CN102531282B - 一种雨水分质收集处理利用的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水分质收集处理利用的装置及方法，包括均设在地面下的初期雨水池（1）、初期雨水处理植物床（2）、中后期雨水强化处理床（3）和清水池（4），初期雨水池（1）的上部与中后期雨水强化处理床（3）连通，初期雨水池（1）的下部与初期雨水处理植物床（2）连通，中后期雨水强化处理床（3）和清水池（4）连通。本发明实现初期受污染严重的初期雨水和中后期清洁雨水的分离，将初期受污染雨水封闭在初期雨水池中，避免了对中后期清洁雨水水质的污染。在对中后期清洁雨水的进一步强化处理的基础上，收集储备雨水，作为绿化灌溉，道路洒扫等用水，实现了雨水的资源化利用，节约了水资源。

Description

一种雨水分质收集处理利用的装置及方法

技术领域

本发明属于雨水回收利用技术领域，具体涉及一种雨水分质收集处理利用的装置及方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，绿地、道路浇洒等市政用水量不断增加，但这些市政行业对水质要求不高，而目前在很多地区这些部门却以使用自来水为主，从而导致了市政用水和人争水局面的出现。因此，为市政用水寻找新的替代水源就显得非常有意义。

雨水是非常理想的代替水源，但目前我国对雨水进行资源化利用的意识还不够，许多城市又缺乏合理有效的雨水收集利用系统，加之城市硬化地面所占比例逐步增加，导致下垫面渗水性越来越差，下渗的降雨量逐步减少，地表径流则逐步增加，导致雨水白白流失，造成水资源浪费。

    现有的雨水资源利用技术主要如下几种：⑴、使用蓄水池将雨水直接收集后用于冲厕，洗车和灌溉绿地等；⑵、在干旱地区将雨水收集后作为农业生产用水，如内蒙古“112集雨节水灌溉工程”和宁夏“窖窖集雨补充灌溉技术”。在某些干旱缺水地区则将雨水收集后作为人畜用水，如甘肃的“121雨水集流工程”。⑶、直接被绿地植物利用。在城市建设时，使绿地的标高低于周围道路，这样，雨水可以直接汇入绿地中被植物利用。⑷、补充地下水。采用透水性地面，如铺设透水砖，碎石路面，草皮砖以及透水混凝土等，使雨水直接下渗。还可以采用渗透管渠技术，将传统的雨水管渠改成渗透管渠，雨水可以通过管渠向地下渗透，除此之外的渗透方式还有渗透沟，渗透井和渗透田等。

现有的研究表明，对于一场降雨而言，初期几毫米的雨水径流污染最为严重，几乎集中了径流中所携带的所有污染物，其中可能含有有机物、氮磷、病原体、重金属、油等，悬浮物等污染物，如果直接排放，将造成受纳水体污染，如果和中后期雨水混合收集利用，将会影响整体水质，因此，对雨水进行分质收集和处理、利用就显得十分必要。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种初期污染雨水和后期清洁雨水分质收集处理利用的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种雨水分质收集处理利用的装置，包括均设在地面下的初期雨水池1、初期雨水处理植物床2、中后期雨水强化处理床3和清水池4，初期雨水池1的上部与中后期雨水强化处理床3连通，初期雨水池1的下部与初期雨水处理植物床2连通，中后期雨水强化处理床3和清水池4连通。

所述初期雨水池1上部设有低于雨水管渠底面的移动盖板5和固定盖板6，移动盖板5上设有带箅子的进水孔7，固定盖板6倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板5；

初期雨水池1的底部倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板5正下方，初期雨水池1底板最低处设有污泥槽8；

初期雨水池1内设有用于随着水位升高封堵进水孔7的第一浮球阀9，第一浮球阀9安装在池壁上。

所述初期雨水池1内设有第一漂浮式集水装置，第一漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第一集水斗10和第一输水软管11，第一输水软管11上端与第一集水斗10连通，初期雨水池1底部设有出水管12，出水管12一端与第一输水软管11下端连通，出水管12另一端通向初期雨水处理植物床2。

所述初期雨水池1池顶设有三面隔墙，和中后期雨水强化处理床3相邻一侧设有落水管13，落水管13穿过隔墙后与中后期雨水处理床3连通。

所述初期雨水处理植物床2中的填料层分为两层，底层由为碎石和沸石构成，厚度为30-40cm，上层为用于支持植物生长的土壤层，厚度15-25cm，初期雨水处理植物床2上种植有耐水湿、景观效果好的植物；初期雨水处理植物床2的底层底部设有与出水管10连通的第一穿孔管14，出水管12和第一穿孔管14之间通过阀门15相连接。

