專利名稱：橋面徑流的組合式處理工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋面徑流組合式處理工藝及其裝置，以用于橋面徑流的處 理，從而減輕橋面徑流污染對環(huán)境造成的危害，屬于雨水徑流處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外大量的研究表明，由于大氣沉降、車流量以及路面粗糙度等因素的影 響，橋面雨水徑流含有大量的懸浮固體、有機(jī)污染物、營養(yǎng)鹽類以及重金屬、多 環(huán)芳烴和油類等污染物。特別針對特大橋面而言，車流量更大，路面沉積物更多， 使得橋面雨水徑流污染更加嚴(yán)重。這些污染物進(jìn)入受納水體后影響水體自凈功 能，破壞水環(huán)境生態(tài)平衡，而且重金屬等難降解污染物最終還可能通過食物鏈進(jìn) 入人體，危害人類生存安全。特大橋經(jīng)常跨越敏感水體，不能直排，而特大橋內(nèi) 部結(jié)構(gòu)使橋面徑流雨水便于收集，進(jìn)而有利于徑流污染的處理。作為路面徑流污 染組成部分之一，橋面徑流污染處理工藝的研究開發(fā)已成為橋面徑流污染亟待解 決的重要研究內(nèi)容之一。
目前，國內(nèi)外針對路面徑流處理工藝開展了廣泛的研究，概況起來主要有植 被控制、滯留池、滲濾系統(tǒng)、氧化塘、濕地系統(tǒng)。
① 植被控制
植物控制是一種利用地表密植的植物對地表徑流中的污染物進(jìn)行截留的方 法，它能夠在徑流輸送過程中將污染物從徑流中分離出來，使到達(dá)受納水體的徑 流水質(zhì)獲得改善，達(dá)到保護(hù)受納水體的目的。該處理方法的缺點(diǎn)是徑流污染物去 除效果受到植被覆蓋的地表面積的影響很大，且植被控制對土壤滲透性要求較 高，不能普及。
② 滯留池
滯留池有濕式、干式和雙重滯留池幾種形式，其中主要以濕式滯留池為主。 濕式滯留池是指池中保持有一定水量的滯留池。該處理方法的缺點(diǎn)是處理效率受水在滯留池中的停留時間、流域面積、暴雨特征的影響，且單獨(dú)使用占地面積大， 需要考慮地下水位問題。 ③滲濾系統(tǒng)
滲濾系統(tǒng)是使地表徑流雨水暫時存儲起來，并滲透到地下的一種雨水徑流處 理方法。滲濾系統(tǒng)通常包括滲坑、滲渠、滲井等，主要用以去除溶解性污染物。 該處理方法最大缺點(diǎn)為滲濾系統(tǒng)的堵塞問題，當(dāng)處理的雨水徑流中懸浮固體含量 較高時，滲濾系統(tǒng)容易堵塞，且對土壤通透性要求高。
氧化塘
氧化塘，又稱為穩(wěn)定塘或者是生物塘。穩(wěn)定塘是經(jīng)過人工適當(dāng)休整的土地， 設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠自然生物凈化功能，使雨水得到凈化的一 種雨污水生物處理技術(shù)。根據(jù)出水方式的不同，可將氧化塘分為連續(xù)出水塘、控 制出水塘和IC存塘三類。該處理方法的缺點(diǎn)是處理效率隨季節(jié)性變化明顯，處理 效果不夠穩(wěn)定，防滲要求高，同時占地面積大。
⑤濕地系統(tǒng)
地下水位在地表或接近地表，或土地被一層潛水淹沒，或種植水生植物的土 地均稱之為濕地。飽和浸潤是濕地演化過程的主導(dǎo)因素。濕地是一種復(fù)雜的生態(tài) 系統(tǒng)，通常出現(xiàn)在陸地與水體的交界處，其特征通常是:植物生長茂盛，對營養(yǎng) 需求量大，分解速率高，沉積物及生化基質(zhì)具有大的吸附作用。濕地是一種高效 地控制地表 徑流污染的措施，它可以同化入流中大量的懸浮物或溶解態(tài)物質(zhì)。濕 地的處理效率與其地理位置、氣候、水力參數(shù)、濕地類型等有關(guān)。但是，該處理 工藝的缺點(diǎn)是當(dāng)雨水徑流中含有大量的懸浮固體時，僅利用人工濕地對其進(jìn)行處 理，會導(dǎo)致濕地系統(tǒng)的嚴(yán)重堵塞，使?jié)竦氐奶幚硇Ч黠@下降，且難以恢復(fù)其原 有功能。
