阅读说明：本技术 一种固定化微生物耦合型植草沟 (Immobilized microorganism coupling type grass planting ditch ) 是由 王蔚卿 周烨 刘曦 肖峻 谢予婕 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：本发明公开了一种固定化微生物耦合型植草沟,包括：素土地基,素土地基上开设有植草沟；排水层,设置在植草沟的底部；种植土层,设置在植草沟内,且位于排水层上方；表面滞水层,设置在植草沟内,且位于种植土层上方；固定化微生物处理单元,固定化微生物处理单元包括若干蓄水模块,蓄水模块均设置在种植土层内的底部,且若干蓄水模块沿植草沟的延伸方向依次间隔排列；每个蓄水模块内均设置有若干固定化微生物模块,每个蓄水模块内的固定化微生物模块均间隔排列；本发明通过植草沟地下部分设置的蓄水模块及固定化微生物模块,调蓄植草沟收集的雨水径流同时,削减其中的污染物负荷,强化了植草沟对雨水的调蓄与净化能力。(The invention discloses an immobilized microorganism coupling type grass planting ditch, which comprises: the soil-planting ditch is arranged on the soil-planting foundation; the drainage layer is arranged at the bottom of the grass planting ditch; the planting soil layer is arranged in the grass planting ditch and is positioned above the drainage layer; the surface water retaining layer is arranged in the grass planting ditch and is positioned above the planting soil layer; the immobilized microorganism processing unit comprises a plurality of water storage modules, the water storage modules are all arranged at the bottom in the planting soil layer, and the water storage modules are sequentially arranged at intervals along the extending direction of the grass planting ditch; a plurality of immobilized microorganism modules are arranged in each water storage module, and the immobilized microorganism modules in each water storage module are arranged at intervals; according to the invention, the rainwater runoff collected by the grass planting ditch is regulated and stored through the water storage module and the immobilized microorganism module arranged at the underground part of the grass planting ditch, and simultaneously, the pollutant load in the rainwater runoff is reduced, and the rainwater regulation, storage and purification capacity of the grass planting ditch is enhanced.)

一种固定化微生物耦合型植草沟

技术领域

本发明涉及生态水处理设施的技术领域，尤其涉及一种固定化微生物耦合型植草沟的技术领域。

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

针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种固定化微生物耦合型植草沟，通过植草沟地下部分设置的蓄水模块及固定化微生物模块，调蓄植草沟收集的雨水径流同时，削减其中的污染物负荷，强化了植草沟对雨水的调蓄与净化能力。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种固定化微生物耦合型植草沟，包括：

素土地基，所述素土地基上开设有植草沟；

排水层，所述排水层设置在所述植草沟的底部；

种植土层，所述种植土层设置在所述植草沟内，且所述种植土层位于所述排水层上方；

表面滞水层，所述表面滞水层设置在所述植草沟内，且所述表面滞水层位于所述种植土层上方；

固定化微生物处理单元，所述固定化微生物处理单元包括若干蓄水模块，所述蓄水模块均设置在所述种植土层内的底部，且若干所述蓄水模块沿所述植草沟的延伸方向依次间隔排列；每个所述蓄水模块内均设置有若干固定化微生物模块，每个所述蓄水模块内的所述固定化微生物模块均间隔排列。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，还包括溢流堰和溢流雨水口；

所述溢流堰均设置在所述表面滞水层内；且若干所述溢流堰沿所述植草沟的延伸方向依次间隔排列，若干所述溢流堰通过隔断所述表面滞水层将所述植草沟分割为若干滞水单元；

每个所述滞水单元内的下游处均设置有一个所述溢流雨水口，所述溢流雨水口的进水口的高度与所述表面滞水层顶部的高度相等，所述溢流雨水口的底部连通市政雨水管道。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述固定化微生物处理单元还包括若干溢流管；所述蓄水模块均通过所述溢流管连通位于同一所述滞水单元内的所述溢流雨水管。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述溢流堰的中心间距与所述植草沟顶部宽度的比值为5:1～10:1。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述植草沟包括位于上方的地上部分、及位于下方的地下部分；所述地上部分和所述地下部分的宽度均由下至上逐渐增大，并且所述地上部分的底部宽度与所述地下部分的顶部宽度相等；所述地上部分侧壁的边坡比小于所述地下部分侧壁的边坡比；

所述排水层、种植土层和所述表面滞水层均设置于所述地下部分，且所述表面滞水层的顶部与所述地下部分的顶部平齐。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述地下部分的侧壁敷设有防渗膜。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，每个所述固定化微生物模块均包括硬质透水外框架和固定化微生物；所述固定化微生物设置于所述硬质透水外框架内。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述硬质透水外框架为PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)材质，表面开孔，并且内表面附有透水土工布。

上述一种固定化微生物耦合型植草沟，其中，所述排水层与所述种植土层之间敷设有透水土工布。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

1、本发明通过将固定化微生物与传统植草沟进行耦合，并设置相应的截流调蓄载体，能够在对雨水径流进行截流转输的同时，对其进行深度的调蓄与净化，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。

2、本发明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是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的平面示意图；

图2是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的横断面示意图；

图3是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的纵断面示意图。

附图中：

1、素土地基；11植草沟；111、地上部分；112、地下部分；2、排水层；3、种植土层；4、表面滞水层；5、固定化微生物处理单元；51、蓄水单元；52、固定化微生物模块；53、溢流管；6、溢流堰；7、溢流雨水口。

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是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的平面示意图；图2是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的横断面示意图；图3是本发明的一种固定化微生物耦合型植草沟的纵断面示意图。

