一种生物滞留池填料
1.本发明属于水处理领域，具体来讲涉及一种生物滞留池填料。
背景技术：
2.随着我国城市化步伐的加快，城市下垫面的结构与功能逐渐发生变化，大量的水域、林地、草地、农田被水泥、沥青等不透水材料所替代，这种现象导致城市下垫面透水性能降低，继而表现为地表径流量增加、汇流时间缩短、洪峰增大，这也是城市内涝形成的主要原因。同时地表径流中含有悬浮颗粒物、持久性有机污染物、农药、重金属、营养元素、有机质和其他有代表性的工业源化合物，这些污染物随径流进入受纳水体，造成了水污染。
3.生物滞留池是一种采用分散方法，从源头削减雨水和控制污染物迁移的高效雨洪控制措施。生物滞留池可以储存雨水，削减雨水洪峰，去除雨水中悬浮固体等污染物。但是生物滞留池却不能有效去除雨水中的磷，其出水中磷的浓度仍比较高，有研究表明，去除波动性大，且易出现去除率为负值现象。原因是填料含磷本底值偏高和磷的饱和解吸附引起的，因此，提高生物滞留池磷去除效率的关键是提高水解后形成的溶解性磷的去除效率。
4.为防止产生蚊蝇滋生等环境问题，生物滞留池一般要求积水在24h内排干，但对于土壤以黏土为主的弱透水区域而言，由于土壤渗透系数低，积水在24h内难以排干，限制了生物滞留池的使用。为解决弱透水区域生物滞留池应用过程中的磷去除的问题，可改良弱透水区域土壤基质，使其满足积水在24h内排干的要求，并能截留雨水中不溶性磷、加速不溶性磷的水解反应过程，吸附溶解性磷，实现磷的快速彻底去除。
技术实现要素：
5.因此，为了解决上述不足，本发明提供一种生物滞留池填料，用于弱透水区域雨水中磷的去除。该填料配比的使用能截留雨水中不溶性磷、有利于水解细菌生长、加速不溶性磷的水解反应过程、吸附溶解性磷。同时成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.一种生物滞留池填料，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零。
8.优选地，填料高度为400-800mm。
9.优选地，田园土颗粒粒径为1-2mm；木屑颗粒粒径为1-1.5mm；火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；生物炭颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；砂壤土颗粒粒径为1-2.5mm。
10.优选地，在进行使用时，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-4200r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。
11.采用上述填料构建生物滞留池，用于弱透水区域雨水中磷的去除。本发明的优点在于：与普通的雨水生物滞留池应用区域不同，本次发明的填料是为了去除弱雨水径流中的磷，在选取过程中适当利用原有黏土，考虑到填料的综合利用效果，在透水性、蓄水性、净
化水体等方面均有很高的性能。同时填料造价低，所用原料容易获得。
具体实施方式
12.下下面结合实施例对本发明专利作进一步的详细说明。
13.在本发明的技术方案中，使用田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土四种组分进行配合，其中：(1)田园土是由垃圾、落叶、厩肥、秸秆等经过堆制和高温发酵而成，田园土含腐殖质，选用粒径为1-2mm；(2)木屑为桦树木屑、榆树木屑、杨树木屑或者松树木屑，木屑颗粒粒径为1-1.5mm；(3)火山岩由岩浆(magma)直接凝固而成，硅酸盐是岩浆的主要成分。其中sio2的含量在80-30％之间；金属氧化物如ai2o3、fe2o3、feo、mgo、cao、na2o等占20-60％。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过5％，火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；(4)生物炭：生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、花、玉米秆或其它农作物废物碳化形成的。使用的生物质原料为：小麦和玉米秸秆、玉米芯，采用高温分解法-在500℃到600℃的高温下，将有机物质置于缺氧状态下，对其有控制地进行高温分解予以制备，选用颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；(5)砂壤土(即沙壤土)-壤土指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤，沙土是指含沙量占80％，黏土占20％左右的土壤，沙壤土就是介于壤土与沙土之间的土壤。指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤。质地介于黏土和砂土之间，兼有黏土和砂土的优点，通气透水、保水保温性能都较好。这类土壤，含砂粒较多的称砂壤土(砂质壤土)，黏粒较多的称粘壤土(粘质壤土)，选用粒径为1-2.5mm；。
14.将上述5种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以3000r/min的速率进行离心分离，并重复3次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由碎石组成。所述承托层的高度为5cm。
15.实施例一
16.将上述5种填料配比分别用于街道雨水(从南京市玄武区雨后予以采集)处理，填料配比(田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土)、出水磷浓度和去除率如下表所示。
17.不同填料配比对街道雨水中磷的去除效果。
18.填料配比进水磷的浓度(mg/l)出水磷浓度(mg/l)去除率4∶2∶1∶2∶15.440.4591.73％3∶2∶2∶1∶25.760.4891.67％4∶1∶2∶2∶14.880.3893.75％
19.由实验数据可知，当填料配比粘土：田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土＝4∶1∶2∶2∶1时对街道雨水的磷的去除效果最好。
