CN106219757B - 移动式屋面雨水生态净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种移动式屋面雨水生态净化系统，包括生态净化处理装置和移动设施；所述生态净化处理装置包括竖流式沉淀池、填料床；竖流式沉淀池嵌入在填料床内；竖流式沉淀池的上部通过布水管将出水导向填料床。本发明中雨水进入移动式屋面雨水生态净化系统的竖流式沉淀池，不仅可以去除颗粒物，而且可以减少雨水对种植层的冲击，之后经布水管分配后均匀流入填料床，经过多层净化后，最终提高出水水质。

Description

移动式屋面雨水生态净化系统
技术领域
本发明涉及雨水生态净化领域，具体地，涉及移动式屋面雨水生态净化系统。
背景技术
屋面雨水是一种污染物含量相对较低的水资源，经过净化处理后能作为城市生活杂用水甚至饮用水，除用于灌溉、补充地下水，还可用于景观环境、绿化、洗车场用水、道路冲洗、冷却水补充、冲厕等。对于年降雨较少的地区，屋面雨水净化回用可以节约水资源，大大缓解缺水问题。对于降雨量较多的地区，屋面雨水的净化处理对于减少雨水对环境的污染具有重要意义。
雨水的收集处理主要包括四个方面，即初期弃流—净化—储存—回用。现今雨水净化系统多由弃流过滤系统、净化系统、蓄水系统组成，其中净化系统是整个处理系统的核心。研究表明屋面雨水污染物含量相对较低，若采用纯生物法处理，由于可生化性较差，目前较少采用；若采用单纯的物理或化学法处理，成本相对较高，而且存在二次污染的风险。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种移动式屋面雨水生态净化系统。
根据本发明提供的一种移动式屋面雨水生态净化系统，包括生态净化处理装置和移动设施；
所述生态净化处理装置包括竖流式沉淀池、填料床；
竖流式沉淀池嵌入在填料床内；
竖流式沉淀池的上部通过布水管将出水导向填料床。
移动设施位于生态净化处理装置下方。
优选地，竖流式沉淀池包括外筒、内筒；
内筒以可拆卸方式套设在外筒内，形成套筒；
内筒与外筒均顶端开口，且底端封闭；
内筒的筒体上设置有出水孔区域，出水孔区域与内筒的顶端、底端之间均存在间距；
在出水孔区域内分布有多个连通内筒内部与外筒内部的内筒出水孔；
内筒外壁与外筒内壁之间形成储水空间。
优选地，外筒的上部筒体上设置有连接布水管的外筒出水孔，外筒出水孔与外筒顶端之间存在间距；布水管位于填料床的上方。
优选地，填料床包括从上往下依次设置的植物层、土壤层、砂滤层、砾石层、出水层；
植物层种植水生植物；
土壤层，厚度不小于15cm，主要由壤土组成，壤土粒径6-10mm；
砂滤层，厚度不小于25cm，主要由轻质气块砖组成，轻质气块砖粒径10-20mm，能够对磷生成吸附作用；
砾石层，厚度不小于15cm，主要由鹅卵石和砾石构成，鹅卵石和砾石粒径3-8cm；
出水层，厚度不小于3cm，包括渗透板、渗透板支撑物；渗透板支撑物支撑住渗透板的底部；渗透板均布空隙。
优选地，填料床包括移动壳体、推车；移动壳体的底部设置出水孔；移动壳体安装在推车上。
优选地，内筒为直径14cm的圆筒，外筒为直径15cm的圆筒，内筒与外筒同轴设置，采用PVC、有机玻璃或者不锈钢材料制成；
出水孔区域与内筒的顶端之间的间距大于7cm；
出水孔区域与内筒的底端之间的间距大于5cm；
出水孔区域中的内筒出水孔均布，周向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为10mm，垂直方向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为5mm；
外筒出水孔的内孔口中心距离外筒顶端的距离为1.5cm；
