CN105692941A - 雨水收集系统及其处理雨水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雨水收集系统及其处理雨水的方法，雨水收集系统，包括雨水收集箱、反冲洗箱、石英砂过滤器、活性炭过滤器，所述雨水收集箱由一个曝气风机容纳腔和一个或多个储水箱组成，所述曝气风机容纳腔内设置有曝气风机，所述曝气风机通过多个球阀与储水箱内的曝气管连通，所述曝气管上设置有多个曝气孔，所述储水箱的底部设置有多个凹槽，每个凹槽外侧的储水箱侧壁上分别设置有储水箱排泥口，所述储水箱排泥口相对一侧的储水箱顶部设置有储水箱溢流口，所述储水箱的顶部一侧设置有多个储水箱进水口，所述储水箱的顶部另一侧设置有一个储水箱出水口。
Description
技术领域
本发明涉及雨水处理技术领域，具体说是一种雨水收集系统其处理雨水的方法。
背景技术
水资源短缺已成为制约我国经济可持续发展的一个不可忽略的重要因素。我国水资源在时空分配上不均匀，加之人类对水资源的不合理开采利用和严重浪费，以及工业化发展对水资源污染的加重等，使得用水矛盾越来越突出。而我国雨水资源丰富，年降水量达6190亿立方米，但是随着城市化建设的不断发展，不透水面积日益增多，大量的雨水径流未加以处理就直接排放，不但没有综合利用，还容易造成水体的污染。收集处理雨水，不仅可节约水源，还可减轻城市排水设施的负担。
雨水利用作为一项传统、实用并亟待开发的非常规水资源高效利用技术，越来越受到国家的重视。
目前，常用的雨水收集利用装置及技术方面的相关专利具有以下不足之处：
1.收集的雨水污染严重，特别是冲刷地面后的雨水，处理难度较大，运行费用高；
2.过滤效果不明显，处理水质较差，处理后的雨水不能用作生活回用水利用；
3.人工操作维护复杂，维修麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种雨水收集系统，解决目前雨水收集利用中存在的不足之处。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：雨水收集系统，包括雨水收集箱、反冲洗箱、石英砂过滤器、活性炭过滤器，所述雨水收集箱由一个曝气风机容纳腔和一个或多个储水箱组成，所述曝气风机容纳腔内设置有曝气风机，所述曝气风机通过多个球阀与储水箱内的曝气管连通，所述曝气管上设置有多个曝气孔，所述储水箱的底部设置有多个凹槽，每个凹槽外侧的储水箱侧壁上分别设置有储水箱排泥口，所述储水箱排泥口相对一侧的储水箱顶部设置有储水箱溢流口，所述储水箱的顶部一侧设置有多个储水箱进水口，所述储水箱的顶部另一侧设置有一个储水箱出水口，所述储水箱出水口下方的储水箱上设置有反冲器水箱连接口，所述储水箱出水口与储水箱内部的出水管连通，所述储水箱的顶部设置有多个吊耳和人孔，每条曝气管的底部分别通过多个曝气管固定架设置在储水箱的底部；
所述反冲洗箱由水箱和水箱溢流口组成，在水箱内部设置有带曝气孔的曝气管，所述水箱内的曝气管与曝气风机的其中一个球阀连接，所述水箱的一侧设置有水箱进水口，所述水箱进水口通过连接水管与反冲器水箱连接口连接，所述水箱进水口底部的水箱侧壁上设置有水箱排空管，与水箱进水口相对一侧的水箱侧壁底部设置有水箱出水口，所述水箱一侧的侧壁顶部设置有水箱溢流口，所述水箱的顶部分别设置有一个人孔和多个吊耳；
