CN103215985A - 基于雨污二次分流的小区雨水利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，至少包括安装于地表下方的雨污分流管网、水质监控和分流装置、雨水弃流装置、集雨装置、沉淀池以及火山石处理池，雨污分流管网包括雨水收集管、雨水汇流管、污水排放管以及污水汇流管；可利用雨水进水管与集雨装置连接，所述集雨装置至少包括集雨池及挡沙板，沉淀池的出水口与火山石处理池连通，所述的火山石处理池中填充有火山石滤料，火山石处理池的出水口通向水质监控和分流装置。本发明所提供的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统能够对小区雨水、污水进行分流，集中收集雨水进行二次分流，进而对雨水进行处理，监测处理后的水质，分流排放及再利用，结构简单、易于操作。

Description

基于雨污二次分流的小区雨水利用系统

技术领域

本发明涉及一种基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，具体为一种能够同时具备雨污分流、雨水收集、处理、监测和分流排放的系统。

背景技术

随着水资源的匮乏状况日益加剧，水资源的回收利用越来越得到人们的广泛关注。由于天然雨水具有硬度低，污染物少等优点，因此它在减少城市雨洪危害，开拓水源方面正日益成为重要主题。比如居住区、建筑群体等屋面及地面雨水，经收集和一定处理后，可用于景观环境、绿化、洗车场用水、道路冲洗、冷却水补充、冲厕及一些其它非生活用水用途，还可用于作物灌溉和地下水的回灌。但是，由于现今空气污染、屋面材料污染等问题的存在，天然雨水水质受到了一定程度的污染，其TN、TP、重金属、有机物、悬浮物等含量明显增多。因此，想要更好地利用天然雨水，必须对雨水进行收集和处理。

通过总结前人的小区雨水利用系统发现主要存在以下三点不足：其一是小区雨水的收集处理方式只是简单地通过落雨管排入城市雨水管道，然后和生活污水一同流入污水处理厂进行处理。通过我们研究发现，雨水经过一定的处理以后，能够广泛应用与生活杂用用水。其二是小区雨水收集后没有进行二次雨污分流，前期雨水及雨强较小时的雨水水质都较差。可利用雨水弃流装置进行二次雨污分流。其三是天然雨水水质远好于城市生活污水，按照同一标准进行处理，不仅浪费了可利用的雨水资源，也增加了城市排水系统及污水处理厂的负担，甚至引发一系列的环境地质问题，有待进一步改进。

发明内容

本发明提供了一种基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，解决了上述背景技术中的不足，该系统能够对小区雨水、污水进行分流，集中收集雨水进行二次分流，进而对雨水进行处理，监测处理后的水质，分流排放及再利用，结构简单、易于操作。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，至少包括安装于地表下方的雨污分流管网、水质监控和分流装置、雨水弃流装置、集雨装置、沉淀池以及火山石处理池，雨污分流管网包括雨水收集管、雨水汇流管、污水排放管以及污水汇流管，雨水收集管均由地表通向雨水汇流管，污水排放管均由地表通向污水汇流管，雨水汇流管与雨水弃流装置连接，雨水弃流装置的下方设有雨水弃流管和可利用雨水进水管；地表下方还设有一根通向污水处理厂的排污管，排污管位于整个系统的最下端，污水汇流管以及雨水弃流管均与排污管连通；可利用雨水进水管与集雨装置连接，所述集雨装置至少包括集雨池及挡沙板，可利用雨水进水管的底端伸入集雨池内，且位于集雨池的一侧，集雨池的另一侧上设有出水口，挡沙板位于可利用雨水进水管与出水口之间，出水口处通过出水管A连接沉淀池，沉淀池的出水口上设有出水管B，沉淀池通过出水管B与火山石处理池连通，雨水由集雨池的出水口流向沉淀池并经沉淀池沉淀后流向火山石处理池，所述的火山石处理池中填充有火山石滤料，火山石处理池的进水口位于其一侧的上方，火山石处理池的出水口位于其另一侧的底部，火山石处理池的出水口通过出水管C通向水质监控和分流装置；水质监控和分流装置至少包括水质监控箱、传感器以及相连接的上位机和下位机，水质监控箱通过出水管C连接火山石处理池的出水口，传感器位于水质监控箱中并通过导线与上位机连接，水质监控箱的底部所设有的出水口通过三通管分别连接达标雨水管和非达标雨水管，达标雨水管的尾端通向再利用雨水贮存池，非达标雨水管的尾端通向排污管，非达标雨水管和达标雨水管上均设有电磁阀，分别为电磁阀A和电磁阀B，电磁阀A和电磁阀B均通过导线与下位机连接。

