CN104763038A - 一种初期雨水弃流系统及其弃流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种初期雨水弃流系统及其弃流方法，包括进水管、第一分流管、第一液位控制装置、第二分流管、放空管、第二液位控制装置、出水管、第一连接管、第二连接管、第一集水池、第二集水池。本发明通过第一集水池、第二集水池、第一液位控制装置和第二液位控制装置联合作用，初期雨水自动弃流，工况切换可靠，无需电力驱动；通过调节第一控制阀和第二控制阀开度，可控制第一集水池和第二集水池雨水放空时间，减少两次降雨间隔较小时初期雨水弃水量；降雨结束后第一集水池中的初期雨水通过放空管逐渐排入污水管网，减小了污水处理厂在降雨期间因来流过高而超负荷的压力。

Description

一种初期雨水弃流系统及其弃流方法

技术领域

本发明涉及一种水体污染控制系统及方法，尤其涉及一种初期雨水弃流系统及其弃流方法。

背景技术

随着城市化的迅速发展，城市不透水区域比例不断加大，由城市降雨形成的径流污染已成为当前城市水环境污染的主要来源之一。降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，且一般含有一定量的影响植物生长的毒素，这些毒素可能包括硫化物、盐分、TDS(总溶解固体)等，甚至不适当的pH值。降落地面后，又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得初期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质，因此，初期雨水的污染程度较高，通常超过了普通的城市污水的污染程度，如果将初期雨水直接排入自然承受水体，将会对水体造成非常严重的污染。国内外大量研究结果表明，初期雨水与后期雨水水质差异很大，在降雨产流的过程中，各污染物浓度随着降雨历时的增加而下降，并逐渐趋于一个稳定值，且不同下垫面条件各污染物浓度达到稳定时的差异不大。因此，必须对初期雨水进行弃流处理。可通过设置初期雨水弃流装置，将降雨初期雨水分流至污水集水池或污水管网，降雨后期污染程度较轻的雨水进入雨水集水池或雨水管网。

现有的初期雨水弃流装置主要有弃流雨水池、切换式或小管弃流井、自动翻板式初雨分离器和跳跃堰式雨水分流井等不同形式。

弃流雨水池是将初期雨水先流入相应容积的池体内并储存，当存储的初期雨水达到一定体积后，雨水开始流入回收雨水收集系统。该弃流雨水池每场降雨过后需将阀门打开放空，放空大多采用阀门控制，需人工操作。

切换式或小管弃流井是在雨水检查井中同时埋设连接下游雨水井和下游污水井的两根排水管，两根排水管之间的切换需设置简易手动闸阀或自动闸阀完成。该装置需通过控制阀门来控制初期雨水弃流量，需人工操作或电气控制。

自动翻板式初雨分离器是利用自动翻转的翻板进行弃流。没有雨水时，翻板处于弃流管位置，降雨开始后，初雨沿翻板经过弃流管排走。随着降雨的增多，翻板依靠重力会自动反转，雨水沿翻板经过雨水收集管进入蓄水池。当停止降雨一定时间后翻板依靠重力作用自动恢复原位，等待下一次降雨。该自动翻板式初雨分离器运行维护复杂、设备易损坏且不易维修。

跳跃堰式雨水分流井是依靠堰板将初期雨水分离的装置。降雨初期，雨水通过排水管流出的抛物线射流被堰板阻隔，从弃流管流出；随着降雨过程径流量的加大，抛物线射流越过堰板，从出水管流中被收集起来，从而达到初期雨水弃流的目的。跳跃堰式雨水分流井不能收集降雨后期小雨量的雨水，且降雨初期雨量较大时初期雨水将越过堰板而无法弃流。

总的说来，现有的初期雨水弃流装置大多不能实现初期雨水自动弃流，对初期雨水的放空采用阀门控制，需人工操作。一些利用电气控制实现初期雨水自动弃流的装置虽然实现了自动弃流，减少了人工操作，但大多采用电子设备，技术复杂，经济性和耐用性较差，且不易维护检修。一些不需人工操作或不需借助电气控制的弃流装置(如跳跃堰式雨水分流井)虽然实现了自动弃流，但弃流可靠性较差，弃流的效果难以保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在运行复杂、经济性和可靠性较差的问题，提供一种弃流效果良好、结构简单、造价低、维护检修方便的初期雨水弃流系统及其弃流方法。