所述初期雨水处理植物床2侧壁上设有液位计16，初期雨水处理植物床2侧壁稍高于土壤层的位置设有第一溢流管17。

所述清水池4设在中后期雨水强化处理床3正下方，中后期雨水强化处理床3的出水口与清水池4的进水口连通，中后期雨水强化处理床3中的填料层分为两层，底层填料为碎石，沸石和砂子等，厚度为40-50cm，上层为土壤层，厚度15-25cm，中后期雨水强化处理床3上种植有耐水湿、景观效果好的植物，中后期雨水强化处理床3侧壁高于土壤层的位置设有第二溢流管18。

所述中后期雨水强化处理床3填料层上方设有与落水管13连通的第二穿孔管19，中后期雨水强化处理床3的底部末端设有第三穿孔管20，第三穿孔管20上分别连接有通向清水池4外侧的第三溢流管21和通向清水池4内部的第一进水管22，清水池4内设有用于封堵第一进水管22出水口的第二浮球阀23。

所述清水池4底部设有水泵井24和污泥槽25，水泵井24内设有潜水泵26，水泵井24和污泥槽25上方设有人孔27；清水池4内设有第二漂浮式集水装置，第二漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第二集水斗28和第二输水软管29，第二输水软管29上端与第二集水斗28连通，第二输水软管29的下端和位于水泵井24底的第二进水管30连通，用于将池中上层清水引入水泵井24中。

雨水分质收集处理利用方法，包括以下步骤：

首先，规划区域内的雨水通过雨水管渠进入初期雨水池1，当初期雨水池1中水位逐渐上升至预定水位时，池内的第一浮球阀9恰好将进水孔7封闭，初期雨水即被封闭在池中；

接着，初期雨水池1中上层较为清洁雨水由第一漂浮式集水装置收集并经过出水管12外排到初期雨水处理植物床2当中，由第一穿孔管14均匀布水进入初期雨水处理植物床2，通过植物、微生物和填料层的共同作用对其中污染物进行处理，初期雨水处理植物床2中的水位由液位计16控制，初期雨水池1底部沉积的污泥进入池底污泥槽8，定期用污泥泵外排；

当初期雨水池1中的进水孔7被第一浮球阀9封闭后，移动盖板5和固定盖板6一样成为不透水层，中后期较为清洁雨水在移动盖板5和固定盖板6顶部汇集，然后通过设在初期雨水池1与中后期雨水强化处理床3之间隔墙的落水管13进入中后期雨水强化处理床3，由位于填料层上部并与落水管13相连的第二穿孔管19均匀布水进入中后期雨水强化处理床3，经过强化处理后的清水由位于中后期雨水强化处理床3末端的第三穿孔管20收集，通过第一进水管22进入清水池4，达到预定水位后，第一进水管22被第二浮球阀23封闭，多余雨水由第三溢流管21外排；

最后，清水池4中的第二漂浮式集水装置将清水池4中上层较清澈的水通过第二进水管30引入水泵井24，潜水泵26将清水提升至池外，作为城市绿化灌溉、道路洒扫用；清水池中池底沉积的污泥进入污泥槽25，定期用污泥泵外排。

上述技术方案具有以下特性和优点： 

1、具有箅子的进水孔可以防止杂物从进水孔进入初期雨水池中，移动盖板和固定盖板顶面低于雨水管渠的底面，由雨水管渠输送来的初期雨水经过盖板上的进水孔汇入初期雨水池中。固定盖板为斜面，倾斜坡度斜向下指向移动盖板，直接降落在固定盖板上的初期雨水沿坡度方向流向移动盖板，通过进水孔汇入初期雨水池。初期雨水池底沉积的污泥将沿池底斜面流入污泥槽，在初期雨水池内出现淤积时，可将污泥泵置于污泥槽中以排出污泥，还可打开移动盖板进行人工清污。

2、第一浮球阀的位置随初期雨水池中水位的变化而变化，其安装的位置是在池中雨水体积达到设计的雨水蓄积量时恰好将进水孔堵住。

3、第一漂浮式集水装置的集水斗漂浮在水面上，集水斗和输水软管都由比水轻、耐腐蚀的防水材料制成，集水斗边壁上有进水孔，通过漂浮式集水装置排出的初期雨水总是位于上层且经过沉淀的相对较清洁的雨水。阀门用于控制调节初期雨水池向初期雨水处理植物床输水水量和流速。

