CN102102378B - 可定量观测的节能式集雨装置 - Google Patents

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Abstract

一种适用于停车场洗车的可定量观测的节能式集雨装置，属于水处理技术领域。装置主要包括初期雨水弃流器、物理沉降池、集雨桶三部分。初期雨水弃流器包括缓冲槽、COD传感器、CPU处理器、舵机和蝶阀，采用COD浓度检测法控制初雨弃流量；物理沉降池包括缓冲板、可拆卸反渗槽、斜板、凹形槽、排污口等，采用反渗原理处理中后期雨水；集雨桶主要包括溢流口、水量观测仪、接水口、排污口、水泵、防冻膜、太阳能吸收膜等。装置可根据雨水的不同污染程度进行精确弃流净化回收，并可定量观测水量，精确灵活，节能环保；同时解决了小区、建筑群与区域雨水回收利用问题，既能削减城市雨水的污染负荷，又能提高雨水资源的利用率。

Description

可定量观测的节能式集雨装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及到自然降水的分质、净化和回用装置，特别涉及到一种适用于停车场洗车的可定量观测的节能式集雨装置。 
背景技术
我国人均水资源量只有2220m3，是世界人均水平的1/4，水资源短缺已经成为严重制约我国国民经济发展的重要因素。然而我国雨水资源丰富，年平均降水总量为6.2万亿m3（张晶. 城市雨水利用与城市水环境改善的研究[D]. 大连: 大连理工大学,2004:1-4）。实践证明，雨水集蓄技术是适应我国大部分地区的水资源开发利用技术，进一步发掘雨水集蓄利用技术的潜力是我国解决水资源危机的有效途径之一。根据车伍等(车伍, 张炜, 李俊奇等. 城市雨水径流污染的初期弃流控制[J]. 中国给水排水,2007,23(6)：2-4)对雨水水质测定结果表明，在实际降雨过程中，雨水径流具有明显的初期冲刷作用，污染物主要集中在初期的数毫米雨量中，而且初期雨水污染程度高，处理难度大；同时结果表明，在许多雨水汇流面中屋面雨水水质相对较好，便于收集利用。目前国内外已有部分雨水集蓄利用装置，这些装置先将初期雨水弃流，然后对中后期雨水进行净化处理和回收利用。 
初雨弃流一般采用容积法弃流，通过初期雨水定体积量来控制，这种方法均无法应对降雨量的随机性及地方差异性问题。廖日红等（廖日红，顾斌杰，丁越元等.城市雨水处理工艺与技术[J]. 北京水务,2006,(4):46-48）论述的优先流法弃流池是先将初期雨水排入一定容积的蓄水空间中，当蓄水空间储满后，顶起浮球，使弃流管道关闭，中后期雨水被收集利用。该装置虽可根据雨水径流冲刷规律来合理确定弃流雨水量，但汇水面积较大时需要较大的池容，导致弃流池造价高，并在装置的蓄水空间中容易出现淤积且难以清理的问题。德勇畅男等（德勇畅男等.把雨水带回家——雨水收集利用技术和实例[M]. 北京：同心出版社,2005.）提出直接将落水管作为蓄水容器的设计方法，该方法在优先流法的基础上，利用原有设施降低装置成本，同时也使装置可收集的汇流面积减小。
中后期雨水的净化处理方法有很多种，一般采用物理化学法。沈志昌（沈志昌.一种双重过滤的雨水回收系统[P]. 中国专利：200510026935.8，2006-12-27）根据雨水贴壁流淌的特性设计了双重过滤雨水回用系统。该装置在降雨时，较大的树叶等杂质会从第一过滤器中间直接落下，雨水被截水台截住，经滤网过滤掉较小的杂质。此装置仅简单使用物理方法处理雨水，虽实现了雨水的二次过滤，但并不能从根本上改善雨水水质；同时由于降水量具有随机性，当降雨量较大时，无法使雨水达到全部贴壁流入截水台中的要求，大部分都从落水管中流走，降低了雨水集蓄利用率。
根据目前国内外城市雨水利用装置的研究成果，雨水集蓄利用的储存装置一般未提及。大多设计者都默认使用大型水桶，且不予改善设计。但是在实际生产使用中这些设备均存在一些问题，例如集雨装置水量的定量观测和控制问题、冬季水管冻裂及雨水冻结问题等。
发明内容
本发明提供一种适用于停车场洗车的可定量观测的节能式集雨装置，该装置与落水管相接，自动控制降雨初期的雨水弃流量，净化和回收利用降雨过程中的中后期雨水，直接为停车场洗车供水。 
本发明的技术方案如下：
本发明的装置主要由初期雨水弃流器、物理沉降池、集雨桶三部分组成。
初期雨水弃流器包括缓冲池、COD传感器、CPU处理器、舵机和蝶阀；将COD传感器作为检测器，CPU处理器作为控制器，舵机及蝶阀作为执行器；其中由COD传感器检测雨水COD浓度，由CPU处理器处理检测数据，若COD浓度高于设定值，雨水从初雨弃流口流出，反之，舵机带动蝶阀开启，装置恢复初始状态；COD传感器安装于缓冲槽中，缓冲槽为三通管道结构，即入水口、初雨弃流口、蝶阀管口。
物理沉降池包括缓冲板、可拆卸反渗槽、斜板、凹形槽、排污口；缓冲板为直接与外壳内壁焊接成的两块交叉斜板；可拆卸反渗槽后盖与物理沉降池外壁采用螺栓固定，采用抽拉式，在槽中可放置不同过滤精度的过滤板，并可拆卸和定期更换；斜板为一组倾斜平行板，与物理沉降池外壁焊接，介于凹形槽与可拆卸反渗槽之间；凹形槽为角钢结构；泥沙通过排污口排除。