系统中还设有反冲洗管网，所述的反冲洗管网包括反冲洗进水管、电磁阀、集雨池清污管、沉淀池清污管、处理池清污管以及电磁阀控制器，其中反冲洗进水管的顶端进水口位于地表上，反冲洗进水管的底端与出水管C连接，集雨池清污管、沉淀池清污管以及处理池清污管三者的顶端分别连接于集雨池、沉淀池以及火山石处理池的底部，且均安装于上述三个池子中与出水口相对的一侧，集雨池清污管、沉淀池清污管以及处理池清污管的底端均与排污管连接，电磁阀设有四个，分别为电磁阀C、电磁阀D、电磁阀E和电磁阀F，电磁阀C位于集雨池清污管上，电磁阀D位于沉淀池清污管上，电磁阀E位于处理池清污管上，电磁阀F位于反冲洗进水管上，四个电磁阀均通过导线连接电磁阀控制器。

所述的雨水收集管由小区路面雨水收集管、小区绿地雨水收集管以及小区屋面雨水收集管组成。

所述雨水弃流装置包括弃流调节器和分流控制器，雨水弃流管和可利用雨水进水管上分别设有单向阀A和单向阀B，分流控制器与单向阀A和单向阀B连接并控制单向阀A和单向阀B的开闭。

所述的集雨装置中集雨池的底部为倾斜状，朝向出水口方向向上倾斜；集雨池中还设有减能器，减能器位于可利用雨水进水管的下方。

沉淀池的上层填充有用于吸附雨水中的油污的果壳滤料，沉淀池的底部为倾斜状，朝向出水口方向向上倾斜，沉淀池的底板上还设有竖立的缓冲板。

火山石处理池的内部沿进水口至出水口的方向上均匀设置有不少于4块的隔板，隔板将火山石处理池的内部分为若干腔室，火山石滤料填充于腔室内，且所有腔室的顶部均设有火山石更换口，隔板的顶部或底部设有导水口，相邻的两腔室之间通过导水口连通，且相邻的两隔板上的导水口一个位于隔板顶部，另一个位于隔板底部。

出水管C上设有抽水泵。

本发明提供的用于基于雨污二次分流的小区式雨水利用系统与现有技术相比具有以下优点：其一是可以将小区雨水、生活污水进行分流，减轻污水处理厂的负担；其二是可以将小区分散的雨水进行收集，方便统一处理；其三是雨水弃流装置能够对水质较差的雨水进行弃流，即雨污的二次分流。其四是系统中的火山石处理池能够对雨水进行相关初步处理，吸附雨水中的重金属离子和杂质，且火山石价格便宜，成本较低，有利于推广雨水的利用和环境保护；其五是监控装置能够判别水质，进而对雨水进行分流，降低了污水处理厂的处理负担和成本，有利于更好的利用天然雨水。该系统能够广泛适应于所有小区式降雨，应用广泛，对雨水利用具有重要意义。

附图说明

图1为本发明提供的基于雨污二次分流的小区式雨水利用系统的示意图；

图中：1—地表，2—小区路面雨水收集管，3—滤网，4—小区绿地雨水收集管，5—小区屋面雨水收集管，6—污水排放管，7—污水处理厂，8—处理池清污管，9—反冲洗进水管，10—雨水汇流管，11—污水汇流管，12—排污管，13—雨水弃流装置，14—雨水弃流管，15—单向阀A，16—单向阀B，17—可利用雨水进水管，18—集雨池，19—减能器，20—挡沙板，21—电磁阀控制器，22—出水管A，23—沉淀池，24—油污吸附层，25—缓冲板，26—再利用雨水贮存池，27—出水管B，28—火山石处理池，29—火山石滤料，30—导水口，31—隔板，32—火山石更换口，33—出水管C，34—集雨池清污管，35—抽水泵，36—水质监控箱，37—电磁阀C，38—电磁阀D，39—电磁阀E，40—电磁阀F，41—上位机，42—下位机，43—电磁阀A，44—电磁阀B，45—沉淀池清污管，46—达标雨水管，47—三通管，48—非达标雨水管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明。

