CN105084540B - 一种节能型建筑水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型建筑水循环系统，包括：建筑物，建筑物下方具有地下空间，建筑物内设有用水单元，建筑物顶部为倾斜屋顶；雨水收集装置，安装在倾斜屋顶较低侧；水处理系统，设置在地下空间内，用于接收来自雨水收集装置的出水并向用水单元供水，所述水处理系统为集束式A²O水处理装置，包括多个管状A²O处理单元，各A²O处理单元通过管路可切换串并联。本发明的节能型建筑水循环系统，可以对屋面雨水进行收集、净化处理和利用，节约能源的同时，防止内涝，节省空间，保持环境美观。

Description

一种节能型建筑水循环系统

技术领域

本发明涉及一种水循环系统，尤其涉及一种节能型建筑水循环系统。

背景技术

地球上的水，尽管数量巨大，而能直接被人们生产和生活利用的，却非常有限。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m³。随着人口膨胀与工农业生产规模的迅速扩大，水资源短缺的情况更加严重。同时，强降水或连续性降水一旦超过排水能力，就会导致积水灾害的现象。比如严重内涝等现象。

缓解水资源短缺的途径之一就是要水资源循环利用。生活用水量较大，生活污水中多含氮、磷污染物。A²O水处理工艺又称AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称(厌氧-缺氧-好氧法)，A²O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，可同时去除水中的BOD、氮和磷。

其工艺为：原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；脱氮反应完成后，进入好氧池，在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化，最后经沉淀池进行泥水分离，出水排放，沉淀的污泥部分返回厌氧池，部分以富磷剩余污泥排出。

该工艺特点为：

(1)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；

(2)在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值(污泥指数)一般均小于100；

(3)污泥中含P浓度高，一般为2.5％以上，具有很高的肥效；

(4)运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；

(5)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能。

发明内容

本发明提供了一种节能型建筑水循环系统，该节能型建筑水循环系统可以对屋面雨水进行收集、净化处理和利用，节约能源的同时，防止内涝；同时节省空间，保持环境美观。

本发明的技术方案为：

一种节能型建筑水循环系统，包括：

建筑物，建筑物下方具有地下空间，建筑物内设有用水单元，建筑物顶部为倾斜屋顶；

雨水收集装置，安装在倾斜屋顶较低侧；

水处理系统，设置在地下空间内，用于接收来自雨水收集装置的出水并向用水单元供水，所述水处理系统为集束式A²O水处理装置，包括多个管状A²O处理单元，各A²O处理单元通过管路可切换串并联。

所述建筑物，可以是居民住房、厂房、温室等。

所述用水单元，可以是生活用水单元，如洗脸池、淋浴室等；可以是厂房生产用水单元，如冷却管路等；可以是种植用水单元，如植物生态水池、土地等。

所述雨水收集装置安装在倾斜屋顶较低侧，便于雨水收集。就雨水收集装置本身而言，可以采用现有技术。

将水处理系统设置在地下空间，地下空间可以是地下室，或者将水处理系统直接地埋等。将水处理系统放置于地下空间，可以节约空间，保持环境美观等。

所述集束式A²O水处理装置，是指将多个管状A²O处理单元捆扎成一束。这样可以节省空间，便于安装和转移。

作为优选，各A²O处理单元设有进水口和出水口，各进水口分别通过并联管路与雨水收集装置连接，各出水口之间汇集；以水流方向而言，上一A²O处理单元的出水口与下一A²O处理单元的进水口之间连接有串联管路。

作为优选，各A²O处理单元的出水口处设有水质检测器。

通过水质检测器检测A²O处理单元的出水水质，若出水水质能达到预定的标准，则关闭各串联管路上的阀门，各A²O处理单元之间以并联方式连接；若水质检测器检测到A²O处理单元的出水水质未能达到预定的标准，则关闭首个A²O处理单元之后各A²O处理单元的并联管路上的阀门，各A²O处理单元之间以串联方式连接，可形成多级处理系统，使最终的出水水质达标。

作为优选，各进水口、出水口处均设有过滤室，过滤室内装有过滤进水或出水的过滤袋，各过滤室设有用于清理过滤物的开口。

过滤室的设置可对A²O处理单元的进水和出水进行粗滤掉，除去其中体积较大的杂质，滤出的杂质可以从过滤室的开口处取出，另作处理。这样既可以减轻水处理系统的负荷，又能保证其出水水质。

