CN102910787A - 一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统。它包括位于居民小区内的低势绿地（1）中的弃流进水渠（2）、折流式控水处理池（3）和过滤蓄水池（4），弃流进水渠（2）围绕在折流式控水处理池（3）和过滤蓄水池（4）的周围，过滤蓄水池（4）的溢流出水边将环形的弃流进水渠（2）隔断，折流式控水处理池（3）与过滤蓄水池（4）紧连，所述折流式控水处理池（3）由内墙分成多个网格块（6），每个网格块（6）留有雨水漫流的豁口，各网格块（6）覆盖有植物，折流式控水处理池（3）的底层有改良土壤层（11）和下层填料层(19)。本发明具有如下的优点：雨水处理效果好、能储蓄和回用雨水，充分利用了雨水资源。

Description

一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统。
背景技术
在我国城市水循环和区域水循环的组成中，雨水是一个重要的部分。伴随着我国经济的高速发展，城市化进程的加快，城市雨水凸显出了很多的问题，首先，由于城市中混凝土路面、屋面等大面积的不透水面的增加，使城市的地面径流量和峰流量均增加，峰流量提前；其次，我国城市对雨水的处理大多停留在简单的“雨污分流”技术上，而缺少雨水的利用和就地入渗观念，这使得我国大多雨水规划设计仅仅致力于雨水排水，而缺少雨水水质、水量的调节和雨水资源的利用。这不仅浪费资源，而且由此产生了严重的径流污染。城市雨水问题越来越成为制约我国经济发展的制约因素，加大对雨水的治理和利用将很大程度的促进我国可持续发展。
20世纪90年代，美国暴雨管理专家开发了一种模拟自然水文条件原理，基于源头控制的多点微观暴雨控制策略，即低影响开发（LID）。LID注重因地制宜，通过一系列保护性设计，生物滞留、过滤渗透、净径流储存等措施对雨水径流进行生态化处理，做到对城市降雨径流水量和水质的控制。这与我国国内对雨水的处理相比，具有诸多优点：减小雨水径流量，控制雨水水质，雨水处理利用，建设费用低，运行管理简单，有很好的景观综合效应等。
近年来，雨水处理技术发展迅速。中国专利文献CN202324061U于2012年7月11日公开了“一种处理城市居民小区收集雨水的折流式持水花园系统”，它包括设在居民小区低势绿地内的折流式持水区，该折流式持水区一边与低势绿地一边齐平并设有溢流出水渠，一环形集水槽围绕在折流式持水区的三个边，在环形集水槽靠近低势绿地边缘的外壁设有多个进水豁口，在环形集水槽靠近折流式持水区下边内壁设有一持水区进水口，在所述折流式持水区的上面覆盖有植物种植区。该专利对折流式持水区进行了网格化，雨水从每格子持水区向下一格漫流跌水，延长了雨水流行时间，它具有雨水水质处理、雨水促渗和延缓暴雨洪峰等功能，但不足之处是：在初期雨水弃流、处理池流态优化、雨水储蓄、雨水回用等方面缺失，不能充分利用雨水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统，它能实现雨水处理效果好、雨水储蓄和雨水回用，达到充分利用雨水的目的。
解决上述技术问题的技术方案是：
本发明包括位于居民小区内的低势绿地中的弃流进水渠、折流式控水处理池和过滤蓄水池，弃流进水渠围绕在折流式控水处理池和过滤蓄水池的周围，过滤蓄水池的溢流出水边将环形的弃流进水渠隔断，折流式控水处理池与过滤蓄水池紧连，所述折流式控水处理池由内墙分成多个网格块，每个网格块留有雨水漫流的豁口，各网格块覆盖有植物，折流式控水处理池的底层有改良土壤层和下层填料层。
