CN102603072A - 复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法 - Google Patents

Abstract

一种复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法，涉及水体净化技术领域，所解决的是雨水生态净化的技术问题。该系统包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井、介质复合型人工湿地；所述介质复合型人工湿地上铺设有多根布水管，其底部铺设有多根集水管；所述蓄水池、清水池共用同一面竖墙作为一侧池壁，该竖墙的上部设有一清水溢流口；所述蓄水池的池壁上部设有一蓄水溢流口，其池底设有雨水提升泵；所述沉沙井设于利于雨水汇集的地势低洼处，并经一连通管接到蓄水池；所述雨水提升泵连接各布水管；所述控制井的进水口接到各集水管，其出水口接到清水池；所述清水池的池底设有一清水提升泵。本发明提供的系统及方法，雨水资源利用率高。

Description

复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法

技术领域

本发明涉及水体净化技术，特别是涉及一种复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法的技术。

背景技术

雨水净化利用是一项新型的综合性技术，此项技术除了能达到对非传统水资源有效利用和节水的目的外，从维持良性水循环系统角度来说，高效的雨水净化利用技术更有助于实现污染物控制，水资源合理调配，改善生态环境等一系列复杂的环保目标。

雨水水质情况比较复杂，区域、汇水面、季节、降雨特征等的不同都会导致其水质上的差别。首先，由于受大气污染的影响，降水中会伴有污染物，如SS、COD、硫化物，氮氧化物等；其次，雨水在被收集之前接触的屋面材料和非降雨期屋面上积累的大气沉降物对径流水质影响很大，尤其是屋面材料，如沥青油毡类屋面，材料老化和夏季的高温曝晒，径流中的污染物浓度都会有显著的升高，在初期径流中，浓度为数百甚至数千毫克/升；最后，路面材料、汽车排泄物，生活垃圾、裸露或植被地带冲出的泥沙等，都会使雨水径流受到不同程度的污染。一旦被收集利用，上述因素引起的受污染雨水会在储存过程中发酵，变黑变臭，水质严重恶化，因此，对收集雨水进行一定净化处理以确保其后续的回用效果是十分必要的。

现有雨水利用技术多为简单的物理净化，其主要流程从前至后依次为：集水、筛选、沉淀、砂滤、停留槽、处理水槽（供水槽）；这种简单的物理净化无法解决雨水在储存期变黑变臭后的水质改善问题。另外，考虑到初期雨水水质较差且技术本身对雨水中污染物去除率较低，大部分雨水收集利用技术将初期雨水大量抛弃，在雨量较小的季节及区域，雨水实际收集量被大大缩减，此举进一步增加了雨水利用的局限性。当然，也有通过添加化学药剂来改善雨水水质的方法，但此方法出水中化学药剂残留问题不可避免，极易导致用水环境的二次污染。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种能有效避免用水环境二次污染，且雨水资源利用率高，雨水净化效果好的复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井及用于净化水体的介质复合型人工湿地；

所述介质复合型人工湿地铺设于地表，由从下至上依次层叠的衬底层、衬垫层、介质净化层构成，所述介质净化层的上方以平铺方式铺设有用于向其布水的多根布水管，其底部以平铺方式铺设有用于汇集水体的多根集水管；

所述蓄水池、清水池共用同一面竖墙作为一侧池壁，该竖墙的上部设有一清水溢流口；

所述蓄水池的池壁上部设有一蓄水溢流口，其池底的底面倾斜于水平面，其池底底面的高位部设有一雨水提升泵，其池底底面的低位部设有一向下凹陷的沉泥槽，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并经一污水管接到外部污水排放点；

所述沉沙井设于利于雨水汇集的地势低洼处，其下部井壁设有一出水口，其出水口经一连通管接到蓄水池，所述连通管高于蓄水池的蓄水溢流口；

所述雨水提升泵的出水口经一进水总管接到各布水管的进水口；

所述控制井高于清水池，其上部设有一进水口，其下部设有一出水口，其内设有一控制管，其进水口经一集水总管接到各集水管的出水口，其出水口经管道接到清水池的池腔，所述控制管两端开放，其一端管口与控制井的进水口对接；

