[发明专利]一种高效脱氮除磷的双层填料生物滞留装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物滞留设施，具体涉及一种高效脱氮除磷的双层填料生物滞留装置。

背景技术

在我国，继点源污染被有效控制之后，面源污染已成为城市水质恶化的主要原因之一，城市地表径流污染是仅次于农业污染的第二大面污染源，而其中的磷被认为是水体富营养化的最主要因素。

生物滞留设施是一种新兴的低影响开发原位径流雨水控制措施，有很好的径流污染控制效果、径流体积削减效果和峰值流量控制效果，且经济适用，可广泛应用于城市低空间的绿化。然而，现有的设施对磷的处理存在去除率偏低、去除率波动范围较大、运行效果不够稳定等问题，且应用于工程中的生物滞留设施除磷效果更差，有时还出现出水污染负荷高于进水的情况。

国内外学者主要通过改良填料和改进设施的结构来提高生物滞留设施对地表径流中磷的去除率。如在本地土壤填料中添加粘土、金属、沸石、蛭石、石英砂、石灰石、钢丝绒等；Lucas设计的高低出水口对磷的去除率达到90%以上，但这种设计复杂精细、造价高，目前在我国还较难应用和推广；Li增加淹没厌氧区，但Hsieh和王文亮认为该设计主要提高了氮的去除率，对改善除磷效果非常有限；Hsieh增设了一层渗透系数较高的本地土壤，除磷效果也仅可达到85%。

为了解决现有设施存在的上述缺陷，本发明研发了一种高效脱氮除磷的双层填料生物滞留装置。

发明内容

本发明是为了解决现有设施存在的去鳞、氮低，去除效果不稳定的问题，而提供了一种高效脱氮除磷的双层填料生物滞留装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高效脱氮除磷的双层填料生物滞留装置，为圆柱形结构，自上而下由蓄水层、种植土层、填料层、排水层组成，其中所述的填料层为双层填料层，上层填料层內填充高透水性的填料，下层填料层内填充低透水性的填料。

进一步地，所述的蓄水层的深度为250mm。

所述的种植土层的植被为草本植物时，种植土层的厚度为230-280mm，表层覆盖树叶、树皮的混合物，中下层为土壤层。

所述的填料层厚度为800-1000mm，优选为900mm，上层填料为细石英砂，下层填料质量比为90：5:5的河沙：粉煤灰：秸秆的混合物，在填料层侧壁上自上而下依次开设有取样口。

所述的填料层的取样口依次开设在距填料层表层200mm、250mm、300mm、500mm、700mm、900mm的侧壁上。

所述的填料层的取样口位置设置有十字交叉状的集水管，每个集水管的上半部分打孔；为能够更多地收集下渗水流，在集水管上半部分打大孔，在大孔的边角部位打小孔，以便充分地收集下渗径流，取样口的阀门朝下安装，在装置内的十字形集水管和外部取样口的管内底齐平，管内无剩余水位，保证取样口及集水管的牢固性。

所述的取样口处的圆柱形侧壁内焊接一圈PVC塑料细条，并在内壁均匀粘附直径为2-3mm的小沙砾，此设计可保证取到来自不同填料层的分层水样，避免当进水顺着圆柱壁下渗时易出现的径流短路现象。

所述的排水层由砂滤层和砾石层组成，沙滤层厚度为80-120mm，由粒径为0.6-1mm的砾石组成，砾石层厚度为80-120mm，由粒径为3-6mm的砾石组成。

所述的排水层下部铺设有DN50的穿孔收集管，长450mm。

本发明设计了双层填料结构的生物滞留设施，即在低透水性填料上覆盖一层高透水性填料，主要原理是上层的填料透水性高，能够增加渗透速率，可降低设施发生堵塞的风险；下层的填料透水性低，增加了径流雨水与填料及其中微生物、金属的接触时间，能更有效地滞蓄氮磷，此外，高、低透水性填料结构有助于形成厌氧区，为硝化和反硝化作用提供有利环境，促进硝酸氮和亚硝酸氮转化为一氧化二氮或氮气；其中上、下两层填料优选的主要参照标准为表1。

表1填料的优选标准