所述石英砂过滤器由石英砂过滤筒体和支腿组成，在石英砂过滤筒体底部设置有三条均匀排布的支腿，所述石英砂过滤筒体的一侧设置有圆形人孔，所述石英砂过滤筒体的顶部设置有石英砂过滤筒体进水管，其底部设置有石英砂过滤筒体出水管，在石英砂过滤筒体进水管的两侧分别设置有安全阀和排气管，所述石英砂过滤筒体内部的底部设置有水平的石英砂滤帽布板，所述石英砂滤帽布板上设置有多个石英砂滤帽，所述石英砂滤帽布板上方的石英砂过滤筒体内部由上往下依次设置有第一石英砂填料、第二石英砂填料和鹅卵石填料；
所述活性炭过滤器由活性炭过滤筒体和支腿组成，在活性炭过滤筒体底部设置有三条均匀排布的支腿，所述活性炭过滤筒体的一侧设置有圆形人孔，所述活性炭过滤筒体的顶部设置有活性炭过滤筒体进水管，其底部设置有活性炭过滤筒体出水管，在活性炭过滤筒体进水管的两侧分别设置有安全阀和排气管，所述活性炭过滤筒体顶部的一侧还设置有压力表，所述活性炭过滤筒体内部的底部设置有水平的活性炭滤帽布板，所述活性炭滤帽布板上设置有多个活性炭滤帽，所述活性炭滤帽布板上方的活性炭过滤筒体内部由上往下依次设置有活性炭填料和石英砂填料；
所述储水箱出水口通过连接水管分与石英砂过滤器和活性炭过滤器一侧的环形回流管连通，每个环形回流管上分别设置有多个控制阀门，所述水箱出水口通过反洗泵与两个环形回流管之间的连接水管连通，每个环形回流管的一侧还分别设置有下水道排管，所述活性炭过滤器一侧的环形回流管上还设置有与自来水管网连接的排放连接管，在储水箱和水箱的顶部及中间部位的外围分别设置有一圈槽钢。
作为优选，所述第一石英砂填料中石英砂的直径小于第二石英砂填料中石英砂的直径，且第一石英砂填料和第二石英砂填料的厚度相同，并大于鹅卵石填料的厚度。
作为优选，所述石英砂填料厚度为0.15～0.4米，作为支持层，且石英砂颗粒的直径为20～40毫米，所述活性炭填料厚度为1.0～1.5米，且活性炭填料为颗粒状的活性炭，所述石英砂填料和活性炭填料的总装填厚度为1.0～2.0米，且石英砂填料中石英砂的直径小于第一石英砂填料中石英砂的直径。
本发明还涉及上述雨水收集系统处理雨水的方法，包括以下步骤：
厂区屋顶雨水收集管道将雨水收集到雨水收集箱的储水箱中，收集后的雨水定期通过曝气风机向储水箱中曝气，储水箱中的曝气装置采用微孔曝气形式，以增加雨水中的溶氧量，便于后续处理，储水箱中的液位控制装置检测到液位达到较高液位时，储水箱中内的雨水通过水泵将雨水提及至石英砂过滤器和活性炭过滤器内，依次经过石英砂的过滤及活性炭的吸附截留，将雨水中的悬浮物、色度、臭味以及部分致病微生物去除，石英砂过滤器和活性炭过滤器排出的过滤水送至生活区回用，反冲洗水箱的水箱跟雨水收集箱的储水箱相通，即水箱中一直存有一部分水量供给石英砂过滤器和活性炭过滤器，在反洗时使用，当石英砂过滤器和活性炭过滤器中的压力达到一定值时，反洗泵自动启动，抽取反冲洗水箱中的水对石英砂过滤器和活性炭过滤器中的石英砂填料和活性炭填料进行反冲洗，反洗出的水通过下水道排管排入排放渠内，反洗后的石英砂过滤器和活性炭过滤器内的压力降低，继续进行雨水过滤过程，反洗泵自动停止。
作为优选，活性炭过滤器在装料之前，底部石英砂填料先进行溶液的稳定性试验，浸泡24小时后，符合全固型物的增加量不超过20mg/L，耗氧量的增加不超过10mg/L。
通过以上设置，本发明主要收集厂区屋顶的雨水，厂区屋顶收集到的雨水较地面收集的雨水，其中悬浮物含量低，没有大量泥沙树叶枯枝都杂物，定期向蓄水池曝气，以增加雨水溶氧量，便于后续处理。根据屋顶面积、当地降水量、降水周期等综合因素考虑，储水箱可以选择多个，以满足厂区用水量及厂区屋顶雨水收集量的要求。
