CN103774715B - 一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，具体说是一种适用于干旱、半干旱地区环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统。其特征在于，包括雨水收集池、分流井、弃流池、人工湿地、雨水储存池、砂滤池和清水池；其中上层雨水收集池、分流井、人工湿地、砂滤池依次连接，下层弃流池、雨水储存池和清水池依次连接，弃流池位于雨水收集池的下方，雨水储存池位于分流井和人工湿地的下方，清水池位于砂滤池的下方。本发明占地面积小、能耗低、运行费用低、维护简单；湿地栽种绿色生态植物，具有美化庭院和净化空气的功效；系统在减少庭院积水、降低初期雨水给环境带来污染和提高农民生活水平的同时，又能够有效改善农村生态环境。

Description

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统

技术领域：

本发明涉及庭院雨水集蓄利用技术，属于环境保护技术领域，具体说是一种适用于干旱、半干旱地区环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统。

背景技术：

我国是一个水资源短缺的国家，水资源人均占有量排在世界109位，仅为世界平均水平的四分之一，是世界13个贫水国家之一。随着人口剧增和经济的快速发展，水的供求矛盾日益严峻，自2010年以来，我国缺水比较严重，有关专家指出，到2030年，我国缺水将达到400～500亿立方米，将会出现缺水高峰。特别是西北地区的陕、甘、宁等省区，总面积占全国的40%，但水资源不足全国的10%，干旱缺水已成为工农业生产发展的制约因素。

为了解决地区缺水问题，国家实施了南水北调工程，但这一工程也只是解决部分地区的缺水问题。对雨水进行收集利用，使有限的降雨资源再分配，达到集水、节水、提高雨水利用效率的目的。我国是一个农业大国，广大的农村有上亿个农户，房前屋后庭院面积达340多万hm2，屋顶面多是水泥、石灰土和瓦，地面为水泥地面或压实的土面，这就为雨水的收集、处理及回用创造了条件。因此，对于干旱、半干旱地区，可根据当地降雨量、降雨强度和降雨面积的大小，在庭院内或是庭院外建设雨水收集、处理及回用系统，将屋顶和庭院的雨水拦蓄并储存起来，不仅能够解决农民用水难问题，而且还可以使得农民有条件利用有限的水资源发展庭院经济，如种植蔬菜、瓜果等高效经济作物。

国外发达国家对雨水利用的主要经验是：建立了完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统；制定了一系列有关雨水利用的法律法规；收集的雨水主要用于冲厕、洗车、洗衣、庭院清洁和回灌地下水等。

我国在90年代便开展了雨水集蓄利用技术的试验研究和示范工程的推广宣传，研发公开了一系列专利技术，如CN102561500A、CN102359172A等。但上述技术主要偏重于城市道路、生活小区、企业厂区等城市地块雨水收集及利用系统的研究。由于城市雨水收集及回用处理系统复杂、占地面积大、管理难度高等问题，无法适用于农村地区。所以，开发具有占地面积小、环保节能型的分散式庭院雨水收集、处理及回用系统，对于解决干旱、半干旱地区广大农村的用水难问题，提高地区生产力和实现区域农业可持续发展具有重要意义。

发明内容：

本发明的目的是针对干旱、半干旱地区缺水问题，提出一种运行费用低、占地面积小、具有美化庭院和空气净化功能的环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，为解决干旱、半干旱地区用水难的问题提供一项新的技术支撑。

为了达到上述目的，本发明一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，包括雨水收集池、弃流池、分流井、雨水储存池、人工湿地、砂滤池、清水池和太阳能水泵系统。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的处理系统上层雨水收集池、分流井、人工湿地和砂滤池依次连接；下层弃流池、雨水储存池和清水池依次连接；其中弃流池位于雨水收集池的下方，雨水储存池位于分流井和人工湿地的下方，清水池位于砂滤池的下方。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的雨水收集池内设有过滤槽、导流墙和过滤室，过滤槽位于集水暗沟的下方，导流墙和过滤室位于雨水收集池的右侧。

一种节能环保型庭院式雨水收集及两级回用处理系统，所述的弃流池底部安装有出水管，墙体上部设有预留孔洞。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的分流井内设有导流管，导流管上安装有电磁阀，导流管通过预留孔洞与雨水收集池、弃流池和雨水储存池相通。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的人工湿地设有植物系统、集水系统和基质系统。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的砂滤池内设有细沙层和折流墙。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的雨水储存池底部设有潜水离心泵，池顶预留孔洞。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的清水池设有潜水离心泵，池顶预设进水口。