与外筒出水孔无缝连接的布水管的长度为20cm。
优选地，生态净化处理装置安装在移动设施的圆型或方型的承重台上，移动设施主要由支架和多个轮子构成。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、生态净化处理装置中心的竖流沉淀池为可拆卸式的套筒结构，主要用来沉淀并蓄积一部分待净化的雨水。内筒顶部开口并可以从外筒中取出，方便定期清洗或更换，解决了传统的净化装置难以拆卸更换材料和检修的不足。
2、内嵌的竖流沉淀池的沉淀作用可以沉淀部分杂质，降低了进入生态净化系统的雨水的悬浮物含量，减轻后续处理压力。外筒联接环形布水管，使进入系统的雨水均匀入渗，提高填料床处理效率。
3、生态净化处理装置底部设有单独的出水层，解决了其他装置可能存在的滤料泄露以及沉淀物堵塞出水口的不足。
4、本发明为移动式雨水生态净化装置，相比较固定式的净化装置，具有操作灵活的特点。有降雨时可以用于屋面雨水的净化，非雨期，可以移动至其它地方，用于景观水等低污染水的净化，净化系统种植的植物也可作为景观欣赏。其中，移动设施位于生态净化处理装置下方，方便生态净化处理装置在外力作用下移动或固定。移动设施具有一定承重的移动式推车，将净化装置安装在推车上，便于移动和固定。移动设施可为圆型或方型，由多干轮子和支架构成。
5、本发明采用生态法处理屋面雨水，生态净化区设有砾石层、砂滤层、土壤层和景观植物层，各层布局合理，使用方便，净化效率高。此外，填料床厚度可调，占地面积较省。其中，砂滤层对磷有较好的吸附作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的移动式屋面雨水生态净化系统的整体结构示意图。
图2为本发明提供的移动式屋面雨水生态净化系统的俯视结构示意图。
图3为本发明提供的移动式屋面雨水生态净化系统的优选尺寸示意图。
图中：
1-土壤层
2-砂滤层
3-砾石层
4-出水层
5-出水口
6-内筒
7-外筒
8-布水管
9-填料床
10-移动设施
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
传统雨水净化装置中雨水一般直接进入种植层，对种植层土壤具有较强冲击作用，而在本发明中，雨水首先进入蓄水池，除去大颗粒沉淀物及大粒径悬浮物后，再进入移动式屋面雨水生态净化系统的竖流式沉淀池，不仅可以去除颗粒物，而且可以减少雨水对种植层的冲击，之后经布水管分配后均匀流入填料床，经过多层净化后，最终提高出水水质。
本发明提供的移动式屋面雨水生态净化系统，包括生态净化处理装置；所述生态净化处理装置包括竖流式沉淀池、填料床；竖流式沉淀池嵌入在填料床内；竖流式沉淀池的上部通过布水管将出水导向填料床。
竖流式沉淀池包括外筒、内筒；内筒以可拆卸方式套设在外筒内，形成套筒；内筒与外筒均顶端开口，且底端封闭；内筒的筒体上设置有出水孔区域，出水孔区域与内筒的顶端、底端之间均存在间距；在出水孔区域内分布有多个连通内筒内部与外筒内部的内筒出水孔；内筒外壁与外筒内壁之间形成储水空间。外筒的上部筒体上设置有连接布水管的外筒出水孔，外筒出水孔与外筒顶端之间存在间距；布水管位于填料床的上方。
内筒为直径14cm的圆筒，外筒为直径15cm的圆筒，内筒与外筒同轴设置，可采用PVC、有机玻璃、不锈钢等材料制成；出水孔区域与内筒的顶端之间的间距大于7cm；出水孔区域与内筒的底端之间的间距大于5cm；出水孔区域中的内筒出水孔均布，周向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为10mm，垂直方向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为5mm；外筒出水孔的内孔口中心距离外筒顶端的距离为1.5cm；与外筒出水孔无缝连接的布水管的长度为20cm。
