專利名稱：一種針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于城市環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境保護技術領域，具體涉及山地城市道路暴雨徑流面源污染源頭或傳輸過程的控制，尤其適用于地形起伏較大的區(qū)域。
背景技術：
不斷加快的城市化步伐迅速改變了原有的土地利用方式，大量的城市緑地被屋面或混凝土路面所取代，城市不透水下墊面迅速増加，給城市雨洪管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。一方面，雨天暴雨沖刷引起的城市面源污染已成為城市水環(huán)境的重要污染來源之一；另一方面，不透水下墊面的低暴雨徑流截留率給城市防洪帶來了巨大壓カ。針對日益嚴峻的城市水環(huán)境問題，很多城市暴雨管理的新理念應運而生，如英國的SUDS (Sustainable UrbanDrainage Systems)、美 IS 的 BMPs (Best Management Practices)矛ロ LID (Low Impa ctDevelopment)、澳大利亞的 WSUD (Water Sensitive Urban Design)等，這些暴雨管理理念的核心是通過構建系列調峰控污設施，以達到減少暴雨徑流和污染負荷的目的，因此，簡易高效的城市面源污染控制技術已成為解決城市雨洪問題和城市水環(huán)境問題的重要手段。已公開的中國專利展示了幾種城市面源污染的控制方法。專利文獻CN2863947Y“控制城市面源污染的初期雨水截留系統(tǒng)”提出ー種具有泥沙截留功能的初期雨水控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只考慮了固態(tài)泥沙的截留；專利文獻CN201835375U “ー種具有控制面源污染功能的雨水ロ”提出了一種可以截留固態(tài)污染物的雨水ロ，但該雨水ロ不具備消減徑流量和溶解性污染物的功能；專利文獻CN2913350Y “ー種凈化集中排放面源污染裝置”提出ー種面源污染末端控制裝置，不適合面源污染源頭控制或傳輸過程控制；專利文獻CN1621622A “平原河網(wǎng)地區(qū)面源污染強化浄化前置庫系統(tǒng)”提出ー種在平原河網(wǎng)地區(qū)強化面源污染控制的前置庫系統(tǒng)，但該系統(tǒng)需要有一定規(guī)模，占地面積較大，在用地緊張的城市地區(qū)并不適合；專利文獻CN101880089A“ー種處理低濃度面源污染的折流式人工濕地裝置”提出一種折流式人工濕地裝置，用于處理低濃度地表徑流，但該裝置需要設置調節(jié)池，加大了占地面積，且適用污染物濃度低，需要預先把地表徑流收集起來，若降雨量過大，則還存在暴雨徑流能否收集完全的問題。可見，城市面源污染控制的已有技術存在以下不足
(O重視了面源污染的水質調控而忽略了城市暴雨徑流量的調節(jié)；
城市面源污染控制既要考慮暴雨徑流水質的改善，同時更要兼顧暴雨徑流量的調節(jié)和污染負荷的消減。(2)有較高的固態(tài)污染物去除效率而未涉及溶解性污染物的去除；
溶解性營養(yǎng)鹽是城市面源污染控制的難點，而現(xiàn)有技術并未涉及溶解性污染物的去除，或去除能力有限，只有強化了溶解性營養(yǎng)鹽的去除效率才能從根本上解決城市面源污染問題。(3)缺乏適用于城市地區(qū)面源污染源頭或傳輸過程中控制的技術措施；城市地區(qū)土地資源緊張，用地布局復雜，在山地城市更是如此，實現(xiàn)城市區(qū)域各種用地布局暴雨徑流的靈活就地高效處理是解決城市雨洪問題的可行途徑，而現(xiàn)有技術布置靈活度不足或難以實現(xiàn)溶解性污染物的源頭或輸移過程消減。

發(fā)明內容
山地城市地形復雜，城市道路暴雨徑流初期沖刷現(xiàn)象突出，本發(fā)明針對山地城市道路的暴雨徑流產(chǎn)污特性，提出一種適合山地城市面源污染源頭或輸移過程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠高效截留泥沙等固態(tài)污染物，而且對于溶解性污染物有較高的去除效率，同時兼有分散徑流、延緩徑流產(chǎn)生時間和暴雨徑流洪峰錯流的功能，管理簡單，不需動カ即可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行，可廣泛用于山地城市交通干道、生活區(qū)道路等暴雨徑流的調控，出水可回用或排放。本發(fā)明的技術方案如下
