阅读说明：本技术 一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟 (Flow guide type immobilized microorganism coupling type grass planting ditch ) 是由 王蔚卿 周烨 谢予婕 肖峻 刘曦 黄建乐 杨阳 胡君 蒋加莉 杨燕华 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟,属于生态水处理设施的技术领域,包括：植草沟本体和固定化微生物处理单元,导流式固定化微生物处理单元包括：一导流管组,导流管组设于植草沟本体内；若干固定化微生物模块,若干固定化微生物模块均设于导流管组内；若干液位观察管,若干液位观察管的下端均伸入植草沟本体内,且均与导流管组相连通；一排水管,排水管与导流管组的一端相连通。本发明能够充分利用植草沟的地下空间,将植草沟内直接排入下游的表面径流道路地下管路系统,并利用管路系统内的固定化微生物,对其进行深度净化,从而实现在较小土地占用面积的情况下,满足地块对雨水径流的截流、输送及净化的需求。(The invention discloses a flow-guiding immobilized microorganism coupling type grass planting ditch, which belongs to the technical field of ecological water treatment facilities and comprises the following components: grass planting ditch body and immobilized microorganism processing unit, the immobilized microorganism processing unit of water conservancy diversion formula includes: the guide pipe group is arranged in the grass planting ditch body; the immobilized microorganism modules are all arranged in the guide pipe group; the lower ends of the liquid level observation pipes extend into the grass planting ditch body and are communicated with the guide pipe group; and the drain pipe is communicated with one end of the guide pipe group. The invention can fully utilize the underground space of the grass planting ditch, directly discharge the grass planting ditch into the downstream surface runoff road underground pipeline system, and deeply purify the surface runoff road underground pipeline system by utilizing the immobilized microorganisms in the pipeline system, thereby meeting the requirements of the land for intercepting, conveying and purifying the rainwater runoff under the condition of smaller land occupation area.)

一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟

技术领域

本发明涉及生态水处理设施的技术领域，尤其涉及一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟。

背景技术

植草沟作为一种生态型水处理设施，被广泛应用于海绵城市体系中地面雨水径流的截流与转输。然而，目前各种类型的植草沟在发挥径流转输功能的同时，在径流污染物负荷的削减，以及相应水质净化方面，并没用显著功能，这制约了植草沟在区域径流控制、水环境治理中的潜在作用。固定化微生物技术通过在基质或水体中设置含有工程微生物的固定化载体的方式，利用微生物的新陈代谢功能，来吸收、同化和转化周边水体中的污染物质，提供水体水质，但目前在植草沟中尚无成熟应用。

发明内容

针对现有的植草沟存在的上述问题，现旨在提供一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟，能够充分利用植草沟的地下空间，将植草沟内直接排入下游的表面径流导入地下管路系统，并利用管路系统内的固定化微生物，对其进行深度净化，从而实现在较小土地占用面积的情况下，满足地块对雨水径流的截流、输送及净化的需求，同时增强海绵城市体系在土地资源较为紧张，无条件设置大型径流调蓄与净化设施的地区的应用可行性，同时，通过与传统市政地下管道排水系统结合，可以在一定区域内形成分散式的径流截流、转输、调蓄与净化体系，从而极大提高设施的应用灵活性。

具体技术方案如下：

一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟，包括：植草沟本体和固定化微生物处理单元，所述导流式固定化微生物处理单元包括：

