專利名稱：用于處理水的生物滯留模塊、方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及水處理，具體涉及生物滯留系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其可用于處理雨水，并且便于描述與雨水相關(guān)的本發(fā)明。但應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不限于處理雨水。
背景技術(shù)：
雨水以及產(chǎn)生自暴雨事件的過量水可以對環(huán)境造成重大影響。如果沒有從我們的城市水路中去除污染物，增加的營養(yǎng)負(fù)荷等則可以引起藍-綠藻類在下游環(huán)境中爆發(fā)，這對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重后果。生物滯留是基于天然植物的技術(shù)，其用于去除包含于雨水徑流中的沉積物、有機物、重金屬、營養(yǎng)物和另一些污染物。在雨水業(yè)中，已知采用植物處理雨水污染的概念作為 水敏感城市設(shè)計的一種類型。生物滯留是隨著流體(如水)流經(jīng)介質(zhì)或生物系統(tǒng)生物去除污染物或營養(yǎng)物的方法。微生物在過濾介質(zhì)中生長增強了來自流向模塊的水中的污染物的滯留和降解。污染物(如重金屬)被截留在過濾介質(zhì)中。在過濾介質(zhì)中生長的植物的根還為生物膜生長提供表面，植物從該表面攝取營養(yǎng)物，從而將它們從過濾介質(zhì)中去除。此外，植物根上的有益菌將可溶性污染物轉(zhuǎn)化成無害形式。因此，生物滯留是環(huán)保型的水處理，其不使用有害或有毒的化學(xué)物質(zhì)。在生物滯留過程中，在暴雨事件之后，被污染的雨水流經(jīng)人工植被的砂濾池并緩慢地過濾該水至接收水路。重金屬被截留在砂介質(zhì)中，植物根上的有益菌將可溶性污染物轉(zhuǎn)化成無害形式。存在多種試圖降低該影響的生物滯留系統(tǒng)設(shè)計。最常見的形式是生物滯留池，通常稱為“雨水花園”，并且可以在過濾介質(zhì)下方包括缺氧區(qū)用于附加處理和土壤水分儲存容量。雨水花園是基于土壤的系統(tǒng)，其通過在排入排水系統(tǒng)之前，經(jīng)土壤介質(zhì)過濾來處理徑流。圖I中示出雨水花園100的典型橫截面，其由以下組成過濾層110-為土壤層，其作為污染物過濾層并支持植物生長。過渡層111-位于過濾層110下方，用于將過濾層110與排水層112分離以避免排水管117堵塞。排水層112-位于過渡層111下方，其為相對自由的排水層，包括多孔排水管117。任選地，雨水花園還可以包括土壤覆蓋層114，以抑制雜草并保持下方的過濾層中的水分。雨水花園還可以具有停留區(qū)115，在停留區(qū)115中，水可以累積在植物116的暴露部分118的基部。圖2示出包括缺氧區(qū)113的雨水花園的典型橫截面。雨水花園中的主要污染物去除機制是在延伸的滯洪蓄水(detention storage)中沉降；通過過濾介質(zhì)過濾；通過生物膜攝取營養(yǎng)物；通過土壤細菌進行營養(yǎng)物吸收和污染物分解；和通過過濾顆粒吸附金屬和營養(yǎng)物。這些現(xiàn)有類型的過濾和滯留系統(tǒng)有許多問題。當(dāng)幼株在這些雨水花園中生長時，在去除污染物中它們不如完全建成的生物滯留系統(tǒng)有效。已經(jīng)觀察到一些雨水花園系統(tǒng)的幼株建立不良，幼株經(jīng)受低于平均值的降雨量，導(dǎo)致幼苗在其達到成熟之前脫水并變干從而死亡。這些雨水花園系統(tǒng)還常常需要有效的維護，特別是在最開始建立時，并且如果未進行必要的維護的話，雨水花園將不能正常地運行，而在最壞的情況下則需要被更換。因此，采用這些系統(tǒng)的維護費用經(jīng)?？赡芨摺，F(xiàn)有系統(tǒng)的另一缺點是不能被容易地且有代表性地重置。如果系統(tǒng)存在問題，則需要更換整個系統(tǒng)。傳統(tǒng)的系統(tǒng)相對較小并且不能俘獲大體積的雨水，因為淺的延伸深度(停留區(qū))使水迅速地繞過處理設(shè)備。如果水繞過系統(tǒng)或直接流經(jīng)系統(tǒng)而未經(jīng)處理，則處理有效性降低，因為繞過的水受到很少受到或未受到處理。濕地是一個替選的處理選擇，但需要大量土地。當(dāng)與雨水花園的大小相比時，濕地作為處理水的系統(tǒng)的效率要低得多。