本发明初期雨水弃流系统采取的技术方案是：它包括进水管、第一分流管、第一液位控制装置、第二分流管、放空管、第二液位控制装置、出水管、第一连接管、第二连接管、第一集水池、第二集水池；所述进水管的尾端分叉分别与所述第一分流管的首端和所述第二分流管的首端连通；所述第一分流管的尾端通入所述第一集水池内，可将雨水分流至所述第一集水池；所述第二分流管的尾端通入所述第二集水池内，可将雨水分流至所述第二集水池；所述第一液位控制装置安装在所述第一分流管上；所述第二液位控制装置设置于所述第二集水池内的下部；所述放空管的首端通入所述第一集水池内的底部，所述放空管的尾端与所述第二液位控制装置的一端连通，所述第二液位控制装置的另一端与所述第一连接管的首端连通，所述第一连接管的尾端与污水蓄水池或污水管网连通；所述第二连接管的首端通入所述第二集水池内的底部，尾端与雨水蓄水池或雨水管网连通；所述出水管的首端通入所述第二集水池内，尾端与雨水蓄水池或雨水管网连通；所述第一液位控制装置工作水位高于所述放空管首端的位置；所述第二液位控制装置工作水位高于所述第二连接管首端的位置；所述出水管首端的位置高于所述第二液位控制装置工作水位。

进一步地，本发明系统在所述第一连接管上设置有第一控制阀。

进一步地，本发明系统在所述第二连接管上设置有第二控制阀。

进一步地，本发明系统在所述第一集水池内的下部设置有第一过滤装置，第一过滤装置安装在所述放空管的首端。

进一步地，本发明系统在所述第二集水池内的下部设置有第二过滤装置，第二过滤装置安装在所述第二连接管的首端。

本发明系统可设置有所述的第一控制阀、第二控制阀、第一过滤装置、第二过滤装置中的任一个，也可设置有其中的任两个、任三个或全部四个。

所述第一液位控制装置和第二液位控制装置可选用浮球阀，也可选用液压水位控制阀。

所述第一控制阀、第二控制阀可选用铜球阀，也可选用闸阀。

所述第一过滤装置、第二过滤装置可选用不锈钢丝网，也可选用过滤网筒。

本发明一种利用所述的初期雨水弃流系统的弃流方法，该方法包括以下五个工作阶段：

第一工作阶段：当汇水面积上雨水形成径流后，雨水从进水管经第一分流管、第一液位控制装置进入第一集水池，部分雨水经放空管、第二液位控制装置、第一连接管进入污水蓄水池或污水管网。随着降雨的持续，第一集水池水位逐渐上涨。

第二工作阶段：当第一集水池水位达到第一液位控制装置工作水位时，第一液位控制装置关闭，雨水经第二分流管进入第二集水池，部分雨水经第二连接管进入雨水蓄水池或雨水管网。随着降雨的持续，第二集水池水位逐渐上涨。

第三工作阶段：当第二集水池水位达到第二液位控制装置工作水位时，第二液位控制装置关闭，雨水经第二分流管进入第二集水池，部分雨水经第二连接管进入雨水蓄水池或雨水管网，其它雨水经出水管进入雨水蓄水池或雨水管网。

第四工作阶段：当降雨停止时，第二连接管继续将第二集水池中的雨水排放至雨水蓄水池或雨水管网。第二集水池中水量逐渐减少，水位逐渐降低。

第五工作阶段：当第二集水池中水位低于第二液位控制装置工作水位时，第二液位控制装置打开，第一集水池中的雨水经放空管、第二液位控制装置和第一连接管排放至污水蓄水池或污水管网，第一液位控制装置打开，第一集水池中水位下降，当第一集水池水位下降至放空管放空水位时，本次初期雨水弃流过程完成。

本发明的有益效果是：

(1)通过第一集水池、第二集水池、第一液位控制装置和第二液位控制装置联合作用，初期雨水自动弃流，工况切换可靠，无需电力驱动；

(2)通过调节第一控制阀和第二控制阀开度，可控制第一集水池和第二集水池雨水放空时间，可减少两次降雨间隔较小时初期雨水弃水量；

(3)降雨结束后第一集水池中的初期雨水通过放空管逐渐排入污水管网，减小了污水处理厂在降雨期间因来流过高而超负荷的压力；

(4)结构简单、造价低、安装方便、可靠性高、维护检修方便。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明第一工作阶段示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明第二工作阶段示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本发明第三工作阶段示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为本发明第四工作阶段示意图；

