CN106284489B - 雨水净化贮存系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种雨水净化贮存系统，包括雨水清淤汇集管网、层式落差地下蓄水库、水位提升泵站、库淤处理人工湿地、水净化海绵湿地以及自净化生活源水地下水库，其中所述雨水清淤汇集管网将含有泥沙的雨水汇集且将清洗泥沙后的清水输送至所述层式落差地下蓄水库；所述层式落差地下蓄水库具有多个高度不一的地下水库；所述水位提升泵站将所述层式落差地下蓄水库的低位水库蓄水向高位水库提升且流至所述水净化海绵湿地；所述自净化生活源水地下水库接收自所述水净化海绵湿地处理后的水并进行处理和贮存。本发明的雨水净化贮存系统从根本上降低了城市洪涝灾害的发生频度并且有效补充城市对淡水资源的需求。

Description

雨水净化贮存系统

技术领域

本发明涉及一种雨水技术领域，具体涉及一种雨水净化贮存系统。

背景技术

目前全国各地的可利用水源越来越缺乏，因此人类迫切需要一种尽可能多的水收集、净化、贮存系统，例如将雨水收集再利用，使得干旱/紧急情况(如生活水源枯竭、火灾)下能有水可取。

由于城市地面大面积硬化后造成暴雨而引发城市洪涝及周边水域洪水灾害的防、治已成为城市建设发展必须解决的问题。然而，现有技术中还未设计出一种能够从根本上降低城市洪涝灾害发生频度并且有效补充城市对淡水资源的雨水净化贮存系统。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种从根本上降低城市洪涝灾害发生频度并且有效补充城市对淡水资源的雨水净化贮存系统。

本发明旨在提供一种雨水净化贮存系统，包括雨水清淤汇集管网、层式落差地下蓄水库、水位提升泵站、库淤处理人工湿地、水净化海绵湿地以及自净化生活源水地下水库，其中：

所述雨水清淤汇集管网将含有泥沙的雨水汇集且将清除泥沙后的清水输送至所述层式落差地下蓄水库；

所述层式落差地下蓄水库具有多个高度不一的地下水库，所述层式落差地下蓄水库通过地形落差来贮存来自所述雨水清淤汇集管网的雨水；

所述水位提升泵站将所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库蓄水向高位蓄水水库提升且流至所述水净化海绵湿地；

所述水位提升泵站还用于将沉积在所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库中的淤泥排放至所述库淤处理人工湿地；

所述水净化海绵湿地利用土壤渗漏过滤性能、植被及微生物的生物化学对来自所述层式落差地下蓄水库的高位蓄水水库的水源进行处理；

所述自净化生活源水地下水库接收自所述水净化海绵湿地处理后的水并进行处理和贮存；

所述水净化海绵湿地由水处理湿地和截流渠组成，其中：

所述截流渠包括截流渠道渗漏墙、截流渠渠道、渠道上泄洪口、渠道下泄洪口、上渗槽、下渗槽以及渠道出水口，其中：

旱季时，高位蓄水水库蓄水向所述水净化海绵湿地提供水源，经过浅地表潜流均流湿地、地表漫流湿地的潜流、漫流，通过截流渠道渗漏墙而进入所述截流渠；

雨季时，高位蓄水水库水输出阀门关闭，雨水提供的水源经水净化海绵湿地处理后通过所述截流渠道渗漏墙而进入所述截流渠；

无过量雨水流时，所述渠道出水口将处理后的水输送至所述自净化生活源水地下水库；

中、大雨时，所述截流渠中过量的雨水由所述渠道下泄洪口经过所述上渗槽、下渗槽、上渗槽三级过滤后流向中所述自净化生活源水地下水库库存；

暴雨时，由所述渠道下泄洪口不能满足过量雨水的泄放因而导致水位上升，则过量的雨水由所述渠道上泄洪口直接溢流进入所述下渗槽二级过滤后流向所述自净化生活源水地下水库库存。

进一步地，所述雨水清淤汇集管网包括雨水汇集沟和跌落井，其中：

所述跌落井内的入井口的上方设置有孔眼预制板，所述孔眼预制板将所述跌落井分成上、下两个部分，上部为清水腔，下部为积淤腔；

所述孔眼预制板为孔眼过水结构，在分隔所述跌落井的孔眼预制板上堆积相应厚度的炉渣作为上渗过滤层，使用上渗过滤法滤除雨水中夹带的固体物；

所述跌落井包括无泵跌落井和有泵跌落井，所述无泵跌落井与所述雨水汇集沟连接，所述积淤腔底部的淤泥输出管道与所述有泵跌落井的输入端连接，所述有泵跌落井为密封井；

当所述有泵跌落井的泵未运行时，淤渣通道阻滞，则所述无泵跌落井的水位随着雨水进入快速上升，上升水体经由孔眼预制板托放炉渣构成的上渗过滤层的过滤而进入清水腔，再经由清水通道向所述层式落差地下蓄水库输送水；

