[发明专利]一种可深度净化及储存雨水的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种可深度净化并储存雨水的方法及人工湿地系统。

背景技术

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新型污水处理技术，它利用自然系统中的物理、化学和生物三重共同作用来实现污水的净化。人工湿地污水处理技术具有处理效果好、氮磷去除率高和运转费用低等优势，因而被广泛应用到生活污水处理、工业污水处理以及水体富营养化等问题处理。

人工湿地在污水处理时首先通过水泵等动力提升设备将污水输进湿地，然后经过一定的水力停留时间将污水中的有机物和氮磷去除，最后排出得到净化后的水。然而，水泵等输水设备会消耗大量电力能源以及净化后的水并没有按需得到良好的应用而浪费资源。

高分子吸水树脂是一种新型的功能高分子材料，它能吸收自身质量数十倍乃至数千倍的水，具有反复吸水—释水—再吸水的重复吸水能力以及高度的安全无毒性。

本发明主要是通过建造地埋式的垂直流向的人工湿地，同时在湿地最底层铺设具有吸水、保水和释水功能的高分子吸水树脂来实现电力能源零消耗以及净化后雨水的资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可深度净化及储存雨水的方法，方法简单易行，处理效果好，对雨水COD_cr、TN、NH₄⁺-N和SS等去除率效果显著。

本发明的另一个目的在于提供一种可深度净化及储存雨水的系统，通过建造地埋式的垂直流向人工湿地取代利用水泵等动力设备向人工湿地输入污水，从而实现电力能源零消耗，同时通过在人工湿地最底层铺设具有吸水、保水和释水功能的高分子吸水树脂对净化后雨水资源进行储存，从而使水资源得到合理利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可深度净化及储存雨水的方法，包括以下步骤：

(1)收集雨水：地面雨水通过斜坡进入垂直流向的人工湿地池体，所述池体顶端与地面接触部分用水泥固化并形成30°-40°的斜坡，池体的四周设置有防渗墙面；

(2)沙砾过滤及植物净化：收集的雨水进入人工湿地池体沙砾层，沙砾层上栽种植物，通过沙砾层的拦截吸附作用和湿地植物的吸收利用、吸附富集对雨水中的污染物进行处理，所述的植物层为美人蕉、香蒲、芦苇、花叶芦竹、菖蒲和鸢尾中的一种或多种组合；

(3)砾石层净化：经植物及沙砾处理的雨水垂直进入人工湿地池体下层的砾石层，通过砾石的物理化学吸附、植物根系和砾石表面微生物的降解作用对雨水中污染物进行进一步净化处理；

(4)储水：经砾石层处理的雨水储存于人工湿地池体底部的高分子吸水树脂中，储存满后多余的雨水从出水单元排出。

进一步地，所述沙砾层的砾石粒径为1-2cm。

进一步地，所述砾石层的砾石粒径为3-5cm。

一种可深度净化及储存雨水的系统，包括垂直流向人工湿地池体，所述的人工湿地池体位于地面以下50-80cm，四周设置防渗墙面，池体顶端与地面形成30°-40°的坡度，人工湿地池体的内部从上至下依次设置有植物层、沙砾层、砾石层、网状隔离层及由高分子吸水树脂形成的储水层，在储水层的底部设置由出水孔和排水管组成的出水单元，所述的植物层为美人蕉、香蒲、芦苇、花叶芦竹、菖蒲和鸢尾中的一种或多种组合，所述的沙砾层的砾石粒径为1-2cm，所述的砾石层的砾石粒径为3-5cm。

进一步地，所述的沙砾层的铺设深度为人工湿地池体深度的20-25％。

进一步地，所述的砾石层的铺设深度为人工湿地池体深度的40-45％。

进一步地，所述的网状隔离层包括钢丝隔离网和钢筋隔离网，钢丝隔离网的网孔孔径为0.5-1cm，铺设在钢筋隔离网之上，钢筋隔离网的网孔孔径为2-3cm。

进一步地，所述的储水层铺设深度为人工湿地池体深度的30-35％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1、制备方法简单，处理效果好；

2、解决了利用水泵等动力提升设备向人工湿地输入污水的问题，实现了电力能源零消耗；

3、通过在人工湿地底层铺设具有吸水、保水和释水功能的高分子吸水树脂来实现净化后雨水资源储存，从而使水资源得到合理利用；

4、本发明的可储存、深度净化雨水的人工湿地技术运行120天内，对雨水COD_cr、TN、NH₄⁺-N和SS等指标的去除率达到60％、40％、50％和90％以上。