一种基质原位修复的绿色屋顶系统 专利技术说明

建筑材料工具的制造及其制品处理技术1.本发明属于环境工程技术领域，尤其涉及一种基质原位修复的绿色屋顶系统。背景技术：2.绿色屋顶作为海绵城市建设的主要技术措施之一，可以从源头有效调蓄雨水、减少径流、净化水质，在降低内涝风险、缓解热岛效应等方面起到了至关重要的作用，同时具有美化环境、净化空气的功能。3.传统的绿色屋顶在长期运行过程中，具有截留控污作用的基质层易发生板结、堵塞以及污染物负荷超标等情况，导致绿色屋顶的水量水质处理能力下降、植物枯萎凋落，进而影响绿色屋顶使用寿命，增加检修和维护成本。因此，需要控制绿色屋顶基质层的通透性和污染负荷水平。4.综上所述，如何修复因基质层板结、堵塞以及污染物负荷超标而导致截污能力降低的绿色屋顶，保证绿色屋顶在雨季正常工作，降低维护成本，延长使用寿命，已经成为亟需解决的问题。技术实现要素：5.为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种基质原位修复的绿色屋顶系统，包括植被层1、基质层2、超声波装置ⅰ3、穿孔板与透水土工布层4、蓄排水层5、超声波装置ⅱ6、阴极室7、阳极室9、超声波发生器14、蠕动泵15，其特征在于，6.所述植被层1位于最上方，所述植被层1的四周有一定建筑超高用于储存雨水；7.所述基质层2位于植被层1下方并为所述植被层1提供养分；8.超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6分别位于基质层2和蓄排水层5的下方，超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6均连接到超声波发生器14；9.所述穿孔板与透水土工布层4位于所述超声波装置ⅰ3的下方；10.所述蓄排水层5位于所述穿孔板与透水土工布层4之下，所述蓄排水层5的一侧设置有上下分布的排水阀门ⅰ16与排水阀门ⅱ17；11.阴极室7位于基质层2内部的一侧，阳极室9位于基质层2内部的另一侧；12.蠕动泵15通过水管与蓄排水层5相连以用于基质层2的补水。13.优选的，植被层1选择耐水淹、耐旱、具有一定吸附污染物能力的观赏性多年生草本植物，包括八宝景天、红叶景天、佛甲草或者垂盆草。14.优选的，基质层2的基质颗粒选择改良土，饱和水密度为0.75-1.3g·cm-3，内部孔隙率为65％-70％，饱和导水率不低于58mm·h-1，基质的物理性质使得其在作为绿色屋顶装置基质材料时具有良好的水量水质控制效果同时可以原位修复。15.优选的，超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6均由传导率高、耐腐蚀的超声波振动棒排列组成。16.优选的，阴极室7内部设置有阴极板8，阳极室9内部设置有阳极板10，阴极板8和阳极板10分别连接到电极电源11；阴极室7连接有阴极液储存装置12用于提供阴极液；阳极室9连接有阳极液储存装置13用于提供阳极液。17.优选的，基质层2中分别设置有含水率检测仪18和ph检测仪19，以用于检测基质层2的含水率和ph值。18.本发明的目的还在于提供一种基质原位修复的绿色屋顶系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：19.步骤s1，降雨时，电极电源11保持关闭；必要时，开启超声波发生器14，使超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6工作，促进基质渗透能力；20.步骤s2，降雨初期，关闭排水阀门ⅰ16、开启排水阀门ⅱ17，利用初期雨水将蓄排水层5底部淤泥等污染物冲刷干净并排放至污水管道中；21.步骤s3，待排水阀门ⅱ17出水澄清时，关闭排水阀门ⅱ17，开启排水阀门ⅰ16，将雨水排至雨水管道，以备作为再生水利用；22.步骤s4，位于基质层2中的含水率检测仪18、ph检测仪19检测基质层2的含水率、ph值达到修复条件时启动绿色屋顶基质修复；23.