4、初期雨水处理植物床和中后期雨水强化处理植物可以用来种植美人蕉、鸢尾、花叶菖蒲、风车草、水竹等耐水湿且景观效果好的植物。

5、初期雨水处理植物床的池底低于初期雨水池出水管的管底标高，以便于初期雨水池中的雨水自流进入处理床。初期雨水处理植物床铺的第一穿孔管位于靠近初期雨水池一侧的池底，穿孔管主要作用是向初期雨水处理植物床的填料层均匀布水，第一穿孔管的一端穿出池外和阀门连接。阀门开启时，初期雨水池中的上层雨水便通过漂浮式集水装置流出初期雨水池，并进入初期雨水处理植物床，随着初期雨水池中水位的下降，第一浮球阀开始下降，直至完全打开。在下一次初期雨水进入收集池后，第一浮球阀再次上升，直至将初期雨水池的进水口封闭，实现将初期雨水隔离在初期雨水池中的作用。液位计用于观察和控制初期雨水处理植物床内的水位。第一溢流管将降雨时落入初期雨水处理植物床中过量的雨水排出，防止初期雨水处理植物床淹水。

6、落水管穿过初期雨水池池顶和中后期雨水强化处理植物床之间的隔墙后，与位于中后期雨水强化处理植物床表层的第二穿孔管相连接。当初期雨水池达到设定水位，第一浮球阀将进水孔封闭后，清洁雨水在初期雨水池顶部蓄积，然后通过落水管流入第二穿孔管，向中后期雨水强化处理植物床均匀布水。

7、中后期雨水强化处理植物床侧壁设置的第二溢流管将降雨时落入中后期雨水强化处理植物床中过量的雨水排出，防止中后期雨水强化处理植物床淹水。

8、经湿地深度处理的雨水通过第一进水管进入清水池，当其中的水位到达预定值时，第二浮球阀将第一进水管的进水口堵死，此后，多余的雨水则经过第三溢流管外排。

9、在清水池中设置水泵井，潜水泵置于水泵井中，井口高度高于池中设计水面高度，池底设有第二进水管，第二进水管与第二漂浮式集水装置相连接，清水池中上层的清洁雨水从二漂浮式集水装置进入水泵井中，通过潜水泵提升至池外，以防止潜水泵直接将底层的沉淀物抽出引起出水水质污染。出水可以用作绿化，道路洒扫等。池中设有污泥槽，长时间运行后，可将潜污泵置于污泥槽中，将沉淀物排除，人孔方便人员进入池中，进行清理维护。

本发明实现初期污染严重的初期雨水和中后期清洁雨水的分离，将初期受污染雨水封闭在初期雨水池中，避免了对中后期清洁雨水水质的污染。通过初期雨水处理植物床对初期雨水进行处理，通过植物，填料和微生物三者的联合作用对雨水中的污染物进行降解转化，实现了污染物的零排放，同时还充分利用了雨水作为植物生长用水，实现了植物的免浇灌生长，节约灌溉用水。在对中后期清洁雨水的进一步强化处理的基础上，收集储备雨水，作为绿化灌溉，道路洒扫等用水，实现了雨水的资源化利用，节约了水资源。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明装置的结构示意图；

图3是图2当中A-A剖面图；

图4是图2当中B-B剖面图；

图5是图2当中C-C剖面图；

图6是图2当中D-D剖面图；

图7是图2当中E-E剖面图。

具体实施方式

如图2～图7所示，本发明的一种雨水分质收集处理利用的装置，包括均设在地面下的初期雨水池1、初期雨水处理植物床2、中后期雨水强化处理床3和清水池4，初期雨水池1的上部与中后期雨水强化处理床3连通，初期雨水池1的下部与初期雨水处理植物床2连通，中后期雨水强化处理床3和清水池4连通。

初期雨水池1上部设有低于雨水管渠底面的移动盖板5和固定盖板6，移动盖板5上设有带箅子的进水孔7，固定盖板6倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板5；

初期雨水池1的底部倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板5正下方，初期雨水池1底部最低处设有污泥槽8；

初期雨水池1内设有用于随着水位升高封堵进水孔7的第一浮球阀9，第一浮球阀9安装在池壁上。

初期雨水池1内设有第一漂浮式集水装置，第一漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第一集水斗10和第一输水软管11，第一输水软管11上端与第一集水斗10连通，初期雨水池1底部设有出水管12，出水管12一端与第一输水软管11下端连通，出水管12另一端通向初期雨水处理植物床2，出水管10上设有位于初期雨水池1外侧的阀门15。