所述清水池的池底设有一清水提升泵。

进一步的，还包括一补水泵井，所述补水泵井设于河道内，其内设有一补水泵，该补水泵的出水口经管道接到所述进水总管。

进一步的，所述介质净化层上还设有竖向的监测管，所述监测管的底端管口连接集水管，其顶端管口高于介质净化层表面，并设有顶盖。

进一步的，所述介质净化层上种植有湿地植物。

进一步的，所述衬垫层是防水隔膜，所述衬底层是夯实的自然土层。

进一步的，所述介质净化层从上至下分成至少三个子层，上起第一个子层为布水子层，下起第一个子层为集水子层，其它子层为净化子层；

所述布水子层由石粒填充而成，所述集水子层及各净化子层均由石粒及砂粒混合填充而成。

进一步的，所述介质净化层从上至下分成五个子层；

上起第一个子层由30%的粗石、70%的细石混合而成，上起第二个子层由5%的粗石、35%的细石、50%的粗砂混合而成，上起第三个子层由10%的粗石、30%的粗砂、60%的细沙混合而成，上起第四个子层由15%的细石、30%的粗砂、55%的细沙混合而成，上起第五个子层由50%的细石、50%的粗砂混合而成。

本发明所提供的复合型介质的雨水资源化利用系统的雨水生态净化方法，其特征在于，具体步骤如下：

利用沉沙井收集各个高于沉沙井的雨水聚集面汇入的雨水，并将雨水中夹杂的泥沙初步截留后，将雨水送入蓄水池储存；

利用雨水提升泵，将蓄水池内的雨水定时泵入各布水管，通过各布水管将雨水均匀布入介质复合型人工湿地；

利用介质复合型人工湿地内的湿地植物及介质净化层共同营造的微生态环境，将雨水中的常规污染物降解净化；

利用介质复合型人工湿地底部的集水管，将介质复合型人工湿地净化后的出水收集后，通过控制管及控制井注入清水池，并通过对控制管的控制端管口高度控制，来控制介质复合型人工湿地的水位，以控制介质复合型人工湿地中有氧处理的比例；

    利用清水提升泵，将清水池内的水输出至外部用水点。

进一步的，通过蓄水池池壁上部的蓄水溢流口将超出蓄水池受纳容量的雨水排放至外部污水排放点。

进一步的，如果蓄水池中的水量不足，则通过补水泵将补水泵井中的河水定时泵入各布水管，通过各布水管将河水均匀布入介质复合型人工湿地，以保证回用水量。 

本发明提供的复合型介质的雨水资源化利用系统及其雨水生态净化方法，具有以下有益效果：

1）雨水净化效果好：模拟天然湿地系统，并结合物理、化学及生物的三重作用放大湿地的水体净化能力，可以高效的降解雨水中的常规污染物，且随着湿地植物的生长成熟，湿地去污能力也会越来越高；

2）运营维护成本低：没有复杂的电机设备，也不需要添加任何化学药剂，介质复合型人工湿地日常运行成本十分低廉；

3）雨水资源利用率高：实行时不需要大量的抛弃前期雨水，雨水收集过程中，前期雨水和后期雨水在蓄水池中混合，含高浓度污染物的前期雨水被逐步稀释后再经湿地系统的生态净化，能完全达到雨水利用要求；

4）景观配合度较高：介质复合型人工湿地造型类似于花坛，加之其表面栽种有大量的湿地植物，不仅能够提高绿化率，而且与周边景致相互映衬更能增加美学效果；

5）无二次污染：介质复合型人工湿地是具有较高生产力和较天然湿地有更好的污染物去除效果的生态系统，其主要组成包括介质、植物、微生物等，所有材料取材于大自然，且来源广泛，更不必担心环境二次污染；

6）回用水质安全可靠：雨水生态净化过程无需加药，因此不必担心出水中化学药剂的残留问题。

附图说明

图1是本发明实施例的复合型介质的雨水资源化利用系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的复合型介质的雨水资源化利用系统中的蓄水池及清水池的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1-图2所示，本发明实施例所提供的一种复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：包括蓄水池3、清水池8、控制井5、沉沙井1，及用于净化水体的介质复合型人工湿地6；

所述介质复合型人工湿地6铺设于地表，由从下至上依次层叠的衬底层、衬垫层、介质净化层构成，所述介质净化层的上方以平铺方式铺设有用于向其布水的多根布水管，其底部以平铺方式铺设有用于汇集水体的多根集水管；