填料床包括从上往下依次设置的植物层、土壤层、砂滤层、砾石层、出水层；植物层种植水生植物；土壤层厚度不小于15cm，主要由壤土组成，壤土粒径6-10mm；砂滤层厚度不小于25cm，主要由轻质气块砖组成，轻质气块砖粒径10-20mm；砾石层厚度不小于15cm，主要由鹅卵石和砾石构成，鹅卵石和砾石粒径3-8cm；出水层厚度不小于3cm，包括渗透板、渗透板支撑物；渗透板支撑物支撑住渗透板的底部；渗透板均布空隙。填料床包括移动壳体、推车；移动壳体的底部设置出水孔；移动壳体安装在推车上。
下面对本发明进行更为具体的说明。
竖流沉淀池包括主要由可拆卸式的内筒和外筒组成套筒。内筒为圆柱形管筒，内筒下部设置若干小孔作为内筒出水孔。经沉降后的雨水进入内筒，主要用来沉淀并蓄积一部分待净化的雨水，这样可以使得含较多杂质的雨水中的悬浮物沉积于底部，减少净化装置的负荷，再通过这些小孔流入外筒。
外筒亦为环形管筒，在顶部均匀地无缝接入6个布水管的一端，布水管的另一端封闭。布水管垂直方向均匀布置若干个出水小孔，外筒的外筒出水孔雨水通过布水管的小孔均匀进入净化装置。外筒的雨水达到一定的储水量后，外筒内的水位提高，达到布水管的位置，从而水从竖流式沉淀池中流出进入外环净化装置。
内筒为直径约14cm的圆柱形管筒，内筒环形管距离底部5cm以上至距离顶部7cm之间开有直径为5mm的小孔，水平方向两孔心之间间距为10mm，垂直方向两孔心平行线的间距为5mm来使得经沉降后的雨水流入。外筒为直径15cm的环形管筒，在距离顶部1.5cm的位置，均匀地布置6个直径为2cm小孔，小孔分别无缝接入1根长为20cm的布水管，另一端封闭。布水管顶部水平方向开有若干个直径0.5cm的小孔，用于出水，进入净化装置。在管内底部侧边打孔，主要是让沉淀后的水流出，达到一定的积水量之后，水位提高，达到布水管的位置，向外进入外环净化装置。
填料床由填料层和土壤层混合组成，雨水可以在填料床的床体表面或填料床的填料缝隙中流动，去除部分悬浮物，在床体上层种植抗水性能强、生长周期长、美观并具有经济价值的水生植物，形成一个独特的生态系统，对雨水进行处理。在植物根系周围不同程度地形成好氧、缺氧、厌氧环境，有效地去除雨水中的有机物。床体通过更换填料、收割植物可以把污染物从系统中去除，无二次污染问题。填料床从上往下一共分为5层，分别为：植物层、土壤层、细砂滤层、砾石层和出水层。
植物层种植水生型植物，例如可种植西伯利亚鸢尾，每平方米15棵；
土壤层，厚度不小于15cm，主要成分为壤土，粒径6-10mm，渗透性为慢-中等。
砂滤层，厚度不小于25cm，主要由碎细的轻质气块砖组成，粒径10-20mm。轻质气块砖孔隙度大，具备较好的磷吸附性能，而且可以防止上层的土壤被水流冲洗进入下一层。
砾石层，厚度不小于15cm，由鹅卵石和砾石构成，粒径3-8cm，鹅卵石本身孔隙度小，但因为其粒径较大，石子间的缝隙较大，加上粒径小的砾石之后，减少空隙，同时也阻挡上层物质下溢，防止堵塞出水口。
出水层，厚度不小于3cm，出水层具有一定厚度，在砾石层下部设置一块具有一定厚度和强度的布满小孔的渗透板，并设置渗透板支撑物，防止填料塌陷。出水孔设置在装置底部，距离渗透板一定距离，安装阀门控制出水流速。
本发明配备具有一定承重的移动式推车，将净化装置安装在推车上，便于移动。推车由若干轮子和支架构成，可以根据净化装置承重市场选购产品，亦可根据净化装置订做。一般雨水净化装置多为固定式，不便于移动，由于降雨具有随机性，而本发明为移动式雨水净化装置，在不改变雨水管道布置的前提下，具有高度机动性，晴天可以作为景观水等低污染水的处理装置，雨天可以作为雨水净化装置。
下面就本发明雨水净化试验进行说明。