上述幾種處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)并存，單獨(dú)使用不能達(dá)到處理要求。目前，國內(nèi)也 有針對雨水徑流處理工藝的專利，如2005年中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所申 請的一種復(fù)合流人工濕地及其應(yīng)用系統(tǒng)以及一種城市地表徑流生態(tài)處理方法。前 一種處理系統(tǒng)由垂直流人工濕地單元和水平流礫石床上下組合而成，然而該系統(tǒng) 不能解決濕地處理易于堵塞，處理效率低的問題，尤其不利于初期雨水的處理； 后一種處理系統(tǒng)依次由塘系統(tǒng)和人工濕地組成，該方法將城市雨水的15mm以下初期徑流截流后的進(jìn)入處理系統(tǒng)處理，但不能對整個降雨過程的雨水徑流進(jìn)行收 集處理，這對于跨越敏感水體的橋面徑流處理不具有適用性。2005年上海交通大 學(xué)申請了湖濱區(qū)初期雨水收集、分流及生態(tài)凈化集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)的生態(tài)凈化部 分由雨水儲存池和人工濕地組成，但對于車流量大，油污染嚴(yán)重的橋面徑流，其 除油能力差，不利于后續(xù)儲存池和濕地功能的發(fā)揮，易于堵塞，去除重金屬等難 降解污染物效率較低。此外，該工藝沒有考慮在濕地處理前增加充氧微曝氣的預(yù) 處理工段，進(jìn)而改善人工濕地的處理效率。2006年湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院彭 建國申請的路面徑流處理池，由預(yù)處理池、攔截圍堰、連通管和一級處理池組成， 其缺點(diǎn)是沒有很好利用預(yù)處理池與一級處理池之間的連接段，且截留小顆粒污染 物的能力較差。處理橋面雨水徑流的組合型工藝未見報道。且現(xiàn)有的徑流控制工 藝基本上由單一或簡單連接的處理單元構(gòu)成，未能充分利用工藝流程，受到的約
束條件多，處理效率低、對多種污染物的綜合處理能力差，應(yīng)對徑流水質(zhì)水量變 化較大特征的能力差，不能對徑流污染物進(jìn)行有效的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠提高橋面徑流污染處理效率并與環(huán)境相協(xié)調(diào)的橋面徑 流的組合式處理工藝及其裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明所述的一種橋面徑流的組合式處理工藝，先對收集到的橋面徑流進(jìn)行 隔油、沉淀處理，然后，將經(jīng)過上述處理后的徑流引至植草斜坡后，再將徑流通 入人工濕地進(jìn)行生化處理。
本發(fā)明所述的一種實(shí)現(xiàn)上述橋面徑流的組合式處理工藝的裝置，包括隔油
池、沉淀池以及人工濕地，隔油池的出水口與沉淀池的進(jìn)水口連接，沉淀池與人 工濕地之間設(shè)有植草斜坡，沉淀池的出水口高于植草斜坡的坡頂，植草斜坡的底 部與人工濕地的進(jìn)水口相對，使植草斜坡上流下的徑流經(jīng)過植草斜坡的底部從人 工濕地的進(jìn)水口進(jìn)入人工濕地。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
為了有效解決以上處理方法的局限性，本發(fā)明采用組合型工藝，將隔油池、 沉淀池以及人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行組合并引入種植特殊種草溝渠與斜坡，通過隔油池和沉淀池的預(yù)處理去除大部分的污染物，特別是去除雨水徑流中易于導(dǎo)致人工濕 地堵塞的懸浮固體，采用種植特殊種草溝渠和斜坡代替現(xiàn)有橋面徑流處理工藝中 所慣用的連接管道。這樣做使得整個組合工藝不僅有效解決了單一或簡單連接處 理工藝的處理效率低、對多種污染物綜合處理能力差、不能應(yīng)對橋面徑流水質(zhì)水 量變化較大的問題，而且有效地利用了各處理單元之間的連接段空間，大大提高 了除油、截留懸浮固體、去除重金屬等難降解污染物的能力，同時使得整個工藝 能與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，達(dá)到環(huán)境友好的目的。
