CN105804153B - 一种雨水精准弃流过滤存储一体罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，包括罐体和设置在罐体上的弃流装置和过滤井，弃流装置上设置有入水口，弃流装置通过导液口与过滤井相贯通，过滤井通过雨水收集管与罐体内部相贯通。本方案的有益效果为：根据各城市所规划的初期雨水弃流值，在任何降雨情况下，均能精准实现雨水精准弃流‑过滤‑存储‑渗漏功能，并且能有效地确保行洪安全，结构紧凑可靠，维护方便。

Description

一种雨水精准弃流过滤存储一体罐

技术领域

本发明涉及一种雨水存储设备，特别是一种设置于地下的集雨水弃流、过滤、存储及渗漏于一体的设备。

背景技术

以往城市建设解决雨水排放问题的思路是快排块放，通过地面雨水口收集将其排水市政雨水管网系统，最终引流至自然水域。这种处理方法并未考虑雨水的收集再利用，浪费了自然资源，并且未设置调蓄与净化设施，在强降雨环境下被雨水卷入管路系统的垃圾与杂物不仅容易堵塞管路，同样会对自然水域造成环境污染。

为了解决上问题，国家提出了“海绵城市”这一概念，即针对现代化城市设计的新型雨洪管理概念，使城市基础设施能够适应环境变化，能够弹性应对雨水带来的冲击，在降雨时吸水、蓄水、渗水、净水，在必要时将存储并处理后的雨水释放利用。

现有技术中对雨水存储及利用的思路是集中至大型蓄水池内储存，需要时再通过管道进行输送或移动工具转运，此类大型蓄水池维护成本较高，且雨水挥发及运输中的消耗等浪费程度较严重，并未做到真正的节能环保及资源充分利用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种设置于地下的集雨水弃流、过滤、存储及渗漏于一体的设备，通过下述技术方案来实现：

一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，包括罐体和设置在罐体上的弃流装置和过滤井，弃流装置上设置有入水口，弃流装置通过导液口与过滤井相贯通，过滤井通过雨水收集管与罐体内部相贯通。

作为选择，所述弃流装置内部位于导液口所在的侧壁上设置有浮球腔室，浮球腔室内设置有分隔板将其分割为上腔室与下腔室，上腔室进液口设置有可拆卸的挡块，分隔板上设置有通孔将上下腔室贯通，浮球腔室外壁靠近底部位置设置横向有弃流隔板，弃流隔板将弃流装置内部剩余的空间分割为蓄流腔和弃流腔，弃流隔板上设置有弃流口，将蓄流腔与弃流腔相贯通，弃流口面积小于入水口面积，浮球腔室外壁上还设置有贯通蓄流腔与上腔室的进液口，贯通蓄流腔与下腔室的漏液口，以及贯通下腔室与弃流腔的排液口，进液口设置有可拆卸的挡条。

作为选择，弃流装置内还设置有用于开闭通孔的第一浮球阀与开闭弃流口的第二浮球阀，第一浮球阀的浮球设置于蓄流腔内，通过第一连接杆与设置于上腔室内的第一球塞相连接；第二浮球阀的浮球设置于下腔室内，通过第二连接杆与设置于蓄流腔内的第二球塞相连接，弃流口下方设置有磁吸阀。

作为选择，弃流装置内部靠近顶端位置设置有泄洪口，底部设置有与弃流腔贯通的弃流管道，弃流管道上设置有单向阀。

作为选择，所述过滤井内设置有逆向过滤装置，所述逆向过滤装置包括设置于导液口下方的法兰挡板以及环形内壁，法兰挡板和环形内壁包围而成的腔室下方开口为过滤入口，组合式过滤装置设置于过滤入口上方，雨水收集管位于组合式过滤装置上方。

作为选择，所述组合式过滤装置包括框架和过滤模块，框架内部设置有数层过滤格，过滤模块设置在过滤格内，过滤模块的尺寸、大小均相等，互相之间可替换，过滤模块内设置有过滤芯体，过滤芯体为石英砂、活性炭、滤网或滤布。

