CN104727434A - 一种具备污染清除功能的雨水调蓄池 - Google Patents

一种具备污染清除功能的雨水调蓄池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,包括:蓄水池,用于储存初期雨水;冲洗室,设于蓄水池一侧,用于储存冲洗蓄水池用的冲洗水;冲洗隔墙,设于冲洗室与蓄水池之间且底部设有冲洗门,用于阻隔冲洗室与蓄水池;斜板,横向设于蓄水池中,与冲洗隔墙连接并可绕水平轴转动以调整倾斜角度,用于提升蓄水池中颗粒态污染物质的沉淀清除效率。与现有技术相比,本发明利用斜板沉淀原理,清除雨水调蓄池所调蓄初期雨水中颗粒态的污染物质,增大了雨水调蓄池的“实际使用容积”。

Description

一种具备污染清除功能的雨水调蓄池
技术领域
本发明涉及一种市政排水领域的污染清除技术,尤其是涉及一种具备污染清除功能的雨水调蓄池。
背景技术
由人类活动产生的城市化进程导致原有自然透水性地表逐步硬化,透水性下降。20世纪80年代以来,改革开放,城市化进程加剧,城市透水性地面比例不断增加,破坏了原有地表的自然水文循环过程,产生诸多不良影响,其中初期雨水污染问题便是其中之一。这是城市地表水环境质量下降的重要污染来源,也是当今国内外城市普遍存在的问题。为此,国内外开展了大量的初期雨水污染治理研究,其中雨水调蓄池是一种行之有效的削减初期雨水溢流污染问题的工程性措施,被广泛应用。现有雨水调蓄池建设受到造价、用地等因素限制,其容积,即蓄水空间不可能建造得很大,而且当进入雨水调蓄池的水量超过其容积后,超出部分只能溢流排放,对城市受纳水体仍然造成一定程度的污染。
例如中国专利CN 103806525 A公开了一种用于雨水调蓄池的门式自冲洗装置,包括一雨水调蓄池,雨水调蓄池的平面呈矩形,且从左至右依次被分割为存水室、廊道和集水区,在集水区的一侧分别设有雨水进水管和出水管,在集水区的底部安装有一潜水排污泵,潜水排污泵的排出管与出水管连通,存水室与廊道的隔断上设有一冲洗门,冲洗门打开时能够在底部连通存水室与廊道,且在存水室上端顶盖上还设有一用于控制冲洗门的液压控制柜。然而,由于上述雨水调蓄池容积固定,当初期雨水量过大时,超过雨水调蓄池调蓄能力的初期雨水只能溢流进入城市受纳水体。分流制排水系统或合流制排水系统的初期雨水污染中大量的污染物质以颗粒态的状态存在,在上述雨水调蓄池发生溢流之前,由于停留时间短,颗粒态的污染物质来不及有效沉淀,因此大量颗粒态污染物质随着溢流过程进入城市受纳水体,造成污染。
如何快速削减雨水调蓄池所调蓄的初期雨水中的颗粒态物质,即促使颗粒态物质快速沉淀,从水体中分离出来,使得雨水调蓄池在发挥原有蓄水削减初期雨水污染作用的基础上,增加对初期雨水颗粒态污染物的清除功能,从而增加了雨水调蓄池的“实际使用容积”,这是一种创新性的思路。
基于此思路,本领域的科技研发和工程技术人员致力于开发一种流程操作便捷、设计结构简单、实际使用容积大和造价低廉的具备污染清除功能的雨水调蓄池及使用方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具备污染清除功能的雨水调蓄池。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,包括:
蓄水池,用于储存初期雨水;
冲洗室,设于蓄水池一侧,用于储存冲洗蓄水池用的冲洗水;
冲洗隔墙,设于冲洗室与蓄水池之间且底部设有冲洗门,用于阻隔冲洗室与蓄水池;
斜板,横向设于蓄水池中,与冲洗隔墙连接并可绕水平轴转动以调整倾斜角度,用于提升蓄水池中颗粒态污染物质的沉淀清除效率。
所述雨水调蓄池还包括用于调节斜板倾斜角度的斜板调节器,所述斜板通过斜板调节器与冲洗隔墙连接。
所述斜板调节器内设有用于检测蓄水池内水中颗粒态污染物质粒径的粒径检测仪和用于检测蓄水池内水的浑浊程度的浊度仪,所述斜板调节器通过蓄水池内水的浑浊程度和水中颗粒态污染物质粒径调节斜板的角度。