(1)定流速条件下系统去除率
在150L/h的进水流速下，初始进水的CODMn为8.98mg/L时，稳定后出水CODMn、TP和NH4 +-N去除率分别达到37.6％、42.9％和68.3％；而在进水CODMn为18.04mg/L时，稳定出水后CODMn、TP和NH4 +-N的去除率分别达到36.8％、40％和40.9％。
(2)定负荷条件下系统去除率
CODMn为18.04mg/L条件下进水，进水流速为85L/h时，稳定后出水CODMn、TP和NH4 +-N的去除率分别达到35.1％、31.8％和84.3％。进水流速为150L/h时，稳定后出水CODMn、TP和NH4 +-N的去除率分别达到36.8％、40％和40.9％。
根据生态净化系统的性能测试结果，在进水流量为85L/h，降雨量为39.24mm条件下，一个面积为1.00m2的移动式屋面雨水生态净化装置24小时可以服务的屋面面积约为180m2。
移动式屋面雨水生态净化系统建造费用基本为一次性费用，其后期维护费用较低，运行时无需添加化学药品，只需定期清理竖流式沉淀池中的沉积物，并对植物进行管理。将该系统应用到实际中，能产生很好的生态、社会、经济效益，应用价值较高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种移动式屋面雨水生态净化系统，其特征在于，包括生态净化处理装置和移动设施；
所述生态净化处理装置包括竖流式沉淀池、填料床；
竖流式沉淀池嵌入在填料床内；
竖流式沉淀池的上部通过布水管将出水导向填料床；
移动设施位于生态净化处理装置下方；
竖流式沉淀池包括外筒、内筒；
内筒以可拆卸方式套设在外筒内，形成套筒；
内筒与外筒均顶端开口，且底端封闭；
内筒的筒体上设置有出水孔区域，出水孔区域与内筒的顶端、底端之间均存在间距；
在出水孔区域内分布有多个连通内筒内部与外筒内部的内筒出水孔；
内筒外壁与外筒内壁之间形成储水空间；
外筒的上部筒体上设置有连接布水管的外筒出水孔，外筒出水孔与外筒顶端之间存在间距；布水管位于填料床的上方；
填料床包括移动壳体、推车；移动壳体的底部设置出水孔；移动壳体安装在推车上。
2.根据权利要求1所述的移动式屋面雨水生态净化系统，其特征在于，填料床包括从上往下依次设置的植物层、土壤层、砂滤层、砾石层、出水层；
植物层种植水生植物；
土壤层，厚度不小于15cm，主要由壤土组成，壤土粒径6-10mm；
砂滤层，厚度不小于25cm，主要由轻质气块砖组成，轻质气块砖粒径10-20mm，能够对磷生成吸附作用；
砾石层，厚度不小于15cm，主要由鹅卵石和砾石构成，鹅卵石和砾石粒径3-8cm；
出水层，厚度不小于3cm，包括渗透板、渗透板支撑物；渗透板支撑物支撑住渗透板的底部；渗透板均布空隙。
3.根据权利要求1所述的移动式屋面雨水生态净化系统，其特征在于，内筒为直径14cm的圆筒，外筒为直径15cm的圆筒，内筒与外筒同轴设置，采用PVC、有机玻璃或者不锈钢材料制成；
出水孔区域与内筒的顶端之间的间距大于7cm；
出水孔区域与内筒的底端之间的间距大于5cm；
出水孔区域中的内筒出水孔均布，周向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为10mm，垂直方向上相邻内筒出水孔的外孔口中心之间的间距为5mm；
外筒出水孔的内孔口中心距离外筒顶端的距离为1.5cm；
与外筒出水孔无缝连接的布水管的长度为20cm。
4.根据权利要求1所述的移动式屋面雨水生态净化系统，其特征在于，生态净化处理装置安装在移动设施的圆型或方型的承重台上，移动设施主要由支架和多个轮子构成。
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