本发明所提供的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统的示意图如图1所示，由雨污分流管网、水质监控和分流装置、雨水弃流装置、集雨装置、沉淀池、火山石处理池以及反冲洗管网组成，以上各单元均位于小区地面即地表1下方，如图1所示，雨污分流管网包括雨水收集管、雨水汇流管10、污水排放管6以及污水汇流管11，其中雨水收集管设有多根，由小区路面雨水收集管2、小区绿地雨水收集管4以及小区屋面雨水收集管5组成，雨水收集管均由地表1通向雨水汇流管10。降雨时，小区路面雨水、草坪雨水及屋面雨水通过雨水收集管汇流入雨水汇流管10中。污水排放管6同样设有多根，主要来源为小区生活污水，均由地表1通向污水汇流管11。小区路面雨水收集管2、小区绿地雨水收集管4、小区屋面雨水收集管5以及污水排放管6中均设有滤网3，防止杂物进入。

雨水汇流管10与雨水弃流装置13连接，雨水弃流装置13的下方设有雨水弃流管14和可利用雨水进水管17。地表1下方还设有一根通向污水处理厂7的排污管12，排污管12位于整个系统的最下端，污水汇流管11以及雨水弃流管14均与排污管12连通。所述雨水弃流装置13包括弃流调节器和分流控制器，雨水弃流管14和可利用雨水进水管17上分别设有单向阀A15和单向阀B16，分流控制器与单向阀A15和单向阀B16连接并控制单向阀A15和单向阀B16的开闭，弃流调节器用来控制弃流条件，当降雨初期或雨强较小时，所收集的雨水中污染物较多，此时达到弃流条件，分流控制器控制单向阀A15开启，雨水从雨水弃流管14进入排污管12中。当雨强较大且降雨持续一定时间后，雨水的水质变好可以加以利用，此时分流控制器控制单向阀A15关闭，开启单向阀B16，雨水流入可利用雨水进水管17。

可利用雨水进水管17与集雨装置连接，所述集雨装置包括集雨池18、挡沙板20以及减能器19，可利用雨水进水管17的底端伸入集雨池18内，且位于集雨池18的一侧，减能器19位于可利用雨水进水管17的下方，雨水经过减能器19降低流速后进入集雨池18。集雨池18的另一侧上设有出水口，挡沙板20位于可利用雨水进水管17与出水口之间。由于雨水中含有较多大颗粒泥沙，因此设置的挡沙板20能够防止泥沙从出水口流出。为了便于清洗集雨池18，集雨池的底板为倾斜状，且沿出水口方向向上倾斜。

集雨池18的出水口处通过出水管A22连接沉淀池23，沉淀池23的上层为油污吸附层24，其中填充有用于吸附雨水中的油污的果壳滤料。由于沉淀池23的雨水中的杂质需要在水流平和的环境下才能获得较好的沉淀效果，为了达到这一目的，沉淀池23的底板上还设有竖立的缓冲板25。同时，为了便于清洗，沉淀池23的底板为倾斜状，沿出水口方向向上倾斜。沉淀池23的出水口上设有出水管B27，沉淀池23通过出水管B27与火山石处理池28连通，雨水由集雨池18的出水口流向沉淀池23并经沉淀池沉淀后流向火山石处理池28。

所述的火山石处理池28中填充有火山石滤料，火山石处理池28的进水口位于其一侧的上方，火山石处理池28的出水口位于其另一侧的底部。火山石处理池28的内部沿进水口至出水口的方向上均匀设置有不少于4块的隔板31，隔板31将火山石处理池的内部分为若干腔室，火山石滤料29填充于腔室内，且所有腔室的顶部均设有火山石更换口32，当需要更换火山石滤料29时，可从此处更换。隔板31的顶部或底部设有导水口30，相邻的两腔室之间通过导水口30连通，且相邻的两隔板31上的导水口30一个位于隔板顶部，另一个位于隔板底部，这样雨水能够在火山石处理池28中经过最大的流程，从而使火山石对雨水中重金属离子和杂质的吸附更为彻底。火山石处理池28的出水口通过出水管C33通向水质监控和分流装置，出水管C33上设有抽水泵35，能够加快雨水在火山石处理池中的流速并将处理后的雨水抽出。

