一種高效脫氮除磷的雙層填料生物滯留裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物滯留設施，具體涉及一種高效脫氮除磷的雙層填料生物滯留裝 置。
【背景技術】
[0002] 在我國，繼點源污染被有效控制之后，面源污染已成為城市水質(zhì)惡化的主要原因 之一，城市地表徑流污染是僅次于農(nóng)業(yè)污染的第二大面污染源，而其中的磷被認為是水體 富營養(yǎng)化的最主要因素。
[0003] 生物滯留設施是一種新興的低影響開發(fā)原位徑流雨水控制措施，有很好的徑流污 染控制效果、徑流體積削減效果和峰值流量控制效果，且經(jīng)濟適用，可廣泛應用于城市低空 間的綠化。然而，現(xiàn)有的設施對磷的處理存在去除率偏低、去除率波動范圍較大、運行效果 不夠穩(wěn)定等問題，且應用于工程中的生物滯留設施除磷效果更差，有時還出現(xiàn)出水污染負 荷尚于進水的情況。
[0004] 國內(nèi)外學者主要通過改良填料和改進設施的結構來提高生物滯留設施對地表徑 流中磷的去除率。如在本地土壤填料中添加粘土、金屬、沸石、蛭石、石英砂、石灰石、鋼絲絨 等;Lucas設計的高低出水口對磷的去除率達到90%以上，但這種設計復雜精細、造價高，目 前在我國還較難應用和推廣;Li增加淹沒厭氧區(qū)，但Hsieh和王文亮認為該設計主要提高了 氮的去除率，對改善除磷效果非常有限;Hsieh增設了一層滲透系數(shù)較高的本地土壤，除磷 效果也僅可達到85%。
[0005] 為了解決現(xiàn)有設施存在的上述缺陷，本發(fā)明研發(fā)了一種高效脫氮除磷的雙層填料 生物滯留裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有設施存在的去鱗、氮低，去除效果不穩(wěn)定的問題，而提供了 一種高效脫氮除磷的雙層填料生物滯留裝置。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的： 一種高效脫氮除磷的雙層填料生物滯留裝置，為圓柱形結構，自上而下由蓄水層、種植 土層、填料層、排水層組成，其中所述的填料層為雙層填料層，上層填料層內(nèi)填充高透水性 的填料，下層填料層內(nèi)填充低透水性的填料。
[0008] 進一步地，所述的蓄水層的深度為250mm。
[0009] 所述的種植土層的植被為草本植物時，種植土層的厚度為230-280mm，表層覆蓋樹 葉、樹皮的混合物，中下層為土壤層。
[00?0]所述的填料層厚度為800-1000mm，優(yōu)選為900mm，上層填料為細石英砂，下層填料 質(zhì)量比為90:5:5的河沙:粉煤灰:秸桿的混合物，在填料層側壁上自上而下依次開設有取樣 □ 〇
[0011 ] 所述的填料層的取樣口依次開設在距填料層表層200mm、250mm、300mm、500mm、 700mm、900mm的側壁上。
[0012] 所述的填料層的取樣口位置設置有十字交叉狀的集水管，每個集水管的上半部分 打孔;為能夠更多地收集下滲水流，在集水管上半部分打大孔，在大孔的邊角部位打小孔， 以便充分地收集下滲徑流，取樣口的閥門朝下安裝，在裝置內(nèi)的十字形集水管和外部取樣 口的管內(nèi)底齊平，管內(nèi)無剩余水位，保證取樣口及集水管的牢固性。
[0013] 所述的取樣口處的圓柱形側壁內(nèi)焊接一圈PVC塑料細條，并在內(nèi)壁均勻粘附直徑 為2-3 mm的小沙礫，此設計可保證取到來自不同填料層的分層水樣，避免當進水順著圓柱 壁下滲時易出現(xiàn)的徑流短路現(xiàn)象。
[0014] 所述的排水層由砂濾層和礫石層組成，沙濾層厚度為80-120mm，由粒徑為0.6-lmm 的石樂石組成，爍石層厚度為80_120mm，由粒徑為3_6mm的爍石組成。
[0015]所述的排水層下部鋪設有DN50的穿孔收集管，長450mm。
