CN107265630A - 一种内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，包括滞留池主体和外部池体，所述滞留池主体内依次设有第一蓄水区、土壤层、沙砾层、砾石层、复合反渗层，在砾石层中设有集水管，在滞留池主体内设有内部蓄水柱，内部蓄水柱包含蓄水柱壳体，在蓄水柱壳体内设有空腔，空腔内的底部填充有填料层，在蓄水柱壳体的底部周向设有若干个布水支管，在第一蓄水区设有第一溢流口，第一蓄水区通过第一溢流口将雨水溢流进入到外部池体内设有的第二蓄水区内，滞留池主体位于外部池体内。本发明的内部蓄水柱可以在干旱期保证滞留池填料层底部的厌氧环境；复合反渗层可以在干旱期间使得底部集水管不断有水流出，避免了底部死水区的产生。
Description
技术领域
本发明涉及内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，属于环境领域。
背景技术
近几年，中国的环境问题持续恶化，由于混凝土和沥青路面的大量使用，地面不透水性急剧增加，从而导致的城市内涝问题已经严重影响了我国居民的正常生活和出行，为国民的生命和财产安全埋下了严重隐患。为了解决这个问题，我国在近几年先后出台了多项相关政策和规定，大力发展海绵城市的建设。作为海绵城市建设中不可或缺的一部分，生物滞留池也逐渐成为了现代城乡滞洪除污的主流技术和设施之一。
生物滞留池的概念在引入中国之后，于几个海绵城市试点城市中得到了应用且都有很好的反馈。但是，由于中国的城市化程度较高，可利用的凹地已经不多，故在滞留池的实施中要尽可能的节省土地资源，但这又会使滞留池的蓄水量降低，削减了滞留池的滞洪效果。同时，传统的滞留池结构因为底部在长期干旱下孔隙水的大量蒸发，导致底部厌氧环境遭到了破坏，反硝化菌在干旱期大量死亡，细菌裂解产生的物质会融入下一次降雨的进水中，使得干旱期过后的首场降雨的出水发臭，也会使得氮素的去除率变成负值，严重影响了滞留池的污染控制效果。
比如说专利(申请号：201420025661.5)：一种增强暴雨径流中氮去除效果的生物滞留池，该专利想法新颖，但由于其中的反滤回流附件也只是在一次降雨产生的渗流过程中才能正常运作，之后的干旱状态下，出水管就没有雨水排出，底部会产生死水区域，厌氧区的饱和度在干旱状态下遭到破坏，反硝化菌会大量死亡，影响下一次降雨的处理能力。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，内部蓄水柱可以在干旱期保证滞留池填料层底部的厌氧环境；复合反渗层可以在干旱期间使得底部集水管不断有水流出，避免了底部死水区的产生。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，包括滞留池主体和外部池体，所述滞留池主体内依次设有第一蓄水区、土壤层、沙砾层、砾石层、复合反渗层，在砾石层中设有集水管，在滞留池主体内设有内部蓄水柱，内部蓄水柱包含蓄水柱壳体，在蓄水柱壳体内设有空腔，空腔内的底部填充有填料层，在蓄水柱壳体的底部周向设有若干个布水支管，蓄水柱壳体依次穿过第一蓄水区、土壤层、沙砾层，在第一蓄水区设有第一溢流口，第一蓄水区通过第一溢流口将雨水溢流进入到外部池体内设有的第二蓄水区，滞留池主体位于外部池体内，在外部池体上设有第二溢流口，第二溢流口与市政污水管网连通。
作为优选，所述滞留池的第一蓄水区的溢流高度比第二蓄水区的溢流高度要高出150mm-160mm，同时第二蓄水区的溢流高度比集水管淹没高度高出400mm及以上。
作为优选，所述复合反渗层由渗透速率为0.057-0.062m/d的复合无机可降解材料制成，且土壤层的渗透速率为0.4-0.43m/d，土壤层要明显大于复合反渗层的孔隙率，以保证第一蓄水区内的雨水通过土壤层、沙砾层和砾石层下渗的速率要明显快于第二蓄水区内的雨水由复合反渗层底部向上反渗的速率，从而保证该系统的正常运行。
作为优选，所述复合反渗层的底部为可透水界面。
作为优选，所述第二蓄水区内设有环状清水管路，环状清水管路与清水加压设备连接。
作为优选，所述环状清水管路包含外圈管路和内圈管路，内圈管路与外圈管路通过内外圈连接管连通，在外圈管路和内圈管路上均匀设有若干个排水孔口。