集雨桶包括溢流口、水量观测仪、接水口、排污口、水泵、防冻膜、太阳能吸收膜。溢流口低于入水口，连接于初雨弃流管道；水量观测仪根据连通器原理安装于集雨桶侧面，与集雨桶高度一致，可定量观测水量；接水口安装于集雨桶侧面下方；水泵安装于与接水口等高处；集雨桶外部依次包裹防冻膜和太阳能吸收膜；排污口安装于市政排水管道上方。洗车处设有挡水墙，为15㎝高长方形围墙，洗车污水管连接于市政排水管道。
本发明的效果和益处是：初期雨水弃流器根据COD浓度，自动化控制弃流量，达到精确弃流的目的；同时初期雨水弃流器中的COD传感器安装于缓冲槽中，缓冲槽可减缓雨水流速，可使得传感器检测数据精确稳定；物理沉降池采用物理化学法，中小型颗粒物及泥沙可沿斜板滑入池底，凹形槽可阻挡池底泥沙再次上扬；同时可拆卸反渗槽采用抽拉式，在槽中可根据雨水水质的不同放置不同过滤精度的过滤板，并可拆卸和定期更换；集雨桶外壁依次包裹防冻膜和太阳能吸收膜，黑膜可吸收外界的太阳能，在冬季对雨水进行加热，为用户提供温水洗车，并防止水管冻结；同时集雨桶安装有水量观测仪，可定量观测控制雨水水量；洗车处设计挡水墙，防止洗车后污水对环境产生二次污染，节能环保。整个装置用于收集屋面雨水，可直接安装于地面上的落水管末端，无需开挖地面，安装方便。
本装置可根据雨水的不同污染程度进行精确弃流净化回收，并可定量观测水量，精确灵活，节能环保；同时解决了小区、建筑群与区域雨水回收利用问题，既能削减城市雨水的污染负荷，又能提高雨水资源的利用率。
附图说明
图1是可定量观测的节能式集雨装置示意图。 
图2是初期雨水弃流器剖面图。
图3是物理沉降池剖面图。
图4是可拆卸反渗槽结构图。
图5是集雨桶结构图。
图中：1屋面；2落水管；3斜面筛网；4初期雨水弃流器；5初雨弃流口；6物理沉降池；7溢流口；8集雨桶；9洗车泵；10市政排水管道；11挡水墙；12洗车污水排污口；13平台；
4-1入水口；4-2 CPU处理器；4-3缓冲槽；4-4 COD传感器；4-5蝶阀；4-6出水口；
6-1入水口；6-2出水口；6-3缓冲板；6-4可拆卸反渗槽；6-5支架卡条；6-6斜板；6-7凹形槽；6-8排污口；
6-4-1后盖；6-4-2手柄；6-4-3抽拉板；6-4-4卡条；
8-1入水口； 8-2水量观测仪；8-3接水口；8-4排污口；8-5水泵。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 
实施例：
初期雨水弃流器4见图2，该装置包括CPU处理器4-2、舵机、缓冲槽4-3、COD传感器4-4 、蝶阀4-5。COD传感器4-4为德国的CarboVis COD，其功率为11W，电压为12V，可检测水流流速在5m/s以下水质变化情况；CPU处理器4-2为MSP430F499微处理器，其工作电压为1.8V/3.6V，1MHz的时钟条件下运行，耗电电流在0.1uA/400uA之间。COD传感器4-4安装于缓冲槽4-3中，将检测的COD数据通过光电隔离电路传送至CPU处理器4-2。当COD浓度高于设定值时，舵机不工作，装置进入弃流阶段；当COD浓度低于设定值时，舵机带动蝶阀4-5旋转，装置弃流结束，进入蓄水阶段。降雨结束后，COD检测数据为0，舵机带动蝶阀4-5反转，初期雨水弃流器4恢复初始状态。
物理沉降池6见图3，该装置包括缓冲板6-3、可拆卸反渗槽6-4、支架卡条6-5、斜板6-6、凹形槽6-7、排污口6-8。物理沉降池6外壳为用5mm至10mm的PVC板焊接而成的350mm×200mm×350mm箱体，底面为四棱台结构；缓冲板6-3为两块5mm的PVC板，为直接与外壳内壁焊接成的两块交叉斜板；可拆卸反渗槽6-4包括后盖6-4-1、手柄6-4-2、抽拉板6-4-3、卡条6-4-4、上下卡板；抽拉板6-4-3为叉形结构，中部由格栅填充，详图见图4；斜板6-6为200mm×200mm的5mmPVC板，与外壁焊接成一定倾角；凹形槽6-7为角钢结构，直接焊接于外壁。水流从入水口6-1进入物理沉降池6，遇到缓冲板6-3后减速，大型颗粒物沉降至凹形槽6-7下方；小型颗粒物遇到斜板6-6后，沿斜板6-6下滑，进入凹形槽6-7；雨水通过可拆卸反渗槽6-4, 大型真菌或细菌被过滤，经过滤后的雨水从出水口6-2流出；可拆卸反渗槽6-4内可根据不同的水质要求放置不同过滤精度的过滤板，并可定期拆卸更换；凹形槽6-7下方囤积的泥沙可定期由排污口6-8排放。
集雨桶见图5，该装置包括溢流口7、水量观测仪8-2、接水口8-3、排污口8-4、水泵8-5。集雨桶8体积大于2m3，由3mm的PVC板制成，外部依次包裹防冻膜和太阳能吸收膜；溢流口7低于入水口8-1，连接于初雨弃流管道；水量观测仪8-2采用20mm有机玻璃管制成，与集雨桶8高度一致，有机玻璃管外部标有刻度，上下连接处采用法兰连接，方便更换拆卸；接水口8-3离地500mm，方便外部水桶接水；排污口8-4安装于市政排水管道10上方；水泵8-5为佳宝AP3100型，其扬程为2.8m,功率为28W,最大流量为1350L/H,频率为50Hz/60Hz，电压为AC110V/220V/240V。经物理沉降池6处理后的雨水经入水口8-1进入集雨桶8，超过集雨桶8容积部分的雨水由溢流口7流出，集雨桶8内水量可由水量观测仪8-2观测，少量雨水可由接水口8-3提供，集雨桶8下部囤积的少量泥沙可定时由排污口8-4排出，集雨桶8上部可拆卸，清洗时可将其打开。
洗车处设有挡水墙11，为15㎝高长方形围墙，洗车污水管连接于市政排水管道10，可防止洗车后污水外溢对环境产生的二次污染。