本发明的节能型建筑水循环系统的工作原理如下：

降雨时，雨水收集装置收集屋面雨水，然后雨水进入水处理系统，通过集束式水处理装置进行处理，根据雨水的洁净度、A²O处理单元的处理能力、用水单元的要求等情况，对各A²O处理单元切换串并联，以得到符合要求的水。这样可以针对不同条件灵活应用A²O水处理单元，避免浪费时间和设备，提高净化效率。

本发明的节能型建筑水循环系统，可以对屋面雨水进行收集、净化处理和利用，节约能源的同时，可以防止内涝；本发明可以节省空间，便于安装和转移，保持环境美观；本发明可灵活切换A²O水处理单元，净化效率高。

优选地，所述雨水收集装置包括安装在倾斜屋顶较低侧的檐沟以及位于檐沟出水口下方的雨水斗，雨水斗连接有与水处理系统相通的第一送水管路；所述檐沟倾斜设置，檐沟出水口位于低位端，檐沟底部为带有多个透水孔的排水区；排水区上滑动配合有用于封闭或开放透水孔的挡板；檐沟外部安装有用于驱动挡板的电动推杆。

檐沟倾斜设置，檐沟出水口位于低位端，可以提高雨水收集的效率。檐沟可以为PVC、铁皮等材质。就檐沟本身而言，可以采用现有技术。

透水孔下方可设生态水池、蓄水箱等，以对弃流的雨水进行回收利用。

就雨水斗和电动推杆本身而言，可以采用现有技术。

在未降雨的状态下，所述挡板处于开放透水孔的位置；降雨初期，电动推杆不工作，将水质较差的雨水经由透水孔弃流；弃流结束后，电动推杆驱动挡板，封闭透水孔，雨水沿着檐沟流入雨水斗进行收集，雨水斗与水处理系统通过第一送水管路连接，对雨水斗收集的雨水进行进一步处理后可作为生活用水。

进一步优选地，所述建筑物的一侧，设有位于倾斜屋顶较低侧下方的生态水池，生态水池设有与水处理系统相通的第二送水管路。

由经透水孔弃流的雨水或是强降雨时由檐沟溢出的雨水可以直接流入生态水池。提高对雨水的回收利用率。

生态水池可以用来养殖各种水生动植物。

生态水池对于雨水有一定的沉降和净化效果，生态水池设有与水处理系统相通的第二送水管路，可以在生态水池水量过多或雨水收集装置收集的雨水过少时，向水处理系统供水。

作为优选，所述建筑物为温室，包括地基、安装在地基上的高低两组立柱、架设在立柱顶端的斜梁、以及铺设在斜梁上的屋顶；所述生态水池包括位于倾斜屋顶较低一侧正下方的用于蓄水的沉淀池及位于沉淀池和低立柱之间的培养池，在沉淀池和培养池之间设有溢流堰，在温室内铺设有灌溉管路，在培养池底部设有与灌溉管路连接的潜水泵，培养池底部与水处理系统通过第二送水管路连接；

在低立柱底部设有送风机，该送风机的入风口朝向所述培养池的水面，在高立柱顶部设有引风机。

雨水落入沉淀池中，在沉淀池中进行沉降，去除杂质，当沉淀池中的水量足够多时，通过溢流堰进入培养池中，供给培养池中的水生动植物所需，将培养池中的水经培养池底部的潜水泵输送至灌溉管路中，进行温室中其余作物的灌溉。

所述沉淀池的深度应较深，以防止雨水冲击，将底部的沉积物翻起，使沉淀池中的水浑浊，沉淀池中的沉积物应及时清理，防止沉淀池的雨水承接能力变弱。

培养池与水处理系统之间设有第二送水管路，当培养池中的水过多时，通过第二送水管路向水处理系统供水，如果培养池中的水量较少，可以在灌溉管路中设置利用自来水供水的支路，通过自来水补给灌溉用水。

优选地，所述雨水收集装置与水处理系统之间设有初滤装置。

初滤装置可以对收集的雨水进行初步的过滤和净化，提高进入水处理系统的水的洁净度，减轻水处理系统的负担，提高雨水净化效率。

优选地，所述初滤装置包括相互连通的处理室和臭氧发生器，所述处理室内设有用于盛装雨水的内桶，内桶侧壁为能够折叠的波纹结构，内桶桶底为固定有过滤膜的环形支撑框，处理室中位于过滤膜下方为与臭氧发生器连通的净水腔，净水腔中设有驱动内桶桶底升降的形变气囊，该形变气囊设有延伸至处理室外部的气源接头。

