种换填介质土层的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：制备改性膨润土；
[0013]S2：将中粗砂送入振动筛进行过筛，获得平均粒径为0.35mm－0.75mm的中粗砂；
[0014]S3：将椰糠用水浸泡，反复清洗2次脱除盐分后晾干；
[0015]S4：将步骤S1中获得的改性膨润土、步骤S2中获得的中粗砂、步骤S3中获得椰糠与钢渣粉、景观种植土、营养土充分搅拌混合，获得换填介质土层。由此，获得的换填介质土层的入渗系数在50mm/h－150mm/h，能够吸附降解雨水径流污染物，具有良好的渗透性能，并能够满足植物、微生物生长代谢需要。
[0016]进一步地，所述改性膨润土的制备过程包括以下步骤：
[0017]S1－1：获取膨润土；
[0018]S1－2：将步骤S1－1中获得的膨润土与阳离子表面活性剂放入搅拌装置内充分均匀混合，再按照固液质量比1：10－15加入去离子超纯水，在35℃－45℃下搅拌15h－30h，冷却至室温后，在烘箱内80℃－90℃下烘干制得改性膨润土。由此，能够对硝氮和磷等阴离子污染物有较强的去除效果。
[0019]进一步地，所述阳离子表面活性剂为N－甲基－N－牛脂酰胺基乙基－2－牛脂基咪唑啉硫酸甲酯盐。
[0020]进一步地，所述阳离子表面活性剂的添加量为所述膨润土可交换阳离子容量的15％－25％。
[0021]本专利技术还提供一种生物滞留设施系统，包括：自上而下依次设置的超标蓄水层、保水层、换填介质土层、透水土工布层、盲管排水层、防渗膜层；所述超标蓄水层上方的两端分别设置有溢流口和反冲洗管。由此，超标蓄水层能够能够积存雨水，使得雨水能够依次通过保水层、换填介质土层、透水土工布层、盲管排水层流入到溢流井内；保水层具有一定的保水和净化、过滤功能；换填介质土层能够对雨水进行进一步的净化、过滤处理；透水土工布层可以确保换填介质土层不会发生水土流失；盲管排水层能够对雨水进行净化、过滤处理，使得雨水中的有害物质被清除，同时还能够确保渗滤的雨水及时排出，使得雨水可以流入到溢流井内；防渗膜层能够防止次生灾害的发生，溢流口能够将超标的雨水直接流入到溢流井内，确保在超大降雨过程中，道路雨水能够及时排出，确保道路上不会积水过多；反冲洗管可以防止溢流井发生堵塞，避免因外界的杂质通过反冲洗管而造成溢流井发生堵塞，进而影响到整个生物滞留设施系统的运行。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术对换填介质土层的组分进行了改进，钢渣粉和改性膨润土强化吸附降解去除雨水径流污染物，中粗砂形成良好的渗透性能，景观种植土、椰糠和营养土满足植物、微生物生长代谢需要。
[0024]2、本专利技术采用钢渣粉，钢渣粉具有较大的比表面积，对雨水污染物具有较强的吸附能力；采用改性膨润土，改性膨润土表面的阳离子表面活性剂对硝氮和磷等阴离子污染物有较强的去除效果。
[0025]3、本专利技术采用中粗砂等材料市场来源广泛、价格较低，混合填料结构相对稳定不会因雨水冲刷破坏结构，设置透水土工布和反冲洗管使污染物去除效果稳定，应用范围较广包括小区、道路、广场等。
[0026]4、本专利技术具有入渗性能良好、吸附降解能力较强和污染物处理效果较好且稳定等
优点，经植物、土壤和微生物于一体的生物滞留设施系统处理后的雨水能满足资源化循环利用的需求，对进一步推广海绵城市建设具有重要意义。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0028]图1为本专利技术的换填介质土层制备方法的流程图；
[0029]图2为本专利技术的改性膨润土制备方法的流程图；
[0030]图3为本专利技术的换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统的剖面结构示意图；
[0031]图4为本专利技术的换填介质土层及其制备方法、生物滞留设施系统的平面结构示意图。
[0032]图中：1、超标蓄水层；2、保水层；3、换填介质土层；4、透水土工布层；5、盲管排水层；6、防渗膜层；7、溢流口；8、反冲洗管。
具体实施方式
[0033]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0034]在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换填介质土层，其特征在于，按质量百分比包括：钢渣粉10％－15％，改性膨润土1％－2％，中粗砂35％－40％，景观种植土40％－50％，椰糠2％－5％，营养土1％－2％。2.根据权利要求1所述的换填介质土层，其特征在于，所述换填介质土层的入渗系数为50mm/h－150mm/h。3.根据权利要求1所述的换填介质土层，其特征在于，所述钢渣粉的比表面积为400
㎡
/kg－500
㎡
/kg，钢渣粉的细度为≥430
㎡
/kg。4.根据权利要求1所述的换填介质土层，其特征在于，所述改性膨润土的活性度为180mg/100g－210mg/100g，改性膨润土的粒度为200目－220目。5.根据权利要求1所述的换填介质土层，其特征在于，所述中粗砂的平均粒径为0.35mm－0.75mm，中粗砂的细度模数为3.0－3.5。6.一种如权利要求1－5任一项所述的换填介质土层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备改性膨润土；S2：将中粗砂送入振动筛进行过筛，获得平均粒径为0.35mm－0.75mm的中粗砂；S3：将椰糠用水浸泡，反复清洗2次脱除盐分后晾干；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏伟，李法善，黄海鲲，程荣军，朱晓金，赵敏绮，
申请(专利权)人：中维建研江苏设计有限公司，
类型：发明
国别省市：