在本說明書中包括文獻、裝置、條例或知識的任何討論以解釋本發(fā)明的上下文。其應(yīng)當(dāng)視為承認(rèn)形成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)或相關(guān)領(lǐng)域的公知常識的一部分的任何所述材料在澳大利亞或任何其它國家在本文的權(quán)利要求優(yōu)先權(quán)日或之前。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供一種用于處理水的生物滯留模塊。該模塊包括側(cè)壁和其中具有排水口的基底。側(cè)壁和基底配置成容納使植物能夠在其中生長的過濾介質(zhì)。側(cè)壁優(yōu)選地由多個可連接壁板構(gòu)成，所述可連接壁板能夠與另外的類似壁板鎖定并且還可與基底鎖定。優(yōu)選地，該可連接壁板能夠從基底移除。側(cè)壁優(yōu)選是不透水的。優(yōu)選地，基底的開放面積大于基底總面積的50%。基底優(yōu)選地由多個基底板構(gòu)成。模塊可以包括對準(zhǔn)基底板交會處的至少一個分隔板。優(yōu)選地，可連接壁板由榫舌和凹部構(gòu)造連接，由此將在一個壁板上的榫舌插入第二壁板的凹部從而使壁板連接在一起。榫舌可以是凸榫的形式，凹部可以是榫眼的形式，從而形成榫眼和凸榫構(gòu)造。還可以期望的是可連接壁板通過優(yōu)選為螺釘?shù)墓潭ㄑb置固定至另外的壁板和/或基底?？善谕氖菍⒒椎囊徊糠殖尚螢橛兄谠谝呀?jīng)將模塊放入生物滯留水處理系統(tǒng)中的位置之后移除模塊。模塊可以由塑料、優(yōu)選回收塑料制成。此外，在平面圖中模塊優(yōu)選為矩形，并且更優(yōu)選在平面圖中為方形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了用于處理水的系統(tǒng)，其包括放置于過濾區(qū)中以形成過濾層的一個或更多個生物滯留模塊，其中所述模塊配置成可以從過濾區(qū)中移除。該系統(tǒng)優(yōu)選地包括池，池可以進一步包括內(nèi)襯。優(yōu)選地，用于處理水的系統(tǒng)還包括在過濾層上方的停留區(qū)；用于收集經(jīng)處理水的收集機構(gòu)；和用于引導(dǎo)不能被處理的過量水離開模塊的溢流旁路。優(yōu)選地，用于處理水的系統(tǒng)還包括缺氧區(qū)。還可以期望的是，用于處理水的系統(tǒng)還包括儲存機構(gòu)，該儲存機構(gòu)用于在流經(jīng)生物滯留模塊之前或之后儲存未經(jīng)處理雨水和/或經(jīng)處理雨水。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于處理水的系統(tǒng)，其包括過濾層；過濾層上面的停留區(qū)；在過濾層之下用于收集經(jīng)處理水的收集機構(gòu)；用于引導(dǎo)不能被處理的過量水離開過濾層的溢流旁路；用于儲存未經(jīng)處理雨水和/或經(jīng)處理雨水的至少一個儲存機構(gòu)。優(yōu)選地，溢流旁路將不能被處理的過量水引導(dǎo)入所述至少一個儲存機構(gòu)中。還可以期望的是，用于處理水的系統(tǒng)還包括用于從未經(jīng)處理雨水預(yù)過濾較大顆粒物質(zhì)和碎片的裝置。優(yōu)選地，所述預(yù)過濾裝置包括以下中的至少一種大顆粒和碎片過濾器或沉降室。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括用于儲存經(jīng)預(yù)過濾未經(jīng)處理雨水的第二儲存機構(gòu)，其期望地位于至少一個儲存機構(gòu)之下。優(yōu)選地，用于處理水的系統(tǒng)包括用于可控地釋放雨水至接收水路的裝置并且還包括用于循環(huán)所儲存的未經(jīng)處理雨水和/或再循環(huán)經(jīng)處理雨水回到系統(tǒng)中以待處理和/或再處理。
該系統(tǒng)還可以包括在停留區(qū)上方的格柵。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理水的方法，其包括以下步驟提供生物滯留模塊；將過濾介質(zhì)放入模塊；在模塊中的過濾介質(zhì)中使植物生長至所期望的成熟水平；在水處理位置準(zhǔn)備過濾區(qū)以接收一個或更多個模塊；將一個或更多個模塊放入過濾區(qū)，以使得待處理的水被引導(dǎo)流入模塊并經(jīng)模塊處理；以及從模塊收集經(jīng)處理水。可以期望的是，用于處理水的方法還包括再循環(huán)經(jīng)處理雨水回到系統(tǒng)中以待再處理的步驟。還可以期望的是該方法還包括以下步驟從未經(jīng)處理雨水過濾大顆粒；收集和/或儲存經(jīng)過濾的未經(jīng)處理雨水；以及循環(huán)經(jīng)過濾的未經(jīng)處理雨水以通過模塊處理。上述模塊優(yōu)選地用于水處理方法和系統(tǒng)二者中。優(yōu)選地，在將模塊放置于過濾區(qū)中之前，移除壁板。優(yōu)選地，處理水的方法還包括在將植物運輸?shù)剿幚砦恢弥?，在園藝環(huán)境(苗圃)中生長植物的步驟。還可以期望的是，用于處理水的方法還包括以下步驟監(jiān)測模塊的有效性；一旦認(rèn)為模塊無效，就移除無效模塊并用有效模塊更換。用于處理水的方法優(yōu)選地還包括以下步驟通過剪除已穿過模塊的基底的根以從過濾區(qū)移除無效模塊；以及將模塊移除過濾區(qū)。