20.实施例二
21.将上述三种填料配比分别用于屋面雨水(从南京市秦淮区区雨后采集)处理，填料配比(田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土)、出水磷浓度和去除率如下表所示。
22.不同填料配比对街道雨水中磷的去除效果。
23.填料配比进水磷的浓度(mg/l)出水磷浓度(mg/l)去除率
4∶2∶1∶2∶18.411.2185.61％3∶2∶2∶1∶27.231.0385.75％4∶1∶2∶2∶18.621.1586.66％
24.由实验数据可知，当填料配比粘土：田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土＝4∶1∶2∶2∶1＝4∶3∶2∶1时对雨水中磷的去除效果最好。
25.依照本发明内容的记载调整填料中各个组分的体积比例均可实现填料的制备，并表现出基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种生物滞留池填料，其特征在于，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零。2.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；填料高度为400-800mm。3.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；田园土颗粒粒径为1-2mm；木屑颗粒粒径为1-1.5mm；火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；生物炭颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；砂壤土颗粒粒径为1-2.5mm。4.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；在进行使用时，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-4200r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。
技术总结
本发明公开了一种生物滞留池填料，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零，填料高度为400-800mm。该填料配比的使用能截留雨水中不溶性磷、有利于水解细菌生长、加速不溶性磷的水解反应过程、吸附溶解性磷，通过截留-水解-吸附过程实现磷的快速彻底去除。同时成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。在实际推广中具有较大优势。
技术研发人员：陈慧明 姚岚晶 汤文文
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2020.08.12
技术公布日：2022/2/23
1.本发明属于水处理领域，具体来讲涉及一种生物滞留池填料。
背景技术：
2.随着我国城市化步伐的加快，城市下垫面的结构与功能逐渐发生变化，大量的水域、林地、草地、农田被水泥、沥青等不透水材料所替代，这种现象导致城市下垫面透水性能降低，继而表现为地表径流量增加、汇流时间缩短、洪峰增大，这也是城市内涝形成的主要原因。同时地表径流中含有悬浮颗粒物、持久性有机污染物、农药、重金属、营养元素、有机质和其他有代表性的工业源化合物，这些污染物随径流进入受纳水体，造成了水污染。
3.生物滞留池是一种采用分散方法，从源头削减雨水和控制污染物迁移的高效雨洪控制措施。生物滞留池可以储存雨水，削减雨水洪峰，去除雨水中悬浮固体等污染物。但是生物滞留池却不能有效去除雨水中的磷，其出水中磷的浓度仍比较高，有研究表明，去除波动性大，且易出现去除率为负值现象。原因是填料含磷本底值偏高和磷的饱和解吸附引起的，因此，提高生物滞留池磷去除效率的关键是提高水解后形成的溶解性磷的去除效率。
4.为防止产生蚊蝇滋生等环境问题，生物滞留池一般要求积水在24h内排干，但对于土壤以黏土为主的弱透水区域而言，由于土壤渗透系数低，积水在24h内难以排干，限制了生物滞留池的使用。为解决弱透水区域生物滞留池应用过程中的磷去除的问题，可改良弱透水区域土壤基质，使其满足积水在24h内排干的要求，并能截留雨水中不溶性磷、加速不溶性磷的水解反应过程，吸附溶解性磷，实现磷的快速彻底去除。
技术实现要素：
5.因此，为了解决上述不足，本发明提供一种生物滞留池填料，用于弱透水区域雨水中磷的去除。该填料配比的使用能截留雨水中不溶性磷、有利于水解细菌生长、加速不溶性磷的水解反应过程、吸附溶解性磷。同时成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.一种生物滞留池填料，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零。
8.优选地，填料高度为400-800mm。
9.优选地，田园土颗粒粒径为1-2mm；木屑颗粒粒径为1-1.5mm；火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；生物炭颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；砂壤土颗粒粒径为1-2.5mm。
10.优选地，在进行使用时，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-4200r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。
11.采用上述填料构建生物滞留池，用于弱透水区域雨水中磷的去除。本发明的优点在于：与普通的雨水生物滞留池应用区域不同，本次发明的填料是为了去除弱雨水径流中的磷，在选取过程中适当利用原有黏土，考虑到填料的综合利用效果，在透水性、蓄水性、净
化水体等方面均有很高的性能。同时填料造价低，所用原料容易获得。
具体实施方式
12.下下面结合实施例对本发明专利作进一步的详细说明。