图10为图9的俯视图；

图11为本发明第五工作阶段示意图；

图12为图11的俯视图；

图13为本发明实施例的浮球阀结构示意图；

图14为本发明实施例的过滤网筒结构示意图；

图15为图14的剖面图。

图中：1-进水管；2-第一分流管；3-第一液位控制装置；4-第一集水池；5-第一过滤装置；6-第二分流管；7-放空管；8-第二液位控制装置；9-第二过滤装置；10-出水管；11-第一连接管；12-第二连接管；13-第一控制阀；14-第二集水池；15-第二控制阀；16-第一液位控制装置工作水位；17-第二液位控制装置工作水位；18-放空管放空水位；19-雨水蓄水池或雨水管网；20-污水蓄水池或污水管网；31-阀座；32-阀体；33-阀瓣；34-转动轴；35-浮球连杆；36-浮球；51-过滤网；52-包边。

具体实施方式：

实施例1：如图1至图12所示，本发明一种初期雨水弃流系统包括进水管1、第一分流管2、第一液位控制装置3、第二分流管6、放空管7、第二液位控制装置8、出水管10、第一连接管11、第二连接管12、第一集水池4、第二集水池14；进水管1的尾端分叉分别与第一分流管2和第二分流管6的首端连通；第一分流管2的尾端通入所述第一集水池4内，可将雨水分流至第一集水池4；第二分流管6的尾端通入所述第二集水池14内，可将雨水分流至第二集水池14；第一液位控制装置3安装在第一分流管2上；第二液位控制装置8设置于第二集水池14内的下部，放空管7的首端通入第一集水池4底部，放空管7的尾端与第二液位控制装置8的一端连通，第二液位控制装置8的另一端与第一连接管11的首端连通，第一连接管11的尾端与污水蓄水池或污水管网20连通；第二连接管12的首端通入第二集水池14内的底部，尾端与雨水蓄水池或雨水管网19连通；出水管10的首端通入第二集水池14，尾端与雨水蓄水池或雨水管网19连通；第一液位控制装置工作水位16高于放空管7首端的位置；第二液位控制装置工作水位17高于第二连接管12首端的位置；出水管10首端的位置高于第二液位控制装置工作水位17；第一液位控制装置3和第二液位控制装置8可分别根据第一集水池4和第二集水池14中的水位而处于打开或关闭状态，当第一集水池4中的水位低于第一液位控制装置工作水位16时，第一液位控制装置3处于打开状态，当第一集水池4中的水位达到第一液位控制装置工作水位16时，第一液位控制装置3处于关闭状态；同样地，当第二集水池14中的水位低于第二液位控制装置工作水位17时，第二液位控制装置8处于打开状态，当第二集水池14中的水位达到第二液位控制装置工作水位17时，第二液位控制装置8处于关闭状态。第一液位控制装置3和第二液位控制装置8可选用浮球阀，如可选上海嘉德阀门制造有限公司生产的H724X型浮球阀。第一液位控制装置3和第二液位控制装置8也可选用液压水位控制阀，如可选上海华通集团明精阀门制造有限公司生产的H142X型液压水位控制阀。图13是其中一种浮球阀的结构示意图，该浮球阀主要包含阀座31、阀体32、阀瓣33、转动轴34、浮球连杆35和浮球36等部分，当第一集水池4的水位达到设定水位即第一液位控制装置工作水位16或第二集水池14的水位达到设定水位即第二液位控制装置工作水位17时，由浮球36带动浮球连杆35和转动轴34控制阀瓣33关闭，从而进水无法通过浮球阀；当水位下降后，浮球36带动浮球连杆35和转动轴34控制阀瓣33打开，从而进水可以通过浮球阀36。

实施例2：如图1至图12所示，作为本发明的优选实施方式，在实施例1的基础上，本发明系统还设置有第一控制阀13，第一控制阀13安装在第一连接管11上。通过调节第一控制阀13开度，可控制第一集水池4雨水放空时间。第一控制阀13可选用铜球阀，如上海能恩阀门有限公司生产的Q11F-16T型黄铜球阀，也可选用闸阀，如上海华通阀门有限公司生产的Z40H型国标闸阀。