作为选择，所述过滤井底部设置有排污口和排污管道，排污口面积小于导液口面积，排污口上方设置有第三浮球阀，排污管道上设置有单向阀，所述浮球阀包括第三球塞、第三连接杆和第三浮球，第三球塞上设置有漏液口，第三浮球设置于环形内壁与过滤井壁之间，第三浮球上方与下方均设置有限位板。

作为选择，所述罐体为双层壁结构，内胆壁所包围的腔室构成储水腔，内胆壁和外壁间的腔室构成渗漏腔，渗漏腔内间隔设置有支撑肋板，支撑肋板上开设有引水孔，罐体外壁下部开设有渗漏孔，内胆壁上部设置有贯通储水腔与渗漏腔的溢流孔，溢流孔上设置有单向阀。

作为选择，罐体顶部与过滤井顶部均设置有检修口，罐体设置于路面下方的基建坑内，基建坑壁和底部铺设有渗水土工布，罐体与基建坑壁间用滞流渗流层填充，基建坑底部还设置有加固层，支撑座设置于加固层上方。

本方案的特点在于：

1. 整合雨水弃流、过滤、存储与渗漏功能于一体，降雨后雨水从入水口进入弃流装置，前期被污染的雨水被弃流，然后弃流装置开始收集相对较为干净的雨水，此部分雨水通过导液口进入过滤井，被逆向过滤设备所过滤，然后通过雨水收集管进入罐体的储水腔内存储，当雨水存储量达到溢流孔高度时，通过溢流孔流入渗漏腔，再通过渗漏腔向外渗漏，实现了雨水精准弃流-过滤-收集-渗漏-再利用的环保节能效果；

2. 通过第一浮球阀、第二浮球阀和磁吸阀的组合设置，实现液位自动控制阀门开闭，从而实现雨水自动弃流与收集，可根据所在城市的前期雨水弃流量，设置弃流装置内各腔室的容积，第一、第二浮球阀的浮力值以及磁吸阀的开闭阈值，实现精准弃流，使弃流装置在弃流完毕后较为迅速地收集雨水，避免对雨水资源的浪费；

3. 上腔室入水口设置有可拆卸的挡条，可通过调整挡条的数目以调整上腔室最大蓄流量，从而控制装置总弃流量，挡条数目越多，上腔室最大蓄流量越大，一次性进入下腔室的水量越大，关闭电磁阀需要弃流次数越少，从而达到控制弃流总量的目的，以此实现适应不同城市对弃流量的不同需求；

4. 逆向过滤设备内设置的组合式过滤装置中，各过滤模块采用标准化设计，尺寸、大小均相等，互相之间可替换，过滤模块的数量可根据过滤需求进行调整，按雨水过滤方向设置为前期过滤模块，中期过滤模块和后期过滤模块，前期过滤模块内可采用数目较低的石英砂，对雨水中的大颗粒杂质进行过滤，中期过滤模块可采用目数较高的石英砂，对杂质进行再次过滤，后期过滤模块可采用活性炭，对雨水中的细小颗粒物质进行吸附，通过上述多层过滤设计，能有效地对雨水进行过滤清洁；

5. 弃流管道与排污管道上均设置有单向阀，避免市政排污管道内的污水通过排污管进入过滤井；

6. 渗漏腔内间隔设置有支撑肋板，提高了罐体的承载力和安全性能，同时支撑肋板上设置有引水孔，使整个渗漏腔内贯通，雨水在渗漏腔内均匀分布，避免了雨水长期集中堆积于某一处导致的罐体变形，溢流孔上设置有单向膜，雨水只能从渗漏腔单向流动，避免雨水从渗漏腔倒灌回储水腔，罐体与基建坑之间填充有滞流渗流层，雨水经渗漏孔渗出后进入滞流渗流层，再进一步进入周边土壤渗漏层，以实现整个区域内的雨水存储与地底渗漏，滞流渗流层采用直径1mm-10mm的砂砾石组成；

