CN103951136A - 一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法，方法包括：（1）来自雨水进水管的雨水或阳台废水经第一清理井截留后，进入沉砂区，第一清理井下方的落叶格栅篮收集雨水中的落叶；（2）在沉砂区进行一次沉砂净化处理后的水由沉砂区的上部溢流进微生物净化区内，流经微生物净化填料层，微生物净化填料层底部曝气，进行二次净化处理；（3）二次净化处理由微生物净化填料层的下方进入沉渣区，沉渣后向上流经微生物填料过滤层，进行三次净化，最后从微生物填料过滤层上方的净水排放口排出。本发明用于老小区现有雨水管网改造，解决现有阳台废水纳入雨水管网直排到内河，造成城市河道及水系富营养化污染的技术问题。

Description

一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法

技术领域

本发明涉及资源与环境保护全领域，主要涉及市政雨水的处理领域，具体涉及一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法。 

背景技术

一般居民住宅都有两套下水系统：一套是污水管网系统，另一套则是雨水管网系统。居民住宅中厕所、厨房产生的污水由污水管道直接流入城市污水处理厂处理，而经阳台排水管所收集的雨水和阳台废水则进入了雨水管网系统。 

例如，公开号为CN102838210A的中国发明申请公开了一种市政初期雨水污染物螺旋式原位净化装置。包括与常规雨水口连通的溢流分配井，溢流分配井两侧各设有一个雨水滞留小室，溢流分配井经过水管与雨水滞留小室相通，溢流分配井设置可调溢流堰，雨水滞留小室内部放置悬浮生物填料球，所述的溢流分配井井内壁呈螺旋体状，所述雨水滞留小室分六层，呈迷宫肠道式，上部设计成曲管，并环绕溢流分配井。 

按照原先的设计理念，阳台不会有大量的废水产生，因此普遍是和雨水管连接。但是，随着时代变化，阳台的“角色”悄悄发生了变化，市民都习惯将洗衣机、清洗池搬上阳台，“这些含磷的洗衣水，通过雨水管道，中间不会经过污水处理厂处理，就直接排入了内河。 

由于洗涤用洗衣粉、肥皂等去污材料中含有大量化学元素，流入河道后会造成河水“富营养化”，会导致水中藻类疯长，水体发绿发黑，而且会使水体含氧量急剧下降，影响鱼类等水生生物的生存，市区河道水质的降低。以杭州市为例，河道中的最大污染源不是工业污水，而是阳台废水。阳台废水约占到杭州城区河道总污染源的50%，污水量约占总污水量的30%。收纳阳台废水的雨水管网成为河道的主要污染源和整治对象。 

有关方面提出将“阳台加装污水管”作为全国标准强制执行，但也只能对新建小区起到作用，且仅适用于已实现雨污分管的地区（主要是郊 区），对于中心城区，目前有不少地方仍是“雨污合管”，所有下水道全部通向污水处理厂，住宅小区也就没有加装阳台污水管的必要了。对于数量更多的老小区，只能靠引导居民改变洗衣习惯来改变目前的现状，让所有居民都把阳台上的洗衣机搬回屋内，显然不现实，而等到老小区综合改造时再加装阳台污水管，进程太慢。 

若按照传统的方法，将收纳了阳台废水的雨水管直接送入污水管网及处理系统，一方面现有小区用地紧张改造工作难度大的问题，改造后，若遭遇雨水量大的时候会给城市污水处理厂带来较大的负荷冲击，影响污水处理厂的正常运行。 

发明内容

本发明提供一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器及净化方法，用于老小区现有雨水管网改造，解决现有阳台废水纳入雨水管网直排到内河，造成城市河道及水系富营养化污染的技术问题。 

一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，包括雨水进水管和雨水出水管，还包括污水处理池，所述污水处理池内沿水流方向分隔为依次连通的沉砂区、微生物净化区和过滤排放区； 