步骤s5，电极电源11开启，电动力修复启动；阴极板8、阳极板10开始工作，基质层2产生电场，带正电荷的离子在基质中迁移至阴极附近，带负电荷的离子在基质中迁移至阳极附近，达到富集后作集中处理；24.步骤s6，超声波发生器14启动，超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6开始工作，超声波装置ⅰ3分解基质中的有机物、保持基质孔隙率，同时可以促进电动修复效率；超声波装置ⅱ6可分解蓄排水层5底部淤泥等污染物，便于初期雨水进行冲刷；25.步骤s7，基质修复过程中，含水率检测仪18、ph检测仪19保持工作，若含水率低于35％或ph大于7时，停止修复工作，待达到要求后重新启动。26.步骤s8，重复步骤s5至步骤s7，直至基质修复完成。27.优选的，基质层2无需每天进行修复，每次修复时间应不小于6h，根据基质污染程度延长修复频次和时间。28.优选的，设备所需电源选用太阳能电池板供电，供电不足时采用外部电源；电动力修复外加电场条件包括：电压强度为1-2v·cm-1，电流密度为0.5-5a·m-2；超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6的功率为100w,电压强度为1-1.5v·cm-1。29.优选的，阳极液选择酸性天然电解液，阴极液选择天然无毒的去离子水。30.优选的，为提高修复效果，在基质层2中添加适量有机酸或者具有络合作用的有机酸盐。31.优选的，基质原位修复前后出水浊度、下渗速率变化较大，将基质渗透性、出水浊度作为原位修复效果的辅助指标；进行适当的多次修复直至达到良好的修复效果。32.其中，一次修复完成后应对修复效果进行检验，若修复效果良好，应有如下现象：33.a.植物生长状况良好；34.b.基质层2的表面平整且杂质含量很低；35.c.利用仪器设备检测基质渗透性，其值不应小于初始值的90％；36.d.降雨时，出流水浊度呈先高后迅速降低的趋势，直至澄清的效果。37.若以上现象未能全部出现，可再进行适当地修复直至达到良好的修复效果；通过实际指标的测量与修复后现象对本装置的修复效果进行评价，实际证明本装置具有较好的修复效果。38.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：39.1)本发明在绿色屋顶中设置的电动力修复装置，可以修复绿色屋顶的基质层污染物负荷超标导致截污能力降低问题，保证绿色屋顶在雨季正常工作，降低维护成本，延长使用寿命；40.2)本发明在绿色屋顶中设置的超声波装置，在非雨期开启超声波装置可以修复绿色屋顶的基质层堵塞导致下渗不畅通的问题，在雨季开启超声波装置可以加快雨水渗透，防止绿色屋顶排水不畅发生雨水溢流的问题；其次，在蓄排水层底部设置超声波装置，可以清理蓄排水层底部长期淤积的污泥，使得出水澄清，提高雨水利用率；再者，超声波可以促进电动力修复基质层的效率。41.3)本发明在绿色屋顶中设置电动力修复装置和超声波装置，适当的电场强度、超声波有利于植物根系、组织细胞生长发育，可以促进植物生长。附图说明42.图1为本发明的一种基质原位修复的绿色屋顶系统的结构示意图；43.图2为本发明的一种基质原位修复的绿色屋顶系统的使用方法的流程图；44.图3为本发明中的排水阀门的运行流程图。45.图中附图标记为：46.1-植被层；2-基质层；3-超声波装置ⅰ；4-穿孔板与透水土工布层；5-蓄排水层；6-超声波装置ⅱ；7-阴极室；8-阴极；9-阳极室；10-阳极；11-电极电源；12-阴极液储存装置；13-阳极液储存装置；14-超声波发生器；15-蠕动泵；16-排水阀门ⅰ；17-排水阀门ⅱ；18-含水率检测仪；19-ph检测仪。具体实施方式47.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。48.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。49.