一種針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由集水子系統(tǒng)、浄化子系統(tǒng)和覆蓋子系統(tǒng)三部分組成，主要適用于地形起伏較大的城市交通干道或生活區(qū)道路的初期暴雨徑流控制與污染物的去除。所述集水子系統(tǒng)由分流池、連接管和集水池組成；分流池與雨水ロ或者暴雨徑流收集管渠連接，分流池在底部一側開ロ接集水池，分流池在上部通過連接管接雨水管，集水池底部設置集泥井，集水池頂部鋪設蓋板，并預留人孔。所述凈化子系統(tǒng)由浮球閥和立體流濾池組成；立體流濾池設置在集水池底部的一偵牝兩者連通，在連通ロ處設置浮球閥；立體流濾池為多廊道折流式上下流濾池，每廊道填充不同粒徑的填料，且粒徑逐漸減小，立體流濾池末端有濾池出水ロ，立體流濾池的進水流量由浮球閥和濾池出水ロ之間的液位差自動控制。所述覆蓋子系統(tǒng)由上下兩層構成，下層為多孔性透氣吸附填料，上層為景觀裝飾設施，覆蓋在凈化子系統(tǒng)之上。本發(fā)明的主要優(yōu)點如下
I、實現(xiàn)了初期徑流和后期徑流的自動分離，使處理目標重點化，降低了處理規(guī)模，減少了基建費用，且不影響城市暴雨徑流的正常輸送。2、延緩了城市不透水下墊面暴雨產(chǎn)流的排放時間，從源頭上分散了暴雨徑流，自動實現(xiàn)了城市洪峰的錯峰。3、強化了初期暴雨徑流中污染物的去除，對于泥沙以及以固態(tài)形式存在的有機物、磷、重金屬等有明顯去除效果，尤其是加強了對溶解性營養(yǎng)鹽的去除。4、系統(tǒng)整體位于地下，通過覆蓋子系統(tǒng)的隔離處理，不會對周圍環(huán)境帶來景觀影響。5、系統(tǒng)長寬可調，布置靈活，尤其適用于地形起伏較大的地區(qū)。6、全過程用水位差自動控制，管理簡單，節(jié)約了能源。


圖I是該系統(tǒng)的平面示意 圖2是圖I的A-A剖面圖；圖3是圖I的B-B剖面 圖4是圖I的C-C剖面圖。圖中
I一雨水口2—分流池
3—連接管4ー濾池出水ロ
5—浮球閥6—集水池
7—集泥井8—集水池進水ロ 9 ー覆蓋子系統(tǒng)裝飾層 10—覆蓋子系統(tǒng)多孔吸附層
II一浄化子系統(tǒng)底部過水孔12—浄化子系統(tǒng)頂部過水孔。
具體實施例方式參見圖I圖3和圖4，該系統(tǒng)由集水子系統(tǒng)、浄化子系統(tǒng)和覆蓋子系統(tǒng)三部分組成。集水子系統(tǒng)由分流池2、連接管3、集水池6三部分組成，分流池2在底部開ロ作為集水池進水ロ 8，接集水池6，分流池在上部開ロ，通過連接管3接雨水管，集水池底部設置集泥井7。雨天降雨開始時，暴雨徑流通過雨水口 I或者暴雨徑流收集管渠進入分流池2，先通過分流池底部的開ロ進入集水池6，當水位高度達到連接管3的位置時，暴雨中后期徑流改由連接管道排放至雨水管，暴雨徑流收集結束。分流池的設置使暴雨徑流水平進入集水池，避免了水流擾動作用導致的集水池底泥流失，而且后期徑流中的大顆粒泥沙也可以在慣性カ的作用下自動匯集在集水池中(如圖I所示)。集水池的容積按照公式(I)計算，由分流池上部開ロ的標高控制，有效水深I. 0-2. O米，集水池底部設置集泥井，以便于底泥的清除，底泥清除頻率為每兩周或毎月I次。V =Ρ￥Α^ β........................... (I)
Y :集水池容積，m3 ； f :需收集的初期降雨量，mm 'φ :徑流系數(shù):匯水面積，m2。表I F與坡度對應關系
坡度 ]0% 2% [5% 110% 120%
JT (■、 6-7 4-5 3-4 2-3 I. 5-2
徑流系數(shù)-按照《給水排水設計手冊》的相關規(guī)定選取。參見圖I和圖2，浄化子系統(tǒng)由浮球閥5和立體流濾池構成。立體流濾池設置在集水池底部的ー側，兩者連通，在連通ロ處設置浮球閥。立體流濾池為多廊道折流式上下流濾池，每廊道填充不同粒徑的填料，且粒徑逐漸減小，立體流濾池末端有濾池出水ロ 4，立體流濾池的進水流量由浮球閥和濾池出水ロ之間的液位差自動控制。11為凈化子系統(tǒng)底部過水孔，12為凈化子系統(tǒng)頂部過水孔。集水池截留的初期徑流通過底部的浮球閥自動排入立體流濾池中，流量由浮球閥和濾池出水ロ的水位差控制(水位高差為5-20cm)。立體流濾池為至少8個廊道，第1-2廊道由粒徑30-50mm的卵石構成；第3-4廊道由粒徑10_20mm碳酸鈣碎石組成；第5-6廊道由5-10mm的碳酸鈣碎石構成；第7_8廊道由2_4mm陶粒構成。集水池的積水在水壓作用下通過浮球閥流入立體流濾池，水流在浄化子系統(tǒng)內進行三維流動，延長了穿行路徑，在三維流動過程中，溶解氧逐漸降低，水流的整個過程呈現(xiàn)出好氧-缺氧狀態(tài)，實現(xiàn)了總氮去除的生物條件，同時，初期暴雨徑流中的有機物和碳酸鈣填料可為反硝化提供碳源，保障了溶解性營養(yǎng)鹽的順利去除。集水池中沉積泥沙的及時清理可去除70%-90%的懸浮物，50%-70%的有機物，75%-90%的磷和重金屬，填料的吸附和截留作用進ー步強化了剰余污染物的去除，處理后的出水排入雨水排水系統(tǒng)或收集回用。