能够折叠的内桶侧壁在形变气囊的帮助下能够改变容积，在处理室不变的情况下，让更多雨水经过滤膜进入净水腔。向内桶加入需要净化的雨水后，气源通过接头向形变气囊内部注入气体，形变气囊驱动支撑框和过滤膜开始上升，内桶开始压缩。在上升过程中，雨水经过滤膜完成过滤，进入净水腔与臭氧发生器生成的臭氧混合，完成消毒过程。

优选地，所述用水单元为淋浴室。

淋浴室使用频率高、用水量大，可以及时消耗净化后的雨水，以避免蓄水过多而无法继续收集利用雨水。

进一步优选地，所述淋浴室包括固定支架，还包括与固定支架转动连接的淋浴管，所述淋浴管竖立设置且其管壁上开设有喷水孔，所述淋浴管由高至低至少分为两段相互独立的子淋浴管，各子淋浴管分别设有与水处理系统连接的进水入口。

淋浴管竖立设置，在高度方向上，喷水孔的分布范围为一般人体的高度，这样就能使得使用者身体上下都能直接接受水流的冲洗，淋浴管由高至低分为若干段子淋浴管，可根据使用者的身高不同，控制不同的子淋浴管喷水以适应使用者的身高，达到节水的目的；淋浴管可以转动，可转动淋浴管调节其喷水方向，方便使用者的使用。

淋浴废水可以收集起来，经水处理系统净化处理后循环利用。

优选地，所述A²O水处理装置为微动力装置。

微动力装置消耗很低的电量即可以带动A²O处理装置正常运转，节约能源。

进一步优选地，所述倾斜屋顶采用太阳能玻璃，用于向A²O处理装置供电。

太阳能玻璃产生的电能，可以为微动力的A²O处理装置提供足够的电能。光伏建筑一体化可以节约空间和能源。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的节能型建筑水循环系统，可以对屋面雨水进行收集、净化处理和利用，节约能源的同时，可以防止内涝；本发明可以节省空间，便于安装和转移，保持环境美观；本发明可灵活切换A²O水处理单元，净化效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的雨水收集装置的结构示意图；

图3为本发明的A²O水处理单元的结构示意图；

图4为本发明的A²O水处理单元的连接方式示意图；

图5为本发明的淋浴室的结构示意图。

上述附图中：

1、屋顶；2、雨水收集装置；21、檐沟；22、雨水斗；23、挡板；24、电动推杆；25、水箱；3、第一送水管路；4、初滤装置；5、水处理系统；51、A²O处理单元；511、第一A²O处理单元；512、第二A²O处理单元；513、第三A²O处理单元；52、进水口；53、出水口；54、过滤室；55、过滤袋；56、过滤室上盖；57、并联管路；58、串联管路；59、水质检测器；6、净水池；7、淋浴室；71、固定支架；72、子淋浴管；73、喷水孔；74、把手；75、内丝接头；76、电磁阀；77、红外感应器；8、沉淀池；9、培养池；10、第二送水管路；11、灌溉管路；12、太阳能玻璃。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明做进一步的阐述。

如图1所示，本实施例的节能型建筑水循环系统，包括：具有倾斜屋顶1的建筑物、安装在倾斜屋顶1较低侧的雨水收集装置2、设置在建筑物地下空间的水处理系统5。

本实施例所述的建筑物为温室，包括地基、安装在地基上的高低两组立柱、架设在立柱顶端的斜梁、以及铺设在斜梁上的倾斜屋顶1，雨水收集装置2安装在倾斜屋顶1较低一侧，用于收集从倾斜屋顶1滑落的雨水。

如图2所示，雨水收集装置2包括檐沟21以及位于檐沟21出水口53下方的雨水斗22，檐沟21通过托架固定安装于倾斜屋顶1边缘下方，檐沟21倾斜设置，檐沟21出水口位于低位端，檐沟21底部为带有多个透水孔的排水区；排水区上通过滑槽贴合有用于封闭或开放透水孔的挡板23，挡板23上设有与透水孔排布方式、形状、尺寸相同的过水孔；檐沟21外部安装有用于驱动挡板23的电动推杆24，电动推杆24外设有防水罩；雨水收集装置2还包括水箱25，水箱25内设有向电动推杆24发出驱动信号的液位传感器，水箱25下部设有接水口，上部设有位于檐沟21内的溢出口。

