一種校園雨水生態(tài)凈化集成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種校園雨水生態(tài)凈化集成系統(tǒng)，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市地表降雨徑流攜帶大量地表污染物質(zhì)排入集雨水系，已經(jīng)成為城市水質(zhì)惡化 的主要原因之一。由于城市雨水徑流污染物輸送具有非連續(xù)性和爆發(fā)性，其污染負(fù)荷在短 期內(nèi)會(huì)成倍升高，會(huì)對城市匯納水體造成沖擊性影響，許多城市暴雨后發(fā)生的水污染事件 都是很好的例證。
[0003] 目前國內(nèi)許多大學(xué)校園都規(guī)劃建設(shè)有相對獨(dú)立的校園水系。一方面，校園水系有 利于集雨區(qū)的防洪排澇，也能夠提升校園景觀；另一方面，當(dāng)短時(shí)降雨量很大時(shí)，很難將校 園內(nèi)所有的雨水徑流都收集處理后再排入集雨河道，大量的校園生活垃圾等面源污染物質(zhì) 會(huì)隨著暴雨徑流匯入校園水系，造成校園水體氮、磷含量達(dá)到富營養(yǎng)化水平，存在水華爆發(fā) 風(fēng)險(xiǎn)。因此，在發(fā)揮校園水系排澇功能的同時(shí)，需要將雨水徑流攜帶的污染物質(zhì)截留，或者 對排入校園水體的污染物質(zhì)進(jìn)行凈化處理，從而實(shí)現(xiàn)校園水系美化環(huán)境的景觀功能。
[0004] 目前水體原位生態(tài)凈化技術(shù)主要包括：人工濕地技術(shù)、生態(tài)邊坡技術(shù)、曝氣復(fù)氧技 術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)、人工水草技術(shù)、生物操縱技術(shù)等。（1)人工濕地技術(shù)具有處理效果好、能 耗少、以及對負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是人工濕地技術(shù)處理初期暴雨徑流存在處理 單元多，施工相對復(fù)雜，占地面積大等缺點(diǎn)，不能在校園內(nèi)大面積建設(shè)。（2)生態(tài)邊坡技術(shù) 是利用濱岸邊坡覆蓋的不同植被，截留匯入河道的面源污染物；但是濱岸景觀植物生長的 季節(jié)性較強(qiáng)，冬季截留效果較差，需要其他水體凈化技術(shù)配合。（3)曝氣復(fù)氧技術(shù)是利用水 泵向水體中充入空氣，加速水體復(fù)氧過程，以提高水體的溶解氧濃度水平；但是水泵曝氣方 式能耗較大，且影響景觀，需要在校園水系篩選出合適的使用地點(diǎn)和使用方式。（4)生態(tài)浮 床的植物根系附著生物多，水生植物能直接吸收氮磷，抑制植物性浮游藻類，提高水體的透 明度等；但是生態(tài)浮床水生植物生長期短，有很強(qiáng)的季節(jié)性，冬季凈化效果較差，需要應(yīng)用 抗寒水生植物。（5)人工水草技術(shù)是通過投放人工載體，重建水體生態(tài)，提高水體的自凈能 力，多用于污水治理；但是校園水體內(nèi)微生物群落數(shù)量比較稀少，往往掛膜速度較慢且容易 脫落，需要其他措施提高微生物活性。（6)生物操控技術(shù)是通過調(diào)節(jié)水生生物群及其棲息 地，促使浮游植物生物量下降；但是微生物抑藻劑只能抑制藻類增長，不除種源，并且需要 反復(fù)投放，需要其它措施來恢復(fù)和建立健康的校園水體水生生態(tài)系統(tǒng)。因此，單一的水體生 態(tài)凈化技術(shù)工藝都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而且許多針對污水治理的方法對于校園雨水凈化并 不適用或者效果有限，應(yīng)根據(jù)校園水體污染的實(shí)際情況加以調(diào)整利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型針對降雨徑流引起的校園水體污染的問題，提出了一種成本低、易維 護(hù)、效果好的校園雨水原位生態(tài)凈化集成系統(tǒng)，減少水體中的懸浮物和氮磷含量，增加水 體透明度，獲得水質(zhì)改善和景觀美化的雙重效果的校園雨水生態(tài)凈化集成處理方法及其系 統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型所述的校園雨水生態(tài)凈化集成系統(tǒng)，其特征在于：包括用于處理校園 初期雨水徑流的潛流型人工濕地系統(tǒng)、用于處理校園暴雨徑流的濱岸帶截流系統(tǒng)、用于處 理校園自然駁岸河道水體的生態(tài)浮床-曝氣推流系統(tǒng)、用于處理校園硬駁岸河道水體的人 工水草-微孔曝氣系統(tǒng)、用于處理校園封閉池塘水體的生物操縱-噴泉曝氣系統(tǒng)，