一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述的太阳能水泵系统主要由光伏阵列、控制器和潜水离心泵组成，其中雨水储存池和清水池内各设置一台潜水离心泵。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：（1）采取集成化组合工艺，减少占地面积，而且运行费用低，具有较好的实用价值；（2）将雨水储存系统设在净化系统的下面，不仅避免了其他杂质进入对水质的影响，而且雨水在深层，保证了雨水的清凉而不变质；（3）在汛期，通过弃流池的排水，减少了庭院积水；（4）初期雨水汇流后，雨水中含有较多的污染物、悬浮物和杂质，通过该系统的处理，降低了初期雨水给环境带来的污染，有效改善了农村生态环境；（5）人工湿地植物可以选择当地净化能力强和兼有美化作用的生态植物，起到美化庭院和净化空气的功能；（6）采用全自动太阳能水泵系统提升雨水进行处理和提升清水进行回用，充分利用干旱、半干旱地区随处可取、取之不竭的太阳能，大大降低了能耗；（7）该系统不仅能够解决干旱、半干旱地区农民用水难问题，而且对雨水的收集还可以使农民有条件利用有限的水资源发展庭院经济，提高农民生活水平的同时又具有美化庭院的效果。

附图说明：

图1为一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统立面图；

图2为一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统俯视图。

图中：1—雨水收集池，2—分流井，3—弃流池，4—雨水储存池，5—人工湿地，6—砂滤池，7—清水池，8—集水暗沟，9—过滤槽，10—导流墙，11—过滤室，12—导流管，13—电磁阀Ⅰ，14—电磁阀Ⅱ，15—出水管Ⅰ，16—弃流泵，17—潜水离心泵Ⅰ，18—出水管Ⅱ，19—植物系统，20—基质系统，21—集水系统，22—防堵阀Ⅰ，23—防堵阀Ⅱ，24—细砂层，25—折流墙，26—控制器，27—光伏阵列，28—进水口，29—潜水离心泵Ⅱ，30—出水管Ⅲ。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参见附图1和附图2所示的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，包括上层依次连接的雨水收集池1、分流井2、人工湿地5、砂滤池6，下层依次连接的弃流池3、雨水储存池4和清水池7，其中弃流池3位于雨水收集池1的下方，雨水储存池4位于分流井2和人工湿地5的下方，清水池7位于砂滤池6的下方。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，集水暗沟8收集的初期雨水流入雨水收集池1，简单过滤后经分流井2中导流管12导流进入弃流池3，通过弃流泵16抽出排放；后期雨水通过导流进入雨水储存池4；沉淀后的雨水经太阳能水泵系统的17-潜水离心泵Ⅰ提升至人工湿地5处理，处理后的雨水经人工湿地5的集水系统21收集后进入砂滤池6；砂滤池6内设置细沙层24，雨水经过细沙的吸附过滤后经进水口28进入清水池7；清水池7内设置29-潜水离心泵Ⅱ，清水经太阳能水泵系统的29-潜水离心泵Ⅱ提升至太阳能热水器加热或是直接提升至水箱留用。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述集水暗沟8下方设置铝条或不锈钢条制成的过滤槽9，通过过滤槽9的截留，去除雨水中漂浮的树枝、树叶、塑料袋以及石子、土块等粒径较大的颗粒物，定期对过滤槽9中的杂质进行清掏；截留后的雨水经导流墙10进入过滤室11；导流墙为砖墙结构，底部开孔，使水流均匀分布，并减少水体扰动；过滤室装填直径为2～3cm的砾石。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述分流井2内安装导流管12，对过滤后的雨水进行分流；导流管12通过预留孔洞与雨水收集池1、弃流池3和雨水储存池4相通；导流管采用PVC管，直径为9～11cm；导流管上安装有电磁阀13和电磁阀14，通过电磁阀的切换控制实现对雨水的分流处理。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述弃流池3靠近雨水储存池4一侧池体的上部预留孔洞，弃流池内设置15-出水管Ⅰ，15-出水管Ⅰ与外部设置的弃流泵16相连；弃流池的主要作用是对初期雨水特别是汛期的过量雨水进行收集和外排，减少庭院积水；在汛期，当雨量过大时，打开13-电磁阀Ⅰ，关闭14-电磁阀Ⅱ，过量雨水进入弃流池3，通过弃流泵16外排；针对后期雨水处理时，关闭13-电磁阀Ⅰ，打开14-电磁阀Ⅱ，雨水进入雨水储存池4，再经太阳能水泵系统提升进行后续处理。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述雨水储存池4底部设置17-潜水离心泵Ⅰ，17-潜水离心泵Ⅰ通过线路与控制器26相连，雨水储存池4内的雨水经17-潜水离心泵Ⅰ提升通过18-出水管Ⅱ进入人工湿地5处理。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述人工湿地5包括植物系统19、基质系统20和集水系统21，对提升进来的雨水进行处理；植物系统19可以选择当地吸附能力强和兼有美化作用的生态植物；基质系统20填料有三层，由上至下依次为壤土层、砾石层和建筑废料层，其中砾石为直径3～5mm的石子，建筑废料层为碎砖块、碎石头等，充分利用当地的固体废物；壤土层厚为130～150mm，砾石层厚度为150～200mm，建筑废料层厚度为180～220mm；所述人工湿地5底层还设置有22-防堵阀Ⅰ及水管，22-防堵阀Ⅰ及水管与砂滤池6相通。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述砂滤池6设置有细沙层24和折流墙25，折流墙25为砖墙结构，细沙层24厚度500～600mm，细沙粒径0.1～0.3mm；所述砂滤池6第一折流区底部还设置有23-防堵阀Ⅱ，进入砂滤池6的雨水经折流墙25的折流及细沙的吸附过滤后经底部进水口28进入清水池7。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述清水池7底部设置29-潜水离心泵Ⅱ，29-潜水离心泵Ⅱ通过线路与控制器26相连，清水池7内的雨水经29-潜水离心泵Ⅱ提升通过30-出水管Ⅲ进入太阳能热水器加热或是直接提升至水箱留用。