实施例3：如图1至图12所示，作为本发明的优选实施方式，在实施例1的基础上，本发明系统还设置有第二控制阀15，第二控制阀15安装在第二连接管12上。通过调节第二控制阀15开度，可控制第二集水池14雨水放空时间。第二控制阀15可选用铜球阀，如上海能恩阀门有限公司生产的Q11F-16T型黄铜球阀，也可选用闸阀，如上海华通阀门有限公司生产的Z40H型国标闸阀。

实施例4：如图1至图12所示，作为本发明的优选实施方式，在实施例1的基础上，本发明系统在第一集水池4内的底部设置有第一过滤装置5，第一过滤装置5安装在放空管7的首端。第一过滤装置5可过滤第一集水池4中大颗粒固体，防止放空管7、第二液位控制装置8和第一连接管11堵塞。第一过滤装置5可选用不锈钢丝网，如安平县昌捷金丝网制品厂生产的不锈钢丝网，也可选用过滤网筒，如安平县腾发五金丝网厂生产的金属过滤网筒。图14至图15是其中一种过滤网筒的结构示意图，该过滤网筒主要包括过滤网51和包边52，可过滤粒径大于滤网孔径的固体颗粒。

实施例5：如图1至图12所示，作为本发明的优选实施方式，在实施例1的基础上，本发明系统在第二集水池14内的底部设置有第二过滤装置9，第二过滤装置9安装在第二连接管12的首端。第二过滤装置9可过滤第一集水池14中大颗粒固体，防止第二连接管12堵塞。第二过滤装置9可选用不锈钢丝网，如安平县昌捷金丝网制品厂生产的不锈钢丝网，也可选用过滤网筒，如安平县腾发五金丝网厂生产的金属过滤网筒。

需要强调的是：在实施例1的基础上，本发明系统可设置有所述的第一控制阀13、第二控制阀15、第一过滤装置5、第二过滤装置9中的任一个，也可设置有其中的任两个、任三个或全部四个。第一控制阀13安装在第一连接管11上；第二控制阀15安装在第二连接管12上；在第一集水池4内的底部设置有第一过滤装置5，第一过滤装置5安装在放空管7的首端；在第二集水池14内的底部设置有第二过滤装置9，第二过滤装置9安装在第二连接管12的首端。

本发明系统的最佳实施例是：在实施例1的基础上，本发明系统同时设置有第一控制阀13、第二控制阀15、第一过滤装置5与第二过滤装置9；第一控制阀13安装在第一连接管11上；第二控制阀15安装在第二连接管12上；在第一集水池4内的底部设置有第一过滤装置5，第一过滤装置5安装在放空管7的首端；在第二集水池14内的底部设置有第二过滤装置9，第二过滤装置9安装在第二连接管12的首端。

本发明利用初期雨水弃流系统的弃流方法分为五个工作阶段：降雨初期，进入进水管1的雨水污染物浓度较大，系统进入第一工作阶段，如图3至图4所示。第一工作阶段第一液位控制装置3和第二液位控制装置8处于打开状态，雨水经进水管1、第一分流管2、第一液位控制装置3进入第一集水池4，部分雨水经放空管7、第二液位控制装置8、第一连接管11进入污水蓄水池或污水管网20，随着降雨的持续，第一集水池4水位逐渐上涨。当第一集水池4水位达到第一液位控制装置工作水位16时，第一液位控制装置3关闭，系统进入第二工作阶段，如图5至图6所示。第二工作阶段第一液位控制装置3处于关闭状态，第二液位控制装置8处于打开状态，雨水经第二分流管6进入第二集水池14，部分雨水经第二连接管12进入雨水蓄水池或雨水管网19，随着降雨的持续，第二集水池14水位逐渐上涨。当第二集水池14水位达到第二液位控制装置工作水位17时，第二液位控制装置8关闭，系统进入第三工作阶段，如图7至图8所示。第三工作阶段第一液位控制装置3和第二液位控制装置8处于关闭状态，雨水经第二分流管6进入第二集水池14，部分雨水经第二连接管12进入雨水蓄水池或雨水管网19，其它雨水经出水管10进入雨水蓄水池或雨水管网19。当降雨停止时，第二连接管12继续将第二集水池14中的雨水排放至雨水蓄水池或雨水管网19，系统进入第四工作阶段，如图9至图10所示。第四工作阶段第二集水池14中水量逐渐减少，水位逐渐降低。当第二集水池14中水位低于第二液位控制装置工作水位17时，第二液位控制装置8打开，第一集水池4中的雨水经放空管7、第二液位控制装置8和第一连接管11排放至污水蓄水池或污水管网20，系统进入第五工作阶段，如图11至图12所示。第五工作阶段第一液位控制装置3打开，第一集水池4中水量逐渐减少，水位逐渐降低，当第一集水池4水位下降至放空管放空水位18时，本次初期雨水弃流过程完成。