方便的是關(guān)于示出本發(fā)明優(yōu)選實施方案的附圖進一步描述本發(fā)明。本發(fā)明的其它實施方案也是可以的，因此，附圖的細節(jié)不應(yīng)理解為替代本發(fā)明前述的一般性。圖I示出沒有缺氧區(qū)的現(xiàn)有技術(shù)雨水花園的典型橫截面。圖2示出具有缺氧區(qū)的現(xiàn)有技術(shù)雨水花園的典型橫截面。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于處理水的系統(tǒng)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的用于處理水的系統(tǒng)。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案的用于處理水的系統(tǒng)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于處理水的系統(tǒng)的一部分的橫截面。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的生物滯留模塊。圖8是圖7所示的模塊的頂視圖，示出模塊基底中的排水口。
圖9A是圖7所示的模塊的一角的分解透視圖。圖9B是圖9A所示模塊的角的 一個替代分解圖。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的生物滯留模塊，其包括分隔板。圖11示出包括在過濾介質(zhì)中的植物的圖10生物滯留模塊。圖12示出圖11中的生物滯留模塊的分解圖。優(yōu)選實施方案詳述現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的生物滯留模塊、系統(tǒng)和方法的實施方案進行描述。生物滯留系統(tǒng)可以用于需要進行水處理的多種不同應(yīng)用中。這可包括地方政府、理事會、商業(yè)或甚至家庭應(yīng)用?？梢酝ㄟ^采用從水中生物去除污染物的生物滯留過程天然地處理臟水和/或被污染的水。污染物被從水中去除并在植物中轉(zhuǎn)化成危害較小的物質(zhì)和/或保留在過濾介質(zhì)中。在一個有效的系統(tǒng)中，流經(jīng)過濾介質(zhì)的水被處理并且相當(dāng)大比例的污染物被去除。在現(xiàn)有技術(shù)的生物滯留系統(tǒng)(如圖I或2所示的雨水花園)中，植物116隨意地種植于土壤中，并且期望其以有效且高效的方式處理水。但是，在許多情況下，它們并非如此。在這樣的系統(tǒng)中產(chǎn)生了許多問題和許多缺點，這導(dǎo)致包括幼株成林不良、植物效率低下、維護成本高，并且如果系統(tǒng)存在問題，則經(jīng)常需要更換整個系統(tǒng)而非僅僅幾株植物。圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于有效且高效地處理水的模塊化生物滯留系統(tǒng)，其示出處理雨水的應(yīng)用。當(dāng)下雨時，未被俘獲于例如壩、雨水容器或花園中的過量水流入雨水系統(tǒng)，常常將垃圾和其它污染物(如油、重金屬或其它污染物)沖入雨水管或水路中。圖3所示的生物滯留系統(tǒng)20包括置于過濾區(qū)14中以形成過濾層22的一個或更多個生物滯留模塊40。所述模塊配置成可以從過濾區(qū)14移除。如圖3至6所示，生物滯留系統(tǒng)還可以包括以下中的一個或更多個過濾層22上方的停留區(qū)24 ;過濾層22下方的過渡層11 ;過渡層11下方的排水層12 ;用于收集經(jīng)處理水的收集機構(gòu)27 ;以及引導(dǎo)不能被過濾的過量水離開模塊的溢流旁路28。該系統(tǒng)還可以包括缺氧區(qū)13。該系統(tǒng)還可以包括其中可以放置上述層的池25。此外，模塊40也可以被置于池25中，作為過濾區(qū)14的一部分，并且配置成可以從過濾區(qū)14移除。如圖5所示，池25還可以有內(nèi)襯26，以幫助從過濾區(qū)14移除模塊或防止排水層12下方發(fā)生泄露。在如圖3所示的生物滯留系統(tǒng)中，臟水和被污染的水從入口管23流出，入口管23配置成從外部來源為生物滯留系統(tǒng)供應(yīng)水。優(yōu)選地，入口管23直接連接雨水供應(yīng)(例如雨水管)，并配置成供應(yīng)水至生物滯留模塊40上。