CN104220680B - 用于过滤雨水的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤雨水沟(11)内部的雨水的设备(10)，其中设备(10)包括：过滤装置(17)和用于承载过滤装置(17)的浮动载体(18)，其中过滤装置(17)包括底部(21)和顶部(22)，并且其中载体(18)包括轴向延伸的凹槽(28)和通孔(30)，凹槽用于接收过滤装置(17)的底部(21)，使得当设备(10)被布置在那时，过滤装置(17)的底部(21)的至少一部分被安置在雨水沟(11)内的雨水的表面(A)之下，通孔(30)从载体(18)的外表面径向延伸到凹槽(28)，使得在表面(A)的雨水能够通过孔(30)并且到达过滤装置(17)的底部(21)。还公开了用于过滤雨水沟(11)内的雨水的方法。

Description

用于过滤雨水的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于过滤雨水的设备和方法。更具体地说，本发明涉及用于过滤雨水沟内的雨水以从中去除污染物的设备和方法。
雨水，也被称为城市径流，其是雨水、熔化的雪或冰、洗涤水或类似的来自不同类型的表面的地表径流。这种表面可以是停车场、人行道、屋顶以及类似的表面，有时其被称为不透水表面。从这样的表面流过的水往往会受到例如汽油、油、重金属、垃圾、化肥、农药以及其它污染物的污染。在下雨的时候，这些表面将被污染的雨水运送到雨水沟。雨水沟可以被连接到排水系统，以用于排进接收的例如运河、河流、湖泊、水库、大海、海洋、或其它地表水的地表水，并且在排放之前处理或不处理雨水。
雨水沟通常包括具有例如水平格栅式进水口或侧向进水口的进水口的垂直管，其被连接到排水系统。这样的雨水沟可以包括集水池，也叫污水坑或雨水井，其用于捕获例如沉淀物、沙子、砂砾、卵石、树枝、垃圾以及相似物的小物体。然后，集水池作为用于收集物体并且避免这样的物体进入之后的排水系统的充满水的收集器，并且避免这样的物体进入随后的排水系统。这样的集水池也避免来自排水系统的气体逸出。来自集水池的顶部的雨水流入到之后的排水系统中。以合适的时间间隔，通过真空卡车的方式可以排空集水池。
现有技术
在现有技术中，存在不同类型的用于过滤雨水的设备。例如在美国2005/230317A和美国5 364 535A中所公开的那些的这种现有技术设备包括被放置在雨水沟中的过滤器。然而，需要一种改进的设备以用于过滤雨水沟中的雨水以去除其中的污染物。
用于过滤雨水的这种现有技术设备的一个问题是它们也许是无效率的并且没有可靠地去除污染物。
用于过滤雨水的这种现有技术设备的另一个问题是，将它们安装到雨水沟内部并且还从雨水沟去除它们(例如，被替代)可能是困难的。
用于过滤雨水的这种现有技术设备的一个缺点是它们可能阻碍雨水沟的功能。
发明内容
本发明的一个目标是避免现有技术设备的缺点和问题。根据本发明的设备和方法引起了可靠的和有效的雨水过滤以及容易的安装和替换。在一些实施方式中，本发明引起了以有效的方式监控设备的可能性。
本发明涉及用于过滤雨水沟内的雨水的设备，其中设备包括过滤装置和用于承载过滤装置的浮动载体，其中过滤装置包括底部和顶部，并且其中载体包括用于接收过滤装置的底部的凹槽，以及通孔，所述凹槽轴向延伸穿过载体，使得过滤装置可以被布置在载体的顶部，同时过滤装置的底部被布置在凹槽中，由此，过滤装置的底部的至少一部分适于当设备被布置在雨水沟内部的浮动环境中时，被布置在雨水沟内部的雨水表面之下，所述通孔从载体的外表面径向延伸到凹槽，使得当设备被布置在雨水沟内部的浮动环境中时，雨水能够穿过孔并且到达凹槽。
雨水中污染物的主要部分存在于雨水沟内部的雨水的表面，该表面有时也称为表面膜。当设备被布置在雨水沟中的浮动环境中时，过滤装置的底部的一部分通过浮动载体被置于表面。另外，浮动载体中的孔使得在所述表面处的雨水可以进入过滤装置的底部以去除雨水表面处积聚的污染物。此外，设备的结构使得易于安装设备并且易于替换过滤装置。例如，过滤装置是可从载体上拆卸的，其中过滤装置可以被替换并且载体可以被重新使用。
