城市降雨徑流水質多介質分級滲濾凈化模擬系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及城市水體生態凈化處理工程技術領域，尤其是一種城市降雨徑流水質多介質分級滲濾凈化模擬系統，可快速模擬不同組合的滲濾凈化方案，為城市雨水凈化裝置的制造和應用提供一定的科學依據。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著社會經濟的發展，城市化進程加快，不僅轉變了產業結構和人口職業，更改變了土地利用和區域空間，森林、農田、濕地等不斷轉化成居住地、工業用地或商業用地，使得城市不透水區域面積所占比重急劇加大，造成蒸散發、降水、徑流特征變化，改變了城市水循環的過程，導致徑流系數和徑流量增加，極端降水事件增多，城市暴雨洪澇風險加大。
[0003]城市降雨徑流污染是指地表沉積物與大氣沉降物等在降雨沖刷作用下進入水體，造成城市水環境質量下降的過程。城市徑流大量的營養物質隨著地面徑流輸送到河流或者湖泊中，會導致水體中營養物質的濃度增高，引起藻類和其他水生植物的大量繁殖，破壞水體溶解氧平衡，使水體感官癥狀惡化，最終會給整個生態環境帶來很大的危害。同時，快速城市化導致城市工業廢水和生活污水增多，城市的河道結構趨向簡單化和渠道化，加之城市土地利用改變，使得城市河流水系減少，河道淤積或消失，降低了河流蓄水排澇和納污自凈的能力，導致雨天尤其是暴雨天氣產生的大量徑流只能通過管道排放到受納水體，對水環境的影響凸顯。此外，城市降雨徑流污染由于其隨機性、不穩定性及城市地表的復雜性，已經成為城市受納水體水質下降及城市河口污染的重要來源，其控制與治理問題也成為了改善水環境的重點和難點。
[0004]目前，國內外城市降雨徑流污染物研宄以懸浮物質、富營養物質、需氧量物質、重金屬及其它有毒污染物作為主要污染源，污染物來源廣泛，地域分布差異性較大，很難采用某種固定的技術及裝置針對不同區域，不同環境條件下降雨徑流的水質進行凈化處理；城市具有特殊的水文結構，針對城市降雨徑流污染過程的控制技術就具有獨特性。國內外現有城市降雨徑流污染過程的控制技術以徑流污染的處理為突破點，主要包括建立沉淀池，蓄水池，采用人工濕地及水體生態修復技術等，但功能性較為單一化且凈化效率較低，尤其是對徑流復合污染的處理尚顯不足，迫切需要結合實驗對降雨徑流的控制技術進行深入研宄，掌握降雨徑流污染在各凈化方案下水量水質的動態變化過程；室外現場實驗及監測過程僅能反映出某一特定條件或方案下的雨水凈化效果，不能反映出不同氣候條件下、不同雨強、不同植物類型、多樣的介質填充成分、不同時間和空間等因素對雨水滲濾凈化的影響，且室外實驗裝置大多存在占地廣，易對環境造成二次污染，生產成本高等問題；現有相關雨水凈化模擬實驗裝置大多僅有單一主體，需要外連其余裝置進行配套，方可完成降雨徑流水質凈化的模擬實驗，操作復雜，不便于組合裝機及運輸。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供一種城市降雨徑流水質多介質分級滲濾凈化模擬系統，該系統依靠城市降雨的自然流動來完成對水質的分級凈化，通過旋轉置換模擬裝置各介質層中的填充物，可制定出不同組合的滲濾凈化方案，進行滲濾系統不同填裝比例及方法的模擬，并對下滲徑流分層出水的水質進行監測，方便掌握各介質層的凈化情況，同時裝置結構簡單緊湊、易于實現、使用方便、效率高、便于組合裝機和運輸。
[0006]本發明是通過以下的技術方案實現的:
一種城市降雨徑流水質多介質分級滲濾凈化模擬系統，包括裝置主體1，所述裝置主體I為多個同軸連接的半徑相同的半圓柱形無蓋框體，裝置主體I的轉軸中心位于半圓圓心處，裝置主體I的頂層設有組合式植被層2、中部設有多個旋轉式多介質滲濾層3、底層設有原位土壤層4，每個旋轉式多介質滲濾層3分別通過柔性管與沉淀池5相連通；裝置主體I的轉軸頂端與支撐架7相連，支撐架7上設置有降雨模擬裝置6。
[0007]所述組合式植被層2內設植被生長土壤層2-4，植被生長土壤層2-4上設有透水鋪裝薄層2-3，植被生長土壤層2-4內種植有小喬木2-1和低矮灌木2-2。
[0008]所述旋轉式多介質滲濾層3包括多個旋轉槽體3-1，用于存放不同的填充物；旋轉槽體3-1的半圓柱形外壁上開有排水口 3-3，旋轉槽體3-1的后壁上設置有銷釘座3-4，所述多個旋轉槽體3-1之間通過定位銷釘3-6進行固定；每個旋轉槽體3-1的底部為一薄層多孔透水隔板3-5 ;每個旋轉槽體3-1中均設置有橫截面為扇形的集流槽3-2，集流槽3-2上表面開有滲流孔3-7，集流槽3-2外壁上設有與旋轉槽體排水口 3-3同高度的出水口
3-8;所述出水口 3-8與排水口 3-3通過柔性管3-9相連。
[0009]所述原位土壤層4底部內設水平放置的薄層多孔透水隔板4-1和傾斜放置的活動淌水板4-2，原位土壤層4外壁上以轉軸為中心對稱開有排水口 4-3，后壁上設置有銷釘座
4-4;所述排水口 4-3通過柔性管4-5與濾液收集槽連接。所述活動淌水板4-2為可伸縮固定的組合板，針對模擬降雨強度的大小及原位土壤層底部滲濾液的容納空間可實時調節組合板長度來改變淌水板的傾斜角度，增大或減小滲濾液流動速度。
[0010]所述沉淀池5為單廂式，設有進水口 5-1、出水口 5-2、垂直設置的減力隔板5-3和水平設置的濾網薄板5-4 ;所述濾網薄板5-4上開有濾孔5-5 ;所述沉淀池5通過柔性管與旋轉槽體3-1外壁上的排水口 3-3連接。
[0011]所述沉淀池的尺寸可以依據區域特點進行設計，主要根據水利水電工程沉沙池設計規范(SL 269-2001)進行，矩形單廂式沉淀池主要確定工作長度、工作寬度以及工作深度即可定出沉淀池的基本尺寸。
[0012]所述降雨模擬裝置6包括降雨噴頭6-1和輸水導管6-2 ;所述降雨噴頭6_1表面有噴淋孔6-3 ;所述輸水導管6-2外接水泵或簡易供水裝置。
[0013]所述支撐架7包括支撐桿7-1和連接裝置7-2，用于連接降雨模擬裝置6和裝置主體L.