未立即浸入模塊中的過濾介質(zhì)的雨水可以停留在停留區(qū)24直至其可以被模塊過濾。不能被容納在停留區(qū)、等待最終經(jīng)模塊過濾和處理的過量水由溢流旁路(圖3中未示出，圖5中的項28)引導(dǎo)離開模塊。然后，被引導(dǎo)至溢流旁路的過量水可以被俘獲和/或儲存然后再循環(huán)入系統(tǒng)中以在后面的階段中處理。圖4中示出本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案。該實施方案(和圖5所述的實施方案)示出該生物滯留系統(tǒng)如何不僅可用于處理雨水還可用于俘獲和儲存雨水用于再利用。在圖4所示的生物滯留系統(tǒng)中，流經(jīng)入口管(圖4中未示出，圖3中的項23)的水流經(jīng)預(yù)過濾級。預(yù)過濾級可以包括以下中的至少之一用于過濾大顆粒或物體(包括碎片)的裝置，如大污染物捕集器(gross pollutant trap, GPT) 33、沉降室34或初級接收罐35。在圖4中，預(yù)過濾級布置為使得雨水被供應(yīng)至GPT 33，進而將經(jīng)過濾的水供應(yīng)至沉降室34，進而供應(yīng)初級接收罐35。但是，可以根據(jù)需要省略這些組件中的任何一個。初級接收罐35進一步配置成供應(yīng)水至模塊40。在圖4中，通過泵36將水從初級接收罐35供應(yīng)至模塊40。大污染物陷阱(GPT) 33可以具有常規(guī)形式。它被包括在系統(tǒng)中以去除堵塞碎片并且通常是用于此類污染去除的初級機構(gòu)。沉降室34是模塊化的并且由混凝土制成。有利地，沉降室34提供減少雨水流入物的能量的裝置并且提供收集砂、粉沙顆粒、浮動碎片和油的靜水室，以使來自初級接收罐35的懸浮固體最小化。沉降室34的每一端都有接入點(未示出)，從而允許經(jīng)由噴射器卡車或其它方法(未示出)容易地移除累積的沉降物。 初級接收罐35配置成儲存已經(jīng)從其除去大污染物和粗沉降物的經(jīng)預(yù)過濾的水。初級接收罐35也是模塊化的從而提供形狀和體積的靈活度。初級接收罐35能夠容納與3個月暴雨流事件相應(yīng)的體積的水，但是，其可以根據(jù)需要容納得更多或更少。在初級接收罐35中提供有接入點(未示出)以允許進入清除積聚的泥沙。還可期望將容器35配置成引導(dǎo)任何積聚的泥沙塊容易地到達位置。如圖4所示，泵36可浸沒在并且位于初級接收罐35中以提供水至模塊40。該泵包括浮動的排出口(未示出)，使得在泵的運行期間從初級接收罐35中的該排水點移除最干凈的水(位于所儲存的水的頂面附近的水)。在降雨事件之后，應(yīng)當(dāng)在經(jīng)過使較細的泥沙顆粒沉降至低于泵36的排水點之足夠的時間時才運行泵。然后，從初級接收罐35通過泵36泵送的經(jīng)預(yù)過濾的水可以進行與圖3所示的系統(tǒng)中相同的過程。也就是說，將所泵送的經(jīng)預(yù)過濾的水供應(yīng)至生物滯留模塊40。未立即浸入模塊中的過濾介質(zhì)中的經(jīng)預(yù)過濾的雨水將停留在停留區(qū)24中直至其可以被模塊過濾。不能被容納在停留區(qū)、等待最終被模塊過濾和處理的過量水被溢流旁路(圖3和4中未示出，圖5中的項28)引導(dǎo)離開模塊。然后，引導(dǎo)至溢流旁路的過量水被捕集和/或儲存然后再循環(huán)入系統(tǒng)中以在隨后的階段中處理。在一個替代實施方案(未示出)中，可以省略該模塊并且可以在再利用罐位置的上方構(gòu)建更常規(guī)的雨水花園。但是，該布置較不優(yōu)選。已流經(jīng)過濾層22、過渡層11和排水層22的經(jīng)處理水隨后被收集于收集機構(gòu)27中(示于圖5和6中)。該系統(tǒng)還可以包括用于儲存經(jīng)處理水的儲存機構(gòu)29(也稱為再利用罐)(如圖3和4所示)。已經(jīng)被儲存的經(jīng)處理水可以被運輸用于其它地方，或者，作為一個替代方案，再循環(huán)回到系統(tǒng)中進行進一步處理。在圖4中，再利用罐29位于初級接收罐35上方以允許將經(jīng)過濾的水由于清洗功能而重力排放至下游水路中。在圖3和4中，經(jīng)由再利用罐29中的泵38實現(xiàn)經(jīng)過濾的水的再循環(huán)，其將水輸送回到模塊40以進行進一步處理。此外(或者作為一個替代方案)，該系統(tǒng)包括用于經(jīng)由例如流出機構(gòu)37(圖3和4)或溢流旁路28(圖5)而可控地釋放雨水至接收水路的裝置。用于花園等的灌溉用水僅來自再利用罐29。其它的功能如紫外線消毒、泵送控制或灌溉分布可以在靠近主容器35的位置處進行或控制?？刂破骱凸喔缺脙?yōu)選地容納在安全容器(未示出)中，該安全容器為所有的電控制元件提供接入點。