所述雨水调蓄池还包括缓冲隔墙和缓冲室,该缓冲室设于蓄水池另一侧并通过缓冲隔墙隔开,缓冲隔墙底部设有用于连通缓冲室和蓄水池的过流孔。
所述过流孔处设有用于调整水流方向和流态的缓冲拍门。
所述雨水调蓄池还包括进水室和设于进水室和缓冲室之间的进水隔墙,进水隔墙底部设有用于控制进入缓冲室中初期雨水流量的进水调节阀。
所述进水室顶部设有第一超声波液位计。
所述缓冲室顶部设有第二超声波液位计。
所述冲洗室顶部设有出水管,所述冲洗隔墙的上缘与出水管下缘齐平。
所述雨水调蓄池还包括浮渣挡板,所述出水管通过浮渣挡板与冲洗室和蓄水池连通。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)斜板可以提升蓄水池中颗粒态污染物质的沉淀清除效率,利用斜板沉淀原理,清除雨水调蓄池所调蓄初期雨水中颗粒态的污染物质,增大了雨水调蓄池的“实际使用容积”。
2)利用斜板调节器控制斜板最佳倾斜角度,增强了颗粒态的污染物质的清除效率。
3)粒径检测仪可以得到检测蓄水池内水中颗粒态污染物质粒径,浊度仪可以检测蓄水池内水的浑浊程度,进而斜板调节器通过蓄水池内水的浑浊程度和水中颗粒态污染物质粒径调节斜板的角度,可以使调节角度更准确。
4)缓冲隔墙和缓冲室可以在初期雨水进入蓄水池中时提供缓冲作用。
5)缓冲拍门可以调整向蓄水池中流入水的水流方向和流态,从而提供一个平稳的水流,提高蓄水池中颗粒态污染物质的沉淀清除效率。
6)进水室进水隔墙可以调节向缓冲室中进水的流量。
7)第一超声波液位计可以检测进水室中的液面高度,进而得到进水室中液面的变化速度。
8)第二超声波液位计可以检测缓冲室及蓄水池中的液面高度,进而得到缓冲室及蓄水池中液面的变化速度。
9)冲洗隔墙的上缘与出水管下缘齐平可以实现降雨量过大时,蓄水池的水不至于溢出。
10)浮渣挡板可进一步清除初期雨水中漂浮类污染物质,防止漂浮类污染物质通过出水管进入城市受纳水体。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明满池模式应用下的过程示意图;
图3为本发明满池模式应用下的污染削减过程示意图;
图4本发明满池模式应用下的放空过程示意图;
图5本发明满池模式应用下的冲洗过程示意图。
其中:1、自动控制单元,2、进水管,3、进水调节阀,4、缓冲拍门,5、斜板调节器,6、斜板,7、浮渣挡板,8、出水调节阀,9、出水管,10、放空泵,11、检修廊道,12、冲洗门,13蓄水池,14、储泥斗,15、冲洗室,16、缓冲室,17、缓冲隔墙,18、冲洗隔墙,19、第一超声波液位计,20、第二超声波液位计,21、进水室,22、进水隔墙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,如图1所示,包括用于储存初期雨水的蓄水池13、用于储存冲洗蓄水池13用的冲洗水的冲洗室15、用于阻隔冲洗室15与蓄水池13的冲洗隔墙8和用于提升蓄水池13中颗粒态污染物质的沉淀清除效率的斜板6,冲洗室15设于蓄水池13一侧,冲洗隔墙8设于冲洗室15与蓄水池13之间且底部设有冲洗门12,冲洗门12安装有高强度、高强度的密封胶垫,斜板6横向设于蓄水池13中,与冲洗隔墙8的一端连接并可绕水平轴转动以调整倾斜角度,蓄水池13中的水须从斜板6之间的流道通过。
其中,冲洗门12在非蓄水状态下为打开状态,减少密封胶垫的使用次数,增加密封胶垫的使用寿命,冲洗门12具有良好地冲洗清淤能力,最大冲洗水头可达8m,同时冲洗门12最大可对160m长,1.5m~7m宽的蓄水池底部进行有效冲洗清淤。
冲洗门12可服务于底部坡降较小甚至于平底的蓄水池13,具体的,冲洗门12服务蓄水池13的底部坡降范围可介于0~2.0%之间。