石英砂过滤器作为一种机械过滤器，滤料采用石英砂作为填料，目的是去除雨水中的杂质，同时还具有有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，本系统采用的石英砂过滤器其独特优点还在于通过优化石英砂滤料的选择和过滤器的设计，实现过滤器的全自动运行，滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的适应性，即在过滤时滤床自动形成下疏上密的状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质。根据运行压力，采取自动反洗的系统，即当系统中压力过高时，反洗泵自动启动，用清水强力将滤料充分散开，这种冲洗效果明显，防止石英砂板结，并提高滤料的使用效率及使用年限，而且有利于滤料的过滤作用的实现，提高出水水质。石英砂过滤器不仅可有效去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、铁、有机物、农药、锰、细菌、病毒等污染物也有明显的去除作用，并具有过滤速度快、过滤精度高、截污容量大等优点；本发明中的石英砂过滤器利用一种或几种粒径的过滤介质，常温操作、耐酸碱、氧化，PH适用范围广，对雨水的过滤有明显作用。系统配置完善的保护装置和监测仪表，且具有反冲洗功能，泥垢等污染物能够很快被冲走，同时具有反洗耗水量少等优点。
常规活性炭过滤器的吸附工作是通过填料活性炭炭床来完成的，组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。本发明中的雨水通过炭床，水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面与石英砂填料之间形成含氧管能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。
填料活性炭的吸附原理是：在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响，一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大，所以粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流出过滤器中，难以控制。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便；本发明中的活性炭过滤器滤料，底部首先装填0.15～0.4米高的石英砂填料，作为支持层，石英砂的颗粒采用20～40毫米，石英砂上装填1.0～1.5米颗粒状的活性炭作为过滤层，总装填厚度为1.0～2.0米，且选用好的活性炭过滤器在装料之前，底部滤料石英砂应进行溶液的稳定性试验，浸泡24小时后，符合以下要求：全固型物的增加量不超过20mg/L，耗氧量的增加不超过10mg/L，在碱性介质中浸泡后，二氧化硅的增加不超过10mg/L，活性炭过滤器石英砂冲洗干净后装入设备内应仔细清洗，水流应由上往下冲洗，脏水由下部排出，直至出水澄清，然后装入颗粒性活性炭滤料，再进行清洗，水流由下而上冲洗，脏水由上部排出，运行一段时间后，该活性炭过滤器跟石英砂过滤器一样，自动反洗，以恢复填料的吸附活性，从而满足滤料吸附雨水中杂质，达到净化术的目的。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明雨水收集箱的主视结构图；
图4是本发明雨水收集箱的右视结构图；
图5是本发明雨水收集箱的俯视结构图；
图6是本发明反冲洗箱的主视结构图；
图7是本发明反冲洗箱的右视结构图；
图8是本发明反冲洗箱的俯视结构图；
图9是本发明石英砂过滤器的主视结构图；
图10是本发明石英砂过滤器的俯视结构图；