生物滯留系統(tǒng)可以用于特定應(yīng)用中，如停車場、工業(yè)區(qū)或道路(圖5)。在這些應(yīng)用中的生物滯留系統(tǒng)需要是不引人注意的，因此常規(guī)的生物滯留系統(tǒng)通常局限于停車場的外周。圖5所示的生物滯留系統(tǒng)可以用于停車場應(yīng)用，但不必局限于停車場的外周。圖5示出該系統(tǒng)還可以進一步包括格柵30，其位于生物滯留模塊的上方，并且可以固定至池25和/或放置于池25中的混凝土壁31的頂部和/或任何其它結(jié)構(gòu)。這樣，可以將生物滯留模塊構(gòu)建為位于停車場地平面以下的承重生物滯留系統(tǒng)的一部分。因此，汽車可以駛過格柵而不會損壞植物、生物滯留模塊或系統(tǒng)，而該生物滯留系統(tǒng)仍能夠處理水。生物滯留模塊可以用于如上述的那些生物滯留系統(tǒng)中。根據(jù)本發(fā)明的生物滯留模塊的優(yōu)選實施方案示于圖7至12中。模塊40包括側(cè)壁42和其中具有排水口 44的基底41。如圖11和12所示，側(cè)壁42和基底41配置成包括植物可以在其中生長的過濾介質(zhì)。側(cè)壁可以是不透水的。如圖8所示，基底41具有由排水口形成的開放面積44，其大于基底總面積的50%。其允許經(jīng)處理水以高速流經(jīng)模塊并保持水力傳導(dǎo)率，使得模塊在過濾介質(zhì)中不保留過多的水。如果模塊保留了過多的水，則其在排水方面將無效或效率不高。排水口布置為 確保模塊允許水經(jīng)處理并流經(jīng)系統(tǒng)且同時仍將過濾介質(zhì)和植物保留在模塊中。成熟植物的植物根系將過濾介質(zhì)保持在一起以使得過濾介質(zhì)不會“下落”穿過排水口或“落”到側(cè)面，或者如果從模塊中移除側(cè)壁或當(dāng)從模塊中移除側(cè)壁時使壁坍塌。側(cè)壁42由多個可連接壁板45構(gòu)成，壁板45可以與其它類似的壁板相連接并且還可以與基底41相連接?？蛇B接壁板45優(yōu)選地以榫舌46和凹部47構(gòu)造連接，由此在一個可連接壁板45上的榫舌46插入第二可連接壁板45的凹部47以將壁板連接在一起。還可以將該榫舌和凹部構(gòu)造描述為榫眼和凸榫構(gòu)造。如圖9A和9B所示，榫舌46可以是凸榫的形式，凹部47可以是榫眼的形式?？蛇B接壁板45可以通過固定裝置48固定至其它的壁板45和/或基底41，固定裝置48優(yōu)選為一個或更多個螺釘(如圖9A和9B所示)。在生物滯留模塊的一個替代實施方案(未示出)中，可連接壁板上的榫舌可以具有自鎖布置，包括將榫舌鎖入凹部的錐形端或鉤，從而將兩個壁板連接在一起?；卓梢酝ㄟ^自鎖的夾持布置與側(cè)壁板相連接?？蛇B接壁板還可以通過優(yōu)選為螺釘?shù)墓潭ㄑb置固定至其它壁板和/或基底。如圖10和12所示，生物滯留模塊的基底41還可以由多個鄰接的基底板51構(gòu)成。與基底板51彼此鄰接處對準(zhǔn)的分隔板55可見于圖10和12中。在模塊中植入過濾介質(zhì)和未成熟植物之前，將這些分隔板55插入模塊40中。可以期望的是具有不同尺寸(或形狀)的生物滯留模塊以適配不同尺寸的處理位置。分隔板55和基底板51允許將模塊分隔為較小的部分53，其可以被植入系統(tǒng)中更小或更難操作的區(qū)域，而無需制造不同尺寸的模塊。不同的水處理應(yīng)用可能需要將不同量的過濾介質(zhì)放置于模塊中或用于系統(tǒng)中的最終用途。模塊可以在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)具有深度計以指示已經(jīng)在模塊中放入了多少過濾介質(zhì)。該特征可以存在于前述生物滯留模塊的任意實施方案中。 每個壁板優(yōu)選是相同的，并且每個基底板也優(yōu)選是相同的。這是有利的，因為只需要制造一種壁板和基底板，所以減少了成本。此外，模塊側(cè)壁和基底的模塊化結(jié)構(gòu)允許將處于其未組裝形式的模塊“平整包裝”，因此占用較少的空間，以進行高效運輸和儲存，這也減少了成本。
生物滯留模塊可以由塑料、優(yōu)選地為再循環(huán)塑料制成，因此，其耐用并且能夠在系統(tǒng)中保留數(shù)年的時間。由塑料或聚合物材料制成還意味著其是輕質(zhì)的，有助于減少運輸成本。如圖7至12所示，在平面圖中模塊為矩形，更優(yōu)選在平面圖中為方形。該形狀使得更易于布置模塊陣列。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案之處理水的方法包括提供生物滯留模塊；將過濾介質(zhì)放入模塊；在模塊中的過濾介質(zhì)中使植物生長至期望的成熟水平；在水處理位置準(zhǔn)備過濾區(qū)以接收一個或更多個模塊；將一個或更多個模塊放入過濾區(qū)中以使得引導(dǎo)待處理的水流入模塊并經(jīng)模塊過濾；以及收集來自模塊的經(jīng)處理水。