[0016] 本發(fā)明設計了雙層填料結構的生物滯留設施，即在低透水性填料上覆蓋一層高透 水性填料，主要原理是上層的填料透水性高，能夠增加滲透速率，可降低設施發(fā)生堵塞的風 險；下層的填料透水性低，增加了徑流雨水與填料及其中微生物、金屬的接觸時間，能更有 效地滯蓄氮磷，此外，高、低透水性填料結構有助于形成厭氧區(qū)，為硝化和反硝化作用提供 有利環(huán)境，促進硝酸氮和亞硝酸氮轉化為一氧化二氮或氮氣;其中上、下兩層填料優(yōu)選的主 要參照標準為表1。
[0017] 表1填料的優(yōu)選標準
本友明通]動力字吸附買驗和填科觶吸買驗，得出所選早一填科對m憐的吸附重由大 到小依次為粉煤灰〉細石英砂(lmm)>粗石英砂(2_)>爐渣〉河沙，從飽和填料對氮磷的解吸 量來看，填料釋氮磷率依次為爐渣〉粉煤灰〉河沙〉細石英砂〉粗石英砂。因此，若為單一填 料，細石英砂、粉煤灰是較好的選擇。但是填料中粉煤灰所占比例越大，出現(xiàn)粉煤灰流失、灰 水較難分離的現(xiàn)象越頻繁，且常發(fā)生粉煤灰板結現(xiàn)象，所以粉煤灰不宜單獨做填料，并且下 層填料的反硝化細菌需要外加碳源，因此在粉煤灰中摻和不同比例的河沙、秸桿(碳源)進 行第二次篩選，實驗結果得出：90%河沙+5%粉煤灰+5%猜桿是最佳的配比。因此，細石英砂、 改良填料(90%河沙+5%粉煤灰+5%猜桿)對氮氮磷的吸附能力較強，解吸率低，且性能穩(wěn)定。
[0018] 本發(fā)明雙層填料生物滯留設施，蓄水層能夠為暴雨提供暫時的儲存空間，使部分 沉淀物在此層沉淀，進而促使附著在沉淀物上的有機物和金屬離子得以去除，其高度根據(jù) 周邊地形和當?shù)亟涤晏匦缘纫蛩囟?，但是較深的積水同時帶來了維護要求高及設施的堵 塞問題，從氮磷去除的角度考慮，氮磷暫時存儲在填料層中比其積蓄在表面要好得多，因此 本發(fā)明綜合考慮防止蚊蠅滋生、為下場降雨預留空積水時間、設施維護等問題，選取250_ 的積水深度;種植土層的表層為樹葉、樹皮等覆蓋物，主要作用為防止徑流對表面土層的直 接沖刷，減少水土流失，同時保水蓄水，有效保持填料的濕度，避免表層填料板結而降低設 施的滲透性能，也使植物根部保持潮濕狀態(tài)，為植被和微生物提供媒介和營養(yǎng)物質(zhì)，有效過 濾徑流中的污染物;種植土層的中下層為土壤，優(yōu)選pH為中性、含有機質(zhì)和金屬離子較多的 本地土壤，本發(fā)明更優(yōu)選在中下部種植土層中添加玉米桿，在提高蓄水、凈化能力的同時， 還可有效改變初期種植土層的孔隙結構，通過構筑根孔和自然根孔之間的過渡和不斷更 新，降低設施發(fā)生堵塞的概率;植被主要選取多年生的、平均高度在100-200_、莖部有較強 韌性、能適應雨水的短暫性浸泡造成的濕熱環(huán)境、根系比較發(fā)達、耐旱耐澇、需要的肥量較 少的植物，與傳統(tǒng)的生物滯留設施植被相比，草類的根系較淺，所需的填料厚度也小，池深 也淺，既節(jié)約了材料費和人工費，也降低了設施堵塞的風險，易于管理維護;種植土層一般 厚度為230-300 mm左右;填料與填料厚度對排水、污染物負荷的去除、植物的生長都很重 要，生物滯留設施的主要成本是填料和挖掘池身的費用，而且維護費用也隨著池身的增加 而增加，池身增加，也更容易引起堵塞和滋生蚊蠅，因此填料厚度需在不影響生物滯留設施 性能的條件下盡可能地減小，本發(fā)明填料層總厚度設為800-1000mm左右，并依次設置有取 樣口，以尋求去除地表徑流中氮磷所需的最佳填料厚度，另外，在種植土層與填料層間添加 土工布用于防止種植土層被沖刷入填料層;排水層由砂濾層和礫石層組成，厚度應根據(jù)當 地的降雨特性、生物滯留設施的服務面積等確定，本發(fā)明沙濾層厚度為80-120mm，由粒徑為 0.6-lmm的爍石組成，防止填料被沖刷出來，爍石層厚度為80_120mm，由粒徑為3_6mm