图11是本发明石英砂滤帽布板的结构图；
图12是本发明活性炭过滤器的主视结构图；
图13是本发明活性炭过滤器的俯视结构图；
图14是本发明活性炭滤帽布板的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1雨水收集系统
如图1-14所示，雨水收集系统，包括雨水收集箱1、反冲洗箱2、石英砂过滤器3、石英砂过滤器4，所述雨水收集箱1由一个曝气风机容纳腔101和一个或多个储水箱104组成，所述曝气风机容纳腔101内设置有曝气风机102，所述曝气风机102通过多个球阀103与储水箱104内的曝气管105连通，所述曝气管105上设置有多个曝气孔106，所述储水箱104的底部设置有多个凹槽107，每个凹槽107外侧的储水箱104侧壁上分别设置有储水箱排泥口108，所述储水箱排泥口108相对一侧的储水箱104顶部设置有储水箱溢流口109，所述储水箱104的顶部一侧设置有多个储水箱进水口110，所述储水箱104的顶部另一侧设置有一个储水箱出水口111，所述储水箱出水口111下方的储水箱104上设置有反冲器水箱连接口112，所述储水箱出水口111与储水箱104内部的出水管113连通，所述储水箱104的顶部设置有多个吊耳115和人孔116，每条曝气管105的底部分别通过多个曝气管固定架114设置在储水箱104的底部；
所述反冲洗箱2由水箱201和水箱溢流口202组成，在水箱201内部设置有带曝气孔106的曝气管105，所述水箱201内的曝气管105与曝气风机102的其中一个球阀103连接，所述水箱201的一侧设置有水箱进水口203，所述水箱进水口203通过连接水管204与反冲器水箱连接口112连接，所述水箱进水口203底部的水箱201侧壁上设置有水箱排空管205，与水箱进水口203相对一侧的水箱201侧壁底部设置有水箱出水口206，所述水箱201一侧的侧壁顶部设置有水箱溢流口202，所述水箱201的顶部分别设置有一个人孔116和多个吊耳115；
所述石英砂过滤器3由石英砂过滤筒体301和支腿302组成，在石英砂过滤筒体301底部设置有三条均匀排布的支腿302，所述石英砂过滤筒体301的一侧设置有圆形人孔116，所述石英砂过滤筒体301的顶部设置有石英砂过滤筒体进水管303，其底部设置有石英砂过滤筒体出水管304，在石英砂过滤筒体进水管303的两侧分别设置有安全阀305和排气管306，所述石英砂过滤筒体301内部的底部设置有水平的石英砂滤帽布板307，所述石英砂滤帽布板307上设置有多个石英砂滤帽308，所述石英砂滤帽布板307上方的石英砂过滤筒体301内部由上往下依次设置有第一石英砂填料309、第二石英砂填料310和鹅卵石填料311，所述第一石英砂填料309中石英砂的直径小于第二石英砂填料310中石英砂的直径，且第一石英砂填料309和第二石英砂填料310的厚度相同，并大于鹅卵石填料311的厚度；
所述石英砂过滤器4由活性炭过滤筒体401和支腿302组成，在活性炭过滤筒体401底部设置有三条均匀排布的支腿302，所述活性炭过滤筒体401的一侧设置有圆形人孔116，所述活性炭过滤筒体401的顶部设置有活性炭过滤筒体进水管402，其底部设置有活性炭过滤筒体出水管403，在活性炭过滤筒体进水管402的两侧分别设置有安全阀305和排气管306，所述活性炭过滤筒体401顶部的一侧还设置有压力表404，所述活性炭过滤筒体401内部的底部设置有水平的活性炭滤帽布板405，所述活性炭滤帽布板405上设置有多个活性炭滤帽406，所述活性炭滤帽布板405上方的活性炭过滤筒体401内部由上往下依次设置有活性炭填料407和石英砂填料408，石英砂填料408厚度为0.15～0.4米，作为支持层，且石英砂颗粒的直径为20～40毫米，所述活性炭填料407厚度为1.0～1.5米，且活性炭填料407为颗粒状的活性炭，所述石英砂填料408和活性炭填料407的总装填厚度为1.0～2.0米，且石英砂填料408中石英砂的直径小于第一石英砂填料309中石英砂的直径；