[0007] 所述的人工濕地系統(tǒng)包括潛流人工濕地、厭氧預(yù)處理池、若干分布在校園內(nèi)的格 柵井、補(bǔ)水進(jìn)水系統(tǒng)，所述的格柵井底部設(shè)置液位提升泵，所述的液位提升泵的出水口通入 厭氧預(yù)處理池，所述的厭氧預(yù)處理池通過布水管道引入潛流人工濕地；所述的補(bǔ)水進(jìn)水系 統(tǒng)的進(jìn)水管與校園景觀水體處配置的液位浮球進(jìn)水泵連通、出水口通入?yún)捬躅A(yù)處理池內(nèi)； 所述的潛流人工濕地的外壁包覆透水墻，所述的透水墻底部設(shè)有用于將潛流濾池內(nèi)的積水 排入地下水層排水管；所述的潛流人工濕地的上端配有與校園景觀水體連通的出水管；
[0008] 所述的濱岸帶截流系統(tǒng)包括設(shè)置在校園河道的濱岸邊坡配置能夠高效吸收營養(yǎng) 鹽的濕生植物、設(shè)置在淺水平臺(tái)上的挺水植物、設(shè)置在河道斜坡區(qū)域撒播的沉水植物；
[0009] 所述的生態(tài)浮床-曝氣推流系統(tǒng)包括設(shè)置在校園河道內(nèi)的生態(tài)浮床和推流式曝 氣機(jī)，其中所述的推流式曝氣機(jī)在河道彎角等重點(diǎn)區(qū)域加密布設(shè)；所述的生態(tài)浮床包括通 過鋼管柱固定的框架、圍在框架外緣的常綠挺水植物、圈養(yǎng)于構(gòu)型內(nèi)部的漂浮植物；所述的 框架內(nèi)填充陶粒，所述的陶粒上種植耐水濕生植物；所述的框架圓形的一體式成型框，通 過外框邊緣的有序搭接成不同形式的浮島圖形；
[0010] 所述的人工水草-微孔曝氣系統(tǒng)包括設(shè)置在校園硬駁岸河道水體的人工水草、設(shè) 置在人工水草區(qū)底部的微孔曝氣機(jī)，其中，所述的微孔曝氣機(jī)功率在550-1100瓦之間，采 用太陽能供電；
[0011] 所述的生物操縱-噴泉曝氣系統(tǒng)包括池體、布設(shè)在封閉池塘內(nèi)的射流噴泉曝氣 機(jī)，所述的池體內(nèi)放入浮游植物濾食性魚類、底棲貝類和食藻蟲。
[0012] 所述的人工濕地分為四層，基質(zhì)層上均勻布置進(jìn)水管，介質(zhì)層上層填充細(xì)沙層，最 上層布置種植土層，人工濕地設(shè)計(jì)停留時(shí)間2. 5d ;整個(gè)人工濕地上部景觀式設(shè)計(jì)，在保證 下部垂直流潛流人工濕地系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，設(shè)置喜水的挺水植物群、沉水植物群及在溢 流溝道內(nèi)布設(shè)漂浮植物。
[0013] 所述的人工濕地的潛流濾池為三格式設(shè)計(jì)，第一格作為水解酸化池，內(nèi)置懸浮球 填料，第二格為濾料床，內(nèi)置多層組合填料，第三格為集水溝，不置填料；人工濕地濾料層的 表層下埋設(shè)兩條超越管，防止因水量過大導(dǎo)致格柵井滿溢；人工濕地采用基質(zhì)盆栽的方式 種植水生植物；所述的濾料床自下而上依次為卵石層、復(fù)合填料層、碎石層和瓜子片層，兩 層之間以編織層隔開，編織層為尼龍網(wǎng)層，3層疊鋪；吸附性填料層（復(fù)合填料層）的成分 為浮石、沸石、陶粒和煤渣，各成分（體積比）為30%、20%、30%和20%。
[0014] 基質(zhì)為植物生長的配方基質(zhì)，基質(zhì)盆選用口徑170,底徑120,高150的塑料盆，植 物選擇常綠水生鳶尾。
[0015] 所述的厭氧預(yù)處理池內(nèi)設(shè)置三道導(dǎo)流折板，在導(dǎo)流區(qū)域內(nèi)設(shè)置彈性填料，并且將 池體分割成4格，厭氧預(yù)處理池負(fù)荷能力高度外設(shè)置超越管。
[0016] 所述的濱岸植物選用淺根系、須根、懸水根系發(fā)達(dá)的植物品種進(jìn)行半裸根種植；邊 坡和淺水平臺(tái)上種植挺水植物，包括綠葦、蘆葦、再力花、茭草、香蒲、千屈菜，菩提子、灌柳、 黃昌蒲、水芹等；在河道斜坡區(qū)域撒播沉水植物，包括苦草、黑藻、伊樂藻、金魚藻。