例如通过将过滤装置锥形化或圆锥化，过滤装置的顶部可以被形成为具有倾斜面，以用于将不可过滤的物体引导到雨水沟内的雨水表面。当不可过滤的物体，例如树枝、垃圾、沙子以及相似物，落入到雨水沟内时，其接着将碰撞到倾斜面并且继续沿着此倾斜面到达雨水的表面，然后继续进一步到达雨水沟中的集水池。因此，避免了不可过滤的物体在过滤装置的顶部积聚而阻碍它的功能。
过滤装置可以包括多个不同的过滤层。例如，过滤装置可以包括吸附材料、重金属过滤泥炭以及活性炭中的一种或多种。过滤装置可以包括含有第一吸附材料的第一过滤层、含有重金属过滤泥炭的第二过滤层、含有活性炭的第三过滤层以及含有第二吸附材料的第四过滤层，这些过滤层可以依次或按按连续顺序布置。第一过滤装置可以被布置在顶部，并且第四过滤装置可以被布置在底部。第四过滤层可以至少部分地被布置在过滤装置的底部。因此，过滤装置被布置为有效并且可靠地过滤来自雨水中的污染物。
针对好的浮动能力，浮动载体可以由轻质材料制成。例如，载体可以由例如发泡聚苯乙烯的发泡塑料制成。
设备可以比它打算置于其中的雨水沟狭窄，从而允许在设备与雨水沟的内墙之间形成间隙。
设备可以包括用于监控雨水沟中的设备和污染的状态的传感器。出于这个目的，设备可以包括具有ID号和用于监控设备在雨水中的深度并且从而监控设备的重量的压力传感器的RFID应答器(transponder)，根据这些可以计算聚集的污染物的量。同样，可以检测导致雨水沟的突然重污染的意外事件。
根据另一个方面，本发明还涉及过滤雨水沟中的雨水的方法，其包括的步骤如下：
a)提供具有底部和顶部的过滤装置，
b)提供浮动载体，该浮动载体具有凹槽和通孔，凹槽轴向延伸通过载体，使得过滤装置可以被布置在载体的顶部，而过滤装置的底部被布置在凹槽中，该通孔从载体的外表面径向延伸到凹槽，
c)将过滤装置的底部布置在载体的凹槽中，
d)将载体和过滤装置布置在雨水沟中，使得过滤装置的底部的至少一部分置于雨水沟内的雨水的表面之下，并且顶部的至少一部分置于所述表面之上，
e)通过载体的孔向过滤装置的底部提供雨水，以及
f)借助于过滤装置的顶部，接收进入到雨水沟的任何雨水的至少大部分雨水。
根据下面的实施方式、附图以及所附权利要求的描述，本发明的另外特征和优点将变得明显。
附图简述
借助于实施方式并且参考附图，现在将更详细地描述本发明，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的用于过滤雨水的设备的示意图，其中设备被安装在雨水沟中，
图2是图1中的设备的截面示意图，其中设备的过滤装置和浮动载体已经彼此分离，以及
图3是根据一个实施方式的设备的截面示意图，其中设备部分地浸入雨水中。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的用于过滤雨水的设备10。在图1中，设备10被布置在雨水沟11中，雨水沟11具有用于引入雨水的进水口12、用于排出雨水的出水口13，以及用于捕获例如，沉淀物、沙子、砾石、卵石、树枝、垃圾以及相似物的物体的集水池14。因此，设备10被布置为在从雨水沟11排出雨水之前过滤雨水沟11内部的雨水以从雨水中去除污染物。根据图1的雨水沟11包括以常规方式形成聚水器的排水管15。雨水沟11被布置在垂直方向中并轴向延伸，其中排水管15径向延伸。排水管15的一部分向上延伸，其中水将雨水沟11的进水口12与出水口13密封开。在图1中，雨水沟11内部的水的表面由虚线A表示。作为选择，雨水沟11被布置为没有聚水器。出水口13被连接到随后的例如下水道或相似物的排水系统。
设备10包括过滤装置17和用于承载过滤装置17的浮动载体18。过滤装置17被布置为过滤雨水以去除其中的污染物。过滤装置17被布置在载体18的顶部，因此过滤装置17被布置在雨水沟11的进水口12与载体18之间。载体18被布置在过滤装置17与集水池14或雨水沟11的底部之间。
设备10被配置为形成设备10与雨水沟11的内墙20之间的间隙19。间隙19被布置为使得例如，沉淀物、沙子、砂砾、卵石、树枝、垃圾以及相似物的不可过滤物体能够经过设备10到达集水池14。因此，设备10被布置为覆盖雨水沟的小于100％的截面积。例如，设备10被布置为覆盖雨水沟的截面积的50-90％或70-80％，以形成合适的间隙19。例如，过滤装置17被布置为覆盖雨水沟的截面积的50-90％或70-80％。