在本发明中，蓄水柱壳体的设置目的为在降雨结束之后的干旱期也能通过其布水支管不断的向外渗流，保证滞留池主体的底部填料层在7天左右的干旱期内也能保证良好的湿润度，从而保护滞留池主体的填料层底部的反硝化菌能够正常生长，不会因为长时间干旱而导致反硝化菌种的大量死亡，有效促进干旱期过后首场降雨的出水水质。
在本发明中，本生物滞留池因为存在两个相互独立的蓄水区，且第二蓄水区位于滞留池主体的外部，故可以在不明显增加用地面积的情况下，增加滞留池的整体蓄水体积；同时第二蓄水区内的水在干旱期由内外水位高度差，由下而上从滞留池底部反渗到滞留池主体内，保护滞留池主体的底部的厌氧环境，又因为整个滞留池主体底面都浸没在水中，故在反渗过程中的渗水是非常均匀的，不会出现真空区，且整个渗水过程依靠自然水位的高度差自动进行，无需人工干预也不需要外部额外的动力设施，节能环保。而且设置的内部蓄水柱可以在干旱期保证滞留池填料层底部的厌氧环境；复合反渗层可以在干旱期间使得底部集水管不断有水流出，避免了底部死水区的产生。双管齐下，增强了污染控制的效果，增强了去污效果同时也增加了滞洪能力，对于老城区的改造具有积极的指导意义。
有益效果：本发明的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，第一、第二蓄水区均可以收集地表径流的雨水，增加了生物滞留池整体的可蓄水量，提升了滞洪效果；再者，由于土壤层和复合反渗层或内柱填料层的孔隙率相差较大，使得第二蓄水区内的水以及内部蓄水柱内的水在干旱期仍然可以继续渗流，并可总共维持7天左右的渗流过程，既避免了滞留池主体底部形成死水区，又可以保护滞留池填料层内的反硝化菌能够在干旱期内仍然能够正常生长；再者，本发明又设置有换水清淤设备并定期人工运作，以保证第二蓄水区内的存水的定期更新，同时也可以防止底泥淤积而影响系统运行的稳定性；从生态环境友好性角度来看，能够大规模的应用于海绵城市的建设当中，具有兼容性好的特点。
附图说明
图1本发明的立面结构示意图。
图2本发明A-A剖面的俯视图。
图3本发明的环状清水管路的孔口及管路布置示意图。
图4本发明的内部蓄水柱的立面结构示意图。
图5本发明的内部蓄水柱的平面仰视图。
附图标记：1-进水管路、2-第一溢流口、3-第一蓄水区、4-土壤层、5-沙砾层、6-砾石层、7-复合反渗层、8-内部蓄水柱(8.1-内部蓄水柱蓄水区、8.2-内部蓄水柱填料层、8.3-内部蓄水柱布水支管、8.3.1-布水支管布水口)、9-底部集水管、10-清水加压设备、11-第二蓄水区、12-环状清水管路(12.1-外圈管路、12.2-内圈管路、12.3-进水孔口、12.4-内外圈连接管)、13-第二溢流口。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明的一种设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：包括与市政雨水管网连接的进水管路1、滞留池主体、外部池体以及换水清淤设备。其中滞留池主体呈圆筒形，包括第一溢流口2、第一蓄水区3、土壤层4、沙砾层5、砾石层6、复合反渗层7以及内部蓄水柱8，内部蓄水柱8包含蓄水柱壳体，在蓄水柱壳体内设有空腔，空腔内的底部填充有填料层8.2，在蓄水柱壳体的底部周向设有若干个布水支管，蓄水柱壳体依次穿过第一蓄水区3、土壤层4、沙砾层5。外部池体将滞留池主体包裹在内，也呈圆筒形，其包括第二蓄水区11和第二溢流口13；换水清淤设备安装在外部池体内，包括环状清水管路12和清水加压设备10，环状清水管路12包含外圈管路12.1和内圈管路12.2，内圈管路12.2与外圈管路12.1通过内外圈连接管12.4连通，在外圈管路12.1和内圈管路12.2上设有若干个排水孔口12.3。