落水管13穿过初期雨水池1和中后期雨水强化处理床3之间的隔墙，与中后期雨水强化处理床3连通。

初期雨水处理植物床2中的填料层分为两层，底层由为碎石和沸石构成，厚度为30-40cm，上层为用于支持植物生长的土壤层，厚度15-25cm，初期雨水处理植物床2上种植有耐水湿、景观效果好的植物；初期雨水处理植物床2的底层底部设有与出水管12连通的第一穿孔管14。

初期雨水处理植物床2侧壁上设液位计16，初期雨水处理植物床2侧壁稍高于土壤层的位置设有第一溢流管17。

中后期雨水强化处理床3中的填料层分为两层，底层填料为碎石，沸石和砂子等，厚度为40-50cm，上层为土壤层，厚度15-25cm，中后期雨水强化处理床3上种植有耐水湿强景观效果好的植物，中后期雨水强化处理床3侧壁高于土壤层的位置设有第二溢流管18。

中后期雨水强化处理床3填料层上方设有与落水管13连通的第二穿孔管19，中后期雨水强化处理床3的底部末端设有第三穿孔管20，第三穿孔管20上分别连接有通向清水池4外侧的第三溢流管21和通向清水池4内部的第一进水管22，清水池4设在中后期雨水强化处理床3正下方，清水池4内设有用于封堵第一进水管22出水口的第二浮球阀23。

清水池4底部设有水泵井24和污泥槽25，水泵井24内设有潜水泵26，水泵井24和污泥槽25上方设有人孔27；清水池4内设有第二漂浮式集水装置，第二漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第二集水斗28和第二输水软管29，第二输水软管29上端与第二集水斗28连通，第二输水软管29通过第二进水管30与水泵井24连通，用于将清水池4中上层清水引入水泵井24中。

结合图1，本发明的具体操作方法为，首先，规划区域内的雨水通过雨水管渠进入初期雨水池1，通过移动盖板5上带箅子的进水孔7进入到初期雨水池1内，当初期雨水池1中水位逐渐上升至预定水位时，池内的第一浮球阀9恰好将进水孔7封闭，初期雨水即被封闭在池中；

接着，初期雨水池1中上层较为清洁雨水由第一漂浮式集水装置收集并经过出水管12外排到初期雨水处理植物床2当中，由第一穿孔管14均匀布水进入初期雨水处理植物床2，通过植物、微生物和填料层的共同作用对其中污染物进行处理，通过控制阀门15调整水的排量，其中水位由液位计16控制；

然后，当初期雨水池1中的进水孔7被第一浮球阀9封闭后，中后期较为清洁雨水在移动盖板5和固定盖板6底部汇集，然后通过位于初期雨水池1与中后期雨水强化处理床3之间隔墙上的落水管13进入中后期雨水强化处理床3，由位于填料层上部并与落水管13相连的第二穿孔管19均匀布水进入中后期雨水强化处理床3，经过强化处理后的清水由第三穿孔管20收集，通过与之相连的第一进水管22进入清水池4，达到预定水位后，第一进水管22被第二浮球阀23封闭，多余雨水由第三溢流管21外排；第一溢流管17和第二溢流管18分别将降雨时落入初期雨水处理植物床2和中后期雨水强化处理床3中过量的雨水排出，防止初期雨水处理植物床和中后期雨水强化处理床淹水。

最后，清水池4中的第二漂浮式集水装置将清水池4中上层较清澈的水通过第二进水管30引入水泵井24，潜水泵26将清水提升至池外，作为城市绿化灌溉、道路洒扫用。清水池中池底沉积的污泥进入污泥槽25，其中的污泥可定期用污泥泵外排。

Claims (10)

1.一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：包括均设在地面下的初期雨水池（1）、初期雨水处理植物床（2）、中后期雨水强化处理床（3）和清水池（4），初期雨水池（1）的上部与中后期雨水强化处理床（3）连通，初期雨水池（1）的下部与初期雨水处理植物床（2）连通，中后期雨水强化处理床（3）和清水池（4）连通。

2.根据权利要求1所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述初期雨水池（1）上部设有低于雨水管渠底面的移动盖板（5）和固定盖板（6），移动盖板（5）上设有带箅子的进水孔（7），固定盖板（6）倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板（5）；

初期雨水池（1）的底板倾斜设置，倾斜坡度斜向下指向移动盖板（5）正下方，初期雨水池（1）底板最低处设有污泥槽（8）；

初期雨水池（1）内设有用于随着水位升高封堵进水孔（7）的第一浮球阀（9），第一浮球阀（9）安装在池壁上。

3.根据权利要求2所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述初期雨水池（1）内设有第一漂浮式集水装置，第一漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第一集水斗（10）和第一输水软管（11），第一输水软管（11）上端与第一集水斗（10）连通，初期雨水池（1）底部设有出水管（12），出水管（12）一端与第一输水软管（11）下端连通，出水管（12）另一端通向初期雨水处理植物床（2）。