由于本发明具有弃流进水渠，实现了雨水初步的净化；本发明还具有折流式控水处理池，实现了网格状折流式绕流配水，延长了雨水在折流式控水处理池里的流行时间，促进了折流式控水处理池内雨水截流和下渗，增大了折流式控水处理池的蓄渗能力；同时，折流式控水处理池底层的改良土壤层和下层填料层具有过滤雨水的作用，使渗透进入地下的水为干净水，起到了水处理的功能；本发明还设有过滤蓄水池，实现了雨水进行截留、处理和收集，并可将存蓄的水回收利用。本发明具有如下的优点：雨水处理效果好、能储蓄和回用雨水，充分利用了雨水资源。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1 是本发明的平面布置图；
图2 是图1的1-1剖面图；
图3 是图1的2-2剖面图；
图4 是图1的3-3剖面图；
图5是图1的4-4剖面图；
图6 是图1的5-5剖面图；
图7 是图1的6-6剖面图；
图8 是图1的7-7剖面图。
图中：1.低势绿地；2.弃流进水渠；3.折流式控水处理池；4.过滤蓄水池；5.过滤蓄水池进水口；6.网格块；7.堰式进水口；8.小区雨水管道；9.折流式控水处理池进水口；10.雨水篦；11.改良土壤层；12.骨架墙；13.配水墙；14. 折流式控水处理池外墙；15.碎石过滤层；16.溢流出水渠；17.溢流出水管；18. 弃流进水渠排水口； 19.填料层；20.检查井；21.通风管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，本发明包括位于居民小区内的低势绿地1中的弃流进水渠2、折流式控水处理池3和过滤蓄水池4，弃流进水渠25围绕在折流式控水处理池3和过滤蓄水池4的周围，过滤蓄水池4的溢流出水边将环形的弃流进水渠2隔断，折流式控水处理池3与过滤蓄水池4紧连，所述折流式控水处理池3由内墙分成多个网格块6，每个网格块6留有雨水漫流的豁口，各网格块6覆盖有植物，折流式控水处理池3的底层有改良土壤层11和下层填料层19。
从小区汇集的雨水先经弃流进水渠2进行初期雨水弃流，再流入折流式控水处理池3，其间雨水径流被滞留下渗、消能和净化，最后进入过滤蓄水池4，经过滤层净化后下渗储水，进而回收利用。
如图1、图2、图3和图4所示，弃流进水渠2紧靠低势绿地1一侧的渠堤上开有多个堰式进水口7，在弃流进水渠2中段内壁上开有折流式控水处理池进水口9，在折流式控水处理池3与过滤蓄水池4相邻的内壁上设有蓄水池进水口5。所述折流式控水处理池进水口9就是弃流进水渠出水口；所述蓄水池进水口5就是折流式控水处理池出水口。
如图2和图6所示，在弃流进水渠2内，距离渠底面一定高度位置设有与折流式控水处理池进水口9等高的雨水篦10；如图1和图3所示，弃流进水渠2渠堤的底部安装有小区雨水管道8；如图1和图4所示，弃流进水渠2的渠底低势处设进水渠排水口18。通过低势绿地1收集的小区雨水从堰式进水口7进入，由雨水箅10过滤污物，再进入弃流进水渠2的底部；小区收集的雨水从弃流进水渠2渠堤下边的小区雨水管道8接入；弃流进水渠排水口18的作用是排除渠底积留的污水，并排放初期雨水，这样能为折流式控水处理池3提供较干净的流水。
如图1和图7所示，所述折流式控水处理池包括外墙14和内墙，其中内墙包括骨架墙12和配水墙13，外墙高14于骨架墙12，骨架墙12高于配水墙13，配水墙13高于蓄水池进水口5；如图7和图8所示，配水墙13开有让雨水流出的豁口。折流式控水处理池由骨架墙和配水墙依序排列构成网格，雨水流的路径为多级蛇形折流式廊道，骨架墙起导流和支撑的作用，留有豁口的配水墙起持水和泄流的作用。墙体均采用透水混凝土制成。
弃流进水渠2内的雨水箅10可以与配水墙13等高，这样保证雨水箅10下方的过滤水进入到折流式控水处理池3中。