水质监控和分流装置至少包括水质监控箱36、传感器以及相连接的上位机41和下位机42，其中水质监控箱36通过出水管C33连接火山石处理池的出水口，传感器位于水质监控箱36中并通过导线与上位机41连接。所述传感器包括浊度传感器、PH传感器和浓度传感器，均设置在水质监控箱内壁上，能够同时对处理后的雨水进行监测，三个传感器分别都预先设定固定数值，随着雨水参数的变化，传感器发出脉冲信号，并通过导线传输至上位机41。水质监控箱36的下方所设有的出水口通过三通管47分别连接达标雨水管46和非达标雨水管48，达标雨水管46的尾端通向再利用雨水贮存池26，非达标雨水管48的尾端通向排污管12，非达标雨水管48和达标雨水管46上均设有电磁阀，分别为电磁阀A43和电磁阀B44，电磁阀A43和电磁阀B44均通过导线与下位机42连接。当水质监控箱36中的雨水水质经检测，低于上位机41中的预设值时，雨水属于未达标雨水，此时上位机发出信号并传输至下位机，下位机控制电磁阀A开启、电磁阀B关闭，不达标的雨水直接由非达标雨水管流入排污管；当水质监控项中的雨水水质经检测合格时，上位机发出信号并传输至下位机，下位机控制电磁阀A关闭、电磁阀B开启，合格的雨水由达标雨水管流入再利用雨水贮存池中。通过以上分流步骤，能够完全实现雨水水质优劣的分流，从而加大雨水利用率，减轻后期雨水处理的耗费和雨水对包气带的污染。

本系统在经过较长时间的工作后，集雨池18、沉淀池23以及火山石处理池28中积累了较多污泥，需要进行冲洗清污。本系统中对应设置有反冲洗管网，所述的反冲洗管网包括反冲洗进水管9、电磁阀、集雨池清污管34、沉淀池清污管45以及处理池清污管8，其中反冲洗进水管9的顶端进水口位于地表1上，反冲洗进水管9的底端与出水管C33连接，集雨池清污管34、沉淀池清污管45以及处理池清污管8三者的顶端分别连接于集雨池18、沉淀池23以及火山石处理池28的底部，且均安装于上述三个池子中与出水口相对的一侧，集雨池清污管34、沉淀池清污管45以及处理池清污管8的底端均与排污管12连接，电磁阀位于集雨池清污管34、沉淀池清污管45、处理池清污管8以及反冲洗进水管9上，与之对应的设有四个，分别为电磁阀C37、电磁阀D38、电磁阀E39和电磁阀F40，四个电磁阀均通过导线连接电磁阀控制器21。在不需要冲洗时以上4个电磁阀均关闭，当需要进行反冲洗时，电磁阀控制器21控制四个电磁阀开启，反冲洗水从反冲洗进水管9中进入，依次进入火山石处理池、沉淀池以及集雨池，将污泥从集雨池清污管、沉淀池清污管以及处理池清污管中冲出并汇流入排污管。

本发明中利用雨污分流管道，实现雨水、污水的初次分离，然后在由雨水弃流装置进行二次雨污分离。由于天然雨水水质相对来说较好，只需进行简单的相关净化处理既能实现雨水利用的目的，因此本发明中利用火山石滤料对雨水进行过滤处理，除去雨水中的重金属离子等杂质，并设定浊度、电导率、pH三个传感器进行监控，当处理后的雨水水质三项指标仍然有高于设定值（该项不合格）时，这传感器发出脉冲触发上位机工作，从而带动下位机，使得下位机控制的两个电磁阀接收到信号，打开弃流的电磁阀门，关闭通向雨水利用管道的阀门，最终实现了小区式雨污分流、雨水收集、监控分流以及再利用的目的。

Claims (8)