当所述有泵跌落井的泵运行时，所述有泵跌落井腔内沉积的淤渣在所述泵的作用下，经过有泵跌落井吸淤管、泵维修阀、淤渣动力输出管输送至所述库淤处理人工湿地进行无水土流失的泥沙沉积处理。

进一步地，所述浅地表潜流均流湿地用于均分水流，所述浅地表潜流均流湿地与高位蓄水水库的清水出口连接，所述浅地表潜流均流湿地由填充一定厚度、径流长度不低于2m、宽度按均流后水体径流流量不超过1L/m/s的炉渣组成；

所述地表漫流湿地在所述浅地表潜流均流湿地之后进行，由渗漏性差的粘土组成。

进一步地，所述自净化生活源水地下水库用于贮存所述水净化海绵湿地生物净化处理、除悬后的水体，所述自净化生活源水地下水库为全封闭式的多腔地下水库，包括砂滤池、生活源水地下水库、超滤腔、泵房，其中：

自所述水净化海绵湿地处理后的水通过砂滤池进口而进入所述砂滤池过滤，经水库进口而进入所述生活源水地下水库，库水由出水口进入所述超滤腔，超滤水贮存腔中的水在所述泵房内的泵的泵吸作用下而由抽水管抽出。

进一步地，所述雨水净化贮存系统包括多级雨水清淤汇集管网和多级层式落差地下蓄水库。

与现有技术相比，本发明是完整系统设施集合，它的有益效果分别体现如下：

1、本发明通过设置雨水清淤汇集管网，可以第一时间对雨水进行水、砂分流，为蓄水库供应无淤净化水；能够及时处理可能对管网、水渠形成堵塞的淤砂；

2、本发明通过层式落差中水蓄水模块与水位提升泵站的组合使用，层式落差中水蓄水模块能够充分利用地形落差，在不同地形高度最大限度收集贮存雨水，实现雨水分洪、干渠流量减量的防洪消灾目标；水位提升泵站将低位蓄水水库中水水库的蓄水使用泵动力向高位蓄水水库转移，能够消除高位蓄水水库蓄水量不足的自然常态，有利生物化学水处理海绵湿地建设，有利于水库除淤；

3、本发明通过设置水净化海绵湿地，湿地的海绵透水、过滤能够充分滤除水体悬浮物、沉淀物，澄清水体；湿地植被能够无害化充分吸收利用水体中对动物生命活动有害而对植物生命活动有利的重金属残留离子和植物生命活动所需要的氮、磷、钾、硫等植物生化反应催化剂，消除水体中过量氮、磷、硫及重金属离子等物质对动物细胞活动的危害；植物生长挥发的芳香类物质能够有效杀灭危害人类健康的细菌，水体湿地地表漫流暴氧能够有效杀灭危害性人类健康的有害厌氧杆菌；

4、通过设置自净化生活源水地下水库，地下封闭式水库结构能够有效防止净化处理后贮存水体再次污染；地下封闭式水库结构能够使水体低温、低氧贮存，水体贮存保质期长；水库的微动力清淤装置能够在微能耗下保证水库无淤贮水，确保生活用水质量；水库出水的超滤装置替代了常规自来水厂的氯消毒剂使用，自来水的无氯生产保证了用水安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的雨水净化贮存系统的结构示意方框图；

图2为本发明的雨水清淤汇集管网的结构示意图；

图3为本发明的层式落差地下蓄水库和水位提升泵站的组合钢筋混凝土结构框线正立面视图；

图4为本发明的层式落差地下蓄水库和水位提升泵站的组合钢筋混凝土结构框线俯视平面图；

图5为沿图3的B-B线切割的俯视剖面图；

图6为图5中E部的放大图；

图7为沿图3的C-C线切割的俯视剖面图；

图8为沿图4的A-A线切割的剖面图；

图9为图8中F部的放大图；

图10为本发明的水净化海绵湿地的剖面图；

图11为本发明的截流渠的剖面图；

图12为本发明的自净化生活源水地下水库的剖面图。

附图标记：

雨水汇集沟1；雨水引流地沟2；入井口3；跌落井4；无泵跌落井4-1；有泵跌落井4-2；孔眼预制板5；上渗过滤层6；清水腔7；积淤腔7’；淤泥输出管道8；跌落井连接管9；泵维修阀10；水位提升泵站11；淤渣动力输出管12；清水通道13；水位提升泵站14；其他用房15；高位蓄水水库16；低位蓄水水库17；库底淤浆坑18；阀门19；阀门20；阀门21；泵22；积淤处理湿地23；泵动力24；吸口25；浅地表潜流均流湿地26；地表漫流湿地27；截流渠道渗漏墙28；截流渠29；渠道上泄洪口30；渠道下泄洪口31；上渗槽32；下渗槽33；渠道出水口34；砂滤池进口35；砂滤池36；水库进口37；生活源水地下水库38；出水口39；超滤腔40；抽水管41；超滤水贮存腔42；泵43。