一导流管组，所述导流管组设于所述植草沟本体内；

若干固定化微生物模块，若干所述固定化微生物模块均设于所述导流管组内，所述固定化微生物模块用于充分固定、转化和降解雨水的径流内部的各类有机、无机污染物质；

若干液位观察管，若干所述液位观察管的下端均伸入所述植草沟本体内，且均与所述导流管组相连通，所述液位观察管用于定期检测所述导流管组内的水位情况；

一排水管，所述排水管与所述导流管组的一端相连通，所述排水管用于将净化的所述雨水排入市政雨水管道。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述导流管组包括：若干导流管，若干所述导流管均设于所述植草沟本体内，若干所述导流管的一端分别与所述排水管相连通，若干所述固定化微生物模块分别设于若干所述导流管内，若干所述液位观察管分别与若干所述导流管相连通。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，每一所述固定化微生物模块均包括：管道内套筒和固定化微生物，所述管道内套筒设于所述导流管内，所述固定化微生物设于所述管道内套筒内，所述管道内套筒为封闭的圆柱构型，所述管道内套筒的表面开设有若干通孔，所述管道内套筒内设有透水土工布。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，每一所述导流管均包括依次连接的导流进水端、导流中段和导流出水端，所述液位观察管与所述导流中段相连通，所述固定化微生物模块设于所述导流中段内，所述导流出水端远离所述导流中段的一端与所述排水管相连通。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述植草沟本体包括从下至上依次设置的排水层、种植土层和滞水层，所述导流进水端位于所述滞水层内，所述导流中段、所述导流出水端和所述排水管均位于所述种植土层内，所述液位观察管的上端高于所述滞水层的上表面。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述滞水层内设有两溢流堰，两所述溢流堰的下表面均与所述种植土层的上表面相抵，若干所述导流进水端均设于一所述溢流堰内，若干所述导流进水端的底部均与该一所述溢流堰的底部相齐平。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述植草沟设于地面下，所述地面的表层为素土地基，所述植草沟包括植草沟本体和防渗膜，所述防渗膜设于所述素土地基与所述植草沟本体之间。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述植草沟内设有溢流雨水井，所述溢流雨水井的下端设于素土地基内，所述溢流雨水井的上端从下至上依次穿过所述排水层和所述种植土层，且伸入所述滞水层内，所述溢流雨水井的上端设有溢流雨水口，所述溢流雨水口与所述滞水层的上表面相齐平，所述排水管与所述溢流雨水井相连通。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述排水层内设有穿孔集水管，所述穿孔集水管的一端与所述溢流雨水井相连通。

上述的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，其中，所述排水层与所述种植土层之间设有透水土工布。

上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

本发明通过将固定化微生物与传统植草沟进行耦合，并设置相应的导流管作为载体，提供一种强化雨水调蓄和净化的复合型植草沟设施。本发明能够充分利用植草沟的地下空间，将植草沟内直接排入下游的表面径流导入地下管路系统，并利用管路系统内的固定化微生物，对其进行深度净化，从而实现在较小土地占用面积的情况下，满足地块对雨水径流的截流、输送及净化的需求，同时增强海绵城市体系在土地资源较为紧张，无条件设置大型径流调蓄与净化设施的地区的应用可行性，同时，通过与传统市政地下管道排水系统结合，可以在一定区域内形成分散式的径流截流、转输、调蓄与净化体系，从而极大提高设施的应用灵活性。

附图说明

图1为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的平面图；

图2为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中A-A方向的剖视图；

图3为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中B-B方向的剖视图；

图4为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中C-C方向的剖视图；

图5为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中D处的放大图；

图6为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图2中E处的放大图；

附图中：1、导流管组；2、固定化微生物模块；3、液位观察管；4、排水管；5、导流管；6、管道内套筒；7、固定化微生物；8、导流进水端；9、导流中段；10、导流出水端；11、排水层；12、种植土层；13、滞水层；14、溢流堰；15、素土地基；16、防渗膜；17、溢流雨水井；18、上游溢流堰；19、下游溢流堰；20、穿孔集水管；21、溢流雨水口；22、透水土工布。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的平面图，图2为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中A-A方向的剖视图，图3为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中B-B方向的剖视图，图4为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中C-C方向的剖视图，图5为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图1中D处的放大图，图6为本发明一种导流式固定化微生物耦合型的植草沟的图2中E处的放大图，如图1至图6所示，示出了一种较佳实施例的导流式固定化微生物耦合型的植草沟，包括：植草沟本体和固定化微生物处理单元，导流式固定化微生物处理单元包括：一导流管组1、若干固定化微生物模块2、若干液位观察管3和一排水管4，导流管组1设于植草沟本体内，若干固定化微生物模块2均设于导流管组1内，固定化微生物模块2用于充分固定、转化和降解雨水的径流内部的各类有机、无机污染物质，若干液位观察管3的下端均伸入植草沟本体内，且均与导流管组1相连通，液位观察管3用于定期检测导流管组1内的水位情况，排水管4与导流管组1的一端相连通，排水管4用于将净化的雨水排入市政雨水管道。