降雨初期，水箱25内的液面达到预定深度前，液位传感器不发出驱动信号，挡板23位置不变，雨水由经过水孔和透水孔进行弃流；水箱25内的雨量累积达到预定深度后，液位传感器向电动推杆24发出驱动信号，电动推杆24推动挡板23沿着滑槽滑动，封闭透水孔，雨水沿着檐沟21流入雨水斗22。

雨水斗22通过第一送水管路3与初滤装置4的入水口连通，将雨水斗22收集的雨水经初滤装置4初步过滤。初滤装置4包括相互连通的处理室和臭氧发生器，处理室内设有用于盛装雨水的内桶，内桶侧壁为能够折叠的波纹结构，内桶桶底为固定有过滤膜的环形支撑框，处理室中位于过滤膜下方为与臭氧发生器连通的净水腔，净水腔中设有驱动内桶桶底升降的形变气囊，该形变气囊设有延伸至处理室外部的气源接头。雨水流进内桶后，气源通过接头向形变气囊内部注入气体，形变气囊驱动支撑框和过滤膜开始上升，内桶开始压缩。在上升过程中，雨水经过滤膜完成过滤，进入净水腔与臭氧发生器生成的臭氧混合，完成过滤消毒过程。

如图1所示，温室外部还设有沉淀池8和培养池9，沉淀池8位于檐沟21的下方，用于承接檐沟21溢出的雨水或弃流的雨水。在沉淀池8和低立柱之间还设有培养池9，在沉淀池8和培养池9之间设有溢流堰，在温室内铺设有灌溉管路11，在培养池9底部设有与灌溉管路11连接的潜水泵，潜水泵还通过第二送水管路10与初滤装置4的入水口相连通。

初滤装置4的排水口与水处理系统5相连。水处理系统5为集束式A²O水处理装置，包括多个管状A²O处理单元51。如图4所示，本实施例的A²O水处理装置包括第一A²O处理单元511、第二A²O处理单元512、第三A²O处理单元513，各A²O处理单元51设有进水口52和出水口53，各进水口52分别通过管道与初滤装置4的出水管相连通，各出水口53之间通过管道汇集成出水总管，这样就形成了并联管路57；第一A²O处理单元511的出水口53与第二A²O处理单元512的进水口52之间、第二A²O处理单元512的出水口53与第三A²O处理单元513的进水口52之间通过管道连接，形成串联管路58。各A²O处理单元51的出水口53处都设有水质检测器59，通过水质检测器59检测A²O处理单元51的出水水质，若出水水质能达到预定的标准，则关闭各串联管路58上的阀门，各A²O处理单元51之间以并联方式连接，提高处理效率；若水质检测器59检测到A²O处理单元51的出水水质未能达到预定的标准，则关闭第二A²O处理单元512、第三A²O处理单元513的并联管路57上的阀门，各A²O处理单元51之间以串联方式连接，可形成多级处理系统，使最终的出水水质达标。

如图3所示，本实施例的各A²O处理单元51的进水口52、出水口53处均设有过滤室54，过滤室54内装有过滤进水或出水的过滤袋55，各过滤室54设有用于清理过滤物的开口，开口处安装有用于密封开口的过滤室上盖56。过滤室54的设置可对A²O处理单元51的进水和出水进行粗滤，除去其中体积较大的杂质，滤出的杂质可以从过滤室54的开口处取出，另作处理。这样既可以减轻水处理系统5的负荷，又能保证其出水水质。

水处理系统5的出水排入净水池6，当用水单元需要用水时，开启净水池6内的水泵，可向用水单元供水。

本实施例的用水单元为淋浴室7。如图5所示，淋浴室7内通过固定支架71安装有竖立设置的淋浴管，淋浴管的一侧管壁上开设有喷水孔73，在高度方向上，喷水孔73的分布范围为一般人体的高度，这样就能使得使用者身体上下都能直接接受水流的冲洗。淋浴管与支架之间转动连接，可转动淋浴管调节其喷水方向，方便使用者的使用，为了方便转动淋浴管，在淋浴管的管壁上安装有把手74。