同样参考图2和3，过滤装置17包括底部21和顶部22。底部21被布置为进入雨水沟11内部的雨水的表面A，以去除表面上或表面膜中的污染物。例如，底部21被布置为至少部分地淹没在雨水沟11内部的雨水中，即，底部21的至少一部分被布置为在雨水沟11内部的雨水的表面A之下。顶部22被布置为在表面A之上。例如，底部21被截成斜面并且在它的最低部分更狭窄。
过滤装置17包括用于将不可过滤物体引导到间隙19的倾斜面23。例如，过滤装置17的顶部22包括用于将不可过滤物体引导到雨水沟内部的雨水的表面的倾斜面23。根据附图的实施方式，过滤装置17的顶部22是锥形的，其中顶点被布置为向上朝着雨水沟11的进水口12的方向并且远离载体18的方向，因此倾斜面23在顶点和设备的最宽的部分之间延伸以将物体沿着倾斜面23引导到间隙19。例如，过滤装置17被布置为圆锥体。过滤装置17的底部21被布置为比它的顶部22的最宽部分更狭窄。
过滤装置17被布置为从雨水中过滤不同类型的污染物。根据一个实施方式，过滤装置包括多个过滤层，例如含有第一吸附材料的第一过滤层24、含有重金属过滤泥炭的第二过滤层25、含有活性炭的第三过滤层26以及含有第二吸附材料的第四过滤层27。可选择地，过滤装置包括附加的过滤层。例如，所述过滤层24-27按顺序被布置，例如按从顶部到底部的连续顺序布置，使得第一过滤层24沿朝向雨水沟11的进水口12的方向被布置在过滤装置17的顶部22中，并且使得第四过滤层27至少部分地沿朝向载体18的方向布置在过滤装置17的底部21中。例如，第一过滤层24的第一吸附材料包括具有毛细管的材料，其中雨水通过毛细管力进入所述毛细管。例如，第一过滤装置24的吸附材料被布置为吸收它的自身重量的10-20倍或18倍。根据一个实施方式，第一过滤层24的吸附材料被布置为使得当毛细管充满时被关闭。例如，第一过滤层24的吸附材料是诸如粒状合成纤维的合成纤维。例如，第一过滤层24的吸附材料符合下面表1中列出的要求。
表1
<插入8a页>
例如，第二过滤层25包括以颗粒形式的重金属过滤泥炭。例如，第二过滤层25被布置为从雨水中去除例如铅、汞、镉等的重金属。
第三过滤层26被布置为在已经使雨水经过第一和第二过滤24、25之后去除雨水中剩余的污染物。根据一个实施方式，第三过滤层26的活性炭被形成为颗粒。例如，第三层26的活性炭被形成为具有1-10毫米、2-7毫米、或3-5毫米的粒子大小的颗粒。例如，活性炭是用于水处理的常规活性炭。
第四过滤层27被布置为去除雨水沟内部的雨水的表面A处的污染物。因此，第四过滤层27被布置在表面A，其中第四过滤层27的一部分淹没在雨水中。根据一个实施方式，第四过滤层27包括与第一过滤层24相似的类型的吸附材料，例如符合上面表1中列出的要求的吸附材料。例如，第四过滤层的吸附材料是合成纤维毡或羊毛。
例如，过滤装置17包括形成雨水可渗透外壳的盖。例如，盖是有孔的塑料盖，其中穿孔具有0.1-5毫米、0.5-2毫米或大约1毫米的直径。盖没有在附图中进行公开。
载体18被布置为承载过滤装置17，使得过滤装置17的顶部22被布置在雨水沟11内部的雨水的表面A之上并且过滤装置17的底部21的至少一部分被布置在所述表面A之下。例如，载体18采用漂浮材料进行布置，所述漂浮材料即具有比水的密度低的例如发泡塑料材料的材料。例如，载体18用发泡聚苯乙烯来形成。
载体18包括用于接收过滤装置17的底部21的凹槽28。凹槽28轴向延伸通过载体18，使得过滤装置17可以被布置在载体18的顶部，而底部21被布置在凹槽28中。当在雨水沟11中进行布置时，设备10是漂浮的，其中过滤装置17被布置为引入进入的雨水，其借助于图3中的箭头B进行阐释。例如，过滤装置17的顶部22主要被布置为引入进入的基本上沿垂直方向下落的雨水B。当进入的雨水与过滤装置17获得接触时，不可过滤的物体通过过滤装置17的形状被引导到间隙19和间隙19中的雨水的表面A。雨水的可过滤部分被过滤装置17过滤。例如，进入的雨水B的主要部分首先引入第一过滤层24，其中雨水穿过第一过滤层24然后引入第二过滤层25以及随后的第三和第四过滤层26、27。