每廊道長I. 5-2. 5米，長寬比5:1-4:1，深2. 0-2. 5米，具體參數(shù)視實際地形調整，以確保暴雨徑流在浄化子系統(tǒng)中有足夠的凈化時間。覆蓋子系統(tǒng)配置方式由上下兩層組成，覆蓋在凈化子系統(tǒng)之上。下層多孔吸附層10由多孔性透氣填料組成，以除去集水池和凈化子系統(tǒng)產(chǎn)生的氣味，厚度200-400mm ;上層為景觀裝飾層9，根據(jù)周圍的環(huán)境背景確定封場方式，以期與周圍環(huán)境和諧統(tǒng)一，可選擇人行道磚或綠地等。構筑本系統(tǒng)時，首先根據(jù)匯水面積和匯水區(qū)地形特點，按照公式(I)的計算方法確定集水池容積，根據(jù)控制技術實施地點的地形地貌和用地布局，確定本控制措施的尺寸參 數(shù)、相關高程和各部分的平面布置。然后，在雨水ロ處布設集水子系統(tǒng)，同時，做好浄化子系統(tǒng)的混凝土框架。集水池有效水深I. 0-2. O米，濾池池深2. 0-2. 5米，具體長度和寬度可根據(jù)場地情況適當調整。再次，按照專利說明，在浄化子系統(tǒng)各廊道中逐次填充凈化填料，同時，安裝濾池進水首端的浮球閥。最后，對整個系統(tǒng)作封場處理，浄化子系統(tǒng)封場處理方式為從下往上依次配制多孔吸附層和景觀裝飾層，各層間用無紡布隔開；對于集水池的封場，首先鋪設蓋板，并預留人孔，以便檢修和清理沉積泥沙，然后再按照凈化子系統(tǒng)的封場處理方法處理。
權利要求
1.一種針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)由集水子系統(tǒng)、凈化子系統(tǒng)和覆蓋子系統(tǒng)三部分組成； 所述集水子系統(tǒng)由分流池、連接管和集水池組成；分流池與雨水ロ或者暴雨徑流收集管渠連接，分流池底部開ロ接集水池，上部開ロ通過連接管接雨水管，集水池底部設置集泥井，集水池頂部鋪設蓋板，并預留人孔； 所述凈化子系統(tǒng)由浮球閥和立體流濾池組成；立體流濾池設置在集水池底部的ー側，兩者連通，在連通ロ處設置浮球閥；立體流濾池為多廊道折流式上下流濾池，每廊道填充不同粒徑的填料，且粒徑逐漸減小，立體流濾池末端有濾池出水ロ，立體流濾池的進水流量由浮球閥和濾池出水ロ之間的液位差自動控制； 所述覆蓋子系統(tǒng)由上下兩層構成，下層為多孔性透氣吸附填料，上層為景觀裝飾設施，覆蓋在凈化子系統(tǒng)之上。
2.根據(jù)權利要求I所述的針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，其特征在于集水池的容積按照公式(I)計算，由分流池上部開ロ的標高控制，有效水深
3.根據(jù)權利要求I所述的針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，其特征在于所述立體流濾池設置至少8級廊道，第1-2廊道內有粒徑30-50mm的卵石；第3_4廊道內有粒徑10-20mm碳酸鈣碎石；第5_6廊道內有5_10mm的碳酸鈣碎石；第7_8廊道內有2-4mm陶粒。
4.根據(jù)權利要求I所述的針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，其特征在于所述立體流濾池的每廊道長I. 5-2. 5米，長寬比5:1-4:1，深2. 0-2. 5米。
5.根據(jù)權利要求I所述的針對山地城市面源污染進行源頭或傳輸過程調控的系統(tǒng)，其特征在于浮球閥與立體流濾池的出水ロ水位高差為5-20cm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種針對山地城市面源污染進行源頭和傳輸過程調控的系統(tǒng)，由集水子系統(tǒng)、凈化子系統(tǒng)和覆蓋子系統(tǒng)三部分組成；所述集水子系統(tǒng)由分流池和集水池組成，集水池容積根據(jù)專利中公式(1)確定，并通過分流池中的連接管標高自動控制；所述凈化子系統(tǒng)由立體流濾池和浮球閥構成，濾池處理流量由浮球閥和出水口之間的液位差自動控制；所述覆蓋子系統(tǒng)由多孔吸附層和景觀裝飾層組成。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點充分利用山地城市的地形特點，實現(xiàn)了初期徑流與中后期徑流的自動分離，不需動力；水質凈化能力強，對于固態(tài)污染物以及溶解性污染物都有較高的去除效率；整個系統(tǒng)位于地下，不影響周圍景觀。
文檔編號E03F5/00GK102677764SQ201110308668
公開日2012年9月19日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者何強, 王書敏, 王振濤, 艾海男 申請人:重慶大學