CN104863047B - 高架桥梁径流利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高架桥梁径流利用系统，由布水单元、处理单元、排水单元、调蓄单元、输水单元及动力单元构成。通过梁下空间、梁柱设置布水单元、处理单元、排水单元，在地面设置调蓄单元，在梁柱、梁侧布置输水单元，利用梁侧布置动力单元。系统可根据径流污染负荷灵活装配处理模块和模块内的填料。在桥面两侧设置小型风力发电机和太阳能板，利用高架桥梁通道上充足的风能和太阳能发电，并将电能进行存储。桥面径流经系统处理调蓄后，通过可再生电能转输至桥面再利用。径流在整个系统内部可以循环周转，节约水资源。

Description

高架桥梁径流利用系统
技术领域
本发明涉及生态环境工程技术领域，尤其涉及一种高架桥梁径流利用系统。
背景技术
当前随着城市交通的快速发展，城市高架桥梁道路的建设里程越来越高，通行的机动车数量越来越多，机动车尾气、轮胎等形成且滞流在路面上的污染物含量越来越多，且对高架道路清洗的需求也越来越多。高架道路为硬质下垫面，径流系数较大，基本无入渗。降雨或道路冲洗形成的径流将冲刷高架路面，初期径流中污染物含量会比较高。
高架桥梁道路清扫一般由洒水车从地面装水后送至高架路面上，清扫形成的径流通过排水系统排放。现状高架道路设计一般只设置了排水系统：通过排水管将高架路面降雨径流或清扫径流直接排放至附近水体或市政雨水管等，此排水方式不仅将给受纳水体带来污染风险，也是水资源的一种浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种可以模块化运行，且具有成型时间短、净化针对性强的特点，能降低径流面源对受纳水体的负荷，并能对水资源进行综合利用的高架桥梁径流利用系统，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高架桥梁径流利用系统，其特征在于，包括：
布水单元，设置于桥梁梁体下方并与梁面地漏连通，包括至少两个布水横管，两个布水横管之间连接有布水竖管，布水横管底部连接配水支管；
处理单元，包括一顶部连接所述配水支管的处理模块箱体，所述处理模块箱体由出水板分隔成上主处理体和下空腔，主处理体内设置净化填料，处理后的径流经出水板流入空腔后排出；
排水单元，排水单元转输布水单元超越排放的径流和处理单元处理后的径流至调蓄单元；
调蓄单元，包括与排水单元接通的调蓄池，以及连接调蓄池与市政管道的溢流管，所述调蓄池内置净化填料；
输水单元，包括安装于调蓄池底部的潜水泵，潜水泵通过输水管将调蓄池内的水体输送至桥面。
优选地，所述布水横管末端设有超越墩。
优选地，桥梁梁柱侧壁上设置用于固定处理单元的承托结构。
优选地，所述处理单元多层布置。
优选地，所述处理模块箱体为可移动模块。
优选地，所述调蓄池池体上方加装有盖板。
优选地，所述输水管上设置用于对桥面进行喷洒的输水喷头。
优选地，还包括连接输水单元的动力单元，所述动力单元包括太阳能板、风机、能源存储及控制设备。
优选地，所述太阳能板和风机设置于桥梁路灯杆上。
通过以上技术方案，本发明相较于现有技术具有以下技术效果：本发明高架桥梁径流利用系统通过梁下空间、梁柱设置布水单元、处理单元、排水单元，在地面设置调蓄单元，在梁柱、梁侧布置输水单元，利用梁侧布置动力单元。系统可根据径流污染负荷灵活装配处理模块和模块内的填料。在桥面两侧设置小型风力发电机和太阳能板，利用高架桥梁通道上充足的风能和太阳能发电，并将电能进行存储。桥面径流经系统处理调蓄后，通过可再生电能转输至桥面再利用。径流在整个系统内部可以循环周转，节约水资源。
附图说明
图1为本发明高架桥梁径流利用系统的系统架构示意图。
图2为布水单元的架构示意图。
图3为处理单元的架构示意图。
图4为调蓄单元的架构示意图。
图5为输水单元的架构示意图。
图6为动力单元的架构示意图。
元件标号说明：
1 布水单元
11 梁面地漏
