臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干臺地式的水田層，各水田層由高到低依次呈臺階形分布，各水田層兩端均設(shè)有擋墻；各水田層均由上至下依次包括用于吸附水中營養(yǎng)物質(zhì)的植物種植層、用于過濾固體懸浮物的粗砂層、用于進(jìn)一步過濾及保持水體流動的沸石層、用于防止水體下滲的夯實(shí)黏土防滲層；該植物種植層種植有植物，且上表面低于兩端的擋墻上端；該夯實(shí)黏土防滲層的上端高于兩端的擋墻下端；相鄰水田層之間設(shè)有溢流管，該溢流管入口設(shè)于高一級水田層的沸石層，該溢流管出口位于低一級水田層的植物種植層上部，且該溢流管出口高度低于高一級水田層兩端擋墻中的最低擋墻高度。將污水引入該系統(tǒng)，可以有效凈化污水，且簡單易行。
【專利說明】臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)的日益興盛，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水也越來越成為急需 解決的問題。許多企業(yè)為了減少污水處理成本，甚至直接將污水排放至河流中，造成了不可 逆的環(huán)境問題。當(dāng)前，污水處理工藝一般分三級：一級處理：通過機(jī)械處理，如格柵、沉淀或 氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等；二級處理：生物處理，污水中的污染物 在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥；三級處理：污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去 除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的 污水處理過程可能并不是包含上述所有過程。例如，農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域所需 水源符合目前水質(zhì)分類中的第五類水即可。而將污染程度超過五類的水，即劣五類水進(jìn)行 處理凈化，使之達(dá)到第五類水的標(biāo)準(zhǔn)，即可將劣五類水回收利用，將其引入到園林景點(diǎn)，代 替地下水，則大大節(jié)約了環(huán)境成本，符合國家環(huán)保政策的要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)可以 將污水凈化，去除水中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)及固體懸浮物，同時作為景觀供人欣賞。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：
[0005]一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，它包括若干臺地式的水田層，各水田層由 高到低依次呈臺階形分布，各水田層外圍均設(shè)有擋墻；
[0006] 每個水田層由上至下依次包括：用于種植植物及進(jìn)行生物吸附的植物種植層、用 于過濾固體懸浮物的粗砂層、用于進(jìn)一步過濾及保持水體流動的沸石層、用于防止水體下 滲的夯實(shí)黏土防滲層；該植物種植層的上表面低于該層擋墻的上端；該夯實(shí)黏土防滲層的 上端高于該擋墻下端；
[0007] 相鄰水田層之間設(shè)有跨越擋墻的溢流管，該溢流管入口設(shè)于高一級水田層的沸石 層，該溢流管出口位于低一級水田層的植物吸附層上部，且該溢流管出口高度高于高一級 水田層的植物種植層并低于該兩層水田層間擋墻的高度。
[0008] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述沸石層與所述夯實(shí)黏 土防滲層之間還設(shè)有礫石層。
[0009] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述植物種植層的填料為 砂土，所述粗砂層中粗砂的粒徑為0. 5mm以上，細(xì)度模數(shù)為3. 1?3. 7之間。
[0010] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述植物種植層厚度為 400-600mm;所述粗砂層厚度為400-600mm;所述沸石層厚度為200-300mm，沸石直徑為 Φ5-10πιπι;所述夯實(shí)黏土防滲層厚度為600-800mm，其組成為黏土比例為100%的黃黏土， 滲透系數(shù)為小于5mm/d，窮實(shí)系數(shù)為95 %及以上。
[0011] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述溢流管入口的管口處 包覆有防腐過濾網(wǎng)，在該溢流管管口上方堆置直徑Φ55?65mm的多孔火山巖。
[0012] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述溢流管沿著所述擋墻 分布，間隔l_5m，管徑為50?IOCtam0
[0013] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述植物為挺水植物。