前述生物滯留模塊的實施方案的任意一個均可以在該方法中用于處理水。優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括可以將模塊放置于其中的池。可期望地，在特定應(yīng)用如停車場中，池還具有內(nèi)襯以幫助限定池的邊界并防止經(jīng)處理的水泄露。置于在池側(cè)面上的內(nèi)襯材料可以幫助引導(dǎo)模塊所應(yīng)放置的位置。此外，該系統(tǒng)可以具有在排水層下方的缺氧區(qū)?？梢栽诜胖糜谀K內(nèi)側(cè)的過濾介質(zhì)中使植物種類如莎草、草或燈心草、地被或灌 木生長。這些植物通常被選擇用于生物滯留應(yīng)用，因為一旦成熟，就很少需要或不需要進行維護。當(dāng)在模塊中生長植物時，側(cè)壁提供使過濾介質(zhì)和植物不會脫落的結(jié)構(gòu)。模塊側(cè)壁使得更容易在需要時將其中有植物生長的模塊運輸?shù)狡谕恢?。在將容納成熟植物和過濾介質(zhì)的模塊放置于過濾區(qū)或池中之前，能夠從基底移除可連接側(cè)壁板。由于植物在模塊中的過濾介質(zhì)中生長，所以它們的根系也生長并幫助植物在過濾介質(zhì)中成熟。植物的根系使過濾介質(zhì)保持在一起(也稱為植物被根束縛)，這樣即使在側(cè)壁板從模塊移除時，植物和過濾介質(zhì)仍保持在原位。優(yōu)選地，在運輸?shù)剿幚硐到y(tǒng)以及放置于水處理系統(tǒng)中之前，在園藝環(huán)境中，將植物在生物滯留模塊中生長約6至9個月(或至期望的成熟水平)，直到它們完全成熟并進行根束縛。在園藝環(huán)境中，在植物仍不成熟且在生長時，可以將模塊放置于塑料、混凝土或其它不滲透性表面(但非水、土壤或其它這種介質(zhì))，以防止植物根穿過基底并連接至或穿過下方的基質(zhì)。或者，可以將模塊放置于托板上從而將大部分模塊基底暴露于空氣。根在空氣中不能生存。因此，隨著根生長或穿透基底并暴露于空氣，模塊外的根(也就是說，穿過基底的那些)將相繼死去。這稱為空氣修剪。在將容納成熟植物的模塊放入系統(tǒng)中時，模塊和植物立即完全發(fā)揮作用并且能夠有效地處理水。因此，一旦將它們放入系統(tǒng)中，就很少需要或不需要進行維護，這是非常有利的。而現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)一旦不能有效或高效地處理水，就必須將其完全挖出，并且這可包括挖出可為系統(tǒng)一部分的任何水路或其它基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這通常是必要的，因為植物的根伸展，向下穿過排水面，在系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中或周圍纏結(jié)，并常常損壞現(xiàn)有管道或其它基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。因此，在植物被移除時，它們能夠進一步損壞管道和水路?；蛘撸绻?dāng)植物被挖出或拔出時，根纏繞著管道和水路，則管道和水路也可能被拔出。在上述水處理系統(tǒng)中，使用模塊直至它們不再有效，這可以超過五年。這樣，處理水的方法還可以包括監(jiān)測模塊的有效性；一旦認(rèn)為模塊無效，所需要做的就是移除每個無效的模塊并用有效的“新”模塊更換。預(yù)生長于如上所述的模塊中的植物的大部分植物根都容納在模塊中(包括根團)。延伸穿過基底的根是未容納的根并且不如容納的根團結(jié)實。為了從系統(tǒng)移除模塊，需要剪除已通過基底中排水口生長的根。這樣，與常規(guī)系統(tǒng)不同，不需要挖出整個根系。只需要移除過濾介質(zhì)盡量低至基底，這包括過濾介質(zhì)的大約上部200mm、包括于系統(tǒng)內(nèi)的模塊的基底41和植物。一旦移除，就用容納其根發(fā)展良好的成熟植物的有效模塊進行更換。模塊的基底41不完全是平坦的。將其成形為有助于通過使基底下的根更易于剪除來移除模塊。一旦剪除根，就可以將模塊從系統(tǒng)移除并用“新”的有效模塊來更換?？梢酝ㄟ^例如挖掘機或鐵鏟的裝置來移除模塊。與在安裝在水處理系統(tǒng)裝置之前在生物滯留系統(tǒng)中生長的植物結(jié)合上述系統(tǒng)的模塊化性質(zhì)，與耗費12個月以建成的常規(guī)生物滯留系統(tǒng)不同，上述系統(tǒng)在安裝時就完全功能化并且有效。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在本文所描述的發(fā)明或所附權(quán)利要求書中所要求保護的精神和范圍內(nèi)，該系統(tǒng)還可以有其它的實施方案和布置。
權(quán)利要求