优选地，液位观察管3呈竖直设置，液位观察管3垂直于植草沟表面，管顶的标高高于滞水层13的常水位，液位观察管3为PVC材质管道，管径为110mm，但不限于此材质及管径，通过三通接头与导流中段9连接，导流管5的管顶超过滞水层13的常水位2cm。

优选地，排水管4的管径为150mm，但不限于此材质及管径。

进一步，作为一种较佳的实施例，导流管组1包括：若干导流管5，若干导流管5均设于植草沟本体内，若干导流管5的一端分别与排水管4相连通，若干固定化微生物模块2分别设于若干导流管5内，若干液位观察管3分别与若干导流管5相连通。优选地，导流管5为PVC材质管道，管径为110mm，但不限于此材质及管径，若干导流管5的下游末端通过三通弯头合并经排水管4排入溢流雨水口。

进一步，作为一种较佳的实施例，每一固定化微生物模块2均包括：管道内套筒6和固定化微生物7，管道内套筒6设于导流管5内，固定化微生物7设于管道内套筒6内，管道内套筒6为封闭的圆柱构型，管道内套筒6的表面开设有若干通孔，管道内套筒6内设有透水土工布22。优选地，管道内套筒6的表面均匀开孔，开孔率50％，管道内套管6的长度为20cm。

进一步，作为一种较佳的实施例，每一导流管5均包括依次连接的导流进水端8、导流中段9和导流出水端10，液位观察管3与导流中段9相连通，固定化微生物模块2设于导流中段9内，导流出水端10远离导流中段9的一端与排水管4相连通。优选地，每一导流管5的导流中段9内均设有若干固定化微生物模块2，若干管道内套筒6串联，通过橡胶圈密封。

进一步，作为一种较佳的实施例，固定化微生物7，吸附法制备，吸附介质为活性炭，但不限于此材质，充填于管道内套筒6的内部。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图6所示，植草沟本体包括从下至上依次设置的排水层11、种植土层12和滞水层13，导流进水端8位于滞水层13内，导流中段9、导流出水端10和排水管4均位于种植土层12内，液位观察管3的上端高于滞水层13的上表面。

优选地，滞水层13用于受纳周边地块排入的雨水径流，常水位深度为20cm，其上通过放坡控制超高为10cm。

优选地，种植土层12位于生物滞水设施顶部，充填营养土，成分配比为10％粗砂、70％草炭及20％蛭石，但不限制于本配比，深度为50cm。

优选地，排水层13位于种植土层12下部至植草沟素土地基15顶，充填粒径20cm～50cm砾石，深度为20cm。

本发明的进一步实施例中，滞水层13内设有两溢流堰14，两溢流堰14的下表面均与种植土层12的上表面相抵，若干导流进水端8均设于一溢流堰14内，若干导流进水端8的底部均与该一溢流堰14的底部相齐平。

本发明的进一步实施例中，植草沟设于地面下，地面的表层为素土地基15，植草沟包括植草沟本体和防渗膜16，防渗膜16设于素土地基15与植草沟本体之间。

本发明的进一步实施例中，植草沟内设有溢流雨水井17，溢流雨水井17的下端设于素土地基15内，溢流雨水井17的上端从下至上依次穿过排水层11和种植土层12，且伸入滞水层13内，溢流雨水井17的上端设有溢流雨水口21，溢流雨水口21与滞水层13的上表面相齐平，排水管4与溢流雨水井17相连通。优选地，溢流雨水井17设置于由溢流堰14隔断的植草沟蓄水单元下游外侧，溢流雨水井17的井口标高与滞水层13的上表面一致，内设雨水连管与市政雨水管道连通，用于控制植草沟内水位，并转输超量雨水。

本发明的进一步实施例中，排水层11内设有穿孔集水管20，穿孔集水管20的一端与溢流雨水井17相连通。优选地，穿孔集水管20沿植草沟纵向轴线敷设于排水层11内，表面开孔，开孔率20％，外包透水土工布22。