所述沉砂区的上方设置第一清理井，该第一清理井侧壁连通雨水进水管和雨水出水管，底部连通沉砂区； 

所述微生物净化区包括： 

微生物净化填料层，该微生物净化填料层的上方与沉砂区连通； 

曝气区，位于微生物净化填料层的下方，底部带有曝气装置，该曝气装置外接供氧风机； 

所述过滤排放区包括： 

沉渣区，与所述曝气区连通； 

微生物填料过滤层，位于沉渣区上方，微生物填料过滤层上方带有净水排放口，该净水排放口的设置位置低于雨水进水管和雨水出水管。 

来自雨水进水管的雨水或阳台废水经第一清理井截留后，进入沉砂区；在沉砂区进行一次沉砂净化处理后的水由沉砂区的上部溢流进微生物净化区内，流经微生物净化填料层，微生物净化填料层底部曝气，进行二次净化处理；二次净化处理后的水由微生物净化填料层的下方进入沉渣 区，沉渣后的水向上流经微生物填料过滤层，进行三次净化，三次净化后的水从微生物填料过滤层上方的净水排放口排出。 

本发明可以自由选择场地富余的点位截断现有雨水管道，雨水进水管和雨水出水管为现有雨水管网的雨水管道，现有雨水管道标高不变，设置第一清理井，第一清理井底部标高设置在现有雨水管道底标高0.3～0.5m下方，现有雨水管被第一清理井截断后形成本发明中的雨水进水管和雨水出水管，第一清理井底部挖空并向下延伸设置污水处理的污水处理池。 

净水排放口的位置低于雨水进水管和雨水出水管的位置，净水排放口与雨水进、出水口之间形成缓冲液位差区，当雨水流量过大时，该缓冲液位差区可以对雨水进行一部分的分流。 

作为优选，所述第一清理井的底部带有落叶格栅篮。被第一清理井截断后的雨水中带有的落叶等残渣由该落叶格栅篮收集，并进行定期清理。 

由第一清理井上游现有雨水进水管的来水，由于在第一清理井处被截断，流入第一清理井，并通过重力自流，流经第一清理井底部进入沉砂区。不同来水量时在此区域完成预处理和分流（沉砂区、缓冲液位差区、第一清理井和雨水进、出水管一起构成分流预处理区），水量特大时，阳台废水、雨水（含初雨）经沉降后溢出液位差缓冲区及第一清理井原雨水管道底标高，经由雨水出水管排放，从雨水出水管（原雨水管）排放的为经过过滤和沉降后的废水。 

作为优选，所述沉砂区与微生物净化区的连通处设有细渣栅。该细格栅进一步拦截雨水中的杂物，进行生化处理前的最后一步预处理。 

作为优选，所述沉砂区的上方设有第二清理井，第二清理井的底部连通所述沉砂区。第二清理井用于清理缓冲液位差区和落叶格栅篮中的落叶等杂物。落叶篮可采用为常规杂物篮，为PP材质网孔结构，两侧带把手，由环卫工人定期清理。 

作为优选，所述微生物净化区的上方设有第一检查井，第一检查井的底部连通至所述微生物净化区。 

该检查井为圆形装置，顶标高超出地面0.5m，底标高与污水处理池顶标高平齐。第一检查井用于检检查和维修微生物净化区内的各安装部件。 

曝气装置包括供氧风管和曝气管，供氧风管贯穿第一检查井延伸至微生物净化填料层的下方，连接供氧风机与位于微生物填料层下方的曝气 管，供氧风管上且位于第一检查井处设置开度可调的阀门。作为优选，所述过滤排放区的上方设有第二检查井，第二检查井的底部连通至所述过滤排放区。 