降雨开始后，雨水由进水管路1汇入本装置的第一蓄水区3，待第一蓄水区3内水位上涨且达到内部蓄水柱8的柱顶高度时，雨水便向内部蓄水柱8的蓄水区8.1内补水，待内部蓄水柱8满水之后，第一蓄水区3内的水位继续上涨，达到第二溢流口13后由第二溢流口13排出本装置；第一蓄水区3内的雨水在重力作用下开始下渗，依次流经土壤层4、沙砾层5、砾石层6并通过砾石层6中的集水管9收集排出系统，此下渗过程持续时间大约为1天；由于土壤层4和复合反渗层7的孔隙率相差较大(土壤层的孔隙率约为复合反渗层的7倍)，故第二蓄水区11内的雨水在第一蓄水区3排空之后仍基本处于最高水位，此时，滞留池主体内部的饱和水位大约处于集水管9的出水高度处，故两者之间产生较大的水位高差，在此水位高度差的作用下，第二蓄水区11内的水通过复合反渗层7的底部慢慢向上反渗，反渗上去的水依次通过复合反渗层7、砾石层6并通过砾石层6中设置的集水管9上部的集水孔进入集水管9从而排除系统，该反渗过程的持续时间大约为7天；同时，内部蓄水柱8内的水在重力作用下通过内部蓄水柱填料层8.2流向四个布水支管8.3并通过布水支管8.3下方设置的布水支管布水口8.3.1均匀流到滞留池主体底部的填料层中。其中，第二蓄水区11的溢流水深与集水管9出水高度的高度差为复合反渗层的反渗作用的有效水深，在安装此滞留池系统时应保证此有效水深在400mm以上，以保证反渗能够正常进行。
在滞留池的渗流、反渗过程停止之后，人工开启清水加压设备10，使得第二蓄水区11内的静水重新处于强烈紊动状态，也使得沉积在第二蓄水区11底部的淤泥等沉积物重新悬浮起来并在高压水流的作用下和第二蓄水区11内剩下的水充分且迅速的混合，同时，高压清水使得第二蓄水区11内的水位不断上升，直到水位上升到第二溢流口13的高度时，开始向外进行溢流排水，溢流一段时间(为避免再悬浮物质堵塞复合反渗层，故清水加压设备开启时长较短为宜，取15～20min)之后，原本混有淤泥的剩余雨水被全部排走，第二蓄水区11内的水更新为清水，至此，换水清淤过程结束，关闭清水加压设备10。
一次换水清淤之后，第二蓄水区11内的水由含淤泥的废水更换为无污染的清水，同时其水位又回到最高的溢流水位，反渗过程又可重新开始并持续大约7d，可保证滞留池的集水管9在14天的干旱期内一直都有水排出，可避免产生底部死水区。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：包括滞留池主体和外部池体，所述滞留池主体内依次设有第一蓄水区、土壤层、沙砾层、砾石层、复合反渗层，在砾石层中设有集水管，在滞留池主体内设有内部蓄水柱，内部蓄水柱包含蓄水柱壳体，在蓄水柱壳体内设有空腔，空腔内的底部填充有填料层，在蓄水柱壳体的底部周向设有若干个布水支管，蓄水柱壳体依次穿过第一蓄水区、土壤层、沙砾层，在第一蓄水区设有第一溢流口，第一蓄水区通过第一溢流口将雨水溢流进入到外部池体内设有的第二蓄水区内，滞留池主体位于外部池体内，在外部池体上设有第二溢流口，第二溢流口与市政污水管网连通。
2.根据权利要求1所述的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：所述滞留池的第一蓄水区的溢流高度比第二蓄水区的溢流高度要高出150mm-160mm，同时第二蓄水区的溢流高度比集水管淹没高度高出400mm及以上。
3.根据权利要求1所述的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：所述复合反渗层由渗透速率为0.057-0.062m/d的复合无机可降解材料制成，且土壤层的渗透速率为0.4-0.43m/d。
4.根据权利要求1或3所述的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：所述复合反渗层的底部为可透水界面。
5.根据权利要求1所述的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：所述第二溢流区内设有环状清水管路，环状清水管路与清水加压设备连接。
6.根据权利要求5述的设有内部蓄水柱的双向渗流生物滞留池，其特征在于：所述环状清水管路包含外圈管路和内圈管路，内圈管路与外圈管路通过内外圈连接管连通，在外圈管路和内圈管路上均匀设有若干个排水孔口。
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Legal Events
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Granted publication date: 20200918 |
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