冲洗门12具有较低的能耗,具体的,冲洗门12单次冲洗能耗一般不超过0.4kWh;同时冲洗门12具有较短的冲洗清淤时间,具体为单次冲洗耗时一般不超过3min。
斜板6每片板材之间的流道间距依据当地的初期雨水水质情况进行具体选型,确保颗粒态污染物质的沉淀清除效率,进一步的,斜板6之间的流道间距为10mm~100mm,具体设置依据所调蓄初期雨水中颗粒态污染物质的粒径和密度而定,粒径大,间距大,密度大,间距大,反之亦然.,
雨水调蓄池还包括用于调节斜板6倾斜角度的斜板调节器5,斜板6通过斜板调节器5与冲洗隔墙8连接。
斜板调节器5内设有用于检测蓄水池13内水中颗粒态污染物质粒径的粒径检测仪和用于检测蓄水池13内水的浑浊程度的浊度仪,斜板调节器5根据蓄水池13内水的浑浊程度和水中颗粒态污染物质粒径,结合进水调节阀3的流速调节斜板6的角度,实时控制斜板6的最佳倾斜角度,根据斜板沉淀清除颗粒物的原理,实现对初期雨水中颗粒态污染物质的最大的清除效率,大大提高蓄水池13储存初期雨水中颗粒态污染物质的去除能力。
在相同进水流速情况下,当颗粒态污染物质的沉降速度大,斜板6所需倾斜角度小,反之亦然;在相同的颗粒态污染物质的沉降速度下,当进水速度大,斜板6所需倾斜角度大,反之亦然。具体的,当颗粒态污染物质的沉降速度大,初期雨水流速较小时,斜板基本处于竖直状态;随着雨量增大,初期雨水流速逐渐增大,颗粒态污染物质的沉淀清除效率逐渐降低,但通过斜板调节器5实时增大斜板6的倾斜角度,可增加沉淀清除效率。
转动具有较低的能耗,具体为斜板6每次转动能耗一般不超过0.1kWh;斜板6具有较快的倾斜角度变换速度,具体为转动到位一般不超过1min;斜板6的倾斜角度为0°(垂直状态)~60°。
雨水调蓄池还包括缓冲隔墙17和缓冲室16,该缓冲室16设于蓄水池13另一侧并通过缓冲隔墙17隔开,缓冲隔墙17底部设有用于连通缓冲室16和蓄水池13的过流孔,过流孔处设有用于调整水流方向和流态的缓冲拍门4,可提高颗粒态污染物质的清除效率。
缓冲室16底部设有储泥斗14,储泥斗14中设有放空泵10,放空泵10用于放空蓄水池13中储存的雨水,或者将蓄水池13冲洗时候含大量沉积物的污水排入市政污水管网。
雨水调蓄池还包括进水室21和设于进水室21和缓冲室16之间的进水隔墙22,进水隔墙22底部设有用于控制进入缓冲室中初期雨水流量的进水调节阀3。
进水室21顶部设有用于检测进水室21中液面高度的第一超声波液位计19。
缓冲室16顶部设有用于检测缓冲室16中液面高度的第二超声波液位计20,进而根据进水室21和室16中的液面高度的变化得到降雨量。
冲洗室15顶部设有出水管9,冲洗隔墙8的上缘与出水管9下缘齐平,超过雨水调蓄池调蓄容积,且经过斜板6清除大部分颗粒态污染物质的初期雨水,通过出水管9排入城市受纳水体,出水管9上设有用于控制初期雨水向城市受纳水体排放流量的出水调节阀8。
雨水调蓄池还包括浮渣挡板7,出水管9通过浮渣挡板7与冲洗室15和蓄水池13连通,浮渣挡板7起到进一步清除初期雨水中漂浮类的污染物质。
蓄水池13上部设有检修廊道11,检修人员利用检修廊道11对雨水调蓄池内部设施设备进行检修,并对斜板6和浮渣挡板7等进行清洗,冲洗门12、斜板6、缓冲拍门4和检修廊道11均为不锈钢材质,坚固耐用。
为达到更好的使用效果,雨水调蓄池还包括自动控制单元1,自动控制单元1分别与进水调节阀3、斜板调节器5、出水调节阀8、放空泵10、冲洗门12、第一超声波液位计19和第二超声波液位计20连接,自动控制单元1按设定的控制程序,根据两个超声波液位计19、20的读数,自动控制进水调节阀3、出水调节阀8的启闭和开度,自动控制放空泵10、冲洗门12的启闭,同时为了操作以及监控方便,自动控制单元1可由远程控制系统进行全自动化控制。
雨水调蓄池的日常维护仅需对斜板6、浮渣挡板7、冲洗门12、放空泵10进行维护。
以下给出本发明雨水调蓄池的几种应用。