请参见图1至图3所示，示出了一种较佳实施例，一种固定化微生物耦合型植草沟，包括：

素土地基1，素土地基1上开设有植草沟11。

排水层2，排水层2设置在植草沟11的底部。排水层2可选用粒径为20～50mm的砾石进行充填，充填深度可选为20cm，也可以选用其他材料与其他充填深度，在此不作限制。

种植土层3，种植土层3设置在植草沟11内，且种植土层3位于排水层2的上方。种植土层3的成分配比可选用10％粗砂、70％草炭及20％蛭石，深度可选为50cm。也可以选用其他的成分配比和深度，在此不做限制。种植土层3用于在其上均匀种植耐旱耐水淹的草本植物。

表面滞水层4，表面滞水层4设置在植草沟11内，且表面滞水层4位于种植土层3上方；

固定化微生物处理单元5，固定化微生物处理单元5包括若干蓄水模块51，蓄水模块51均包埋在种植土层3内的底部，且若干蓄水模块51沿植草沟11的延伸方向依次间隔排列；每个蓄水模块51内均包埋有若干固定化微生物模块52，每个蓄水模块51内的固定化微生物模块52均间隔排列，固定化微生物模块53可选用通过矩形阵列的形式排列。

蓄水模块51可选用多孔纤维棉，并外包透水土工布，但蓄水模块51并不限于此材质。蓄水模块51的体积可以根据蓄水模块51的需水量确定。

系统运转时雨水径流自周边地块排放至本发明，在植草沟11内的表面滞水层4短暂滞留后沿植草沟11竖向顺次下渗通过种植土层3、蓄水模块51及排水层2后至下部素土地基1补充地下水源。超出表面滞水层4常水位的雨水径流向植草沟11的下游流去。

植草沟11表面的雨水径流在种植土层3初步截流大、中粒径的悬浮颗粒污染物后，被土层内包埋的蓄水模块51迅速吸收固定，从而削减植草沟11内的雨水径流总量。蓄水模块51所吸收的水分及其内含的污染物质经由水力梯度转输至包埋于其内部的固定化微生物模块52。水体中各类有机及无机污染物质作为能量来源供给模块内的固定化微生物，以维持其新陈代谢及种群稳定。降雨结束后，经固定化微生物模块52削减污染物负荷后的雨水径流随着旱季地表蒸腾作用导致的水力梯度，经由蓄水模块51释放至周边土壤介质，以进一步补充地下水源及地上植物生长需求。

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。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括溢流堰6和溢流雨水口7。溢流堰6均设置在表面滞水层4内。且若干溢流堰6沿植草沟11的延伸方向依次间隔排列，若干溢流堰6通过隔断表面滞水层4将植草沟11分割为若干滞水单元。溢流堰6可选用浆砌块石，但不限于上述材质。溢流堰6可以滞留表面滞水层4内的部分雨水径流，防止雨水径流全部流走。

每个滞水单元的下游处均设置有一个溢流雨水口7，溢流雨水口7的进水口的高度与表面滞水层4顶部的高度相等，用于控制表面滞水层4的水面高度。溢流雨水口7的底部连通市政雨水管道。超出表面滞水层4常水位的雨水径流除了通过溢流堰11排入下游的滞水单元外，还可以由溢流雨水口7收集后排入市政雨水管道，减少植草沟11表面的雨水径流。

进一步，在一种较佳实施例中，固定化微生物处理单元5还包括若干溢流管53。蓄水模块51均通过溢流管53连通位于同一滞水单元内的溢流雨水管7。当蓄水模块51达到饱和后，多余雨水可以通过溢流管53进入溢流雨水口7，并由溢流雨水口7收集后进入市政雨水管道。

溢流管53可沿植草沟11的纵向中心线敷设于蓄水模块51及种植土3内，并可选用PVC材质，管径可选为De110，外包透水土工布，但不限于此设置方式。

进一步，在一种较佳实施例中，溢流堰6的中心间距与植草沟11顶部宽度的比值为5:1～10:1。

进一步，在一种较佳实施例中，植草沟11包括位于上方的地上部分111、及位于下方的地下部分112。地上部分111和地下部分112的宽度均由下至上逐渐增大，并且地上部分111的底部宽度与地下部分112的顶部宽度相等。地上部分111侧壁的边坡比小于地下部分112侧壁的边坡比。排水层2、种植土层3和表面滞水层4均设置于地下部分112，且表面滞水层4的顶部与地下部分4的顶部平齐。

地上部分111的边坡比可选为1:3，表面滞水层通过地上部分111的侧壁实现与周边的自然地面顺接。地下部分112的边坡比可选为2:1，以保证地下部分112的结构稳定。

进一步，在一种较佳实施例中，地下部分112的侧壁敷设有防渗膜(图中未示出)。

进一步，在一种较佳实施例中，每个固定化微生物模块52均包括硬质透水外框架和固定化微生物(图中未示出)，固定化微生物设置于硬质透水外框架内。固定化微生物可选用包埋法制备，包埋介质可选用聚丙烯肽胺，但不限于此材质。

进一步，在一种较佳实施例中，硬质透水外框架可选用PVC材质，表面开孔，并且内表面附有透水土工布。

进一步，在一种较佳实施例中，排水层2与种植土层3之间敷设有透水土工布(图中未示出)，将排水层2和种植土层3隔开。

本发明通过在传统植草沟中植入蓄水模块51及固定化微生物模块52，在利用蓄水模块51调蓄植草沟11所截流雨水径流的同时，经由微生物的生物化学反应消解转化输入的雨水径流污染物，从而使本发明在传统植草沟的基础上强化了雨水的调蓄与净化能力，实现在较小建设面积下，雨水转输、调蓄与污染负荷削减功能的统一。在土地资源极为紧张的区域，本发明具备较强的应用价值。

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，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。