7. 本方案可灵活设置于市内道路非机动车道、人行道或市政公园、绿地等地面下方，无需占用地表空间；

8. 因罐体蓄水后重量较大，罐体底部设置有支撑座，对罐体进行外部支撑，同时在设置罐体时，地下承载部位应加设一层加固层，避免沉陷；

9. 工作人员可以直接从检修口进入罐体或过滤装置内进行检修或替换作业，维护方便。

本发明的工作流程为：

1. 雨水从入水口进入弃流装置，由于初始状态下磁吸阀关闭，雨水在蓄流腔内积蓄，一小部分雨水通过漏液口进入下腔室，随即通过排液口进入弃流腔通过弃流管道排出；

2. 蓄流腔内液位持续上升，使第一浮球阀关闭通孔，雨水进入上腔室开始蓄水；

3. 当液位上升至磁吸阀预设值时，磁吸阀打开，蓄流腔内液位通过弃流口迅速排出，液位下降，第一浮球阀开启通孔，上腔室内积蓄的雨水通过通孔进入下腔室，蓄流腔内液位近乎排空后，磁吸阀关闭，蓄流腔重新开始蓄水；

4. 步骤3重复N次后，已排出的雨水已达到城市预设初期雨水弃流量要求，可以开始收集后续的清洁雨水，此时下腔室内雨水积蓄到第二浮球阀的关闭预设值，第二浮球阀将弃流口关闭，磁吸阀同时关闭，整个液位开始持续上升，雨水从导液口进入过滤井；

5. 雨水进入过滤井后，向下通过环形内壁与过滤井壁间的空间进入过滤井底部，部分雨水通过排污口排出，同时将上一次过滤后残留在底部的部分杂质一并从排污口冲走，由于排污口面积小于导液口，因此雨水在底部积蓄，当液位积蓄至一定位置后，抬起第三浮球，第三球塞将排污口关闭，进一步提高液位积蓄速度；

6. 积蓄的雨水从过滤入口进入逆向过滤设备，杂质被过滤后的雨水通过雨水收集管进入罐体储水腔收集；

7. 当罐体储水腔内的雨水积蓄至一定程度时，通过溢流孔进入渗漏腔，通过渗漏腔支撑肋板上的引水孔自由流动，再通过渗漏孔直接渗入周边滞流渗流层；

8. 当遭遇强降雨时，流入过滤井内的雨水来不及被过滤装置过滤，过滤井内液位升高，弃流装置内的液位升至泄洪口处，多余的雨水通过泄洪口进入市政排水管道，保证行洪通畅；

9. 当降雨停止后，随着排液口不停将雨水排出，整体液位持续下降，首先弃流装置排出蓄流腔内的雨水，下腔室内雨水也随之排尽，第二浮球阀开启，弃流装置恢复初始状态，同时过滤井的导液口不再进水，内部积蓄的雨水从第三球塞的漏液口随排污口排出，当液位下降至一定程度时，第三浮球阀开启，进一步提高排水速度，将过滤井内雨水排空，同时将被过滤后沉积的杂质一并从排污口排出，通过排污管排入市政排污管道；

步骤4中的重复次数N，取决于城市初期雨水弃流量这一数值，可通过城市规划设计中获得，与本装置内部结构规格换算后，需要弃流的流量为V，蓄流腔一次最大蓄流量为V1，上腔室最大蓄流量为V2，下腔室满足第二浮球阀闭合弃流口的流量为V3，各腔室设置应满足，N=V/V1=V3/V2，向上取整。

综上所述，本方案的有益效果为：根据各城市所规划的初期雨水弃流值，在任何降雨情况下，均能精准实现雨水精准弃流-过滤-存储-渗漏功能，并且能有效地确保行洪安全，结构可靠，维护方便。

