具备保水及缓慢释放植物营养的生物滞留设施过滤层填料的制作方法

本发明涉及海绵城市建设领域，具体涉及一种具备保水及缓慢释放植物营养的生物滞留设施过滤层填料。

背景技术：

现有的生物滞留池技术，主要是针对城市化不断发展，不透水面积快速增长所导致的雨水径流污染以及城市内涝频发等问题而产生的一种雨洪管理的新技术，也是海绵城市建设中的一项关键技术。

常用的生物滞留池结构自上而下分别是滞留层、过滤层、过渡层、保水层和排水层。滞留层是系统预留的调蓄容积，有缓解洪峰的作用；过滤层是通过物化、生物处理等作用去除雨水径流中的污染物，同时也有缓解洪峰流量的作用；过渡层主要用于防止过滤层填料的冲刷损失；保水区(又叫淹没区)由粗砂和碳源或碎石和碳源组成，包含一个永久的含水区，在干旱季节用以植物和微生物群落的生长，同时提高了氮的去除率，保水层根据当地土壤类型和气候条件决定是否需要。本发明主要针对生物滞留池的过滤层提出一种填料的配合比。

生物滞留池过滤层主要通过填料的截留作用来去除雨水中的污染物，同时也是植物和微生物生长的载体，通过生物处理去除雨水中的污染物；生物滞留池过滤层还能通过滞留洪峰径流来减少生物滞留系统的进流和出流，缓解暴雨事件下城市市政排水系统的排涝压力。

过滤层填料的渗透系数需要满足一定的要求，在满足一定停留时间的同时也要达到一定的水力负荷要求；一些地区雨量充沛，雨季瞬时降雨负荷较大，渗透系数不宜过小；渗透系数也不宜过大，这会降低填料层的持水性，不利于植物的生长，因此如何平衡渗透系数，在不影响填料水文水质效应的同时提高填料持水性能，成为了筮待解决的问题。

同时，现有填料主要以各类级配砂组成，所添加有机质为天然有机质，其有机质释放过于快速，不利于植物的生长以及对海绵景观低养护的要求，无法满足人民对海绵城市日益提高的景观需求，这对海绵城市理念的推广形成了阻碍，为此提高填料初期有机质的缓释能力具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具备保水及缓慢释放植物营养的生物滞留设施过滤层填料，具有原材料易得、水文水质效应稳定持久、较强持水性能并为植物初期生长提供合适的营养的功效。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具备保水及缓慢释放植物营养的生物滞留设施过滤层填料，包括均匀混合的续级配砂、粉煤灰、土壤保水剂和控释肥；

按重量百分比计：

其中，所述连续级配砂的粒径范围0-9.5mm，细度模数为2.2～2.7；所述土壤保水剂为高分子吸水树脂。

进一步的，所述连续级配砂为河砂，其筛分的粒径对应的重量百分比为：

进一步的，所述粉煤灰等级为国标二级及以上，并且硫含量≤3％。

进一步的，所述土壤保水剂在未吸水时的粒径≤0.6mm，并且吸水倍率≥100。

进一步的，所述控释肥为采用聚合物包膜的肥料，所述控释肥的粒径≤4.75mm，所述控释肥的有效营养物质包括氮、磷和钾，氮、磷和钾的比例为1：1：1。

进一步的，所述控释肥的释放时间至少为3个月。

本发明的有益效果：

1、本发明填料采用的是连续级配河砂，材料来源广泛，结构稳定，耐雨水冲刷，不会出现因砂料流失造成的结构层破坏，而导致渗透系数变大、水文水质效果下降。

2、本发明填料采用掺入质量百分比为1～2％的粉煤灰，通过较低粒径的粉煤灰，可以有效填补级配砂中的微小空隙，对渗透系数大小进行微调，加之含量较少，不会造成填料堵塞，能使填料渗透系数保持在50-200mm/h，运行前后细级料的损失率在5％以下，结构相对稳定。

3、本发明填料采用掺入质量百分比为0.1-0.3％的土壤保水剂，由于掺料较少并不会影响填料整体结构稳定性及渗透系数，同时其在降雨后与现有填料相比，同等条件下可以提高配比含水率15％以上，具有更好的持水性能，为植物生长提供所需要的水分。

4、本发明填料采用掺入质量百分比为0.1-0.3％的控释肥，由于掺料较少并不会影响填料整体结构稳定性及渗透系数，同时其可以长期缓慢释放植物生长所需要的氮、磷、钾以及其他微量元素营养物质，释放时间3-6个月，满足生物滞留设施中所种植物初期生长所需，使得生物滞留设施景观效果更好。

