CN105544698A - 一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市雨水处理系统领域，具体地指一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统。区域内包括污水总管、雨水支管和污水支管；所述的污水支管的排放端与污水总管连通，区域按网格状划分为多个片区，每个片区面积为0.2～4平方公里；每个片区内设置有污水支管、雨水支管和至少一个的弃流井；弃流井包括井体，井体上设有与雨水支管的排放端连通的进水管、与自然水体连通的出水管和与污水总管连通的弃流管。本发明结构简单，通过在片区设置独立的弃流井解决了现有技术初期雨水远距离输送过程中的延迟问题，既减轻了污水处理厂的处理压力又避免了初期雨水污染自然水，对雨水的排放处理更为合理高效。

Description

一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统

技术领域

本发明涉及城市雨水处理系统领域，具体地指一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统。

背景技术

当前社会，城市化发展越来越迅速，城市的面积越来越大，城市雨水管网结构越来越复杂，城市雨水处理系统的处理压力越来越大。目前，城市雨水管网分为三种：分流制、合流制和混流制。

早期的分流制水处理系统拥有完整的雨水管网结构，城市污水系统与雨水管网完全分离，城市污水直接通过污水管网进入到污水处理系统中进行收集和处理，雨水管网直接收集城市雨水排放到自然水体中，两者不连通互不干扰。早期的分流制雨水管网没有考虑到初期雨水存在严重污染的问题，随着工业化的不断进展，初期雨水的污染程度越来越严重，如果不对初期雨水进行处理直接排放到自然水体中，就会对自然水体造成严重的污染。

因此，现有技术中的分流制雨水管网一般在城市某个区域修建一个调蓄池或是截流井结构，通过将初期雨水蓄积起来输送到城市污水处理系统进行处理避免直接排放到自然水体中。使用这种分流制的雨水管网结构，能够有效的将初期雨水输送到城市污水处理系统中，避免初期雨水污染城市自然水体，后期洁净雨水直接排放至自然水体又减轻了城市污水处理系统的压力，在整个雨水分配上，这种分流制的雨水管网有很多的优点，更适合现有城市的使用。

但是随着城市范围的不断扩展，现有的分流制雨水管网结构存在很大的缺陷，现有城市一般在整个城区结构内设置几套大型的水处理系统，每套水处理系统涵盖的区域面积太大，没有充分考虑到雨水在管道或是地表径流上的延迟时间，初雨要么是直接排放到自然水体引发严重的污染事故，要么是与大量的后期洁净雨水混合汇流到污水处理厂内严重增加污水处理厂的处理压力，对于初期雨水和后期雨水的调控并不合理，不能进行完全的分离。例如，某城市在靠近城市污水处理系统的地区修建有调蓄池，假设M地区距离该调蓄池1Km，M地区内的城市雨水通过管网直接排放到调蓄池，M地区的城市初期雨水完全排放到调蓄池的时间为T1。对于超出该区域的距离调蓄池较远的地区，假设N地区距离调蓄池的直线距离为10km，N地区的城市初期雨水完全排放到调蓄池的时间为T2，从时间长短来看，T2显然要远远大于T1。而当调蓄池收集满了初期雨水后，超出的雨水就开始自动排放到自然水体中，调蓄池从开始收集雨水到开始向自然水体排放的时间为T3。实际运行时，如果仅仅顾及M地区的雨水排放情况，即M地区的初期雨水能够通过调蓄池进入到污水处理系统中、后期的洁净雨水能够排放到自然水体中，需要T3大于T1，一旦超出T3，调蓄池立马向自然水体排放，而此时N地区流向调蓄池的雨水还是污染很严重的初期雨水，即T3小于T2，向自然水体排放无疑会造成很严重的污染。

如果仅仅考虑到N地区的雨水排放情况，即T3大于T2，那N地区的初期雨水能够通过调蓄池进入到城市污水处理系统中，得到很好的处理。但是对于M地区来说，M地区有大量的后期洁净雨水也在调蓄池排放N地区的初期雨水的时间内排放到了城市污水处理系统中，这样的排放情况会给城市污水系统造成很大的处理压力。另外，实际运行时M地区和N地区的管网一般为连通情况，由于距离的不同，路途上的滞留作用，N地区的初期雨水可能会严重污染M地区的后期洁净雨水，也会导致雨水排放情况的不合理。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种基于分流制管网的分片雨水分流、调蓄及处理系统。

本发明的技术方案为：一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，所述区域内包括污水总管、雨水支管和污水支管；所述的污水支管的排放端与污水总管连通，其特征在于：所述区域按网格状划分为多个片区，每个片区面积为0.2～4平方公里；所述的每个片区内设置有污水支管、雨水支管和至少一个的弃流井；所述弃流井包括沉淀室、浮箱室和浮球室三个相互独立的腔室，弃流井井体上设置有与该片区内与之对应的雨水支管的排放端连通的进水管、与自然水体连通的出水管和与污水总管连通的弃流管；所述沉淀室与进水管连通，所述浮箱室和浮球室共同连接出水管，所述浮球室连接弃流管。