1.一種用于處理水的生物滯留模塊，所述模塊包括側(cè)壁和其中具有排水口的基底，其中所述側(cè)壁和基底配置成容納植物能夠在其中生長的過濾介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物滯留模塊，其中所述側(cè)壁是不透水的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的生物滯留模塊，其中所述側(cè)壁由多個可連接壁板構(gòu)成，所述可連接壁板能夠與另外的類似壁板鎖定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述側(cè)壁能夠與所述基底鎖定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述基底的開放面積大于基底總面積的50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述可連接壁板能夠從所述基底移除。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述基底由多個基底板構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物滯留模塊，其中所述模塊包括對準(zhǔn)所述基底板交會處的至少一個分隔板。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述可連接壁板通過榫舌和凹部構(gòu)造連接，由此將在一個可連接壁板上的榫舌插入第二可連接壁板的所述凹部中以將所述壁板連接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述可連接壁板通過固定裝置固定至另外的壁板和/或所述基底。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生物滯留模塊，其中所述固定裝置包括一個或更多個螺釘。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述基底的一部分成形為有助于在已經(jīng)將所述模塊放置于生物滯留系統(tǒng)內(nèi)的位置之后移除所述模塊。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述模塊由塑料、優(yōu)選回收塑料制成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的生物滯留模塊，其中所述模塊在平面圖中是矩形的并且優(yōu)選在平面圖中是方形的。
15.一種用于處理水的系統(tǒng)，其包括放置在過濾區(qū)中以形成過濾層的一個或更多個生物滯留模塊，其中所述模塊配置成能夠從所述過濾區(qū)移除。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括池。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述池包括內(nèi)襯。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述生物滯留模塊是如權(quán)利要求I至14中任一項限定的模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括 在所述過濾層上方的停留區(qū)； 用于收集經(jīng)處理水的收集機構(gòu)；和 用于引導(dǎo)不能被處理的過量水離開所述模塊的溢流旁路。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括缺氧區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括用于儲存未經(jīng)處理雨水和/或經(jīng)處理雨水的儲存機構(gòu)。
22.一種用于處理水的系統(tǒng)，其包括 過濾層； 在所述過濾層上方的停留區(qū)； 在所述過濾層下方用于收集經(jīng)處理水的收集機構(gòu)； 用于引導(dǎo)不能被處理的過量水離開所述過濾層的溢流旁路； 用于儲存未經(jīng)處理雨水和/或經(jīng)處理雨水的至少一個儲存機構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述溢流旁路將不能被處理的過量水引導(dǎo)入所述至少一個儲存機構(gòu)中。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括用于從未經(jīng)處理雨水預(yù)過濾較大顆粒物質(zhì)和碎片的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述預(yù)過濾裝置包括以下中的至少一種大顆粒和碎片過濾器、或沉降室。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括用于儲存經(jīng)預(yù)過濾的未經(jīng)處理雨水的第二儲存機構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于處理水的系統(tǒng)，其中所述第二儲存機構(gòu)位于所述至少一個儲存機構(gòu)之下。