附图说明

图1是本发明的整体剖面结构示意图；

图2是弃流装置的整体示意图；

图3是弃流口附近的局部放大示意图；

图4是进液口及挡条的放大示意图：

图5是过滤井的局部放大示意图；

图6是组合式过滤装置的结构示意图；

图7是罐体的剖面结构示意图；

图8是渗漏腔的局部放大示意图；

图9是罐体的设置方式示意图；

图10-图14是弃流装置的工作原理示意图；

图中，1为过滤井，2为弃流装置，3为罐体，4为入水口，5为泄洪口，6为检修口，7为逆向过滤设备，8为蓄流腔，9为上腔室，10为进液口及挡条，11为第一球塞，12为通孔，13为第一连接杆，14为第一浮球，15为第二浮球，16为第二连接杆，17为第二球塞，18为弃流口，19为弃流腔，20为弃流通道，21为单向阀，22为磁吸阀，23为漏液口，24为排液口，25为导液口，26为法兰挡板，27为环形内壁，28为雨水收集管，29为组合式过滤装置，30为排污口，31为排污管道，32为第三浮球，33为第三连接杆，34为第三球塞，35为漏液口，36为限位板，37为过滤格，38为前期过滤模块，39为中期过滤模块，40为后期过滤模块，41为框架，42为支撑肋板，43为引水孔，44为底座，45为渗漏腔，46为溢流孔，47为渗漏孔，48为滞流渗流层，49为土工渗水布，50为路面，51为地基加固层，52为分隔板，53为弃流板，54为下腔室，55为储水腔。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

参考图1-图6所示，一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，包括罐体3和设置在罐体3上的弃流装置2和过滤井1，弃流装置2上设置有入水口4，弃流装置2通过导液口25与过滤井1相贯通，过滤井1通过雨水收集管28与罐体3内部相贯通。

作为选择，所述弃流装置2内部位于导液口25所在的侧壁上设置有浮球腔室，浮球腔室内设置有分隔板52将其分割为上腔室9与下腔室54，分隔板52上设置有通孔12将上下腔室贯通，浮球腔室外壁靠近底部位置设置横向有弃流隔板56，弃流隔板56将弃流装置2内部剩余的空间分割为蓄流腔8和弃流腔19，弃流隔板56上设置有弃流口18，将蓄流腔8与弃流腔19相贯通，弃流口18面积小于入水口4面积，浮球腔室外壁上还设置有贯通蓄

流腔8与上腔室9的进液口10，贯通蓄流腔8与下腔室54的漏液口23，以及贯通下腔室54与弃流腔19的排液口24，进液口10设置有可拆卸的挡条。

弃流装置2内还设置有用于开闭通孔12的第一浮球阀与开闭弃流口18的第二浮球阀，第一浮球14设置于蓄流腔8内，通过第一连接杆13与设置于上腔室9内的第一球塞11相连接；第二浮球15设置于下腔室54内，通过第二连接杆16与设置于蓄流腔8内的第二球塞17相连接，弃流口18下方设置有磁吸阀22。

弃流装置2内部靠近顶端位置设置有泄洪口5，底部设置有与弃流腔19贯通的弃流管道20，弃流管道20上设置有单向阀21。

所述过滤井1内设置有逆向过滤装置7，所述逆向过滤装置7包括设置于导液口25下方的法兰挡板26以及环形内壁27，法兰挡板26和环形内壁27包围而成的腔室下方开口为过滤入口，组合式过滤装置29设置于过滤入口上方，雨水收集管28位于组合式过滤装置29上方。

组合式过滤装置29包括框架41、过滤格37和设置在过滤格37内的过滤模块，过滤模块按雨水过滤方向设置为前期过滤模块38，中期过滤模块39和后期过滤模块40，前期过滤模块38内采用50目的石英砂，中期过滤模块39采用100目的石英砂，后期过滤模块40采用活性炭。