Claims (1)

1.一种可定量观测的节能式集雨装置，其特征是该装置包括初期雨水弃流器(4)、物理沉降池(6)、集雨桶(8)；所述的初期雨水弃流器(4)安装于落水管(2)下方，由COD浓度控制初雨弃流量；所述的物理沉降池(6)连接于初期雨水弃流器(4)下方，采用反渗原理对中后期雨水进行处理，内置抽拉式可拆卸反渗槽(6-4)，在槽中放置不同过滤精度的过滤板；所述的集雨桶(8)连接在物理沉降池(6)下方，集雨桶外壁依次包裹防冻膜和太阳能吸收膜，且外壁设有水量观测仪(8-2)；所述水量观测仪(8-2)根据连通器原理安装于集雨桶侧面，可观测桶内水量；
所述的初期雨水弃流器(4)，包括缓冲槽(4-3)、COD传感器(4-4)、CPU处理器(4-2)、舵机和蝶阀(4-5)；所述的COD传感器(4-4)安装于缓冲槽(4-3)中，缓冲槽(4-3)为三通管道结构，即入水口(4-1)、初雨弃流口(5)、出水口(4-6)；所述的CPU处理器(4-2)与所述的COD传感器(4-4)和舵机相连；所述的舵机与安装在出水口(4-6)所述的蝶阀(4-5)相连；所述的物理沉降池(6)包括缓冲板(6-3)、可拆卸反渗槽(6-4)、斜板(6-6)、凹形槽(6-7)、排污口(6-8)；所述的缓冲板(6-3)为直接与外壳内壁焊接成的两块交叉斜板；所述可拆卸反渗槽的后盖(6-4-1)与物理沉降池(6)外壁采用螺栓固定，采用抽拉式；所述的斜板(6-6)为一组倾斜平行板，与物理沉降池(6)外壁焊接，介于凹形槽(6-7)与可拆卸反渗槽(6-4)之间；所述的凹形槽(6-7)为角钢结构，所述的排污口(6-8)设在凹形槽(6-7)下方；所述的集雨桶(8)包括溢流口(7)、水量位观测仪(8-2)、接水口(8-3)、排污口(8-4)、水泵(8-5)、防冻膜、太阳能吸收膜；所述的溢流口(7)低于集雨桶的入水口(8-1)，连接于初雨弃流管道。
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