[发明专利]一种雨水径流处理基质和用该基质构建的雨水生物滞留池

说明书

本发明公开了一种雨水径流处理基质和用该基质构建的雨水生物滞留池，雨水径流处理基质下层的硫铁矿基质层包括硫铁矿、贝壳粉和砂质材料，按体积比10∶5∶85混合；上层的生物炭基质层包括生物炭或活性炭、有机营养土和砂质材料，按体积比20∶3∶77混合。该雨水生物滞留池在池体内由下向上依次为砾石排水层、过渡层、硫铁矿基质层、生物炭基质层、木屑保护层和蓄水层，在砾石排水层安装穿孔集水管，穿孔集水管连接抬高出水管，抬高出水管的位置高度等于硫铁矿基质层的顶高，在池体顶口安装有溢流管。本发明的技术效果是：提高了雨水径流常见污染物的去除率，且能降低副产物产量，持久耐用。

技术领域

本发明属于雨水处理技术领域，具体涉及一种处理雨水径流的生物炭与硫铁矿混合基质和用该基质构建的雨水生物滞留池。

背景技术

随着城市化加快以及全球气候变化加剧，城市地表不透水面积逐年增加，导致近些年来城市内涝、面源污染等一系列问题频繁发生。其中，氮、磷和有机物随城市径流大量进入受纳水体，造成了诸如黑臭水体、水体富营养化等一系列环境问题。

为解决上述问题，许多国家都提出了新的雨洪管理理念与体系，诸如美国的低影响开发LID(Low Impact Development)、中国的海绵城市等（后文统称LID）。LID包含许多分散的工程措施，如透水铺装、绿色屋顶、人工湿地和生物滞留地等，其中生物滞留地由于其结构简单、维护方便等优势，近些年来得到了广泛的学术研究与技术开发，且部分技术已被大规模工程应用。

现有的雨水生物滞留池仅由砂或土构成，对污染物的处理效果十分有限，通常只能有效去除颗粒态的污染物如悬浮物、颗粒态氮磷和颗粒态有机物，对于溶解态污染物如可溶性磷酸盐、硝酸盐等则难以去除甚至产生出水污染浓度高于进水的泄漏现象。现有研究与技术主要通过两种途径来解决上述问题，一是反应区构建，最常见的是设置厌氧淹没区，即抬高出水口高度从而增加设施厌氧区面积与水力停留时间，该方法可以增强溶解态硝酸盐去除，这类型技术现已经比较成熟；二是改良填料，是新一代研究和技术开发的热点，即通过新型材料替换部分或全部砂土基质，采用一定的配比实现更强的污染物去除，如利用给水处理废料（富含铁铝的混凝残余物）强化溶解性磷酸盐去除，通过混合木屑填料强化反硝化脱氮、采用蛭石提高氨氮吸附等。

虽然改良填料比传统生物滞留实现了更高的污染物削减，但这些填料仍然面临着功能单一、污染泄漏和异养微生物繁殖堵塞风险。如最常用的木屑改良填料虽然能产生有机质提高反硝化，但建设运行初期和长期不下雨干旱期也常伴随明显的内源有机污染泄漏，长期运行内部易分解有机质逐渐消耗，更会造成脱氮能力下降甚至设施失效等问题，且木屑改良对可溶性磷酸盐和氨氮的去除提升效果甚微，甚至可能发生内源分解产生这两种污染物。而常用的蛭石材料和水处理废料等又只能单一提升某一两种污染物去除能力，难以适应雨水径流污染物种类复杂的特性。现今鲜有相关发明可以同步高效地去除多种雨水污染物。

硫铁矿原本为矿山工业的废料，通常造成矿山酸性废水污染，但其可作为反硝化电子供体。硫自养技术作为传统异养脱氮技术的替代，将硫铁矿运用于污水脱氮处理中取得了一定的成效。但是，硫铁矿作为难溶于水的矿物，其电子提供能力有限，仅能维持较低速度的反硝化作用，这增加了污水设施水力停留时间和体积，在污水处理中不能推广应用。

发明内容

针对上述现有雨水生物滞留池和其基质存在的问题和局限性，本发明所要解决的技术问题就是提供一种雨水径流处理基质，它能提高雨水径流常见污染物的去除率，且能降低副产物产量，持久耐用。本发明还提供一种用该基质构建的雨水生物滞留池。

为了解决上述技术问题，

本发明提供的一种雨水径流处理基质，它包括下层的硫铁矿基质层和上层的生物炭基质层，硫铁矿基质层包括硫铁矿、贝壳粉和砂质材料，按体积比10∶5∶85混合；生物炭基质层包括生物炭或活性炭、有机营养土和砂质材料，按体积比20∶3∶77混合。