附图说明

图1是本发明实施例1的渗透系数示意图；

图2是本发明实施例1的氨氮出水浓度折线图；

图3是本发明实施例1的总氮出水浓度折线图；

图4是本发明实施例1的总磷出水浓度折线图；

图5是本发明实施例1的钾出水浓度折线图；

图6是本发明实施例2的渗透系数示意图；

图7是本发明实施例2的氨氮出水浓度折线图；

图8是本发明实施例2的总氮出水浓度折线图；

图9是本发明实施例2的总磷出水浓度折线图；

图10是本发明实施例2的钾出水浓度折线图；

图11是本发明实施例3的渗透系数示意图；

图12是本发明实施例3的氨氮出水浓度折线图；

图13是本发明实施例3的总氮出水浓度折线图；

图14是本发明实施例3的总磷出水浓度折线图；

图15是本发明实施例3的钾出水浓度折线图；

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，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料，包括以下重量百分比的成分：

在本实施例中，连续级配砂均为河砂，连续级配砂细度模数2.3，级配曲线平滑，说明混合料各层级的砂砾料比例相当，其对应筛分粒径及重量百分比为：

参照图1所示，初期渗透123mm/h，经过30天持续进水后渗透系数稳定在189mm/h，结构稳定。具体检测方法为：取3～4kg混合料加入70型常水头渗透仪中，加水至填料饱和，在保持液位高度不变的情况下连续进水一小时后，记录相应的数据，计算渗透系数。

填料含水率35.3％，具体方法为：称量常水头渗透仪的质量、渗透仪装填好风干填料未进水饱和前质量、进水饱和后渗透仪总体质量，计算填料含水率。

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料能持续3个月提供植物成长所需要的氮、磷、钾营养物质。

具体检测方法为：在常水头渗透系数仪内装好填料，依据当地暴雨强度公式，设置降雨间歇期为1天、降雨历时0.5小时，降雨重现期2a，汇水面积比1：20条件下，持续3个月取出水水质检测，采用水杨酸分光光度法检测氨氮、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测总氮、钼酸铵分光光度法检测总磷、电感耦合等离子发射光谱法检测有效钾。氨氮出水浓度始终≥2mg/l，总氮出水浓度始终≥3mg/l，总磷出水浓度始终≥1mg/l，有效钾出水浓度始终≥5mg/l，参照图2至图5所示。

实施例2：

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料，包括以下重量百分比的成分：

在本实施例中，连续级配砂均为河砂，连续级配砂细度模数2.5，级配曲线平滑，说明混合料各层级的砂砾料比例相当，其对应筛分粒径及重量百分比为：

参照图6所示，初期渗透106mm/h，经过30天持续进水后渗透系数稳定在193mm/h，结构稳定。具体检测方法为：取3～4kg混合料加入70型常水头渗透仪中，加水至填料饱和，在保持液位高度不变的情况下连续进水一小时后，记录相应的数据，计算渗透系数。

填料含水率39.4％，具体方法为：称量常水头渗透仪的质量、渗透仪装填好风干填料未进水饱和前质量、进水饱和后渗透仪总体质量，计算填料含水率。

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料能持续3个月提供植物成长所需要的氮、磷、钾营养物质。具体检测方法为：在常水头渗透系数仪内装好填料，依据当地暴雨强度公式，设置降雨间歇期为1天、降雨历时0.5小时，降雨重现期2a，汇水面积比1：20条件下，持续3个月取出水水质检测，采用水杨酸分光光度法检测氨氮、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测总氮、钼酸铵分光光度法检测总磷、电感耦合等离子发射光谱法检测有效钾。氨氮出水浓度始终≥3mg/l，总氮出水浓度始终≥5mg/l，总磷出水浓度始终≥2mg/l，有效钾出水浓度始终≥8mg/l，参照图7至图10所示。

实施例3：

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料，包括以下重量百分比的成分：

在本实施例中，连续级配砂均为河砂，连续级配砂细度模数2.7，级配曲线平滑，说明混合料各层级的砂砾料比例相当，其对应筛分粒径及重量百分比为：

参照图11所示，初期渗透93mm/h，经过30天持续进水后渗透系数稳定在178mm/h，结构稳定。具体检测方法为：取3～4kg混合料加入70型常水头渗透仪中，加水至填料饱和，在保持液位高度不变的情况下连续进水一小时后，记录相应的数据，计算渗透系数。

填料含水率43.2％，具体方法为：称量常水头渗透仪的质量、渗透仪装填好风干填料未进水饱和前质量、进水饱和后渗透仪总体质量，计算填料含水率。

本发明一种具备保水及缓慢释放植物营养物质的生物滞留设施过滤层填料能持续3个月提供植物成长所需要的氮、磷、钾营养物质。具体检测方法为：在常水头渗透系数仪内装好填料，依据当地暴雨强度公式，设置降雨间歇期为1天、降雨历时0.5小时，降雨重现期2a，汇水面积比1：20条件下，持续3个月取出水水质检测，采用水杨酸分光光度法检测氨氮、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测总氮、钼酸铵分光光度法检测总磷、电感耦合等离子发射光谱法检测有效钾。氨氮出水浓度始终≥5mg/l，总氮出水浓度始终≥8mg/l，总磷出水浓度始终≥3mg/l，有效钾出水浓度始终≥13mg/l，参照图12至图15所示。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。