进一步的所述井体内设置沉淀室、浮箱室和浮球室三个相互独立的腔室，所述沉淀室连接进水管，所述浮箱室、浮球室共同连接出水管，所述浮球室连接弃流管，所述弃流管管口分别低于进水管、出水管管口，所述沉淀室与浮箱室之间开有第一溢流口，所述沉淀室与浮球室之间开有第二溢流口，所述第一溢流口的面积小于第二溢流口的面积，所述第一溢流口、第二溢流口均高于弃流管管口，所述浮箱室内设有浮箱，所述浮球室内设有连通至弃流管的弃流通道和可将弃流通道口覆盖的浮球，所述浮箱的重量大于浮球的重量，所述浮箱与浮球之间通过连接装置连接。

进一步的所述井体内设置相互垂直的竖直布置的第一挡墙和第二挡墙，所述第一挡墙与井体内壁之间围成沉淀室，所述第一挡墙的一部分、第二挡墙与井体内壁之间围成浮箱室，所述第一挡墙的另一部分、第二挡墙与井体内壁之间围成浮球室。

进一步的所述第一溢流口开在第一挡墙的一部分上，所述第二溢流口开在第一挡墙的另一部分上。

进一步的所述第二溢流口底部开有旱季污水溢流口，所述旱季污水溢流口低于第二溢流口开设。

进一步的所述连接装置包括连接绳，所述连接绳一端与浮箱固定，另一端穿过滑轮组与浮球固定。

进一步的所述浮箱室与浮球室之间底部开有泄水孔，所述泄水孔的孔径小于出水管和弃流管管口的面积。

进一步的所述浮箱室内底部设有浮箱限位块。

进一步的还包括污水处理厂，所述的污水处理厂与污水总管的排放端连通。

进一步的所述的污水总管的排放端与污水处理厂的进口端之间设置有调蓄池。

本发明的有益效果有：

1、将整个区域划分为网格状小片区，在每个单独片区里面设置弃流井，这样的结构能够避免在远离弃流井的初期雨水在输送路途中的延迟，可以有效的将初期雨水和后期洁净雨水进行分离，既减轻了污水处理厂的压力又避免了初期雨水污染自然水体；

2、将管网划分为面积在0.2-4平方公里的片区，每个片区设立单独的小型弃流井，每个弃流井对每个片区内的雨水进行处理。由于片区面积较小，每个片区内距离小型弃流井远点与近点的雨水汇流至小型弃流井进水口的时间差较小，初雨与后期雨水的混合度大大降低，雨水的处理效果显著提高。此外，各个片区通过各自的弃流井对片区内的雨水进行处理，不同片区雨水的处理过程可以同时进行，大大的提高了雨水处理的效率；

3、通过弃流井与雨水支管的配合使用形成每个片区的独立雨水处理小系统，使雨水处理的更及时，能够最大程度的使污染严重的初期雨水进入到污水处理厂，后期洁净雨水自动排放到自然水体中，不会增加污水处理厂的处理压力；

4、通过将整个管网区域划分为面积较小的片区，再在片区内设置独立的小型的雨水处理系统以达到初雨调蓄弃流的目地，相较于在整个区域内修建总的大型的雨水调蓄系统，本发明的片区独立结构更为经济性，节省了大量的人力和物力；

5、弃流井可以将初雨进行弃流，根据收水区域的初雨量来确设定弃流量，通过此装置把初雨弃流到污水处理厂，后期雨水则可直接排放至自然水体。

每个片区面积大小为0.2～4平方公里，假设距离弃流井最远端的初期雨水进入到弃流井的时间为T4，弃流井从开始下雨弃流的时间到弃流完成后的时间为T。实际使用时，可以直接设置T等于或是大于T4，因为片区面积比较小，T4取值也相对较小，只有少部分后期洁净雨水混杂在初期雨水中进入到污水处理厂，这样小部分的雨水并不会增加污水处理厂的压力，绝大部分的后期洁净雨水直接排放到自然水体，有效的提高了初雨与后期雨水的分离效率。

本发明结构简单，将城市水处理系统划分独立的片区，通过在片区设置独立的弃流井解决了现有技术初期雨水远距离输送过程中的延迟问题，既减轻了污水处理厂的处理压力又避免了初期雨水污染自然水，对雨水的排放处理更为合理高效，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的水处理系统的结构示意图；