第二检查井用于检查和维修过滤排放区内的各安装部件。 

第二检查井位于生物过滤填料区上部，该检查井为圆形装置，顶标高超出地面0.5m，底标高与污水处理池顶标高平齐。 

所述微生物净化调料层结构为常规水处理设施填料结构；所述微生物填料过滤层多采用颗粒物料填料，为常规水处理填料结构。 

所述净水排放口连接净水排放管，净水排放管顶标高与污水处理设施池顶标高平齐，在低于现有雨水管道的高程上、平行于现有雨水管道设置，并适当放坡。 

作为优选，所述污水处理池内由第一折流挡板和第二折流挡板将污水处理池分隔为沉砂区、微生物净化区和过滤排放区，即：第一折流板位于沉砂区和微生物净化区之间，所述细格栅固定在该第一折流板的顶部与污水处理池的顶壁之间；第二折流板位于微生物净化区和过滤排放区之间，所述第二折流板包括上、下两块，上、下折流板之间的空隙构成曝气区与沉渣区之间的废水流通道。 

第一折流挡板顶部低于池顶标高1.0～1.5m，便于安装细格栅；第二折流板的上折流板顶部与池顶平齐，下部与微生物净化区底标高及过滤排放区底标高平齐；下折流挡板高度相对较小，从池底往上砌筑，第二折流挡板的上、下折流挡板之间的中空部分形成废水流通道，废水流通道的高度为0.5～1.0m。 

本发明反应器主要分为如下几部分： 

（1）分流构造。分流构造主要功能是将阳台废水、初期雨水引入净化器处理后排放或将初期雨水外的雨水分流后直接排放。具体由雨水进水管、雨水出水管，净水排放管，缓冲液位差区组成。现有雨水进水管、现有雨水出水管是将现有雨水管中间截断后形成的两根管道，标高近似相等，净水排放管是一根标高低于现有雨水管的管道，由此形成缓冲液位差区，由该区实现阳台废水、初期雨水的分流。 

（2）净化构造。净化构造主要功能是将分流后的阳台废水、初期雨水进行净化。具体由预处理区、生物净化区两部分组成。 

预处理区内设置落叶格栅篮、细渣栅、沉砂区。落叶格栅篮用以拦截枯枝落叶等大型垃圾，细渣栅用以拦截小型垃圾，沉砂区用以沉淀砂石以及颗粒物。 

生物净化区内设置微生物净化填料层、微生物填料过滤层、供氧曝气管、沉渣区。微生物净化填料层是核心处理区，安装微生物填料，富集用以净化的微生物实现有机污染物及氨氮的处理，供氧曝气管外接供氧风机，为微生物填料提供氧气，微生物填料过滤层是安装间距紧密的微生物填料区，主要作用是过滤水体，实现进一步净化，沉渣区是用以沉淀微生物体的残留物。 

（3）检查井。设置四个检查井，用以清理落叶格栅篮、沉砂、沉渣以及维修检查。 

（4）风机。多个净化器可以共同配备一台风机，通过阀门实现风量分配；距离不允许的情况下，单个净化器配备一台。 

本发明还提供了一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化方法，包括如下步骤： 

（1）来自雨水进水管的雨水或阳台废水经第一清理井截留后，进入沉砂区，第一清理井下方的落叶格栅篮收集雨水中的落叶； 

（2）在沉砂区进行一次沉砂净化处理后的水由沉砂区的上部溢流进微生物净化区内，流经微生物净化填料层，微生物净化填料层底部曝气，进行二次净化处理； 

（3）二次净化处理后的水由微生物净化填料层的下方进入沉渣区，沉渣后的水向上流经微生物填料过滤层，进行三次净化，三次净化后的水从微生物填料过滤层上方的净水排放口排出。 

本发明的方法优选通过本发明如前所述的装置完成。 

本发明具有如下技术效果： 

（1）所发明的装置，适用于现有雨水管网系统基础上，进行节点改造，并且节点上进出水管的标高没有改变，改造后即使停用本净化器，也能让雨水管网系统按照原系统正常运行，）技术安全，解决阳台废水的处理，但不改变现有雨水管网系统。 

（2）用地条件宽裕，安装节点灵活度高。净化器安装位置可以在雨水管网系统末端的任何位置，可以几个区分别安装，也可以几个区汇集后 单独安装，可以避开建筑密集区、地下设施密集区，如宽阔的绿化带，河岸边，由于净化器为地埋式，所以，安装完毕后，上面仍然能恢复绿化或步行道路，特殊需求下，结构加强，净化器上面还能行车或停车场。 