所述储水箱出水口111通过连接水管204分与石英砂过滤器3和石英砂过滤器4一侧的环形回流管501连通，每个环形回流管501上分别设置有多个控制阀门502，所述水箱出水口206通过反洗泵503与两个环形回流管501之间的连接水管204连通，每个环形回流管501的一侧还分别设置有下水道排管504，所述石英砂过滤器4一侧的环形回流管501上还设置有与自来水管网连接的排放连接管505，在储水箱104和水箱21的顶部及中间部位的外围分别设置有一圈槽钢506。
实施例2雨水收集系统处理雨水的方法
如图1-14所示，雨水收集系统处理雨水的方法，包括以下步骤：厂区屋顶雨水收集管道将雨水收集到雨水收集箱1的储水箱104中，收集后的雨水定期通过曝气风机102向储水箱104中曝气，储水箱104中的曝气装置采用微孔曝气形式，以增加雨水中的溶氧量，便于后续处理，储水箱104中的液位控制装置检测到液位达到较高液位时，储水箱104中内的雨水通过水泵将雨水提及至石英砂过滤器3和石英砂过滤器4内，依次经过石英砂的过滤及活性炭的吸附截留，将雨水中的悬浮物、色度、臭味以及部分致病微生物去除，石英砂过滤器3和石英砂过滤器4排出的过滤水送至生活区回用，石英砂过滤器4在装料之前，底部石英砂填料先进行溶液的稳定性试验，浸泡24小时后，符合全固型物的增加量不超过20mg/L，耗氧量的增加不超过10mg/L，反冲洗水箱的水箱跟雨水收集箱1的储水箱104相通，即水箱中一直存有一部分水量供给石英砂过滤器3和石英砂过滤器4，在反洗时使用，当石英砂过滤器3和石英砂过滤器4中的压力达到一定值时，反洗泵503自动启动，抽取反冲洗水箱中的水对石英砂过滤器3和石英砂过滤器4中的石英砂填料和活性炭填料407进行反冲洗，反洗出的水通过下水道排管504排入排放渠内，反洗后的石英砂过滤器3和石英砂过滤器4内的压力降低，继续进行雨水过滤过程，反洗泵503自动停止。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.雨水收集系统，包括雨水收集箱、反冲洗箱、石英砂过滤器、活性炭过滤器，其特征在于：所述雨水收集箱由一个曝气风机容纳腔和一个或多个储水箱组成，所述曝气风机容纳腔内设置有曝气风机，所述曝气风机通过多个球阀与储水箱内的曝气管连通，所述曝气管上设置有多个曝气孔，所述储水箱的底部设置有多个凹槽，每个凹槽外侧的储水箱侧壁上分别设置有储水箱排泥口，所述储水箱排泥口相对一侧的储水箱顶部设置有储水箱溢流口，所述储水箱的顶部一侧设置有多个储水箱进水口，所述储水箱的顶部另一侧设置有一个储水箱出水口，所述储水箱出水口下方的储水箱上设置有反冲器水箱连接口，所述储水箱出水口与储水箱内部的出水管连通，所述储水箱的顶部设置有多个吊耳和人孔，每条曝气管的底部分别通过多个曝气管固定架设置在储水箱的底部；
所述反冲洗箱由水箱和水箱溢流口组成，在水箱内部设置有带曝气孔的曝气管，所述水箱内的曝气管与曝气风机的其中一个球阀连接，所述水箱的一侧设置有水箱进水口，所述水箱进水口通过连接水管与反冲器水箱连接口连接，所述水箱进水口底部的水箱侧壁上设置有水箱排空管，与水箱进水口相对一侧的水箱侧壁底部设置有水箱出水口，所述水箱一侧的侧壁顶部设置有水箱溢流口，所述水箱的顶部分别设置有一个人孔和多个吊耳；