本工藝是一種集種植特殊種草溝渠和斜坡、隔油池、沉淀池以及人工濕地處 理于一體的組合式橋面徑流處理工藝，具有隔油能力強(qiáng)、懸浮固體去除效率高、 常規(guī)及難降解污染物去除效率高、受客觀環(huán)境條件影響小、與環(huán)境協(xié)調(diào)性好、環(huán) 境友好的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低橋面徑流所攜帶的污染物對所跨越水體的危害，從 而防止環(huán)境污染。同時還具有結(jié)構(gòu)簡單、工程成本低廉、維護(hù)簡便等特點(diǎn)。適于 污染區(qū)橋面雨水徑流的處理工程以及徑流污染控制工程；該工藝具有水量水質(zhì)調(diào) 節(jié)、除油、截留懸浮固體、去除常規(guī)以及難降解污染物、匹配環(huán)境的功能，可以 適應(yīng)不同地區(qū)的橋面雨水徑流污染控制，能適應(yīng)各種不同污染負(fù)荷的沖擊，運(yùn)行 效果穩(wěn)定。
1、 本發(fā)明采用橋面徑流組合式處理工藝，與單一橋面徑流處理工藝不同， 兼有各單一工藝的優(yōu)點(diǎn)，隔油能力強(qiáng)、截留懸浮固體效率高、去除難降解污染物
效率高、受橋面徑流水質(zhì)水量變化的影響小。
2、 本發(fā)明引進(jìn)種植特殊種草溝渠與斜坡，代替現(xiàn)有處理工藝中各單元之間 的管道連接，這樣做使得在斜板沉淀池進(jìn)水區(qū)不需要設(shè)置濾欄；克服了單一隔油 池隔油效率不佳、沉淀池截留小顆粒懸浮固體能力低、濕地容易堵塞的缺點(diǎn)，提 高了整個工藝的隔油、截留懸浮固體、去除重金屬等的能力。
3、 本發(fā)明植草溝渠和植草斜坡采用特殊種類植被混種的方法，不僅能夠很 好地去除徑流中重金屬等難降解污染物，而且能夠很好地實(shí)現(xiàn)工藝處理構(gòu)筑物自 身與周圍的環(huán)境協(xié)調(diào)、融合，克服現(xiàn)有工藝影響感官和視覺的不良效應(yīng)。
4、 本發(fā)明采用橋面徑流組合式處理工藝，根據(jù)沉淀池蓄水時的濕地保濕水 水質(zhì)隨時間變化的規(guī)律確定沉淀池最佳水力停留時間t,，根據(jù)濕地干涸水位以及 濕地容積決定濕地的最佳水力停留時間t2，然后綜合t,和t2，取其中較大的值作為沉淀池的最佳水力停留時間t，最終可以確定沉淀池的最佳容積，沉淀池水力 停留時間t的確定能很好地解決沉淀池容積難以確定的問題。
5、 本發(fā)明采用沉淀池與人工濕地相配合，充分發(fā)揮了沉淀池作為預(yù)處理單 元的功能，去除徑流中懸浮固體，同時沉淀池具有水量、水質(zhì)調(diào)節(jié)功能，使得雨 天時人工濕地的負(fù)荷不會突然增加，而且沉淀池還能進(jìn)行蓄水，即濕地保濕水， 使得在晴天時人工濕地能夠有一定水質(zhì)、水量來源，保證濕地中微生物正常代謝 活動，這樣就提高了人工濕地能夠?qū)τ袡C(jī)污染物、重金屬、營養(yǎng)鹽類等污染物進(jìn) 行深度處理的能力。
6、 本發(fā)明植草斜坡坡面緩流使得沉淀池出水與空氣充分接觸；斜坡植被的 光合作用，使得植物根系部分氧氣濃度較高；因而當(dāng)進(jìn)入人工濕地之前的水流過 斜坡時，能夠得到充分富氧。通過大量試驗(yàn)研究得出經(jīng)過斜坡后的水中氧氣含量 比原水提高了 20%左右。經(jīng)過充分富氧之后的徑流進(jìn)入人工濕地后，使人工濕地 的前段實(shí)現(xiàn)好氧區(qū)功能，能更好的進(jìn)行硝化反應(yīng)，將徑流中的氮污染物轉(zhuǎn)化為硝 酸鹽氮，當(dāng)徑流流入人工濕地中后段后，此時徑流中富氧量很低，該段具備厭氧 區(qū)功能，能很好的進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將徑流前段的硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓沟脧?流中氮污染物得到很好的去除。