12 布水横管
13 配水支管
14 超越墩
15 布水竖管
2 处理单元
21 处理模块箱体
22 净化填料一
23 出水板
24 空腔
201 承托结构
202 承托侧挡
3 排水单元
4 调蓄单元
41 调蓄池
42 净化填料二
43 进水管
44 溢流管
45 盖板
5 输水单元
51 潜水泵
52 输水管
53 输水喷头
6 动力单元
61 太阳能板
62 风机
63 能源存储及控制设备
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供了一种高架桥梁径流利用系统：通过梁下空间、梁柱设置布水单元1、处理单元2、排水单元3，在地面设置调蓄单元4，在梁柱、梁侧布置输水单元5，利用梁侧布置动力单元6。系统可根据径流污染负荷灵活装配处理模块和模块内的填料。在桥面两侧设置小型风力发电机和太阳能板，利用高架桥梁通道上充足的风能和太阳能发电，并将电能进行存储。桥面径流经系统处理调蓄后，通过可再生电能转输至桥面再利用。径流在整个系统内部可以循环周转，节约水资源。其中：
(1)布水单元1
布水单元1是系统的配水单元，小流量时，径流经布水单元全部进入处理单元；大流量时，径流除进入处理单元外，还可通过超越墩直接进入排放单元。如图2所示，单个布水单元1设置于桥梁梁体下方并与梁面地漏11连通，包括至少两个布水横管12，布水横管12末端设有超越墩14，两个布水横管12之间连接有布水竖管15，多个布水横管及布水竖管首尾连接呈迂回曲折状。布水横管底部连接数根垂直的配水支管13。配水支管13的数量和管径以及超越墩14的高度根据需要处理的面源径流规模确定。面源径流经梁面地漏11进入首段布水横管12，其后面源径流初期水量都将经配水支管13进入处理单元2，再后期随着面源流量的增加，径流将越过超越墩14进入布水竖管15，再进入下一个布水单元运行。随着流量的进一步增大，径流经最后一个布水单元进入排放单元3。
(2)处理单元2
处理单元2是系统的处理核心单元，由多个处理模块装配构成。如图3所示，单个处理单元2分为两个部分：固定的承托结构和可移动的处理模块箱体，先行在梁面下方或梁柱侧壁上设置固定的承托结构，然后将处理模块箱体装配至承托结构上。承托结构框架可与桥梁主体一同预制，也可后期通过角钢及其他型式材料制作实现。处理模块箱体由出水板23分隔成上部的主处理体和下部的空腔24，主处理体内设置有净化填料一22，净化填料根据面源处理需求有针对性装填确定，可选择沸石、陶粒、活性炭等。出水板23上开有孔洞，孔洞大小无特殊规定，其有利于水流通过即可，处理后的径流经出水板流入空腔后排出。处理单元2可根据需要在梁柱上多层布置。
(3)排水单元3
排水单元3转输布水单元1超越排放的径流和处理单元2处理后的径流至调蓄单元4。
(4)调蓄单元4
调蓄单元4是系统的中转单元，主要具有以下功能：承担经处理后的和超越排放的径流的暂时存储；内部设置的挂膜填料具有进一步处理功能；为输水单元提供水源；对外部市政管道或受纳水体具有缓解洪峰的功能。如图4所示，调蓄单元4包括通过进水管43与排水单元3接通的调蓄池41，以及连接调蓄池41与市政管道的溢流管44，进水管43和溢流管44分别设置于调蓄池的中上部。调蓄池41就近设置于桥梁附近，可采用成品也可现场预制。池体内的底部为潜水泵预留安装控件，池体上方加装盖板45。调蓄池41内置净化填料二42，包括弹性填料或生物绳等挂膜载体。径流经排水单元转输进入后，将得到静置和进一步净化，超过调蓄池存储容积的径流经溢流管44进入市政管道。
(5)输水单元5
输水单元5主要是将调蓄单元内的水源通过动力输送至桥面上方利用。如图5所示，输水单元包括安装于调蓄池底部的潜水泵51，潜水泵51通过输水管52将调蓄池内的水体输送至桥面。潜水泵采用高扬程低流量的潜水泵，有利转输和利用。潜水泵51通过输水管52将调蓄池内的水体输送至桥面，并通过输水喷头53对桥面进行喷洒清扫等利用。输水管可沿梁柱进行安装，图5中的示意只表明需要安装输水管，并不对安装路径做限定。