图2：本发明弃流井的结构示意图；

图3：本发明弃流井的俯视图；

图中，1—弃流井、2—进水管、3—出水管、4—沉淀室、5—浮箱室、6—浮球室、7—浮球、8—浮箱、9—弃流管、10—第一溢流口、11—第二溢流口、12—泄水孔、13—滑轮组、14—第一挡墙、15—第二挡墙、16—弃流通道、17—旱季污水溢流口、18—浮箱限位块、19—片区、20—污水总管、21—污水处理厂、22—污水支管、23—雨水支管、24—自然水体、25—调蓄池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～3，本实施例将整个水处理区域内按网格状划分，每个片区19的面积为0.2～4平方公里。因为片区的面积较小，雨水在输送到雨水处理系统的过程中延迟时间较短，不会出现初期雨水和后期洁净雨水难以分离的现象。

片区19可以均匀划分，也可以按照实际地形实际布置，每个片区19通过污水总管20连通形成整体的水处理系统，片区面积按照0.2～4平方公里划分。每个片区19的污水和初期雨水通过污水总管20排放到污水处理厂21进行综合处理。因此，本实施例的污水总管20的排放端与调蓄池25连通，调蓄池25的出口端与污水处理厂21连通。实际使用时，污水处理厂21的出力量固定，一旦下雨，整个区域内的初雨全部排放到污水处理厂21，这样会导致污水处理厂21崩溃，因此，本实施例在污水处理厂21的进口端设置调蓄池25，调蓄池25能够将大部分或是所有的初雨存储起来，避免污水处理厂21的超负荷运转。等到降雨结束后，通过潜水泵等设备将调蓄池25中的污水排放到污水处理厂21进行综合处理，避开污水产生的高峰期。

每个片区19内包含至少一条的污水支管22、至少一条的雨水支管23和至少一个弃流井1。污水支管22收集该片区19内的污水并将其输送到污水总管20内，污水支管22的排放端与污水总管20连通。

雨水支管23用于收集该片区19内的雨水并将其输送到弃流井1内，雨水在弃流井1内完成初期雨水和后期雨水的分离。弃流井1将初期雨水排放到污水总管20中进行综合治理，将后期雨水排放到自然水体24中。本实施例通过弃流井1实现简单的初期雨水弃流、雨水调蓄及处理的目的。

因此，本实施例的弃流井1的排放端设置有与污水总管20连通的弃流管4以及与自然水体24连通的出水管3，弃流井1的进口管2与雨水支管23的排放端连通。

本实施例的运行过程为：雨水通过每个片区19内的雨水支管23收集，流入到各个片区19内的弃流井1中，弃流井1将初期雨水分离出来输送到污水总管20内，然后随污水一起进入到污水处理厂进行综合治理，后期雨水直接通过管道排放到自然水体24中。本实施例将整个城市的水处理系统划分为小的片区19，避免了雨水在输送过程中在管道中的长时间延迟，解决了距离远的初期雨水和距离近的后期雨水难以分离的问题，另外本实施例使用的小的弃流井1，不用建造大型的调蓄池，工程造价更为低廉，侵占的土地面积更小，能够利用城市空余地带修建弃流井1，结构更为合理，布置方式更为方便。

本实施例使用的弃流井1的结构图见2～3，本实施例的弃流井包括井体，所述井体内设置沉淀室4、浮箱室5和浮球室6三个相互独立的腔室，所述沉淀4室连接进水管2，所述浮箱室5、浮球室6共同连接出水管3，所述浮球室6连接弃流管9，所述弃流管9管口分别低于进水管2、出水管3管口，所述沉淀室4与浮箱室5之间开有第一溢流口10，所述沉淀室4与浮球室6之间开有第二溢流口11，所述第一溢流口10的面积小于第二溢流口11的面积，所述第一溢流口10、第二溢流口11均高于弃流管9管口，所述浮箱室5内设有浮箱8，所述浮球室6内设有连通至弃流管9的弃流通道16和可将弃流通16道口覆盖的浮球7，所述浮箱8的重量大于浮球7的重量，所述浮箱8与浮球7之间通过连接装置连接。

上述技术方案中，所述井体内设置相互垂直的竖直布置的第一挡墙14和第二挡墙15，所述第一挡墙14与井体内壁之间围成沉淀室4，所述第一挡墙14的一部分、第二挡墙15与井体内壁之间围成浮箱室5，所述第一挡墙14的另一部分、第二挡墙15与井体内壁之间围成浮球室6。所述第一溢流口10开在第一挡墙14的一部分上，所述第二溢流口11开在第一挡墙14的另一部分上。

上述技术方案中，所述第二溢流口11底部开有旱季污水溢流口17，所述旱季污水溢流口17低于第二溢流口11开设。晴天时的旱流污水通过进水管2进入精确弃流井，在沉淀室4沉淀后，通过旱流污水溢流口17进入浮球室6，再通过弃流管9排出。由于旱流污水溢流口17高度低于第二溢流口11和第一溢流口10，旱流污水不会进入浮箱室5，可避免浮箱室5泄水孔12发生堵塞。