圖1本發(fā)明工藝流程圖。 圖2本發(fā)明植草溝渠斷面示意圖。 圖3本發(fā)明沉淀池結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4本發(fā)明植草斜坡剖面圖。 圖5本發(fā)明植草斜坡正面圖。 圖6本發(fā)明濕地結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7本發(fā)明工藝結(jié)構(gòu)剖面圖。 圖8本發(fā)明工藝總平面圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種橋面徑流的組合式處理工藝，其特征在于先對收集到的橋面徑流進(jìn)行隔 油、沉淀處理，然后，將經(jīng)過上述處理后的徑流引至植草斜坡后，再將徑流通入 人工濕地進(jìn)行生化處理。
實(shí)施例2
一種實(shí)現(xiàn)橋面徑流的組合式處理工藝的裝置，包括隔油池l、沉淀池2以
及人工濕地3，隔油池1的出水口與沉淀池2的進(jìn)水口連接，沉淀池2與人工濕 地3之間設(shè)有植草斜坡4，沉淀池2的出水口高于植草斜坡4的坡頂，植草斜坡 4的底部與人工濕地3的進(jìn)水口相對，使植草斜坡4上流下的徑流經(jīng)過植草斜坡 4的底部從人工濕地3的進(jìn)水口進(jìn)入人工濕地3。
在本實(shí)施例中，在隔油池l的進(jìn)水口上連接有第一植草溝渠5;在第一植草 溝渠5、第二植草溝渠6、人工濕地3及植草斜坡4上所種植的草為絨毛草、黑 麥草、東南景天或油菜。
所述隔油池1的出水口與沉淀池2的進(jìn)水口之間可以直接連接，也可以間接 連接，即在隔油池1與沉淀池2之間設(shè)有第二植草溝渠6，隔油池l的出水口 通過第二植草溝渠6與沉淀池2的進(jìn)水口連接。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
參考圖l， 一種橋面徑流組合式處理工藝，包括隔油池、沉淀池以及人工濕 地三大處理單元。圖2為進(jìn)入隔油池之前的及隔油池與沉淀池相連接的溝渠，該 溝渠為水平底面、梯形斷面結(jié)構(gòu)，是各單元連接的渠道；水平底面、梯形斷面渠 道的底面和側(cè)壁種植有特殊種類植被，渠道低寬大于0.3m，邊坡采用1:0.75 1:1.0 的磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流速取0.4 1.6m/s，設(shè)計(jì)水深為0.4~1.0m。圖3為沉淀池剖面 圖，所述的沉淀池采用普通斜板沉淀池，斜板傾角取60°，表面負(fù)荷取0.03 0.252(m3/m2*h)，頂部增加預(yù)制蓋板。圖4、圖5分別為與人工濕地相連接的斜 坡的剖面圖和正面圖；所述的傾斜渠道坡面種植對重金屬有超累積效應(yīng)的絨毛 草、黑麥草、東南景天、油菜這些特殊種類植被，坡面與地面的傾角取30°~45°。 圖6為人工濕地結(jié)構(gòu)示意圖，所述的人工濕地為水平潛流型人工濕地，入流方式 為傾斜坡面的順坡入流，填料床底部坡度取1~2%，出水端填料采用80~200mm 大礫石，其它部分采用10mm砂石，池體采用磚混結(jié)構(gòu)。各構(gòu)筑物之間進(jìn)水口設(shè)置多孔磚。
本工藝采用種植特殊種草溝渠與斜坡、隔油池、沉淀池以及濕地處理相組合， 能夠增強(qiáng)隔油能力，提高懸浮固體、常規(guī)及難降解污染物去除效率，不受客觀環(huán) 境因素影響，匹配環(huán)境、與環(huán)境很好融合，適用于橋面雨水徑流的收集處理工程 和徑流污染控制工程；該工藝具有水量水質(zhì)調(diào)節(jié)、隔油、截留懸浮固體、去除常 規(guī)以及難降解污染物、匹配環(huán)境的功能，可以適應(yīng)不同地區(qū)的橋面雨水徑流污染 控制，能適應(yīng)各種不同污染負(fù)荷的沖擊，運(yùn)行效果穩(wěn)定。
基本功能由工藝總平面圖8見，本工藝由植草溝渠、隔油池、沉淀池、植 草斜坡以及人工濕地所組成。各單元基本功能如下-