所述蓄水池3、清水池8共用同一面竖墙84作为一侧池壁，该竖墙84的上部设有一清水溢流口83；

所述蓄水池3的池壁上部设有一蓄水溢流口33，其池底的底面倾斜于水平面，其池底底面的高位部设有一雨水提升泵31，其池底底面的低位部设有一向下凹陷的沉泥槽32，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并经一污水管接到外部污水排放点；

所述沉沙井1设于利于雨水汇集的地势低洼处，其下部井壁设有一出水口，其出水口经一连通管2接到蓄水池3，所述连通管2高于蓄水池3的蓄水溢流口；

所述雨水提升泵31的出水口经一进水总管9接到各布水管的进水口；

所述控制井5高于清水池8，其上部设有一进水口，其下部设有一出水口，其内设有一控制管51，其进水口经一集水总管接到各集水管的出水口，其出水口经管道接到清水池8的池腔，所述控制管51两端开放，其两端分别为连接端、控制端，其连接端管口与控制井5的进水口对接；

所述清水池8的池底设有一清水提升泵81。

本发明实施例中，还包括一补水泵井4，所述补水泵井4设于河道内，其内设有一补水泵41，该补水泵41的出水口经管道接到所述进水总管9。

本发明实施例中，各布水管均匀铺设于介质净化层上方，各集水管均匀铺设于介质净化层底部。

本发明实施例中，所述介质净化层上还设有竖向的监测管，所述监测管的底端管口连接集水管，其顶端管口略高于介质净化层表面，并设有顶盖。

本发明实施例中，还包括一用于控制雨水提升泵运行的自动控制装置，以达到向介质复合型人工湿地自动布水的目的。

本发明实施例中，所述介质净化层上种植有湿地植物，所述衬垫层是防水隔膜，所述衬底层是夯实的自然土层；

所述湿地植物包括黄菖蒲、小香蒲、长叶毛茛、美人蕉、旱伞草、芦苇、鸢尾、千屈菜等，可配合景观效果要求选取配比种植，整个介质净化层综合了物理、化学、生物三种协调作用，能长期高效的去除雨水中的SS、COD、氮氧化物及病原体等污染物。

本发明实施例中，所述介质净化层从上至下分成五个子层，上起第一个子层为布水子层，下起第一个子层为集水子层，其它子层为净化子层；

所述布水子层由石粒填充而成，所述集水子层及各净化子层均由石粒及砂粒混合填充而成，所述净化子层用于为微生物提供厌氧、兼氧及好氧反应所需的环境。

所述介质净化层中，上起第一个子层由30%的粗石、70%的细石混合而成，上起第二个子层由5%的粗石、35%的细石、50%的粗砂混合而成，上起第三个子层由10%的粗石、30%的粗砂、60%的细沙混合而成，上起第四个子层由15%的细石、30%的粗砂、55%的细沙混合而成，上起第五个子层由50%的细石、50%的粗砂混合而成，此五个子层的介质配比组合方式能按净化处理要求控制水体在人工湿地的流量、流速，控制空气和氧气在人工湿地介质间的扩散速度，能有效培养各个好氧、厌氧及兼氧类微生物群，达到生态净化处理的最佳效果。

本发明实施例中，所述粗石是指粒径在40～60mm的石粒，所述细石是指粒径在10～30mm的石粒，所述粗砂是指粒径在1～2mm的砂粒，所述细砂是指粒径在0.5～0.8mm的砂粒。

本发明实施例的复合型介质的雨水资源化利用系统的雨水生态净化方法，其特征在于，具体步骤如下：

利用沉沙井收集各个高于沉沙井的雨水聚集面（如屋顶、路面等）汇入的雨水，并将雨水中夹杂的泥沙初步截留后，将雨水送入蓄水池储存，超出蓄水池受纳容量的水通过蓄水池池壁上部的蓄水溢流口排放至外部污水排放点，蓄水池内雨水中残留的泥沙沉淀入池底的沉泥槽；

利用雨水提升泵，将蓄水池内的雨水定时泵入各布水管，通过各布水管将雨水均匀布入介质复合型人工湿地，如果蓄水池中的水量不足，则通过补水泵将补水泵井中的河水定时泵入各布水管，通过各布水管将河水均匀布入介质复合型人工湿地，以保证回用水量；

利用介质复合型人工湿地内的湿地植物及介质净化层共同营造的微生态环境，将布入的水体中的常规污染物降解净化；

利用介质复合型人工湿地底部的集水管，将介质复合型人工湿地净化后的出水收集后，通过控制管及控制井注入清水池，并通过对控制管的控制端管口高度控制，来控制介质复合型人工湿地的水位，以控制介质复合型人工湿地中有氧处理的比例；