13.在本发明的技术方案中，使用田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土四种组分进行配合，其中：(1)田园土是由垃圾、落叶、厩肥、秸秆等经过堆制和高温发酵而成，田园土含腐殖质，选用粒径为1-2mm；(2)木屑为桦树木屑、榆树木屑、杨树木屑或者松树木屑，木屑颗粒粒径为1-1.5mm；(3)火山岩由岩浆(magma)直接凝固而成，硅酸盐是岩浆的主要成分。其中sio2的含量在80-30％之间；金属氧化物如ai2o3、fe2o3、feo、mgo、cao、na2o等占20-60％。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过5％，火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；(4)生物炭：生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、花、玉米秆或其它农作物废物碳化形成的。使用的生物质原料为：小麦和玉米秸秆、玉米芯，采用高温分解法-在500℃到600℃的高温下，将有机物质置于缺氧状态下，对其有控制地进行高温分解予以制备，选用颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；(5)砂壤土(即沙壤土)-壤土指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤，沙土是指含沙量占80％，黏土占20％左右的土壤，沙壤土就是介于壤土与沙土之间的土壤。指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤。质地介于黏土和砂土之间，兼有黏土和砂土的优点，通气透水、保水保温性能都较好。这类土壤，含砂粒较多的称砂壤土(砂质壤土)，黏粒较多的称粘壤土(粘质壤土)，选用粒径为1-2.5mm；。
14.将上述5种填料按照不同的体积投加比例制成混合填料。所有的填料在进行装填实验之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以3000r/min的速率进行离心分离，并重复3次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。在所述混合填料层的下面设置承托层，承托层由碎石组成。所述承托层的高度为5cm。
15.实施例一
16.将上述5种填料配比分别用于街道雨水(从南京市玄武区雨后予以采集)处理，填料配比(田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土)、出水磷浓度和去除率如下表所示。
17.不同填料配比对街道雨水中磷的去除效果。
18.填料配比进水磷的浓度(mg/l)出水磷浓度(mg/l)去除率4∶2∶1∶2∶15.440.4591.73％3∶2∶2∶1∶25.760.4891.67％4∶1∶2∶2∶14.880.3893.75％
19.由实验数据可知，当填料配比粘土：田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土＝4∶1∶2∶2∶1时对街道雨水的磷的去除效果最好。
20.实施例二
21.将上述三种填料配比分别用于屋面雨水(从南京市秦淮区区雨后采集)处理，填料配比(田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土)、出水磷浓度和去除率如下表所示。
22.不同填料配比对街道雨水中磷的去除效果。
23.填料配比进水磷的浓度(mg/l)出水磷浓度(mg/l)去除率
4∶2∶1∶2∶18.411.2185.61％3∶2∶2∶1∶27.231.0385.75％4∶1∶2∶2∶18.621.1586.66％
24.由实验数据可知，当填料配比粘土：田园土∶木屑∶火山岩∶生物炭∶砂壤土＝4∶1∶2∶2∶1＝4∶3∶2∶1时对雨水中磷的去除效果最好。
25.依照本发明内容的记载调整填料中各个组分的体积比例均可实现填料的制备，并表现出基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种生物滞留池填料，其特征在于，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零。2.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；填料高度为400-800mm。3.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；田园土颗粒粒径为1-2mm；木屑颗粒粒径为1-1.5mm；火山岩颗粒粒径为1.5-3.0mm；生物炭颗粒粒径为1.5mm以下，优选0.5-1.5mm；砂壤土颗粒粒径为1-2.5mm。4.根据权利要求1所述的一种生物滞留池填料，其特征在于；在进行使用时，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土混合均匀的填料在进行装填之前全部经过蒸馏水、超纯水洗涤，以2000-4200r/min的速率进行离心分离，并重复3-5次后在阴凉处自然风干后过5mm筛后进行装填。
技术总结
本发明公开了一种生物滞留池填料，由田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土组成，田园土、木屑、火山岩、生物炭和砂壤土的体积比为(25-40)∶(0-15)∶(0-10)∶(0-20)∶(0-15)，黄砂、生物炭和砂壤土的用量均不为零，填料高度为400-800mm。该填料配比的使用能截留雨水中不溶性磷、有利于水解细菌生长、加速不溶性磷的水解反应过程、吸附溶解性磷，通过截留-水解-吸附过程实现磷的快速彻底去除。同时成本较低，原料易得，在实际推广中具有较大优势。在实际推广中具有较大优势。
技术研发人员：陈慧明 姚岚晶 汤文文
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2020.08.12
技术公布日：2022/2/23
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