所述过滤井1底部设置有排污口30和排污管道31，排污管道31上设置有单向阀21，排污口30面积小于导液口25面积，排污口30上方设置有第三浮球阀，所述浮球阀包括第三球塞34、第三连接33杆和第三浮球32，第三球塞34上设置有漏液口35，第三浮球32设置于环形内壁27与过滤井壁之间，第三浮球32上方与下方均设置有限位板36。

所述罐体为双层壁结构，内胆壁所包围的腔室构成储水腔58，内胆壁和外壁间的腔室构成渗漏腔45，罐体外壁上开设有渗漏孔47，内胆壁上部设置有贯通储水腔55与渗漏腔45的溢流孔46，溢流孔46上设置有溢流孔单向阀。

所述罐体渗漏腔45内设置有支撑肋板42，支撑肋板42中心部位开设有引水孔43。

罐体3底部设置有支撑座44，罐体3顶部与过滤井1顶部均设置有检修口6。

参考图7所示，罐体3设置在路面50下方的基建坑内，基建坑壁上设置有一层土工渗水布52，罐体3与坑壁间填充有滞流渗流层48，底座44下方设置有一层加固层51。

本发明的工作流程：

1. 雨水从入水口4进入弃流装置2，由于初始状态下磁吸阀22关闭，雨水在蓄流腔8内积蓄，一小部分雨水通过漏液口23进入下腔室54，随即通过排液口24进入弃流腔19通过弃流管道20排出；

2. 蓄流腔8内液位持续上升，使第一浮球阀关闭通孔12，雨水从进液口10进入上腔室9开始蓄水；

3. 当液位上升至磁吸阀22预设值时，磁吸阀22打开，蓄流腔8内液位通过弃流口18迅速排出，液位下降，第一浮球阀开启通孔12，上腔室9内积蓄的雨水通过通孔12进入下腔室54，蓄流腔8内液位近乎排空后，磁吸阀22关闭，蓄流腔8重新开始蓄水，上腔室最大蓄流量可通过调整进液口挡条的数目进行调控,挡条数目越多，上腔室最大蓄流量越大，一次性进入下腔室的水量越大，关闭电磁阀需要弃流次数越少，从而达到控制弃流总量的目的，以此实现适应不同城市对弃流量的不同需求；

4. 步骤3重复N次后，已排出的雨水已达到城市预设初期雨水弃流量要求，可以开始收集后续的清洁雨水，此时下腔室54内雨水积蓄到第二浮球阀的关闭预设值，第二浮球阀将弃流口18关闭，磁吸阀22同时关闭，整个液位开始持续上升，雨水从导液口25进入过滤井1；

5. 雨水进入过滤井1后，向下通过环形内壁27与过滤井壁间的空间进入过滤井1底部，部分雨水通过排污口30排出，同时将上一次过滤后残留在底部的部分杂质一并从排污口30冲走，由于排污口30面积小于导液口25，因此雨水在底部积蓄，当液位积蓄至一定位置后，第三浮球阀将排污口关闭，进一步提高液位积蓄速度；

6. 积蓄的雨水从过滤入口进入逆向过滤设备7，杂质被过滤后的雨水通过雨水收集管28进入罐体储水腔55收集；

7. 当罐体储水腔55内的雨水积蓄至溢流孔46高度时，雨水通过溢流孔46进入渗漏腔45，并随渗漏孔47直接渗入滞流渗流层48中；

8. 当遭遇强降雨时，流入过滤井1内的雨水来不及被过滤装置过滤，过滤井1内液位升高，弃流装置2内的液位随之升高至泄洪口5处，多余的雨水通过泄洪口5进入市政排水管道，保证行洪通畅；

9. 当降雨停止后，弃流装置2的排液口24不停将雨水排出，整体液位持续下降，首先排出蓄流腔8内的雨水，下腔室54内雨水也随之排尽，第二浮球阀开启，弃流装置2恢复初始状态，同时过滤井1由于导液口25不再进水，内部积蓄的雨水从第三球塞34的漏液口35随排污口排出，当液位下降至一定程度时，第三浮球阀开启，进一步提高排水速度，将过滤井1内雨水排空，同时将被过滤后剩下的杂质一并从排污口30排出，通过排污管31排入市政排污管道。