Claims (8)

1.一种初期雨水弃流系统，其特征是：包括进水管(1)、第一分流管(2)、第一液位控制装置(3)、第二分流管(6)、放空管(7)、第二液位控制装置(8)、出水管(10)、第一连接管(11)、第二连接管(12)、第一集水池(4)、第二集水池(14)；所述进水管(1)的尾端分叉分别与所述第一分流管(2)的首端和所述第二分流管(6)的首端连通；所述第一分流管(2)的尾端通入所述第一集水池(4)内；所述第二分流管(6)的尾端通入所述第二集水池(14)内；所述第一液位控制装置(3)安装在所述第一分流管(2)上；所述第二液位控制装置(8)设置于所述第二集水池(14)内的下部；所述放空管(7)的首端通入所述第一集水池(4)内的底部，所述放空管(7)的尾端与所述第二液位控制装置(8)的一端连通，所述第二液位控制装置(8)的另一端与所述第一连接管(11)的首端连通，所述第一连接管(11)的尾端与污水蓄水池或污水管网(20)连通；所述第二连接管(12)的首端通入所述第二集水池(14)内的底部，尾端与雨水蓄水池或雨水管网(19)连通；所述出水管(10)的首端通入所述第二集水池(14)内，尾端与雨水蓄水池或雨水管网(19)连通；所述第一液位控制装置工作水位(16)高于所述放空管(7)首端的位置；所述第二液位控制装置工作水位(17)高于所述第二连接管(12)首端的位置；所述出水管(10)首端的位置高于所述第二液位控制装置工作水位(17)。

2.根据权利要求1所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第一连接管(11)上设置有第一控制阀(13)。

3.根据权利要求1所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第二连接管(12)上设置有第二控制阀(15)。

4.根据权利要求1所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第一连接管(11)上设置有第一控制阀(13)，在所述第二连接管(12)上设置有第二控制阀(15)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第一集水池(4)内设置有第一过滤装置(5)，第一过滤装置(5)安装在所述放空管(7)的首端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第二集水池(14)内的底部设置有第二过滤装置(9)，第二过滤装置(9)安装在所述第二连接管(12)的首端。

7.根据权利要求5所述的一种初期雨水弃流系统，其特征是：在所述第二集水池(14)内的底部设置有第二过滤装置(9)，第二过滤装置(9)安装在所述第二连接管(12)的首端。

8.一种利用根据权利要求1至7的任一项所述的初期雨水弃流系统的弃流方法，其特征是：它包括以下工作阶段：

1)当汇水面积上雨水形成径流后，雨水从进水管(1)经第一分流管(2)、第一液位控制装置(3)进入第一集水池(4)，部分雨水经放空管(7)、第二液位控制装置(8)、第一连接管(11)进入污水蓄水池或污水管网(20)。随着降雨的持续，第一集水池(4)水位逐渐上涨。

2)当第一集水池(4)水位达到第一液位控制装置工作水位(16)时，第一液位控制装置(3)关闭，雨水经第二分流管(6)进入第二集水池(14)，部分雨水经第二连接管(12)进入雨水蓄水池或雨水管网(19)。随着降雨的持续，第二集水池(14)水位逐渐上涨。

3)当第二集水池(14)水位达到第二液位控制装置工作水位(17)时，第二液位控制装置(8)关闭，雨水经第二分流管(6)进入第二集水池(14)，部分雨水经第二连接管(12)进入雨水蓄水池或雨水管网(19)，其它雨水经出水管(10)进入雨水蓄水池或雨水管网(19)。

4)当降雨停止时，第二连接管(12)继续将第二集水池(14)中的雨水排放至雨水蓄水池或雨水管网(19)。第二集水池(14)中水量逐渐减少，水位逐渐降低。

5)当第二集水池(14)中水位低于第二液位控制装置工作水位(17)时，第二液位控制装置(8)打开，第一集水池(4)中的雨水经放空管(7)、第二液位控制装置(8)和第一连接管(11)排放至污水蓄水池或污水管网(20)，第一液位控制装置(3)打开，第一集水池(4)中水位下降，当第一集水池(4)水位下降至放空管放空水位(18)时，本次初期雨水弃流过程完成。