各个淋浴管由高至低分为3个相互独立的子淋浴管72，各个子淋浴管72的两端封闭，并通过软管与水源相连。在各淋浴管中，处于同于高度的子淋浴管72由同一个电磁阀76控制，同时在侧壁上由高至低设置3个红外感应器77，各个红外感应器77分别控制相应高度的电磁阀76。红外感应器77的感应范围应与淋浴管的喷水范围相一致，当使用者进入红外感应器77的感应范围内时，红外感应器77打开电磁阀76，淋浴管喷水；当使用者离开红外感应器77的感应范围时，红外感应器77控制电磁阀76关闭；不同身高的使用者可使不同高度的红外感应器77感应到信号，控制相应高度的电磁阀76打开，这样使用本淋浴装置时，只会打开与使用者身体相对应的子淋浴管72，而超出使用者身高的子淋浴管72仍处于关闭状态，可节约水资源。

为了方便淋浴管的安装与拆卸，两相邻子淋浴管72之间通过内丝接头75连接。

如图1所示，倾斜屋顶1上铺设太阳能玻璃12，用于向水处理系统5内的微动力装置、各水泵等用电设备供电。

Claims (8)

1.一种节能型建筑水循环系统，其特征在于，包括：

建筑物，建筑物下方具有地下空间，建筑物内设有用水单元，建筑物顶部为倾斜屋顶；所述用水单元为淋浴室，所述淋浴室包括固定支架，还包括与固定支架转动连接的淋浴管，所述淋浴管竖立设置且其管壁上开设有喷水孔，所述淋浴管由高至低分为三段相互独立的子淋浴管，各子淋浴管分别设有与水处理系统连接的进水入口；

在各淋浴管中，处于同一高度的子淋浴管由同一个电磁阀控制，由高至低设置三个红外感应器，各个红外感应器分别控制相应高度的电磁阀；

雨水收集装置，安装在倾斜屋顶较低侧；

水处理系统，设置在地下空间内，用于接收来自雨水收集装置的出水并向用水单元供水，所述水处理系统为集束式A²O水处理装置，包括多个管状A²O处理单元，各A²O处理单元通过管路可切换串并联。

2.根据权利要求1所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述雨水收集装置包括安装在倾斜屋顶较低侧的檐沟以及位于檐沟出水口下方的雨水斗，雨水斗连接有与水处理系统相通的第一送水管路；所述檐沟倾斜设置，檐沟出水口位于低位端，檐沟底部为带有多个透水孔的排水区；排水区上滑动配合有用于封闭或开放透水孔的挡板；檐沟外部安装有用于驱动挡板的电动推杆。

3.根据权利要求2所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述建筑物的一侧，设有位于倾斜屋顶较低侧下方的生态水池，生态水池设有与水处理系统相通的第二送水管路。

4.根据权利要求3所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述建筑物为温室，包括地基、安装在地基上的高低两组立柱、架设在立柱顶端的斜梁、以及铺设在斜梁上的屋顶；所述生态水池包括位于倾斜屋顶较低一侧正下方的用于蓄水的沉淀池及位于沉淀池和低立柱之间的培养池，在沉淀池和培养池之间设有溢流堰，在温室内铺设有灌溉管路，在培养池底部设有与灌溉管路连接的潜水泵，培养池底部与水处理系统通过第二送水管路连接；

在低立柱底部设有送风机，该送风机的入风口朝向所述培养池的水面，在高立柱顶部设有引风机。

5.根据权利要求1～4任一项所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述雨水收集装置与水处理系统之间设有初滤装置。

6.根据权利要求5所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述初滤装置包括相互连通的处理室和臭氧发生器，所述处理室内设有用于盛装雨水的内桶，内桶侧壁为能够折叠的波纹结构，内桶桶底为固定有过滤膜的环形支撑框，处理室中位于过滤膜下方为与臭氧发生器连通的净水腔，净水腔中设有驱动内桶桶底升降的形变气囊，该形变气囊设有延伸至处理室外部的气源接头。

7.根据权利要求1～4任一项所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述A²O处理装置为微动力装置。

8.根据权利要求7所述的节能型建筑水循环系统，其特征在于，所述倾斜屋顶采用太阳能玻璃，用于向A²O处理装置供电。