10. 当罐体周边滞流渗流层及土壤渗水后，地下水位不断升高，渗漏腔内水位与储水腔内水位同时升高，水位升高至储水腔储满后，入水口不再进水，多余雨水随市政管路进行排放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，包括罐体和设置在罐体上的弃流装置和过滤井，弃流装置上设置有入水口，弃流装置通过导液口与过滤井相贯通，过滤井通过雨水收集管与罐体内部相贯通；所述弃流装置内部位于导液口所在的侧壁上设置有浮球腔室，浮球腔室内设置有分隔板将其分割为上腔室与下腔室，分隔板上设置有通孔将上下腔室贯通，浮球腔室外壁靠近底部位置设置横向有弃流隔板，弃流隔板将弃流装置内部剩余的空间分割为蓄流腔和弃流腔，弃流隔板上设置有弃流口，将蓄流腔与弃流腔相贯通，浮球腔室外壁上部设置有贯通蓄流腔与上腔室的进液口，贯通蓄流腔与下腔室的漏液口，以及贯通下腔室与弃流腔的排液口，进液口设置有可拆卸的挡条。

2.如权利要求1所述的一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，弃流装置内还设置有用于开闭通孔的第一浮球阀与开闭弃流口的第二浮球阀，第一浮球阀的浮球设置于蓄流腔内，通过第一连接杆与设置于上腔室内的第一球塞相连接；第二浮球阀的浮球设置于下腔室内，通过第二连接杆与设置于蓄流腔内的第二球塞相连接，弃流口下方设置有磁吸阀。

3.如权利要求2所述的一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，弃流装置内部靠近顶端位置设置有泄洪口，泄洪口底部高于导液口上口部。

4.如权利要求3所述的一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，弃流装置底部还设置有与弃流腔贯通的弃流管道，弃流管道上设置有单向阀。

5.一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，包括罐体和设置在罐体上的弃流装置和过滤井，弃流装置上设置有入水口，弃流装置通过导液口与过滤井相贯通，过滤井通过雨水收集管与罐体内部相贯通；所述过滤井内设置有逆向过滤装置，所述逆向过滤装置包括设置于导液口下方的法兰挡板以及环形内壁，法兰挡板和环形内壁包围而成的腔室下方开口为过滤入口，组合式过滤装置设置于过滤入口上方，雨水收集管位于组合式过滤装置上方；所述组合式过滤装置包括框架和过滤模块，框架内部设置有数层过滤格，过滤模块设置在过滤格内，过滤模块的尺寸、大小均相等，互相之间可替换，过滤模块内设置有过滤芯体，过滤芯体为石英砂、活性炭、滤网或滤布；所述过滤井底部设置有排污口和排污管道，排污口面积小于导液口面积，排污口上方设置有第三浮球阀，排污管道上设置有单向阀，所述浮球阀包括第三球塞、第三连接杆和第三浮球，第三球塞上设置有漏液口，第三浮球设置于环形内壁与过滤井壁之间，第三浮球上方与下方均设置有限位板。

6.如权利要求5所述的一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，所述罐体为双层壁结构，内胆壁所包围的腔室构成储水腔，内胆壁和外壁间的腔室构成渗漏腔，渗漏腔内间隔设置有支撑肋板，支撑肋板上开设有引水孔，罐体外壁下部开设有渗漏孔，内胆壁上部设置有贯通储水腔与渗漏腔的溢流孔，溢流孔上设置有单向阀。

7.如权利要求6所述的一种雨水精准弃流过滤存储一体罐，其特征在于，罐体顶部与过滤井顶部均设置有检修口，路面下方布置有基建坑，基建坑内设置有罐体，基建坑壁和底部铺设有渗水土工布，罐体与基建坑壁间用滞流渗流层填充，基建坑底部还设置有加固层，支撑座设置于加固层上方。