（3）维护管理简单。维护管理节点主要是包括落叶格栅篮清理、沉砂区与沉渣区的清理以及风机维修。目前现状，这些落叶、大型垃圾、砂、悬浮物如果直接流入河道，则清理程序复杂，且费用极高，除了每天打捞，还要定期截流清淤，维护工程浩大；通过净化器将这些垃圾截流在固定的特定的区域，清理这些垃圾的方法，直接采用市政检查井的维护管理方法，安全简单；风机则是一种成熟设备，维护简单，并且在距离允许的前提下，很多净化器可以共用一台风机，因此风机的维护数量极少。 

（4）处理效率高。生物处理法是成熟的净水技术，可靠的应用于污水处理，并且净化器设置物理方法作为预处理屏障，提高了生化处理效率，实现有机物与氨氮的达标排放。 

（5）运行成本低。净化器以生物法为核心净化技术，是迄今为止所有水处理技术中公认的最经济方法，运行成本远远低于化学氧化法、物理化学法、物理过滤法等。 

（6）投资节省。不需要投入大面积的雨污分流的管网建设，尤其是避免了老小区的建筑、其它管线、道路的重复建设。 

（7）净化彻底，二次污染少。采用生化处理法能够将污染物降解彻底，只需要处理好原本就要处理的垃圾与沉渣，生化剩余污泥则属于安全废物，可直接用于周边绿化用肥。 

附图说明

图1是本发明的工艺流程简图。 

图2是本发明的平面图。 

图3是图2中沿A-A方向剖视图。 

图4是图2中沿B-B方向剖视图。 

图中所示附图标记如下： 

1-雨水进水管         2-雨水出水管     3-净水排放管 

4-落叶格栅篮         5-沉砂区         6-细渣栅 

7-微生物净化填料层   8-曝气区         9-沉渣区 

10-微生物填料过滤层  11-阀门          12-供养风机 

13-第一清理井        14-第二清理井    15-第一检查井 

16-第二检查井        17-缓冲液位差区  18-第一折流挡板 

19-第二折流挡板      20-曝气装置 

具体实施方式

如图2～图4所示，一种阳台废水、初期雨水反应器，包括污水处理池、位于污水处理池上方的两个清理井和两个检查井。 

污水处理池内沿废水流向由第一折流挡板18和第二折流挡板19分隔为依次连通的沉砂区5、微生物净化区和过滤排放区，污水处理池顶部的标高低于现状地坪，即埋入现有雨水管网下方。 

第一折流挡板18顶部低于池顶标高1.0～1.5m，该空间形成沉砂区与微生物净化区之间的第一废水流通道；第二折流板19包括上下两块，上折流板顶部与池顶平齐，下部与微生物净化区底标高及过滤排放区底标高平齐；下折流挡板高度相对较小，从池底往上砌筑，第二折流挡板的上、下折流挡板之间的中空部分形成第二废水流通道，该废水流通道的高度为0.5～1.0m。 

沉砂区5的上方设置第一清理井13，第一清理井13为圆形装置，底部标高设置在现有雨水管道底标高0.3～0.5m下方，现有雨水管被第一清理井13截断后形成本发明中的雨水进水管1和雨水出水管2，第一清理井13的底部与沉砂区5连通，第一清理井13的底部挖空设置落叶格栅篮4，落叶格栅篮4伸入沉砂区5内。沉砂区5的上方还设置一个第二清理井14，第二清理井14的设置规格跟第一清理井13一致，底部连通至沉砂区5。 