28.根據(jù)權(quán)利要求19至27中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括用于循環(huán)所儲存的未經(jīng)處理雨水和/或再循環(huán)經(jīng)處理雨水回到所述系統(tǒng)中以待處理和/或再處理的至少一個裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求15至28中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括用于可控地釋放所儲存的經(jīng)處理雨水至接收水路的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求19至29中任一項所述的用于處理水的系統(tǒng)，還包括在所述停留區(qū)上方的格柵。
31.一種處理水的方法，包括以下步驟 提供生物滯留模塊； 將過濾介質(zhì)放入所述模塊中； 在所述模塊中的所述過濾介質(zhì)中使植物生長至期望的成熟水平； 在水處理位置準(zhǔn)備過濾區(qū)以接收一個或更多個所述模塊； 將一個或更多個所述模塊放入所述過濾區(qū)中，使得待處理的水被引導(dǎo)流入所述模塊并經(jīng)所述模塊處理；以及 從所述模塊收集經(jīng)處理的水。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的處理水的方法，還包括再循環(huán)經(jīng)處理雨水回到所述系統(tǒng)中以待再處理的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的處理水的方法，還包括以下步驟 過濾未經(jīng)處理雨水中的大顆粒； 收集和/或儲存所述經(jīng)過濾的未經(jīng)處理雨水；和循環(huán)所述經(jīng)過濾的未經(jīng)處理雨水以通過所述模塊進行處理。
34.根據(jù)權(quán)利要求31至33中任一項所述的處理水的方法，其中所述生物滯留模塊是如權(quán)利要求I至14中任一項限定的模塊。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至34中任一項所述的處理水的方法，其中在將模塊放入所述過濾區(qū)中之前，移除所述壁板。
36.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一項所述的處理水的方法，其中在園藝環(huán)境中生長所述植物，然后運輸?shù)剿鏊幚砦恢谩?br> 37.根據(jù)權(quán)利要求31至36中任一項所述的用于處理水的方法，還包括以下步驟 監(jiān)測所述模塊的有效性；和 一旦認(rèn)為模塊無效，就移除所述無效模塊并用有效模塊更換。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于處理水的方法，還包括以下步驟 通過剪除已穿過所述模塊之基底的根以從所述過濾區(qū)移除所述無效模塊；和 從所述過濾區(qū)移除所述模塊。
全文摘要
提供了用于處理水的生物滯留模塊(40)，其包括側(cè)壁(42)和其中具有排水口(44)的基底(41)，其中側(cè)壁(42)和基底(41)配置成包括使植物能夠在其中生長的過濾介質(zhì)。還提供了用于處理水的系統(tǒng)，其包括放置在過濾區(qū)(14)中以形成過濾層(22)的一個或更多個生物滯留模塊(40)，其中所述模塊配置成能夠從過濾層(14)移除。還提供了一種處理水的方法，其包括以下步驟提供生物滯留模塊(40)；將過濾介質(zhì)放入模塊中；在模塊中的過濾介質(zhì)中使植物生長至期望的成熟水平；在水處理位置準(zhǔn)備過濾區(qū)以接收一個或更多個模塊(40)；將一個或更多個模塊放入過濾區(qū)(14)中，使得待處理的水被引導(dǎo)流入模塊(40)并經(jīng)模塊(40)處理；以及從模塊(40)收集經(jīng)處理的水。
文檔編號C02F1/00GK102803158SQ201180014030
公開日2012年11月28日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者布倫丹·康登, 馬克·亞歷山大·諾伊斯 申請人:拜爾菲爾塔私人有限公司, 卡德諾維克多瑞拉私人有限公司