[发明专利]城市降雨径流水质多介质分级渗滤净化模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及城市水体生态净化处理工程技术领域，尤其是一种城市降雨径流水质多介质分级渗滤净化模拟系统，可快速模拟不同组合的渗滤净化方案，为城市雨水净化装置的制造和应用提供一定的科学依据。

背景技术

近年来，随着社会经济的发展，城市化进程加快，不仅转变了产业结构和人口职业，更改变了土地利用和区域空间，森林、农田、湿地等不断转化成居住地、工业用地或商业用地，使得城市不透水区域面积所占比重急剧加大，造成蒸散发、降水、径流特征变化，改变了城市水循环的过程，导致径流系数和径流量增加，极端降水事件增多，城市暴雨洪涝风险加大。

城市降雨径流污染是指地表沉积物与大气沉降物等在降雨冲刷作用下进入水体，造成城市水环境质量下降的过程。城市径流大量的营养物质随着地面径流输送到河流或者湖泊中，会导致水体中营养物质的浓度增高，引起藻类和其他水生植物的大量繁殖，破坏水体溶解氧平衡，使水体感官症状恶化，最终会给整个生态环境带来很大的危害。同时，快速城市化导致城市工业废水和生活污水增多，城市的河道结构趋向简单化和渠道化，加之城市土地利用改变，使得城市河流水系减少，河道淤积或消失，降低了河流蓄水排涝和纳污自净的能力，导致雨天尤其是暴雨天气产生的大量径流只能通过管道排放到受纳水体，对水环境的影响凸显。此外，城市降雨径流污染由于其随机性、不稳定性及城市地表的复杂性，已经成为城市受纳水体水质下降及城市河口污染的重要来源，其控制与治理问题也成为了改善水环境的重点和难点。

目前，国内外城市降雨径流污染物研究以悬浮物质、富营养物质、需氧量物质、重金属及其它有毒污染物作为主要污染源，污染物来源广泛，地域分布差异性较大，很难采用某种固定的技术及装置针对不同区域，不同环境条件下降雨径流的水质进行净化处理；城市具有特殊的水文结构，针对城市降雨径流污染过程的控制技术就具有独特性。国内外现有城市降雨径流污染过程的控制技术以径流污染的处理为突破点，主要包括建立沉淀池，蓄水池，采用人工湿地及水体生态修复技术等，但功能性较为单一化且净化效率较低，尤其是对径流复合污染的处理尚显不足，迫切需要结合实验对降雨径流的控制技术进行深入研究，掌握降雨径流污染在各净化方案下水量水质的动态变化过程；室外现场实验及监测过程仅能反映出某一特定条件或方案下的雨水净化效果，不能反映出不同气候条件下、不同雨强、不同植物类型、多样的介质填充成分、不同时间和空间等因素对雨水渗滤净化的影响，且室外实验装置大多存在占地广，易对环境造成二次污染，生产成本高等问题；现有相关雨水净化模拟实验装置大多仅有单一主体，需要外连其余装置进行配套，方可完成降雨径流水质净化的模拟实验，操作复杂，不便于组合装机及运输。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种城市降雨径流水质多介质分级渗滤净化模拟系统，该系统依靠城市降雨的自然流动来完成对水质的分级净化，通过旋转置换模拟装置各介质层中的填充物，可制定出不同组合的渗滤净化方案，进行渗滤系统不同填装比例及方法的模拟，并对下渗径流分层出水的水质进行监测，方便掌握各介质层的净化情况，同时装置结构简单紧凑、易于实现、使用方便、效率高、便于组合装机和运输。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种城市降雨径流水质多介质分级渗滤净化模拟系统，包括装置主体1，所述装置主体1为多个同轴连接的半径相同的半圆柱形无盖框体，装置主体1的转轴中心位于半圆圆心处，装置主体1的顶层设有组合式植被层2、中部设有多个旋转式多介质渗滤层3、底层设有原位土壤层4，每个旋转式多介质渗滤层3分别通过柔性管与沉淀池5相连通；装置主体1的转轴顶端与支撑架7相连，支撑架7上设置有降雨模拟装置6。

所述组合式植被层2内设植被生长土壤层2-4，植被生长土壤层2-4上设有透水铺装薄层2-3，植被生长土壤层2-4内种植有小乔木2-1和低矮灌木2-2。

所述旋转式多介质渗滤层3包括多个旋转槽体3-1，用于存放不同的填充物；旋转槽体3-1的半圆柱形外壁上开有排水口3-3，旋转槽体3-1的后壁上设置有销钉座3-4，所述多个旋转槽体3-1之间通过定位销钉3-6进行固定；每个旋转槽体3-1的底部为一薄层多孔透水隔板3-5；每个旋转槽体3-1中均设置有横截面为扇形的集流槽3-2，集流槽3-2上表面开有渗流孔3-7，集流槽3-2外壁上设有与旋转槽体排水口3-3同高度的出水口3-8；所述出水口3-8与排水口3-3通过柔性管3-9相连。