① 種植特殊種草溝渠功能，隔油池之前以及隔油池與沉淀池之間的連接段 由植草溝渠組成，用于截留雨水徑流中部分的懸浮固體、顆粒態(tài)污染物(包括有
機(jī)污染物、營養(yǎng)鹽類和油等)，提高對顆粒態(tài)污染物處理效率，特別是種植的特 殊種類草種，使得橋面徑流中重金屬得到更加有效的去除。
② 隔油池功能，隔油池發(fā)揮正常的隔油功能，去除徑流污染中油類。
③ 沉淀池的雙重功能，沉淀池發(fā)揮正常沉降顆粒態(tài)污染物的功能，同時在 晴天時為濕地系統(tǒng)維持正常運(yùn)行提供所需的水量水質(zhì)。
種植特殊種草斜坡功能，沉淀池與人工濕地之間采用植草斜坡相連，斜 坡坡面緩流使得沉淀池出水與空氣充分接觸；同時斜坡植被的光合作用，使得植 物根系部分氧氣濃度較高；因而當(dāng)進(jìn)入人工濕地之前的水流過斜坡時，能夠得到 充分富氧。通過大量試驗(yàn)研究得出經(jīng)過斜坡后的水中氧氣含量比原水提高了20% 左右。植草斜坡富氧的作用為人工濕地中微生物代謝提供了良好的環(huán)境，大大提 高人工濕地的處理效率，同時也使得沉淀池出水中的油類、懸浮固體、微小顆粒 態(tài)污染物以及重金屬得到進(jìn)一步的去除。
⑤人工濕地功能，人工濕地采用干濕交替運(yùn)行，雨天時發(fā)揮其正常的處理功 能，晴天時利用系統(tǒng)中微生物的作用處理剩余污染物，維持自身代謝。晴天時， 通過水泵進(jìn)行控制，將沉淀池所蓄水量、水質(zhì)泵入人工濕地，間隔時間、流量視 具體池容而定。這樣做使得濕地系統(tǒng)微生物保持很強(qiáng)的處理能力，能夠繼續(xù)處理 下一場降雨徑流污染物。
權(quán)利要求
1、一種橋面徑流的組合式處理工藝，其特征在于先對收集到的橋面徑流進(jìn)行隔油、沉淀處理，然后，將經(jīng)過上述處理后的徑流引至植草斜坡后，再將徑流通入人工濕地進(jìn)行生化處理。
2. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述橋面徑流的組合式處理工藝的裝置，包括隔油池(1)、沉淀池(2)以及人工濕地(3)，隔油池(1)的出水口與沉淀池(2) 的進(jìn)水口連接，其特征在于沉淀池(2)與人工濕地(3)之間設(shè)有植草斜坡(4)， 沉淀池(2)的出水口高于植草斜坡(4)的坡頂，植草斜坡(4)的底部與人工 濕地(3)的進(jìn)水口相對，使植草斜坡(4)上流下的徑流經(jīng)過植草斜坡(4)的 底部從人工濕地(3)的進(jìn)水口進(jìn)入人工濕地(3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在隔油池(1)的進(jìn)水口上連接 有第一植草溝渠(5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于在隔油池(1)與沉淀池(2) 之間設(shè)有第二植草溝渠(6)，隔油池(1)的出水口通過第二植草溝渠(6)與沉 淀池(2)的進(jìn)水口連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于在第一植草溝渠(5)、第二植 草溝渠(6)、人工濕地(3)及植草斜坡(4)上所種植的草為絨毛草、黑麥草、 東南景天或油菜
全文摘要
一種橋面徑流的組合式處理工藝，先對收集到的橋面徑流進(jìn)行隔油、沉淀處理，然后，將經(jīng)過上述處理后的徑流引至植草斜坡后，再將徑流通入人工濕地進(jìn)行生化處理。所述的處理裝置，包括隔油池、沉淀池以及人工濕地，隔油池的出水口與沉淀池的進(jìn)水口連接，沉淀池與人工濕地之間設(shè)有植草斜坡，沉淀池的出水口高于植草斜坡的坡頂，植草斜坡的底部與人工濕地的進(jìn)水口相對，使植草斜坡上流下的徑流經(jīng)過植草斜坡的底部從人工濕地的進(jìn)水口進(jìn)入人工濕地。本發(fā)明能夠提高橋面徑流污染處理效率。
文檔編號C02F9/14GK101624251SQ20091018315
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者傅大放, 季曉靚, 左曉俊, 賀 李, 剛 沈 申請人:東南大學(xué)