如图1所示，一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，所述太阳能水泵系统主要由光伏阵列27、控制器26、17-潜水离心泵Ⅰ和29-潜水离心泵Ⅱ组成，光伏阵列主要是将太阳的光能转化为电能，为潜水离心泵提供工作电力，控制器主要是对潜水离心泵实施控制和调节。

本发明采用集成化组合工艺，净化系统在上，储存系统在下，从而减少了占地面积；采用全自动太阳能水泵系统，大大降低了能耗；系统运行费用低，维护简单；人工湿地中栽种绿色生态植物，具有美化庭院和净化空气的功效；系统在减少庭院积水和降低初期雨水给环境带来污染的同时，又能够有效改善农村生态环境；利用有限的水资源发展庭院经济，具有提高农民生活水平和美化庭院的双重作用。

Claims (7)

1.一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：包括雨水收集池(1)、分流井(2)、弃流池(3)、人工湿地(5)、雨水储存池(4)、砂滤池(6)和清水池(7)；其中上层雨水收集池(1)、分流井(2)、人工湿地(5)和砂滤池(6)依次连接，下层弃流池(3)、雨水储存池(4)和清水池(7)依次连接，弃流池(3)位于雨水收集池(1)的下方，雨水储存池(4)位于分流井(2)和人工湿地(5)的下方，清水池(7)位于砂滤池(6)的下方；所述分流井(2)内安装导流管(12)，导流管(12)通过预留孔洞与雨水收集池(1)、弃流池(3)和雨水储存池(4)相通；所述砂滤池(6)设置有细沙层(24)、折流墙(25)、防堵阀Ⅱ(23)和进水口(28)。

2.根据权利要求1所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：所述的雨水收集池(1)内设有过滤槽(9)、导流墙(10)和过滤室(11)，过滤槽(9)位于集水暗沟(8)的下方，导流墙(10)和过滤室(11)位于雨水收集池(1)的右侧。

3.根据权利要求1所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：导流管(12)采用PVC管，直径为9～11cm，导流管(12)上安装有电磁阀Ⅰ(13)和电磁阀Ⅱ(14)。

4.根据权利要求1所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：所述弃流池(3)靠近雨水储存池(4)一侧池体的上部预留孔洞，弃流池内设置出水管Ⅰ(15)，出水管Ⅰ(15)与外部设置的弃流泵(16)相连。

5.根据权利要求1所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：所述人工湿地(5)包括植物系统(19)、基质系统(20)和集水系统(21)；基质系统填料有三层，由上至下依次为壤土层、砾石层和建筑废料层；砾石为直径3～5mm的石子，建筑废料层为碎砖块、碎石头；壤土层厚度为130～150mm，砾石层厚度为150～200mm，建筑废料层厚度为180～220mm；所述人工湿地(5)底层还设置有防堵阀Ⅰ(22)及水管，防堵阀Ⅰ(22)及水管与砂滤池(6)相通。

6.根据权利要求1所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：所述雨水储存池(4)底部设置潜水离心泵Ⅰ(17)，潜水离心泵Ⅰ(17)通过线路与控制器(26)相连。

7.根据权利要求6所述的一种环保节能型庭院式雨水收集、处理及回用系统，其特征在于：所述清水池(7)底部设置有太阳能水泵系统的潜水离心泵Ⅱ(29)，潜水离心泵 Ⅱ(29)通过线路与控制器(26)相连；所述太阳能水泵系统主要由光伏阵列(27)、控制器(26)、潜水离心泵Ⅰ(17)和潜水离心泵Ⅱ(29)组成。