下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。50.在本发明的一个宽泛实施例中，一种基质原位修复的绿色屋顶系统，包括植被层1、基质层2、超声波装置ⅰ3、穿孔板与透水土工布层4、蓄排水层5、超声波装置ⅱ6、阴极室7、阳极室9、超声波发生器14、蠕动泵15，其特征在于，51.所述植被层1位于最上方，所述植被层1的四周有一定建筑超高用于储存雨水；52.所述基质层2位于植被层1下方并为所述植被层1提供养分；53.超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6分别位于基质层2和蓄排水层5的下方，超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6均连接到超声波发生器14；54.所述穿孔板与透水土工布层4位于所述超声波装置ⅰ3的下方；55.所述蓄排水层5位于所述穿孔板与透水土工布层4之下，所述蓄排水层5的一侧设置有上下分布的排水阀门ⅰ16与排水阀门ⅱ17；56.阴极室7位于基质层2内部的一侧，阳极室9位于基质层2内部的另一侧；57.蠕动泵15通过水管与蓄排水层5相连以用于基质层2的补水。58.优选的，植被层1选择耐水淹、耐旱、具有一定吸附污染物能力的观赏性多年生草本植物，包括八宝景天、红叶景天、佛甲草或者垂盆草。59.优选的，基质层2的基质颗粒选择改良土，饱和水密度为0.75-1.3g·cm-3，内部孔隙率为65％-70％，饱和导水率不低于58mm·h-1，基质的物理性质使得其在作为绿色屋顶装置基质材料时具有良好的水量水质控制效果同时可以原位修复。60.优选的，超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6均由传导率高、耐腐蚀的超声波振动棒排列组成。61.优选的，阴极室7内部设置有阴极板8，阳极室9内部设置有阳极板10，阴极板8和阳极板10分别连接到电极电源11；阴极室7连接有阴极液储存装置12用于提供阴极液；阳极室9连接有阳极液储存装置13用于提供阳极液。62.优选的，基质层2中分别设置有含水率检测仪18和ph检测仪19，以用于检测基质层2的含水率和ph值。63.本发明的目的还在于提供一种基质原位修复的绿色屋顶系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：64.步骤s1，降雨时，电极电源11保持关闭；必要时，开启超声波发生器14，使超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6工作，促进基质渗透能力；65.步骤s2，降雨初期，关闭排水阀门ⅰ16、开启排水阀门ⅱ17，利用初期雨水将蓄排水层5底部淤泥等污染物冲刷干净并排放至污水管道中；66.步骤s3，待排水阀门ⅱ17出水澄清时，关闭排水阀门ⅱ17，开启排水阀门ⅰ16，将雨水排至雨水管道，以备作为再生水利用；67.步骤s4，位于基质层2中的含水率检测仪18、ph检测仪19检测基质层2的含水率、ph值达到修复条件时启动绿色屋顶基质修复；68.步骤s5，电极电源11开启，电动力修复启动；阴极板8、阳极板10开始工作，基质层2产生电场，带正电荷的离子在基质中迁移至阴极附近，带负电荷的离子在基质中迁移至阳极附近，达到富集后作集中处理；69.步骤s6，超声波发生器14启动，超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6开始工作，超声波装置ⅰ3分解基质中的有机物、保持基质孔隙率，同时可以促进电动修复效率；超声波装置ⅱ6可分解蓄排水层5底部淤泥等污染物，便于初期雨水进行冲刷；70.步骤s7，基质修复过程中，含水率检测仪18、ph检测仪19保持工作，若含水率低于35％或ph值大于7时，停止修复工作，待达到要求后重新启动。71.步骤s8，重复步骤s5至步骤s7，直至基质修复完成。72.优选的，基质层2无需每天进行修复，每次修复时间应不小于6h，根据基质污染程度延长修复频次和时间。