利用清水提升泵，将清水池内的水输出至外部用水点（如绿化浇灌、消防用水等），超出清水池受纳容量的水体则通过清水溢流口流入蓄水池等待再次净化利用。

Claims (10)

1.一种复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井及用于净化水体的介质复合型人工湿地；

所述介质复合型人工湿地铺设于地表，由从下至上依次层叠的衬底层、衬垫层、介质净化层构成，所述介质净化层的上方以平铺方式铺设有用于向其布水的多根布水管，其底部以平铺方式铺设有用于汇集水体的多根集水管；

所述蓄水池、清水池共用同一面竖墙作为一侧池壁，该竖墙的上部设有一清水溢流口；

所述蓄水池的池壁上部设有一蓄水溢流口，其池底的底面倾斜于水平面，其池底底面的高位部设有一雨水提升泵，其池底底面的低位部设有一向下凹陷的沉泥槽，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并经一污水管接到外部污水排放点；

所述沉沙井设于利于雨水汇集的地势低洼处，其下部井壁设有一出水口，其出水口经一连通管接到蓄水池，所述连通管高于蓄水池的蓄水溢流口；

所述雨水提升泵的出水口经一进水总管接到各布水管的进水口；

所述控制井高于清水池，其上部设有一进水口，其下部设有一出水口，其内设有一控制管，其进水口经一集水总管接到各集水管的出水口，其出水口经管道接到清水池的池腔，所述控制管两端开放，其一端管口与控制井的进水口对接；

所述清水池的池底设有一清水提升泵。

2.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：还包括一补水泵井，所述补水泵井设于河道内，其内设有一补水泵，该补水泵的出水口经管道接到所述进水总管。

3.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：所述介质净化层上还设有竖向的监测管，所述监测管的底端管口连接集水管，其顶端管口高于介质净化层表面，并设有顶盖。

4.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：所述介质净化层上种植有湿地植物。

5.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：所述衬垫层是防水隔膜，所述衬底层是夯实的自然土层。

6.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：所述介质净化层从上至下分成至少三个子层，上起第一个子层为布水子层，下起第一个子层为集水子层，其它子层为净化子层；

所述布水子层由石粒填充而成，所述集水子层及各净化子层均由石粒及砂粒混合填充而成。

7.根据权利要求6所述的复合型介质的雨水资源化利用系统，其特征在于：所述介质净化层从上至下分成五个子层；

上起第一个子层由30%的粗石、70%的细石混合而成，上起第二个子层由5%的粗石、35%的细石、50%的粗砂混合而成，上起第三个子层由10%的粗石、30%的粗砂、60%的细沙混合而成，上起第四个子层由15%的细石、30%的粗砂、55%的细沙混合而成，上起第五个子层由50%的细石、50%的粗砂混合而成。

8.根据权利要求1所述的复合型介质的雨水资源化利用系统的雨水生态净化方法，其特征在于，具体步骤如下：

利用沉沙井收集各个高于沉沙井的雨水聚集面汇入的雨水，并将雨水中夹杂的泥沙初步截留后，将雨水送入蓄水池储存；

利用雨水提升泵，将蓄水池内的雨水定时泵入各布水管，通过各布水管将雨水均匀布入介质复合型人工湿地；

利用介质复合型人工湿地内的湿地植物及介质净化层共同营造的微生态环境，将雨水中的常规污染物降解净化；

利用介质复合型人工湿地底部的集水管，将介质复合型人工湿地净化后的出水收集后，通过控制管及控制井注入清水池，并通过对控制管的控制端管口高度控制，来控制介质复合型人工湿地的水位，以控制介质复合型人工湿地中有氧处理的比例；

    利用清水提升泵，将清水池内的水输出至外部用水点。

9.根据权利要求8所述的复合型介质的雨水生态净化利用系统的雨水处理方法，其特征在于：通过蓄水池池壁上部的蓄水溢流口将超出蓄水池受纳容量的雨水排放至外部污水排放点。

10.根据权利要求8所述的复合型介质的雨水生态净化利用系统的雨水处理方法，其特征在于：如果蓄水池中的水量不足，则通过补水泵将补水泵井中的河水定时泵入各布水管，通过各布水管将河水均匀布入介质复合型人工湿地，以保证回用水量。

Images