如图1所示，由骨架墙12和配水墙13依序排列构成的网格块6为矩形，每个网格块6中的两个豁口按对角位置设置（即两豁口以最远距离布置）。这样可以避免形成短流，增大水流绕行时间和过水面积，具有消能、滞留和促渗的作用。
雨水从弃流进水渠出水口9进入折流式控水处理池3，通过配水墙13的豁口从每网格块6向下一网格块绕流配水，形成了推流流态的处理池，避免了前部分网格块6的负荷过大，可使整个折流式控水处理池3中的植物层生长均匀。当水量超过设计值时就会漫流跌水，形成了介于推流与多级完全混合流之间流态的处理池，延长了雨水在折流式控水处理池里的流行时间，促进了折流式控水处理池内雨水截流和下渗，增大了折流式控水处理池的蓄渗能力，同时降低了雨水径流对植被层的冲刷。折流式控水处理池的处理能力具体由所在小区内汇水面积及设计雨水量计算得来。对折流式控水处理池整体面积，计算方法可参考完全水量平衡法。
如图2、图3、图5、图7和图8所示，折流式控水处理池3底层的改良土壤层11与填料层19之间用土工布隔开，其中改良土壤层11由天然土壤、中沙、锯末、铁水渣构成，建议改良土壤层的最小渗透系数不应小于1×10-5m/s，较为理想的改良土壤组合是70%天然土壤、20%中沙、5%锯末、5%铁水渣。如果种植乔木植物，建议改良土壤层厚度不应小于1米。填料层19由砾石和沸石混合而成，填料层具有很好的过滤、截留污染物、去除氨氮等效果。
在折流式控水处理池3内种植的植物应以既耐涝又耐旱的观赏性湿生草本为主。优先选用本地植物，适当搭配外来物种，应选用根系发达、茎繁叶茂、净化能力强的植物，建议选择可互相搭配种植的植物，提高去污性和观赏性。
如图1、图2和图4所示，过滤蓄水池4一面墙体与折流式控水处理池3共用，还有一面溢流出水边的墙体与低势绿地1边缘相邻接，其余墙体由弃流进水渠2包围，过滤蓄水池4的墙体比折流式控水处理池3的墙体深，过滤蓄水池4顶口覆盖有碎石过滤层15，过滤蓄水池4底部分上、下两个阶梯层，其中靠近过滤蓄水池进水口5的上层为过滤层，下层为吸水坑。进入过滤蓄水池水由过滤层下渗，最后收集至下部的吸水坑中。
如图2、图5和图7所示，碎石过滤层15铺设在栅板承托装置上，由两档粒级碎石级构成，上层为粗粒级碎石层，下层为细粒级碎石层，中间由一层土工布隔开。碎石过滤层15具有很好的吸附、截留污染物的作用。
如图1所示，过滤蓄水池4溢流出水边的墙体上位于碎石过滤层15上部设有溢流出水渠16，如图1、图2和图4所示，过滤蓄水池4溢流出水边的墙体上位于碎石过滤层15下部设有溢流出水管17。
溢流出水渠16的渠底与折流式控水处理池的配水墙13墙顶同高，渠顶与所在外墙同高。当进入过滤蓄水池4的雨水速度超过碎石过滤层15的下渗速度，且雨水浸没配水墙13时，雨水通过溢流出水渠16溢流出整个花园式雨水处理回用一体化系统，保证折流式控水处理池2保持为介于推流与多级完全混合流之间流态的处理池。溢流出水管17的作用是，当进入过滤蓄水池4的雨水量超过蓄水池容积时，雨水通过它溢流出过滤蓄水池4；溢流出水管17设计出水速度应大于雨水经过碎石过滤层15的下渗速度。
如图1和图2所示，过滤蓄水池4顶口的碎石过滤层15上还设有检查井20和通风管21，过滤蓄水池4墙体上设有爬梯，过滤蓄水池4底部的吸水坑中设有吸水坑出水管和潜污泵。其中，检查井、通风管、爬梯、吸水坑、吸水坑出水管、潜污泵均按规范设置。雨水由过滤蓄水池进水口5进入过滤蓄水池4中。经过弃流进水渠2对初期雨水的弃流、折流式控水处理池3对雨水的处理和过滤蓄水池4池顶碎石过滤层15的进一步处理，最后收集至过滤蓄水池4的雨水水质已十分良好，当过滤蓄水池4水面高度满足出水要求时，通过潜污泵将过滤蓄水池4内收集的净化雨水抽送至雨水回用设备，可以综合利用于补充地下水、中水回用、景观用水等多种雨水利用途径。这样不仅增加了花园式雨水处理回用一体化系统整体的处理能力，而且节约和利用了水资源。