73.优选的，设备所需电源选用太阳能电池板供电，供电不足时采用外部电源；电动力修复外加电场条件包括：电压强度为1-2v·cm-1，电流密度为0.5-5a·m-2；超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6的功率为100w,电压强度为1-1.5v·cm-1。74.优选的，阳极液选择酸性天然电解液，阴极液选择天然无毒的去离子水。75.优选的，为提高修复效果，在基质层2中添加适量有机酸或者具有络合作用的有机酸盐。76.优选的，基质原位修复前后出水浊度、下渗速率变化较大，将基质渗透性、出水浊度作为原位修复效果的辅助指标；进行适当的多次修复直至达到良好的修复效果。77.其中，一次修复完成后应对修复效果进行检验，若修复效果良好，应有如下现象：78.a.植物生长状况良好；79.b.基质层2的表面平整且杂质含量很低；80.c.利用仪器设备检测基质渗透性，其值不应小于初始值的90％；81.d.降雨时，出流水浊度呈先高后迅速降低的趋势，直至澄清的效果。82.若以上现象未能全部出现，可再进行适当地修复直至达到良好的修复效果；通过实际指标的测量与修复后现象对本装置的修复效果进行评价，实际证明本装置具有较好的修复效果。83.下面结合附图，列举本发明的优选实施例，对本发明作进一步的详细说明。84.本优选实施例中，绿色屋顶装置规模：2m×2m×0.5m方形模块，可根据实际需要进行调整；电极板规模：1.8m×0.1m，可根据绿色屋顶规模进行调整；电极材料：可选择石墨电极、不锈钢电极中的一种；外加电场条件：电压强度为1-2v·cm-1，电流密度为0.25-5a·m-2；修复需要满足条件：基质含水率应不小于35％，初始ph值应在6左右且不超过7。85.参照附图1，一种基质原位修复的绿色屋顶系统，包括植被层1；基质层2；超声波装置ⅰ3；穿孔板与透水土工布层4；蓄排水层5；超声波装置ⅱ6；阴极室7；阴极板8；阳极室9；阳极板10；电极电源11；阴极液储存装置12；阳极液储存装置13；超声波发生器14；蠕动泵15；排水阀门ⅰ16；排水阀门ⅱ17；含水率检测仪18；ph检测仪19，所述的植被层1位于最上方，所述的植被层1为耐水淹、耐旱、具有一定吸附污染物能力的观赏性多年生草本植物，包括八宝景天、红叶景天、佛甲草、垂盆草等，所述的植被层1的四周有一定建筑超高用于储存雨水；86.所述基质层2位于所述的植被层1下方并为所述植被层1提供养分，所述基质层2的基质颗粒选择改良土，基质的饱和水密度为0.75-1.3g·cm-3，内部孔隙率为65％-70％，饱和导水率不低于58mm·h-1，基质物理性质使得其在作为绿色屋顶装置基质材料时具有良好的水量水质控制效果同时可以原位修复。87.所述的超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6分别位于基质层2和蓄排水层5的下方，由超声波振动棒排列组成，应具有传导率高、耐腐蚀的特点。所述的超声波发生器14，与所述的超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6连接，超声波发生器14开启后，所述的超声波装置ⅰ3在所述的基质层2的下方，用于分解基质中的污染物、保持基质孔隙率，同时可以促进电动修复效率；所述的超声波装置ⅱ6在所述的蓄排水层5下方，用于分解蓄排水层5底部淤泥等污染物，便于冲洗；88.所述穿孔板与透水土工布层4位于所述超声波装置ⅰ3的下方；89.所述蓄排水层5位于所述穿孔板与透水土工布层4之下，所述蓄排水层5的一侧分别设置有一高一低两个排水阀门ⅰ16、排水阀门ⅱ17；所述的蓄排水层5在降雨初期，打开排水阀门ⅱ17，利用雨水冲洗蓄排水层5底部淤泥，排放至污水管道，待水质澄清后关闭排水阀门ⅱ17，打开排水阀门ⅰ16，将雨水通过排水阀门ⅰ16溢流排放至雨水管道以备回用；90.优选的，所述的阴极室7位于所述的基质层2内部的一侧，所述的阳极室9位于所述的基质层2内部的另一侧。