[0017] 利用本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)對校園雨水進(jìn)行處理，包括以下步驟：
[0018] 1)在校園內(nèi)預(yù)先建好用于處理校園雨水的集成處理系統(tǒng)；
[0019] 2)根據(jù)校園不同水體生態(tài)凈化選擇適宜的處理方法：
[0020] 對于校園初期雨水徑流，利用集成處理系統(tǒng)中的潛流型人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行處理；
[0021] 對于校園暴雨徑流，利用集成處理系統(tǒng)中的濱岸帶截流系統(tǒng)進(jìn)行處理；
[0022] 對于校園自然駁岸河道水體，利用集成處理系統(tǒng)中的生態(tài)浮床-曝氣推流系統(tǒng)進(jìn) 行處理；
[0023] 對于校園硬駁岸河道水體，利用集成處理系統(tǒng)中的人工水草-微孔曝氣系統(tǒng)進(jìn)行 處理；
[0024] 對于校園封閉池塘水體，利用集成處理系統(tǒng)中的生物操縱-噴泉曝氣系統(tǒng)進(jìn)行處 理；
[0025] 3)經(jīng)步驟2)處理過的雨水最終匯集到校園內(nèi)的景觀水體內(nèi)或者排入校園河道內(nèi) 或者匯入校園內(nèi)的地下水層。
[0026] 進(jìn)一步，利用步驟2)所述的潛流型人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行對初期雨水徑流采用以下 步驟：
[0027] ①初期雨水經(jīng)管道收集自流到格柵井，首先經(jīng)格柵井欄截去除廢水中較大的懸浮 物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒，從而保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行，減輕后端的處理負(fù) 荷；
[0028] ②在格柵井內(nèi)設(shè)置液位提升泵，達(dá)到設(shè)定水位后提升到厭氧預(yù)處理池，由于池體 體積較大，不利于水體流動(dòng)，設(shè)置三道導(dǎo)流折板，在導(dǎo)流區(qū)域內(nèi)設(shè)置彈性填料，并且將池體 分割成4格，利用綜合液位的上下起伏，有效改善水體流動(dòng)使彈性填料不斷處于好氧、厭氧 交替狀態(tài)，進(jìn)一步降低進(jìn)入濕地的污染物負(fù)荷；
[0029] ③出水由布水管道進(jìn)入垂直式潛流人工濕地，根據(jù)降水量的大小而變化，在厭氧 預(yù)處理池負(fù)荷能力高度外設(shè)置超越管，防止連續(xù)大雨或暴雨對人工濕地的沖擊；同時(shí)設(shè)置 補(bǔ)充進(jìn)水系統(tǒng)，在后續(xù)校園景觀水體設(shè)置液位浮球進(jìn)水泵，當(dāng)厭氧處理池內(nèi)的水位達(dá)不到 預(yù)期設(shè)置水位，進(jìn)水泵通過液位浮球自動(dòng)工作，進(jìn)水達(dá)到指定水位后水泵停止工作，保證旱 季時(shí)段人工濕地的用水需要；
[0030] ④整個(gè)人工濕地上部景觀式設(shè)計(jì)，在保證下部垂直流潛流人工濕地系統(tǒng)運(yùn)行的前 提下，設(shè)置喜水的挺水植物群、沉水植物群及在溢流溝道內(nèi)布設(shè)漂浮植物；
[0031] ⑤初期雨水通過4層填充層后上溢，水質(zhì)中含有的懸浮物已經(jīng)基本過濾，剩余水 中有機(jī)物通過根系發(fā)達(dá)的上層植物吸附和消納后出水到達(dá)指定水位后溢流到出水管，排 入校園景觀水體內(nèi)或者通過透水墻滲入地下水層。
[0032] 進(jìn)一步，利用步驟2)所述的濱岸帶截流系統(tǒng)進(jìn)行對校園暴雨徑流采用以下步驟：
[0033] ①暴雨時(shí)大量無法及時(shí)排入雨水管網(wǎng)的地表徑流將漫入校園河道，匯納水體污染 負(fù)荷會(huì)成倍增加，對水質(zhì)造成沖擊性影響。濱岸植被帶具有增加入河坡面的粗糙度，減少地 表徑流沖刷，以及促進(jìn)泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)沉積的多重作用；在校園河道的濱岸邊坡配置能夠 高效吸收營養(yǎng)鹽的濕生植物，淺水平臺(tái)上種植挺水植物，在河道斜坡區(qū)域（即水深〇. 8~ I. 5m區(qū)域）撒播沉水植物，形成濱岸帶截流系統(tǒng)；通