实施例：
本发明位于城市居民小区内的低势绿地处，绿地周边距离弃流进水渠左边和右边的渠堤2m，距离前边和后边的渠堤1m。
弃流进水渠，渠宽0.5m，渠堤高1.05m，雨水篦距渠底0.3m。渠堤上的堰式进水口为倒等边三角形状，三角形边长0.433m。渠外墙上的小区雨水管道的管顶标高与进水篦标高相等。整个弃流进水渠容积为9m2。
折流式控水处理池进水口与骨架墙等宽，与进水篦及配水墙标高相等。整个折流式控水处理池长8m，宽5m，被骨架墙和配水墙等分为40个网格块，每个网格块都由两面骨架墙和两面配水墙组成。外墙高为0.625m，骨架墙高为0.5m，长为2m，配水墙高为0.25m，长为0.75m和1.5m，对应的豁口长度分别为0.25m和0.5m，每网格块均有两豁口，成最远距离布置。过滤蓄水池进水口高为0.2m，若雨水淹没过滤蓄水池进水口，整个折流式控水处理池可容纳8m2的雨水。
网格块内为植物种植区，改良土壤层选用最小渗透系数大于1×10-5m/s的改良土壤，由天然土壤、中沙、锯末、铁水渣构成，改良土壤组合取70%天然土壤、20%中沙、5%锯末、5%铁水渣。考虑种植乔木植物，改良土壤层厚度取1.0m。填料层由砾石和沸石混合而成，厚度取0.5m。
植物种植区内种植的植物选取，乔木类可以选择湿地松、垂柳等既耐涝又耐旱，有良好的适应性和抗逆性的植物；湿身和水生植物类选择芦苇、美人蕉、灯芯草、水葫芦等。可考虑能互相搭配种植的植物，提高去污性和观赏性。
过滤蓄水池长为5.5m，宽为2m，碎石过滤层上层粗粒级碎石层厚度为0.1m，下层细粒级碎石层厚度为0.2m，碎石过滤层层底距过滤蓄水池底部2.0m，过滤蓄水池有效水深1.6m。溢流出水渠设置于所在外墙右上部，渠宽为0.5m。溢流出水管设置于过滤蓄水池墙体上部左侧，溢流出水管左壁距离左墙体0.2m，溢流出水管底距碎石过滤层层底0.4m，管径取DN300。过滤蓄水池顶左上角设检查井，规格为Φ700；通风管规格为DN200；吸水坑设置于池底右上角，长为1.0m，宽为0.7m，深为0.5m；潜污泵安装于吸水坑内，连接吸水坑出水管。
图示中各种长度、标高及坡度参数如下：
a=0.00m，b=0.25m，c=0.5m，d=0.625m，e=1.00m，f=-0.05m，g=-1.00m，
h=-1.50m，i=-2.40m，j=-2.90m，k=0.20m，l=-0.40m，m=-0.65m，
n=-0.10m，i1=1.0‰，i2=1.5%，i3=5‰ 。
本发明设置了弃流进水渠，对指定汇水面积上一定毫米数的初期雨水进行弃流，分离出中后期净雨水并均匀稳定的配水，从而增加花园式雨水处理、回用一体化系统整体的处理效果；设置了折流式控水处理池，其起导流支撑作用的骨架墙和带有豁口起持水配水作用的配水墙对整个折流式控水处理池进行了一定的网格化，雨水通过配水墙的豁口从每个网格块向下一网格块绕流，起到了均匀配水的作用，形成了推流流态的处理池，当水量超过设计值时就会漫流跌水，形成了介于推流与多级完全混合流之间流态的处理池，延长了雨水在折流式控水处理池里的流行时间，促进了折流式控水处理池内雨水截流和下渗，增大了折流式控水处理池的蓄渗能力，同时降低了雨水径流对植被层的冲刷；设置了过滤蓄水池，对指定汇水面积上超过设计处理重现期的雨水进行截留、处理和收集，还能通过潜污泵将过滤蓄水池内收集的净化雨水抽送至雨水回用设备，从而增加了花园式雨水处理、回用一体化系统整体的处理能力，并且综合利用了雨水资源。

Claims (9)