根据阐释的实施方式，凹槽28被可选择地截成斜面，并且其顶部要更宽以将底部21引导到凹槽28中并且以及方便设备10的组装。例如，载体18配备了可选的凸缘29，凸缘29形成了载体18的更宽的顶部以支撑过滤装置17。
载体18包括用于将雨水引导到凹槽28中并且使雨水与过滤装置17的底部21接触以便去除表面A处的雨水中的污染物的通孔30。孔30从载体18的外表面径向延伸到凹槽28。因此，当设备10被布置在雨水沟11中时，载体18部分地淹没在雨水中，并且因此位于表面A之下，其中凹槽28的至少一部分和孔30的至少一些位于雨水沟11内部的雨水的表面A之下。因此，过滤装置17的底部21的至少一部分，也就是第四过滤层27的至少一部分，被布置在凹槽28中并且在表面A之下。因此，表面A处的雨水通过孔30得到径向引导，这通过箭头C示出。被径向引导的雨水C被引导到凹槽28中并且与过滤装置17接触以便去除雨水中的污染物。例如，雨水C被引导至过滤装置17的底部21的第四过滤层27，使得表面A上或接近表面A的污染物引入过滤装置并被它去除。
根据本发明的一个实施方式，设备10包括用于检测过滤装置17的过滤量的传感器31。例如，传感器31是用于检测环境压力的压敏传感器。传感器31被布置在雨水沟11内部的雨水的表面A之下。所述压力容易被计算以获得设备10在雨水中的深度，其中装置10的深度的变化可以被计算出。所述深度对应于设备10的重量，其中增加的重量，即过滤装置17中过滤的材料的重量的被计算出来。所述重量与过滤装置17的总重量容量进行了比较，其中剩余的过滤量被计算出。例如，传感器31被连接到中央监控装置，以用于监控被布置在不同的雨水沟11中的多个设备10。根据一个实施方式，传感器31被包括在具有ID号和压力传感器的RFID应答器中，以检测设备的重量并且在预定重量已经被超过或者突然的重量变化被检测到时给中央监控装置发送信号。当设备10的预定重量已经被超过时，它可以指示过滤装置17是充满的并且需要进行替换。突然的重量变化的检测可以指示大量并且局部排放污染物，其可以与例如交通事故或任何其它事件的事件相关。
表1

Claims (16)

1.一种用于过滤雨水沟(11)内部的雨水的设备(10)，其中所述设备(10)包括过滤装置(17)和用于承载所述过滤装置(17)的浮动载体(18)，
其中所述过滤装置(17)包括底部(21)和顶部(22)，其特征在于，所述浮动载体(18)包括：
凹槽(28)，其用于接收所述过滤装置(17)的所述底部(21)，所述凹槽(28)轴向延伸通过所述浮动载体(18)，使得所述过滤装置(17)能够被布置在所述浮动载体(18)的顶部，同时所述过滤装置(17)的所述底部(21)被布置在所述凹槽(28)中，因此所述过滤装置(17)的所述底部(21)的至少一部分适于当所述设备(10)布置在所述雨水沟(11)内部的浮动环境中时，被布置在所述雨水沟(11)内部的雨水表面(A)之下；以及
通孔(30)，其从所述浮动载体(18)的外表面径向地延伸到所述凹槽(28)，使得当所述设备(10)布置在所述雨水沟(11)内部的浮动环境中时，所述表面(A)处的雨水能够穿过所述通孔(30)并到达所述过滤装置(17)的所述底部(21)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述过滤装置(17)的所述顶部(22)包括用于将不可过滤的物体引导到所述雨水沟(11)内的雨水的表面(A)的倾斜面(23)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述过滤装置(17)的所述顶部(22)被锥形化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述过滤装置(17)包括吸附材料。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述吸附材料包括重金属过滤泥炭以及活性炭。