本发明的进一步实施例中，排水层11与种植土层12之间设有透水土工布22。

本发明的进一步实施例中，植草沟为线性池体，植草沟的断面呈倒梯形设置，植草沟的两侧的上端均通过素土地基15与地面相接。优选地，植草沟本体的滞水层13的两侧通过放坡与自然地面顺接，边坡比1:3，用于截流与转输雨水径流，地表以下亦放坡保持结构稳定，即滞水层13的上表面以下，边坡比2:1，防渗膜16敷设于滞水层13的上表面以下，防渗膜16位于植草沟本体与素土地基15之间。

本发明的进一步实施例中，两溢流堰14包括：上游溢流堰18和下游溢流堰19，导流进水端8设于上游溢流堰18内。优选地，液位观察管3位于上游溢流堰18后，溢流雨水井17位于下游溢流堰19后，溢流堰14沿植草沟的纵向呈等距间隔布置，两溢流堰14的中心间距与植草沟的顶宽之比为10:1。

优选地，溢流堰14为浆砌块石，堰高为10cm，但不限于上述材质，于植草沟内间隔设置，用于隔断处理单元并滞留部分植草沟内雨水径流。

本发明的进一步实施例中，若干导流中段9均沿植草沟本体的纵向轴线布置，若干导流中段9分别对称位于穿孔集水管20的两侧，位于穿孔集水管20的一侧的若干导流中段9呈等间距设置，若干导流出水端10远离导流中段9的一端呈并联设置。优选地，位于穿孔集水管20的两侧的导流管5之间的间距为两倍导流管5的管径，但不限于此间距，导流管5的管中心距种植土层12的层顶高度为20cm。

优选地，导流管5的坡度与植草沟的纵向坡度一致，但也可根据水力计算确定。

优选地，植草沟内均匀种植耐旱耐水淹的草本植物。

本发明在系统运转时雨水径流自周边地块排放至导流式固定化微生物耦合型植草沟，上游植草沟的滞水层13内的雨水径流通过上游溢流堰18内的导流进水端8输入导流管5内，以一定水力坡度在导流中段9及导流出水端10中转输后，经排水管4排入溢流雨水井17，最后转输至市政雨水管道，排入植草沟内雨水径流，先经上游植草沟段沉降去除大型垃圾及大粒径悬浮颗粒物后，转输至导流管5内短时调蓄。在此过程中，雨水径流依次通过预装于导流管5的内部的固定化微生物模块2，并与其中的固定化微生物7充分接触，通过微生物的新陈代谢作用，以及活性炭颗粒本身的吸附作用，充分固定、转化和降解雨水径流内部的各类有机及无机污染物质，经导流管5内的固定化微生物模块2净化的雨水径流通过排水管4及下游的溢流雨水口21排入市政雨水管道。

其中未进入导流管5的雨水径流则经植草沟表面输送至下游市政管网、自然水体或水体净化与调蓄设施，部分则在输送过程中沿植草沟竖向，经种植土层12、排水层11下渗至底部素土地基15，补充地下水源，以及通过排水层11中设置的穿孔集水管20收集后排入溢流雨水口21。

本发明通过设置液位观察管3则可以定期检测导流管5内的水位情况，在长时间干旱，导流管5内水分流失严重的情况下，则可以结合绿化养护，通过人工补水的方式，自液位观察管3内或上游植草沟输入人工水体，来满足导流管5内固定化微生物7的生长需求。

本发明导流式固定化微生物耦合型植草沟，通过充分利用植草沟的地下空间，及高长宽比的线性构型，在传统植草沟中地下部分沿水力梯度方向设置内含预制固定化微生物7的导流系统，将原有通过溢流方式直接排入下游排水管网或水体的植草沟表面水体截流，并转输至地下管路系统中暂时调蓄，并在调蓄和输送过程中，利用管路系统中耦合的固定化微生物模块2，通过吸附和新陈代谢作用，充分固定和降解水体中的各类污染物质，最终净化雨水径流水质后排放至下游管网或水体。

本发明在传统植草沟的雨水径流输送功能的基础上，强化了对雨水的调蓄与净化能力，实现了该类型设施复合功能的强化，在较小的综合土地使用面积条件下，满足周边地块对雨水转输、调蓄与污染负荷削减功能的需求。在土地资源极为紧张的区域，具备较强的应用价值。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。