所述石英砂过滤器由石英砂过滤筒体和支腿组成，在石英砂过滤筒体底部设置有三条均匀排布的支腿，所述石英砂过滤筒体的一侧设置有圆形人孔，所述石英砂过滤筒体的顶部设置有石英砂过滤筒体进水管，其底部设置有石英砂过滤筒体出水管，在石英砂过滤筒体进水管的两侧分别设置有安全阀和排气管，所述石英砂过滤筒体内部的底部设置有水平的石英砂滤帽布板，所述石英砂滤帽布板上设置有多个石英砂滤帽，所述石英砂滤帽布板上方的石英砂过滤筒体内部由上往下依次设置有第一石英砂填料、第二石英砂填料和鹅卵石填料；
所述活性炭过滤器由活性炭过滤筒体和支腿组成，在活性炭过滤筒体底部设置有三条均匀排布的支腿，所述活性炭过滤筒体的一侧设置有圆形人孔，所述活性炭过滤筒体的顶部设置有活性炭过滤筒体进水管，其底部设置有活性炭过滤筒体出水管，在活性炭过滤筒体进水管的两侧分别设置有安全阀和排气管，所述活性炭过滤筒体顶部的一侧还设置有压力表，所述活性炭过滤筒体内部的底部设置有水平的活性炭滤帽布板，所述活性炭滤帽布板上设置有多个活性炭滤帽，所述活性炭滤帽布板上方的活性炭过滤筒体内部由上往下依次设置有活性炭填料和石英砂填料；
所述储水箱出水口通过连接水管分与石英砂过滤器和活性炭过滤器一侧的环形回流管连通，每个环形回流管上分别设置有多个控制阀门，所述水箱出水口通过反洗泵与两个环形回流管之间的连接水管连通，每个环形回流管的一侧还分别设置有下水道排管，所述活性炭过滤器一侧的环形回流管上还设置有与自来水管网连接的排放连接管，在储水箱和水箱的顶部及中间部位的外围分别设置有一圈槽钢。
2.如权利要求1所述的雨水收集系统，其特征在于：所述第一石英砂填料中石英砂的直径小于第二石英砂填料中石英砂的直径，且第一石英砂填料和第二石英砂填料的厚度相同，并大于鹅卵石填料的厚度。
3.如权利要求1所述的雨水收集系统，其特征在于：所述石英砂填料厚度为0.15～0.4米，作为支持层，且石英砂颗粒的直径为20～40毫米，所述活性炭填料厚度为1.0～1.5米，且活性炭填料为颗粒状的活性炭，所述石英砂填料和活性炭填料的总装填厚度为1.0～2.0米，且石英砂填料中石英砂的直径小于第一石英砂填料中石英砂的直径。
4.如权利要求1所述的雨水收集系统处理雨水的方法，其特征在于，包括以下步骤：厂区屋顶雨水收集管道将雨水收集到雨水收集箱的储水箱中，收集后的雨水定期通过曝气风机向储水箱中曝气，储水箱中的曝气装置采用微孔曝气形式，以增加雨水中的溶氧量，便于后续处理，储水箱中的液位控制装置检测到液位达到较高液位时，储水箱中内的雨水通过水泵将雨水提及至石英砂过滤器和活性炭过滤器内，依次经过石英砂的过滤及活性炭的吸附截留，将雨水中的悬浮物、色度、臭味以及部分致病微生物去除，石英砂过滤器和活性炭过滤器排出的过滤水送至生活区回用，反冲洗水箱的水箱跟雨水收集箱的储水箱相通，即水箱中一直存有一部分水量供给石英砂过滤器和活性炭过滤器，在反洗时使用，当石英砂过滤器和活性炭过滤器中的压力达到一定值时，反洗泵自动启动，抽取反冲洗水箱中的水对石英砂过滤器和活性炭过滤器中的石英砂填料和活性炭填料进行反冲洗，反洗出的水通过下水道排管排入排放渠内，反洗后的石英砂过滤器和活性炭过滤器内的压力降低，继续进行雨水过滤过程，反洗泵自动停止。
5.如权利要求4所述的雨水收集系统处理雨水的方法，其特征在于：活性炭过滤器在装料之前，底部石英砂填料先进行溶液的稳定性试验，浸泡24小时后，符合全固型物的增加量不超过20mg/L，耗氧量的增加不超过10mg/L。
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