(一)在满池模式下,雨水调蓄池的运行使用过程如下:
如图2所示,降雨开始,自动控制单元1控制进水调节阀3、出水调节阀8、冲洗门12为开启状态,自动控制单元1控制斜板调节器5,斜板调节器5控制斜板6为垂直状态。
如图2所示,降雨期间,通过市政排水管网收集的初期雨水通过进水管2先进入进水室21中,再通过进水调节阀3进入缓冲室16内,再通过缓冲隔墙17下方的过流孔和进水拍门4进入蓄水池13,缓冲室16、蓄水池13和冲洗室15的水位同步上升。
如图3所示,自动控制单元1根据第二超声波液位计20测量的缓冲室16及蓄水池13的水位数据,当水位上升到斜板6底部时,自动控制单元1发指令给斜板控制器5,斜板控制器5启动斜板6逐步倾斜到预设的倾斜角度。
如图3所示,冲洗室15冲洗水头达到冲洗要求后,自动控制单元1按设定的控制程序,关闭冲洗门12,防止冲洗室的冲洗水泄漏。
如图3所示,降雨继续,蓄水池13水位继续上升,当水位达到斜板6三分之二高度时,自动控制单元1根据第二超声波液位计20测量的蓄水池13的水位数据,自动控制单元1发指令给斜板控制器5,斜板控制器5控制斜板6倾斜至最佳倾斜角度。
如图3所示,降雨继续,蓄水池13水位继续上升达到冲洗隔墙18顶部高度,经过斜板6沉淀清除大部分颗粒态污染物质的初期雨水,溢过冲洗隔墙18顶部,经过浮渣挡板7进一步清除漂浮类污染物质后,通过出水管9排放至城市受纳水体,此时,为了延长冲洗门12的使用寿命,可以关闭冲洗门12,直至降雨停止后蓄水池13与冲洗室15中水位下降至冲洗所需高度时重新关闭冲洗门12。
如图4所示,降雨停止,斜板控制器5依据所述自动控制单元1指令,控制斜板6恢复垂直角度。
如图4所示,自动控制单元1控制放空泵14对清除大部分颗粒态污染物质后的初期雨水进行放空,放空至城市受纳水体。
在雨水调蓄池充分透气通风,检测有毒有害气体处于安全范围内,检修人员进入所述检修廊道,利用高压冲洗设备对斜板6上的沉积物和浮渣挡板7进行清洗,沉积物和清洗水进入储泥斗14。
如图5所示,自动控制单元1控制冲洗门12打开,冲洗室15内存储的冲洗水快速冲入蓄水池13底部,对蓄水池13底部沉积的淤泥进行清洗冲淤,清洗冲淤后的淤泥和冲洗水排入储泥斗10。
如图5所示,自动控制单元1控制放空泵10,对储泥斗14内的污水和淤泥进行放空,通过管道排入市政排水管网。
(二)在非满池模式下,雨水调蓄池的运行使用过程如下:
降雨开始,自动控制单元1控制进水调节阀3、出水调节阀8、冲洗门12为开启状态,自动控制单元1控制斜板调节器5,斜板调节器5控制斜板6为垂直状态。
降雨期间,通过市政排水管网收集的初期雨水通过进水管2先进入进水室21中,再通过进水调节阀3进入缓冲室16内,再通过缓冲隔墙17下方的过流孔和进水拍门4进入蓄水池13,缓冲室16、蓄水池13和冲洗室15的水位同步上升。
自动控制单元1根据第二超声波液位计20测量的缓冲室16及蓄水池13的水位数据,当水位上升到斜板6底部时,自动控制单元1发指令给斜板控制器5,斜板控制器5启动斜板6逐步倾斜到预设的倾斜角度。
冲洗室15冲洗水头达到冲洗要求后,自动控制单元1按设定的控制程序,关闭冲洗门12,防止冲洗室的冲洗水泄漏。
降雨继续,蓄水池13水位继续上升,若水位达到斜板6三分之二高度,自动控制单元1根据第二超声波液位计20测量的蓄水池13的水位数据,自动控制单元1发指令给斜板控制器5,斜板控制器5控制斜板6倾斜至最佳倾斜角度。
降雨停止,斜板控制器5依据所述自动控制单元1指令,控制斜板6恢复垂直角度。
自动控制单元1控制放空泵14对清除大部分颗粒态污染物质后的初期雨水进行放空,放空至城市受纳水体。
在雨水调蓄池充分透气通风,检测有毒有害气体处于安全范围内,检修人员进入所述检修廊道,利用高压冲洗设备对斜板6上的沉积物和浮渣挡板7进行清洗,沉积物和清洗水进入储泥斗14。