91.优选的，所述的阴极板8位于所述的阴极室7内部，所述的阳极板10位于所述的阳极室9内部。92.优选的，所述的电极电源11，分别连接所述的阴极板8和阳极板10。通电后所述的基质层2内部形成电场，带正电荷的离子在基质中迁移至阴极附近，带负电荷的离子在基质中迁移至阳极附近。93.优选的，所述的阴极液储存装置12与所述的阴极室7连接，为阴极室7提供阴极液；所述的阳极液储存装置13与所述的阳极室9连接，为阳极室9提供阳极液。94.优选的，所述的含水率检测仪18位于所述的基质层2中，用于检测基质层2的含水率；所述的ph检测仪19位于所述的基质层2中，用于检测基质层2的ph值。95.优选的，所述的蠕动泵15可通过连接在蓄排水层5的水管为所述的基质层2补水，修复时使基质层2的含水率达到要求，平时用于植物灌溉。96.本发明的目的还在于提供一种基质原位修复的绿色屋顶系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：97.步骤s1，降雨时，电极电源11保持关闭；必要时，可开启超声波发生器14，使超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6工作，促进基质渗透能力；98.步骤s2，降雨初期，关闭排水阀门ⅰ16、开启排水阀门ⅱ17，利用初期雨水将蓄排水层5底部淤泥等污染物冲刷干净并排放至污水管道中；99.步骤s3，待排水阀门ⅱ17出水澄清时，关闭排水阀门ⅱ17，开启排水阀门ⅰ16，将雨水排至雨水管道，以备作为再生水利用。100.步骤s4，位于基质层2中的含水率检测仪18、ph检测仪19检测基质层2的含水率、ph值达到修复条件时启动绿色屋顶基质修复。101.步骤s5，电极电源11开启，电动力修复启动；阴极板8、阳极板10开始工作，基质层2产生电场，带正电荷的离子在基质中迁移至阴极附近，带负电荷的离子在基质中迁移至阳极附近，达到富集后作集中处理。102.步骤s6，超声波发生器14启动，超声波装置ⅰ3、超声波装置ⅱ6开始工作，超声波装置ⅰ3可分解基质中的有机物、保持基质孔隙率，同时可以促进电动修复效率；超声波装置ⅱ6可分解蓄排水层5底部淤泥等污染物，便于初期雨水进行冲刷；103.步骤s7，基质修复过程中，含水率检测仪18、ph检测仪19保持工作，若含水率低于35％或ph值大于7时，停止修复工作，待达到要求后重新启动。104.步骤s8，重复步骤s5至步骤s7，直至基质修复完成。105.优选的，修复时间：基质层2无需每天进行修复，每次修复时间应不小于6h，可根据基质污染程度延长修复频次和时间。106.优选的，设备所需电源选用太阳能电池板供电，供电不足时可采用外部电源。107.优选的，超声波装置ⅰ3和超声波装置ⅱ6的功率为100w,电压强度为1-1.5v·cm-1。108.优选的，阳极液为酸性天然电解液，阴极液为天然无毒的去离子水。109.优选的，为提高修复效果，可在基质层2中添加适量有机酸、具有络合作用的有机酸盐等。110.优选的，基质原位修复前后出水浊度、下渗速率变化较大，将基质渗透性、出水浊度作为原位修复效果的辅助指标；进行适当的多次修复直至达到良好的修复效果。111.其中，一次修复完成后应对修复效果进行检验，若修复效果良好，应有如下现象：112.a.植物生长状况良好；113.b.基质层2的表面平整且杂质含量很低；114.c.利用仪器设备检测基质渗透性，其值不应小于初始值的90％；115.d.降雨时，出流水浊度呈先高后迅速降低的趋势，直至澄清的效果。116.若以上现象未能全部出现，可再进行适当地修复直至达到良好的修复效果；通过实际指标的测量与修复后现象对本装置的修复效果进行评价，实际证明本装置具有较好的修复效果。117.最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









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