1.一种用于居民小区内的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：包括位于居民小区内的低势绿地（1）中的弃流进水渠（2）、折流式控水处理池（3）和过滤蓄水池（4），弃流进水渠（2）围绕在折流式控水处理池（3）和过滤蓄水池（4）的周围，过滤蓄水池（4）的溢流出水边将环形的弃流进水渠（2）隔断，折流式控水处理池（3）与过滤蓄水池（4）紧连，所述折流式控水处理池（3）由内墙分成多个网格块（6），每个网格块（6）留有雨水漫流的豁口，各网格块（6）覆盖有植物，折流式控水处理池（3）的底层有改良土壤层（11）和下层填料层(19)。
2.根据权利要求1所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：弃流进水渠（2）紧靠低势绿地（1）一侧的渠堤上开有多个堰式进水口（7），在弃流进水渠（2）中段内壁上开有折流式控水处理池进水口（9），在折流式控水处理池（3）与过滤蓄水池（4）相邻的内壁上设有蓄水池进水口（5）。
3.根据权利要求1或2所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：弃流进水渠（2）内距离渠底面一定高度位置设有与折流式控水处理池进水口（9）等高的雨水篦（10）；弃流进水渠（2）渠堤的底部安装有小区雨水管道（8）；弃流进水渠（2）的渠底低势处设进水渠排水口（18）。
4.根据权利要求1或2所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：所述折流式控水处理池（3）包括外墙（14）和内墙，其中内墙包括骨架墙（12）和配水墙（13），外墙高（14）于骨架墙（12），骨架墙（12）高于配水墙（13），配水墙（13）高于蓄水池进水口（5）；配水墙（13）开有让雨水流出的豁口。
5.根据权利要求4所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：由所述的骨架墙（12）和配水墙（13）依序排列构成的网格块（6）为矩形，每个网格块（6）中的两个豁口按对角位置设置。
6.根据权利要求1或2所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：过滤蓄水池（4）一面墙体与折流式控水处理池（3）共用，还有一面溢流出水边的墙体与低势绿地（1）边缘相邻接，其余墙体由弃流进水渠（2）包围，过滤蓄水池（4）的墙体比折流式控水处理池（3）的墙体深，过滤蓄水池（4）顶口覆盖有碎石过滤层（15），过滤蓄水池（4）底部分上、下两个阶梯层，其中靠近过滤蓄水池进水口5的上层为过滤层，下层为吸水坑。
7.根据权利要求6所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：所述碎石过滤层（15）铺设在栅板承托装置上，由两档粒级碎石级构成，上层为粗粒级碎石层，下层为细粒级碎石层，中间由一层土工布隔开。
8.根据权利要求6所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：过滤蓄水池（4）溢流出水边的墙体上位于碎石过滤层（15）上部设有溢流出水渠（16），位于碎石过滤层（15）下部设有溢流出水管（17）。
9.根据权利要求6所述的花园式雨水处理回用一体化系统，其特征在于：过滤蓄水池（4）顶口的碎石过滤层（15）上还设有检查井（20）和通风管（21），过滤蓄水池（4）墙体上设有爬梯，过滤蓄水池（4）底部的吸水坑中设有吸水坑出水管和潜污泵。
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