1.一种基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：至少包括安装于地表下方的雨污分流管网、水质监控和分流装置、雨水弃流装置、集雨装置、沉淀池以及火山石处理池，雨污分流管网包括雨水收集管、雨水汇流管、污水排放管以及污水汇流管，雨水收集管均由地表通向雨水汇流管，污水排放管均由地表通向污水汇流管，雨水汇流管与雨水弃流装置连接，雨水弃流装置的下方设有雨水弃流管和可利用雨水进水管；地表下方还设有一根通向污水处理厂的排污管，排污管位于整个系统的最下端，污水汇流管以及雨水弃流管均与排污管连通；可利用雨水进水管与集雨装置连接，所述集雨装置至少包括集雨池及挡沙板，可利用雨水进水管的底端伸入集雨池内，且位于集雨池的一侧，集雨池的另一侧上设有出水口，挡沙板位于可利用雨水进水管与出水口之间，出水口处通过出水管A连接沉淀池，沉淀池的出水口上设有出水管B，沉淀池通过出水管B与火山石处理池连通，雨水由集雨池的出水口流向沉淀池并经沉淀池沉淀后流向火山石处理池，所述的火山石处理池中填充有火山石滤料，火山石处理池的进水口位于其一侧的上方，火山石处理池的出水口位于其另一侧的底部，火山石处理池的出水口通过出水管C通向水质监控和分流装置；水质监控和分流装置至少包括水质监控箱、传感器以及相连接的上位机和下位机，水质监控箱通过出水管C连接火山石处理池的出水口，传感器位于水质监控箱中并通过导线与上位机连接，水质监控箱的底部所设有的出水口通过三通管分别连接达标雨水管和非达标雨水管，达标雨水管的尾端通向再利用雨水贮存池，非达标雨水管的尾端通向排污管，非达标雨水管和达标雨水管上均设有电磁阀，分别为电磁阀A和电磁阀B，电磁阀A和电磁阀B均通过导线与下位机连接。

2.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：系统中还设有反冲洗管网，所述的反冲洗管网包括反冲洗进水管、电磁阀、集雨池清污管、沉淀池清污管、处理池清污管以及电磁阀控制器，其中反冲洗进水管的顶端进水口位于地表上，反冲洗进水管的底端与出水管C连接，集雨池清污管、沉淀池清污管以及处理池清污管三者的顶端分别连接于集雨池、沉淀池以及火山石处理池的底部，且均安装于上述三个池子中与出水口相对的一侧，集雨池清污管、沉淀池清污管以及处理池清污管的底端均与排污管连接，电磁阀设有四个，分别为电磁阀C、电磁阀D、电磁阀E和电磁阀F，电磁阀C位于集雨池清污管上，电磁阀D位于沉淀池清污管上，电磁阀E位于处理池清污管上，电磁阀F位于反冲洗进水管上，四个电磁阀均通过导线连接电磁阀控制器。

3.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：所述的雨水收集管由小区路面雨水收集管、小区绿地雨水收集管以及小区屋面雨水收集管组成。

4.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：所述雨水弃流装置包括弃流调节器和分流控制器，雨水弃流管和可利用雨水进水管上分别设有单向阀A和单向阀B，分流控制器与单向阀A和单向阀B连接并控制单向阀A和单向阀B的开闭。

5.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：所述的集雨装置中集雨池的底部为倾斜状，朝向出水口方向向上倾斜；集雨池中还设有减能器，减能器位于可利用雨水进水管的下方。

6.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：沉淀池的上层填充有用于吸附雨水中的油污的果壳滤料，沉淀池的底部为倾斜状，朝向出水口方向向上倾斜，沉淀池的底板上还设有竖立的缓冲板。

7.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：火山石处理池的内部沿进水口至出水口的方向上均匀设置有不少于4块的隔板，隔板将火山石处理池的内部分为若干腔室，火山石滤料填充于腔室内，且所有腔室的顶部均设有火山石更换口，隔板的顶部或底部设有导水口，相邻的两腔室之间通过导水口连通，且相邻的两隔板上的导水口一个位于隔板顶部，另一个位于隔板底部。

8.根据权利要求1所述的基于雨污二次分流的小区雨水利用系统，其特征在于：出水管C上设有抽水泵。

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