[0014]令旋轉槽體3-1的個數與集流槽3-2個數均為N，每個集流槽3-2對應的圓心角度數為180° /N ;以旋轉槽體3-1的一側為起始，第一個旋轉槽體3-1中的集流槽3-2放置在第一個圓心角度數對應的位置上，第二個旋轉槽體3-1中的集流槽3-2放置在第二個圓心角度數對應的位置上，以此類推，使得集流槽3-2立體錯位放置在旋轉槽體3-1中，每一豎直剖面中僅有一集流槽3-2的縱斷面。上述做法使得集流槽收集到的降雨徑流下滲的樣品都是經過一整層填充物凈化之后得到的，體現了裝置模擬實驗的準確性和嚴謹性。
[0015]與現有技術相比，本發明獲得如下有益效果:
1、本發明巧妙的將降雨模擬裝置、分層凈化模擬裝置及沉淀池有機結合在一起構成復合系統，有利于進行降雨徑流污染控制技術的深入研宄，各裝置之間的固定連接采用通用連接，方便組合，裝置材質選擇范圍廣泛，金屬、有機玻璃或鋁合金皆可。
[0016]2、本發明設置的結構不需要任何額外的動力進行輔助，整套系統的模擬實驗完全基于降雨徑流的自然流動，進而實現降雨徑流的分層凈化處理，結構簡單，操作方便，能夠有效模擬出不同凈化方案下城市降雨徑流水量水質的變化過程。
[0017]3、本發明切實考慮城市獨特的水文結構，設置有可以融入城市景觀要素的組合式植被層，不僅充分發揮了植被自然生態的凈化作用，而且達到了美化城市景觀的效果，有利于降雨徑流復合污染的研宄。
[0018]4、本發明設置的降雨模擬裝置通過支撐架與分層凈化模擬裝置主體相連，外接水泵及水箱，可使用調速水泵或調整水箱閥門的開度對流量進行調節，進而提供不同強度的降雨，有利于變化環境下降雨徑流污染控制技術的研宄。
[0019]5、本發明設置獨特的分層式旋轉槽體，在未用定位銷釘固定前，各槽體可圍繞中心軸做360度旋轉，活動范圍廣，靈活性強；未添加旋轉軸支撐桿時，裝置主體成分離狀態，各旋轉槽體自成單體，裝置主體占用空間驟減，方便運輸，使得模擬裝置在不同區域空間上的移植性增強，有利于降雨徑流污染凈化處理技術的區域性研宄。
[0020]6、本發明通過支撐桿將各旋轉槽體組合在一起，為避免實驗過程中外界因素造成旋轉槽體移位而影響實驗結果，各旋轉槽體上特別設置了銷釘座，并用定位銷釘對旋轉槽體進行二次固定。
[0021]7、本發明在旋轉槽體內設置特有的集流槽，以旋轉槽體半圓柱形的構造為依托，將集流槽的結構巧妙地構造成扇形體，便于依據旋轉槽體的個數給定扇形體的位置。
[0022]8、本發明中集流槽的底部為弧形，不僅增加了出水量，而且便于出水口的引流進而獲取實驗測試樣品。
[0023]9、本發明中使用的沉淀池有獨特構造，內設減力隔板和濾網薄板。減力隔板可削減水流的沖擊力，有利于沉淀。濾網隔板使得樣品進行深層次的過濾靜置，避免雜質對實驗所用上清液樣品的影響。
[0024]10、測定水質相應指標時往往需要將樣品靜置，取上清液進行實驗。鑒于上述原因，本發明巧妙地設置矩形單廂式沉淀池與裝置主體相連，用于降雨徑流分層凈化處理樣品的沉淀，拓展了模擬裝置的功能，集模擬實驗與樣品初步處理于一身，方便快捷。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0026]圖2為組合式植被層的縱斷面示意圖。
[0027]圖3為旋轉式多介質滲濾層背面的結構示意圖。
[0028]圖4為旋轉式多介質滲濾層的結構示意圖。
[0029]圖5為集流槽的結構示意圖。
[0030]圖6為原位土壤層的結構示意圖。
[0031]圖7a為原位土壤層的主視圖。
[0032]圖7b為圖7a的A-A向剖面圖；
圖8為沉淀池的結構示意圖。
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