(6)动力单元6
动力单元6是径流利用的动力来源，如图6所示，动力单元6由太阳能板61、风机62、能源存储及控制设备63构成。太阳能板61和风机62可在原有路灯杆上改造加装，或者在梁侧新设置竖杆加装。能源存储及控制设备63具备将太阳能、风能转换、存储为电能，并内置潜水泵启动控制设施。能源存储及控制设备可一体安装与竖杆上也可分体在本系统附近安装。
(7)高架桥梁径流利用系统
布水单元、处理单元一般可根据当地暴雨强度公式和重现期的要求按主要排放降雨初期15min的径流量确定，降雨初期15min的径流量一般是污染物浓度最高的时段，此后污染物浓度相对较低。15min后的径流量以越过超越墩排放为主。处理单元可模块化运行，根据不同的面源处理要求，装填不同的净化填料，并且根据净化填料的处理时效，更换装配新处理模块。调蓄池容积可根据地形条件和转输利用的需求设置。太阳能板、风机规模根据输水的动力需求确定。
实施效果：
处理单元单体模块填料有效厚度0.5m，有效长度1.0m，设置三组处理单元，分别位于梁侧空间和梁柱上，处理模块填料采用轻质陶粒装填。调蓄池内悬挂生物绳。
以多次平均实验数据为例：面源径流流量为300m3/h，外部水体SS、TN、TP、CODcr平均浓度分别为650mg/L、31.25mg/L、3.09mg/L、237mg/L，输水喷头出水SS、TN、TP、CODcr平均浓度分别为12.5mg/L、7.15mg/L、0.46mg/L、134mg/L(去除率分别为98％、77％、85％、43％)。水资源利用率平均达到72％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种高架桥梁径流利用系统，其特征在于，包括：
布水单元，设置于桥梁梁体下方并与梁面地漏连通，包括至少两个布水横管，两个布水横管之间连接有布水竖管，布水横管底部连接配水支管；
处理单元，包括一顶部连接所述配水支管的处理模块箱体，所述处理模块箱体由出水板分隔成上主处理体和下空腔，主处理体内设置净化填料，处理后的径流经出水板流入空腔后排出；
排水单元，排水单元转输布水单元超越排放的径流和处理单元处理后的径流至调蓄单元；
调蓄单元，包括与排水单元接通的调蓄池，以及连接调蓄池与市政管道的溢流管，所述调蓄池内置净化填料；
输水单元，包括安装于调蓄池底部的潜水泵，潜水泵通过输水管将调蓄池内的水体输送至桥面。
2.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述布水横管末端设有超越墩。
3.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，桥梁梁柱侧壁上设置用于固定处理单元的承托结构。
4.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述处理单元多层布置。
5.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述处理模块箱体为可移动模块。
6.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述调蓄池池体上方加装有盖板。
7.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述输水管上设置用于对桥面进行喷洒的输水喷头。
8.根据权利要求1所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，还包括连接输水单元的动力单元，所述动力单元包括太阳能板、风机、能源存储及控制设备。
9.根据权利要求8所述的高架桥梁径流利用系统，其特征在于，所述太阳能板和风机设置于桥梁路灯杆上。
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