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述过滤装置(17)包括含有第一吸附材料的第一过滤层(24)、含有重金属过滤泥炭的第二过滤层(25)、含有活性炭的第三过滤层(26)以及含有第二吸附材料的第四过滤层(27)。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一过滤层(24)、所述第二过滤层(25)、所述第三过滤层(26)以及所述第四过滤层(27)按顺序布置，且其中所述第四过滤层(27)至少部分地被布置在所述过滤装置(17)的所述底部(21)中。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其中所述第一过滤层(24)的所述第一吸附材料包括颗粒合成纤维，所述第二过滤层(25)的所述重金属过滤泥炭被形成为颗粒，所述第三过滤层(26)的所述活性炭被形成为颗粒，并且所述第四过滤层(27)的所述吸附材料是合成纤维毡或羊毛。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述浮动载体(18)由发泡塑料制成。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述过滤装置(17)包括有孔的塑料盖。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述设备(10)比所述设备(10)将被布置于其中的所述雨水沟(11)狭窄，因此允许在所述设备(10)与所述雨水沟(11)的内墙(20)之间形成间隙(19)。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述设备包括具有ID号和用于监控所述设备的重量的压力传感器(31)的RFID应答器。
13.一种过滤雨水沟(11)中的雨水的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供具有底部(21)和顶部(22)的过滤装置(17)，
b)提供浮动载体(18)，所述浮动载体(18)具有：凹槽(28)，所述凹槽(28)轴向地延伸通过所述浮动载体(18)，使得所述过滤装置(17)能够被布置在所述浮动载体(18)的顶部，同时所述过滤装置(17)的所述底部(21)被布置在所述凹槽(28)中；以及通孔(30)，所述通孔(30)从所述浮动载体(18)的外表面径向地延伸到所述凹槽(28)，
c)将所述过滤装置(17)的所述底部(21)布置在所述浮动载体(18)的所述凹槽(28)中，
d)将所述浮动载体(18)和所述过滤装置(17)布置在所述雨水沟(11)中，使得所述过滤装置(17)的所述底部(21)的至少一部分被布置在所述雨水沟(11)内部的雨水的表面(A)之下，并且所述顶部(22)的至少一部分被布置在所述表面(A)之上，
e)通过所述浮动载体(18)的所述通孔(30)来给所述过滤装置(17)的所述底部(21)提供雨水，以及
f)借助于所述过滤装置(17)的所述顶部(22)，接收进入到所述雨水沟(11)的任何雨水中的至少大部分雨水。
14.根据权利要求13所述的方法，包括将所述浮动载体(18)和所述过滤装置(17)布置在所述雨水沟(11)中使得在所述浮动载体(18)和所述过滤装置(17)与所述雨水沟(11)的内墙之间形成间隙(19)的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，包括借助于所述过滤装置(17)的所述顶部(22)的倾斜面(23)将不可过滤的材料引导到所述间隙(19)的步骤。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，包括以下步骤：借助于具有压力传感器(31)的RFID应答器检测所述过滤装置(17)和所述浮动载体(18)的重量，并且当预定重量已经被超过或者在特定时间周期内的预定重量变化已经被超过时，给中央监控装置发送信号。
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