沉砂区5与微生物净化区的废水流通道处设置细格栅6，该细格栅6底部固定在第一折流挡板18的顶部，上端网沉砂区5方向倾斜一定角度后固定在污水处理池的顶部。 

微生物净化区内且位于第一废水流通道的下方设置微生物净化填料层7，微生物净化调料层结构为常规水处理设施填料结构，本实施方式中，填料为常规立体弹性填料，微生物净化填料层7的底部与第二折流挡板19的上折流挡板的底部齐平，微生物净化填料层7下方为曝气区8，曝气区8内设置曝气装置20，曝气装置20外接供氧风机12。 

微生物净化区的上方设置一个第一检查井15，该检查井为圆形装置，顶标高超出地面0.5m，底标高与污水处理池顶标高平齐，该检查井用于检查和维修微生物净化区内的各安装部件。 

曝气装置20包括供氧风管和曝气管，曝气管分布在曝气区的底部，曝气管上带有若干曝气头，供氧风管贯穿第一检查井15和微生物净化填料层7，外接供氧风机12，内接曝气管，供氧风管上且位于第一检查井15的顶部开口处设置开度可调的阀门11。 

过滤排放区内分为微生物填料过滤层10和沉渣区9，微生物填料过滤层设置位置及高度与微生物净化填料层7对应，微生物填料过滤层下方为沉渣区9，第二废水流通道位于曝气区8和沉渣区9之间，微生物填料过滤层多采用颗粒物料填料，为常规水处理填料结构，本实施方式中，填料为常规立体弹性填料，净水排放口位于微生物填料过滤层10上方的侧壁上，净水排放口连接净水排放管3，净水排放管顶标高与污水处理池顶标高平齐，在低于现有雨水管道（雨水进水管1和雨水排水管2）的高程上、平行于现有雨水管道（雨水进水管1和雨水排水管2）设置，并适当放坡。 

过滤排放区的上方设置第二检查井16，第二检查井位于生物过滤填料区上部，该检查井为圆形装置，顶标高超出地面0.5m，底标高与污水处理池顶标高平齐。该第二检查井用于检修过滤排放区内的各安装部件。 

由于净水排水管低于雨水进、出水管，因此在沉砂区5的上方形成缓冲液位差区17，由该区实现阳台废水、初期雨水的分流，当水流过大时，由第一经理井截留后的雨水一部分进入污水处理池依次流经三个区进行处理，过流的部分经落叶格栅篮过滤和沉砂区沉砂后进入缓冲液位差区，然后再由雨水出水管2排出，经污水处理池处理后的净化水由净水排水管排放。 

本发明装置的工艺流程如下： 

如图1所示，阳台废水、雨水进入现有雨水进水管（即本发明雨水进水管），经第一清理井截留及分流后，一部分进入净化系统，依次净化处理后由净水排水管排放；一部分进入缓冲液位差区然后由现有的雨水排水管（即本发明的雨水出水管）排出。 

分流系统将现有雨水管网来水按照不同工况予以配送：正常工况条件 下，现有雨水进水管1来水流经分流系统，直接全部进入污水处理池；若在大降雨天气条件下，雨水进水管由于初雨出现水量较大时，来水流经分流系统后，满足净化器设计处理量的水进入净化器，其它过量水溢出缓冲液位差区17，从现有雨水出水管2排出。 

进入净化系统的来水，首先通过落叶格栅篮4拦截枯枝落叶等大型垃圾后，完成第一次净化；然后，流入沉砂区5，大型沙砾及颗粒物由于流速减缓而被沉降至沉砂区池底，上清液从沉砂区5上部流出，完成第二次净化；再经过细格栅6，进一步拦截小型沙砾后，沙砾落回沉砂区5底部，清液流入微生物净化填料层7，该层是净化系统的核心处理区，安装微生物填料，富集用以净化的微生物，实现有机污染物及氨氮的处理为水处理中通用的生物填料设置。微生物填料层下部设置供氧用曝气管，供氧曝气管外接供氧风机12，为微生物填料层7填料上附着的微生物供氧。 