[0014] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述水田層層數(shù)為3-4級， 每層水田層延臺階傾斜方向的寬度為4-6m，相鄰水田層之間的高度差為0. 5-lm。
[0015] 本實(shí)用新型還提供一種臺地式土壤分層溢流水凈化方法，將污水引入如上所述的 臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)中的最高一級水田層，使其由最高一級水田層的植物種植 層下滲至該級水田層的沸石層，經(jīng)由溢流管流入下一級水田層的植物種植層，并依序流入 最低一級水田層。
[0016] 如上所述的臺地式土壤分層溢流水凈化方法，優(yōu)選地，所述污水的流速為 0.001-0. 003m/s〇
[0017] 本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型各水田層的分層設(shè)計，滿足了植物生長和 水體流動的雙重目的，可以實(shí)現(xiàn)生物凈化與雜質(zhì)過濾的雙重效果，同時水體溢流跌落過程 中進(jìn)行曝氧，提高水體含氧量的同時，還可以作為景觀，供人欣賞。將污水引入本實(shí)用新型 的水凈化系統(tǒng)可以有效去除污水中的N、P、SS，簡單易行，將污水用于景區(qū)用水，可帶來極大 的環(huán)境效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是本實(shí)用新型臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)實(shí)施例1中部水田層的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0020] 圖3是本實(shí)用新型臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)實(shí)施例1、2最高一級水田層的 結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)（一）
[0022] 如圖1-圖3所示，一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，它包括若干臺地式的水 田層1，各水田層由高到低依次呈臺階形分布，各水田層外周均設(shè)有擋墻2。為了保證水體 流速不過快也不過慢，該水田層1為3-4級，延臺階傾斜方向每層水田層的寬度為4-6m，避 免了過長寬度水面中水體凈化面率低的問題，加大了水體的凈化效率。相鄰水田層1之間 的高度差，即高一級的水田層表面到低一級水田層的表面的距離為〇. 5-lm，形成了水體多 次跌落的曝氧過程以及水體的再次凈化，進(jìn)一步提高了水體凈化效率。
[0023] 各水田層1均由上至下依次包括植物種植層3、粗砂層4、沸石層5、夯實(shí)黏土防滲 層6,最下面為現(xiàn)狀素土 7。該植物種植層3種植有植物，優(yōu)選為挺水植物，挺水植物根部扎 于植物種植層，即土壤中，可以聯(lián)合土壤中的微生物吸附水中營養(yǎng)物質(zhì)N、P、K等，而挺水植 物的莖浸泡在水中，葉露于水外，可供欣賞。且該植物種植層3上表面低于兩端的擋墻2上 端，以便水體存于水田層保持一定水位。該粗砂層4用于過濾固體懸浮物，該沸石層5用于 進(jìn)一步過濾及保持水體流動，該夯實(shí)黏土防滲層6用于防止水體下滲，且其上端高于兩端 的擋墻2下端，以保證相鄰水田層內(nèi)的水不能互通。
[0024] 而為了使高一級的水田層內(nèi)的水凈化處理后能流入低一級水田層，相鄰水田層之 間設(shè)有溢流管8,該溢流管8入口設(shè)于高一級水田層的沸石層，該溢流管8出口位于低一級 水田層的植物種植層上部，且該溢流管8出口高度高于高一級水田層的植物種植層并低于 該兩層水田層間擋墻的高度，這樣，該溢流管8出口必然能低于高一級水田層內(nèi)的水面，進(jìn) 而由該溢流管、高一級的水田層及二者之間的擋墻形成U形連通器，經(jīng)過處理的污水從該 溢流管8出口流出落下過程，形成水花，進(jìn)行曝氧，提高了污水的含氧量，同時也可以作為 景觀，供人欣賞。
[0025] 具體來說，該植物種植層3為砂土，厚度為400-600mm，供植物有效生長，同時有效 進(jìn)行生物吸附和水體向下的流動。該粗砂層4為粗砂，厚度為400-600_，利用粗砂本身較 大的質(zhì)量，在過濾水中雜質(zhì)的同時，防止水體流動過程中帶走砂質(zhì)，對結(jié)構(gòu)造成破壞以及再 次形成新的雜質(zhì)。該沸石層5厚度為200-300mm，沸石直徑為Φ5-10πιπι，以滿足水體的流動 和污染物質(zhì)的過濾。該夯實(shí)黏土防滲層6厚度為600-800mm，其組成為黏土比例為100 %的 黃黏土，滲透系數(shù)為5mm/d，夯實(shí)系數(shù)為95%，以有效防滲，同時也可以部分補(bǔ)給地下水。
[0026] 該溢流管8入口處設(shè)有較大顆粒的沸石，一般采用直徑Φ60πιπι的多孔火山巖，且 該溢流管8入口管口處包覆有防腐過濾網(wǎng)，以避免沸石流入溢流管，發(fā)生堵塞等情況。根據(jù) 項目具體情況，該溢流管數(shù)目為多個，沿著該擋墻分布，間隔l-5m，管徑為50?100mm。