4.根据权利要求3所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述初期雨水池（1）池顶设有三面隔墙，和中后期雨水强化处理床（3）相邻一侧设有落水管（13），落水管（13）穿过隔墙后与中后期雨水强化处理床（3）连通。

5.根据权利要求4所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述初期雨水处理植物床（2）中的填料层分为两层，底层由为碎石和沸石构成，厚度为30-40cm，上层为用于支持植物生长的土壤层，厚度15-25cm，初期雨水处理植物床（2）上种植有耐水湿、景观效果好的植物；初期雨水处理植物床（2）的底层底部设有与出水管（12）连通的第一穿孔管（14），出水管（12）和第一穿孔管（14）之间通过阀门（15）相连接。

6.根据权利要求5所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述初期雨水处理植物床（2）侧壁上设有液位计（16），初期雨水处理植物床（2）侧壁稍高于土壤层的位置设有第一溢流管（17）。

7.根据权利要求6所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述清水池（4）设在中后期雨水强化处理床（3）正下方，中后期雨水强化处理床（3）的出水口与清水池（4）的进水口连通，中后期雨水强化处理床（3）中的填料层分为两层，底层填料为碎石，沸石和砂子，厚度为40-50cm，上层为土壤层，厚度15-25cm，中后期雨水强化处理床（3）上种植有耐水湿、景观效果好的植物，中后期雨水强化处理床（3）侧壁高于土壤层的位置设有第二溢流管（18）。

8.根据权利要求7所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述中后期雨水强化处理床（3）填料层上方设有与落水管（13）连通的第二穿孔管（19），中后期雨水强化处理床（3）的底部末端设有第三穿孔管（20），第三穿孔管（20）上分别连接有通向清水池（4）外侧的第三溢流管（21）和通向清水池（4）内部的第一进水管（22），清水池（4）内设有用于封堵第一进水管（22）出水口的第二浮球阀（23）。

9.根据权利要求8所述的一种雨水分质收集处理利用的装置，其特征在于：所述清水池（4）底部设有水泵井（24）和污泥槽（25），水泵井（24）内设有潜水泵（26），水泵井（24）和污泥槽（25）上方设有人孔（27）；清水池（4）内设有第二漂浮式集水装置，第二漂浮式集水装置包括漂浮在水面上的第二集水斗（28）和第二输水软管（29），第二输水软管（29）上端与第二集水斗（28）连通，第二输水软管（29）的下端和位于水泵井（24）底的第二进水管（30）连通，用于将池中上层清水引入水泵井（24）中。

10.根据权利要求9所述装置的雨水分质收集处理利用方法，其特征在于：包括以下步骤：

首先，规划区域内的雨水通过雨水管渠进入初期雨水池（1），当初期雨水池（1）中水位逐渐上升至预定水位时，池内的第一浮球阀（9）恰好将进水孔（7）封闭，初期雨水即被封闭在池中；

接着，初期雨水池（1）中上层较为清洁雨水由第一漂浮式集水装置收集并经过出水管（12）外排到初期雨水处理植物床（2）当中，由第一穿孔管（14）均匀布水进入初期雨水处理植物床（2），通过植物、微生物和填料层的共同作用对其中污染物进行处理，初期雨水处理植物床（2）中的水位由液位计（16）控制，初期雨水池（1）底部沉积的污泥进入池底污泥槽（8），定期用污泥泵外排；

当初期雨水池（1）的进水口（7）被第一浮球阀（9）封闭后，移动盖板（5）和固定盖板（6）一样成为不透水层，中后期较为清洁雨水在移动盖板（5）和固定盖板（6）顶部汇集，然后通过设在初期雨水池（1）与中后期雨水强化处理床（3）之间隔墙的落水管（13）进入中后期雨水强化处理床（3），由位于填料层上部并与落水管（13）相连的第二穿孔管（19）均匀布水进入中后期雨水强化处理床（3），经过强化处理后的清水由位于中后期雨水强化处理床（3）末端的第三穿孔管（20）收集，通过第一进水管（22）进入清水池（4），达到预定水位后，第一进水管（22）被第二浮球阀（23）封闭，多余雨水由第三溢流管（21）外排；

最后，清水池（4）中的第二漂浮式集水装置将清水池（4）中上层较清澈的水通过第二进水管（30）引入水泵井（24），潜水泵（26）将清水提升至池外，作为城市绿化灌溉、道路洒扫用；清水池中池底沉积的污泥进入污泥槽（25），定期用污泥泵外排。

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