上述技术方案中，所述连接装置包括连接绳，所述连接绳一端与浮箱8固定，另一端穿过滑轮组13与浮球7固定。

上述技术方案中，所述浮箱室5与浮球室6之间底部开有泄水孔12，所述泄水孔12的孔径小于出水管3和弃流管9管口的面积。

上述技术方案中，所述浮箱室5内底部设有浮箱限位块18。

本实施例雨水通过进水管2进入精确弃流井，在沉淀室4沉淀后，通过第一溢流口10、第一溢流口11分别进入浮箱室5和浮球室6。浮箱8与浮球7通过滑轮组13相连。由于浮箱5的重量大于浮球的重量，初始状态下浮箱8处于最低位置，而浮球7处于最高位置(即开启状态)，若开始下雨，则初雨可通过弃流管9弃流。当雨量逐渐增大时，浮箱室5内的水位逐渐升高，达到停止弃流水位，此时浮箱8在浮力作用下达到最高位置，而浮球7达到最低位置(即关闭状态)。由于浮球7堵住弃流通道16，此时雨水会在浮球室6内聚集，当浮球室6内水位升高至出水管4处时，雨水从出水管4排出，此时雨水已变得较为干净，达到了预处理的效果。此装置需要定期维护，清理沉淀室内的淤泥。其中，第一溢流口10、第一溢流口11的开口大小比例和停止弃流水位，可根据不同情况的初雨量的体积设定。

弃流井的结构可以为多种结构，不限于本实施例所描述的弃流井。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，所述区域内包括污水总管(20)、雨水支管(23)和污水支管(22)；所述的污水支管(22)的排放端与污水总管(20)连通，其特征在于：所述区域按网格状划分为多个片区(19)，每个片区(19)面积为0.2～4平方公里；所述的每个片区(19)内设置有污水支管(22)、雨水支管(23)和至少一个的弃流井(1)；所述弃流井(1)包括沉淀室(4)、浮箱室(5)和浮球室(6)三个相互独立的腔室，弃流井(1)井体上设置有与该片区(19)内与之对应的雨水支管(23)的排放端连通的进水管(2)、与自然水体(24)连通的出水管(3)和与污水总管(20)连通的弃流管(9)；所述沉淀室(4)与进水管(2)连通，所述浮箱室(5)和浮球室(6)共同连接出水管(3)，所述浮球室连接弃流管(9)。

2.如权利要求1所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述弃流管(9)管口分别低于进水管(2)、出水管(3)管口，所述沉淀室(4)与浮箱室(5)之间开有第一溢流口(10)，所述沉淀室(4)与浮球室(6)之间开有第二溢流口(11)，所述第一溢流口(10)的面积小于第二溢流口(11)的面积，所述第一溢流口(10)、第二溢流口(11)均高于弃流管(9)管口，所述浮箱室(5)内设有浮箱(8)，所述浮球室(6)内设有连通至弃流管(9)的弃流通道(16)和可将弃流通道口覆盖的浮球(7)，所述浮箱(8)的重量大于浮球(7)的重量，所述浮箱(8)与浮球(7)之间通过连接装置连接。

3.如权利要求2所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述井体内设置相互垂直的竖直布置的第一挡墙(14)和第二挡墙(15)，所述第一挡墙(14)与井体内壁之间围成沉淀室(4)，所述第一挡墙(14)的一部分、第二挡墙(15)与井体内壁之间围成浮箱室(5)，所述第一挡墙(14)的另一部分、第二挡墙(15)与井体内壁之间围成浮球室(6)。

4.如权利要求2所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述第一溢流口(10)开在第一挡墙(14)的一部分上，所述第二溢流口(11)开在第一挡墙(14)的另一部分上。

5.如权利要求4所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述第二溢流口(11)底部开有旱季污水溢流口(17)，所述旱季污水溢流口(17)低于第二溢流口(11)开设。

6.如权利要求2所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述连接装置包括连接绳，所述连接绳一端与浮箱(8)固定，另一端穿过滑轮组(13)与浮球(7)固定。

7.如权利要求2所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述浮箱室(5)与浮球室(6)之间底部开有泄水孔(12)，所述泄水孔(12)的孔径小于出水管(3)和弃流管(9)管口的面积。

8.如权利要求7所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述浮箱室(5)内底部设有浮箱限位块(18)。

9.如权利要求1所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：还包括污水处理厂(21)，所述的污水处理厂(21)与污水总管(20)的排放端连通。

10.如权利要求9所述的一种基于分流制管网的区域分片雨水弃流处理系统，其特征在于：所述的污水总管(20)的排放端与污水处理厂(21)的进口端之间设置有调蓄池(25)。