[0027] 本實(shí)用新型各水田層的分層設(shè)計，滿足了植物生長和水體流動的雙重目的，可以 實(shí)現(xiàn)生物凈化與雜質(zhì)過濾的雙重效果，同時水體溢流跌落過程中進(jìn)行曝氧，提高水體含氧 量的同時，還可以作為景觀，供人欣賞。
[0028] 實(shí)施例2臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)（二）
[0029] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，其不同之處在于，該沸石層與該夯實(shí)黏土 防滲層之間還設(shè)有礫石層9,用于收集凈化后的水。
[0030] 實(shí)施例3利用臺地式土壤分層溢流凈化系統(tǒng)進(jìn)行污水凈化
[0031] 利用實(shí)施例2所述的臺地式土壤分層溢流凈化系統(tǒng)進(jìn)行污水凈化，水田層共六 層，水田層的寬度為5m，相鄰水田層之間的高度差為0. 5m，植物種植層3為砂土，厚度為 400mm，種植植物為蘆粗砂層厚度為300mm，沸石層厚度為250mm，沸石直徑為Φ5-10ι?πι， 石樂石層厚度為300mm，窮實(shí)黏土防滲層厚度為600mm，為黏土比例為100%的黃黏土，滲透 系數(shù)為5mm/d，夯實(shí)系數(shù)為95%。污水源水為北京某人工河水，源水污染物含量為：TN: 24. 8mg/L,TP：0. 53mg/L,TSS：80. 5mg/L〇
[0032] 將污水通過引水管道等設(shè)施引入上述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)中的最 高一級水田層的植物種植層，土壤及植物種植層的植物根系和微生物對水中的N、P等營養(yǎng) 物質(zhì)進(jìn)行吸收。隨后，水體在重力作用下流入到粗砂層，該層進(jìn)一步對水中的固體懸浮物 (SS)進(jìn)行過濾。接著水體進(jìn)入沸石層，該層的多孔火山巖滿足水體有效流動的同時，也進(jìn)一 步過濾了水中的SS，并吸收N、P等營養(yǎng)物質(zhì)。最后根據(jù)連通器原理，水體流入溢流管，進(jìn)而 在低一級水田層的溢水管出口流出，再依照以上的工作原理進(jìn)行進(jìn)一步的凈化。在此過程 中，控制污水的流速為〇. 〇〇lm/s，以保證水體的有效的凈化。結(jié)果如表1所示。
[0033]表1
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：它包括若干臺地式的水田層， 各水田層由高到低依次呈臺階形分布，各水田層外圍均設(shè)有擋墻； 每個水田層由上至下依次包括：用于種植植物及進(jìn)行生物吸附的植物種植層、用于過 濾固體懸浮物的粗砂層、用于進(jìn)一步過濾及保持水體流動的沸石層、用于防止水體下滲的 夯實(shí)黏土防滲層；該植物種植層的上表面低于該層擋墻的上端；該夯實(shí)黏土防滲層的上端 高于該擋墻下端； 相鄰水田層之間設(shè)有跨越擋墻的溢流管，該溢流管入口設(shè)于高一級水田層的沸石層， 該溢流管出口位于低一級水田層的植物吸附層上部，且該溢流管出口高度高于高一級水田 層的植物種植層并低于該兩層水田層間擋墻的高度，最高一層水田沿臺地邊墻頂端以層流 形式入水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述沸石層 與所述夯實(shí)黏土防滲層之間還設(shè)有礫石層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述植物種 植層的填料為砂土，所述粗砂層中粗砂的粒徑為0. 5mm以上，細(xì)度模數(shù)為3. 1?3. 7之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在 于：所述植物種植層厚度為400-600mm ;所述粗砂層厚度為400-600mm ;所述沸石層厚度為 200-300mm，沸石直徑為;所述夯實(shí)黏土防滲層厚度為600-800mm，其組成為黏土 比例為100%的黃黏土，滲透系數(shù)小于5mm/d，夯實(shí)系數(shù)為95%及以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述溢流管 入口的管口處包覆有防腐過濾網(wǎng)，在該溢流管管口上方堆置直徑￠55?65mm的多孔火山 山 〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述溢流管 沿著所述擋墻分布，間隔l_5m，管徑為50?100mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述植物為 挺水植物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺地式土壤分層溢流水凈化系統(tǒng)，其特征在于：所述水田 層層數(shù)為3-4級，每層水田層延臺階傾斜方向的寬度為4-6m，相鄰水田層之間的高度差為 0? 5_lm〇
【文檔編號】C02F9/14GK204211615SQ201420697019
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】俞孔堅, 俞宏前, 方淵, 史書菡, 王佳, 俞晴霞 申請人:北京土人城市規(guī)劃設(shè)計有限公司, 北京土人景觀與建筑規(guī)劃設(shè)計研究院