经过第二折流挡板19后，水流转而向上流动，经过微生物填料过滤层10，微生物填料过滤层是安装间距紧密的微生物填料区，主要作用是过滤水体，实现进一步净化，清液向上流动从净水排放管3排出，过滤下来的微生物颗粒沉入微生物填料过滤层下部的沉渣区9，用以沉淀微生物体的残留物，沉渣区9内的污泥需要定期清理，可就近用作绿化肥料。 

检查井：设置四个检查井（两个清理井和两个检查井），第一清理井13用以截断现有雨水管道，实现分流将正常工况下的来水引入净化系统，大雨条件下的初雨实现分流；第二清理井14用于清理落叶格栅篮4、细渣栅6及沉砂区5底部沉积的沙砾清理；第一检查井15用于净化系统微生物净化填料层7及曝气装置20的检查和维护；第二检查井16用于微生物填料过滤层10的维修检查及沉渣区9的沉渣清理。 

供氧风机12可以供给一套或多套本发明净化器微生物供氧需求，通向每一套净化器的供氧风管母管上设置开关阀，通过阀门实现风量分配，组合上灵活多变。 

实施例 

将本发明的装置设置在收纳1个小区城市阳台水及雨水管网末端城市河道前端。小区232户，日均废水排放量为10m3，每户洗衣机使用周期为3天一次，单台单次用水量约80L，每户阳台及其它废水10L/d。排水 中COD约为80～120mg/L，流经本发明阳台废水、初期雨水净化器后COD约为30～50mg/L，可以做到城镇污水排放标准一级A限值以下，由于排水水质得到改善，接纳该小区城市阳台废水的河道水质也有明显改善。 

不同小区对应的净化器规格表如下： 

由以上结果可知，本发明的装置及方法能有效处理阳台废水及初期雨水，处理效果好，安装成本低。 

Claims (8)

1.一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，包括雨水进水管和雨水出水管，其特征在于，还包括污水处理池，所述污水处理池内沿水流方向分隔为依次连通的沉砂区、微生物净化区和过滤排放区；

所述沉砂区的上方设置第一清理井，该第一清理井侧壁连通雨水进水管和雨水出水管，底部连通沉砂区；

所述微生物净化区包括：

微生物净化填料层，该微生物净化填料层的上方与沉砂区连通；

曝气区，位于微生物净化填料层的下方，底部带有曝气装置，该曝气装置外接供氧风机；

所述过滤排放区包括：

沉渣区，与所述曝气区连通；

微生物填料过滤层，位于沉渣区上方，微生物填料过滤层上方带有净水排放口，该净水排放口的设置位置低于雨水进水管和雨水出水管。

2.根据权利要求1所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述第一清理井的底部带有落叶格栅篮。

3.根据权利要求1所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述沉砂区与微生物净化区的连通处设有细渣栅。

4.根据权利要求1所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述沉砂区的上方设有第二清理井，第二清理井的底部连通所述沉砂区。

5.根据权利要求1所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述微生物净化区的上方设有第一检查井，第一检查井的底部连通至所述微生物净化区。

6.根据权利要求5所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述曝气装置包括供氧风管和曝气管，供氧风管贯穿第一检查井延伸至微生物净化填料层的下方，连接供氧风机与位于微生物填料层下方的曝气管，供氧风管上且位于第一检查井处设置开度可调的阀门。

7.根据权利要求1所述应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化器，其特征在于，所述过滤排放区的上方设有第二检查井，第二检查井的底部连通至所述过滤排放区。

8.一种应用于雨水管网的阳台废水、初期雨水净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）来自雨水进水管的雨水或阳台废水经第一清理井截留后，进入沉砂区，第一清理井下方的落叶格栅篮收集雨水中的落叶；

（2）在沉砂区进行一次沉砂净化处理后的水由沉砂区的上部溢流进微生物净化区内，流经微生物净化填料层，微生物净化填料层底部曝气，进行二次净化处理；

（3）二次净化处理后的水由微生物净化填料层的下方进入沉渣区，沉渣后的水向上流经微生物填料过滤层，进行三次净化，三次净化后的水从微生物填料过滤层上方的净水排放口排出。