自动控制单元1控制冲洗门12打开,冲洗室15内存储的冲洗水快速冲入蓄水池13底部,对蓄水池13底部沉积的淤泥进行清洗冲淤,清洗冲淤后的淤泥和冲洗水排入储泥斗10。
自动控制单元1控制放空泵10,对储泥斗14内的污水和淤泥进行放空,通过管道排入市政排水管网,应用结束。
经测试,本发明的雨水调蓄池,结构紧凑且能够有效地去除雨水或混合污水中的颗粒态污染物质,对悬浮颗粒物SS和化学需氧量COD的最大去除率均超过80%,调蓄的雨水经过去除大部分颗粒态污染物质后在排放,大大减少了初期雨水的溢流污染,减少了对城市受纳水体的污染。

Claims (10)

1.一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,包括:
蓄水池(13),用于储存初期雨水;
冲洗室(15),设于蓄水池(13)一侧,用于储存冲洗蓄水池(13)用的冲洗水;
冲洗隔墙(8),设于冲洗室(15)与蓄水池(13)之间且底部设有冲洗门(12),用于阻隔冲洗室(15)与蓄水池(13);
斜板(6),横向设于蓄水池(13)中,与冲洗隔墙(8)连接并可绕水平轴转动以调整倾斜角度,用于提升蓄水池(13)中颗粒态污染物质的沉淀清除效率。
2.根据权利要求1所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述雨水调蓄池还包括用于调节斜板(6)倾斜角度的斜板调节器(5),所述斜板(6)通过斜板调节器(5)与冲洗隔墙(8)连接。
3.根据权利要求2所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述斜板调节器(5)内设有用于检测蓄水池(13)内水中颗粒态污染物质粒径的粒径检测仪和用于检测蓄水池(13)内水的浑浊程度的浊度仪,所述斜板调节器(5)通过蓄水池(13)内水的浑浊程度和水中颗粒态污染物质粒径调节斜板(6)的角度。
4.根据权利要求1所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述雨水调蓄池还包括缓冲隔墙(17)和缓冲室(16),该缓冲室(16)设于蓄水池(13)另一侧并通过缓冲隔墙(17)隔开,缓冲隔墙(17)底部设有用于连通缓冲室(16)和蓄水池(13)的过流孔。
5.根据权利要求4所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述过流孔处设有用于调整水流方向和流态的缓冲拍门(4)。
6.根据权利要求4所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述雨水调蓄池还包括进水室(21)和设于进水室(21)和缓冲室(16)之间的进水隔墙(22),进水隔墙(22)底部设有用于控制进入缓冲室中初期雨水流量的进水调节阀(3)。
7.根据权利要求6所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述进水室(21)顶部设有第一超声波液位计(19)。
8.根据权利要求4所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述缓冲室(16)顶部设有第二超声波液位计(20)。
9.根据权利要求1所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述冲洗室(15)顶部设有出水管(9),所述冲洗隔墙(8)的上缘与出水管(9)下缘齐平。
10.根据权利要求9所述的一种具备污染清除功能的雨水调蓄池,其特征在于,所述雨水调蓄池还包括浮渣挡板(7),所述出水管(9)通过浮渣挡板(7)与冲洗室(15)和蓄水池(13)连通。
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