具体实施方式

下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的一个实施例，而不是全部的实施例。

参考图1，本发明的雨水净化贮存系统包括雨水清淤汇集管网、层式落差地下蓄水库、水位提升泵站、库淤处理人工湿地、水净化海绵湿地以及自净化生活源水地下水库，其中：

所述雨水清淤汇集管网将含有泥沙的雨水汇集且将清除泥沙后的清水输送至所述层式落差地下蓄水库；

所述层式落差地下蓄水库具有多个高度不一的地下水库，所述层式落差地下蓄水库通过地形落差来贮存来自所述雨水清淤汇集管网的雨水；

所述水位提升泵站将所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库蓄水向高位蓄水水库提升且流至所述水净化海绵湿地；

所述水位提升泵站还用于将沉积在所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库中的淤泥排放至所述库淤处理人工湿地；

所述水净化海绵湿地利用土壤渗漏过滤性能、植被及微生物的生物化学来对来自所述层式落差地下蓄水库的高位蓄水水库的水源进行处理；

所述自净化生活源水地下水库接收自所述水净化海绵湿地处理后的水并进行处理和贮存。

在更加具体地实施例中，参考图2，其示出了本发明的雨水清淤汇集管网的结构示意图。雨水清淤汇集管网包括雨水汇集沟1、跌落井4，其中：

所述跌落井4内的入井口3的上方设置有孔眼预制板5，所述孔眼预制板5将所述跌落井4分成上、下两个部分，上部为上清水腔7，下部为积淤腔7’；所述孔眼预制板5为孔眼过水结构，

在分隔所述跌落井4的孔眼预制板5上堆积相应厚度的炉渣作为上渗过滤层，使用上渗过滤法滤除雨水中夹带的固体物；

所述跌落井4包括无泵跌落井4-1和有泵跌落井4-2，所述无泵跌落井4-1与所述雨水汇集沟1连接，所述积淤腔7’底部的淤泥输出管道8与所述有泵跌落井4-2的输入端连接，所述有泵跌落井4-2为密封井。更加详细地说，在使用中，产生的雨水经雨水汇集地漏1，且通过雨水引流地沟2，由跌落井的入井口3进入无泵跌落井4-1，由淤泥输出管道(即，跌落井出口)8通过跌落井连接管9进入有泵跌落井4-2。有泵跌落井和无泵跌落井分别有两条输出通道，一条是清水通道13，一条是淤泥输出管道(淤渣通道)8。当有泵跌落井4-1的排淤泵11未运行时，淤泥输出管道8阻滞，跌落井内的水位随雨水进入而快速上升，上升水体过由孔眼预制板5托放炉渣构成的上渗过滤层6过滤进入清水腔7，再经清水腔7的清水通道13向层式落差蓄水库送水；当有泵跌落井的泵11运行时，跌落井腔内沉积淤渣在泵动力作用下，经有泵跌落井4-2的淤泥输出管道8、泵维修阀10、淤渣动力输出管12输送至库淤处理人工湿地进行无水土流失的泥沙沉积处理。在本实施例中，无泵跌落井4-1的淤渣通道8为虹吸管结构，其作用是保证无泵跌落井4-1的清水分流效果。

进一步参考图3至图9，层式落差地下蓄水库由多个高度不一的地下水库组成，所述水位提升泵站14将低位蓄水水库水提升至高位蓄水水库后向所述水净化海绵湿地供水，所述水位提升泵站14还用于排出低位蓄水水库中沉淀的淤泥。具体地说，设置层式落差地下蓄水库的目的是雨水发生时吸收贮存雨水，其中高位蓄水水库的进水由图3、图4、图8所示出的无泵跌落井4-1实施上渗过滤后引入，低位蓄水水库进水由图3示出的有泵跌落井4-2实施上渗过滤后引入，高位蓄水水库中的沉淀积淤从库底设置淤泥输出管道8过水位提升泵站14，设置在水位提升泵站14内的阀门19控制排放至低位蓄水水库前的进水有泵跌落井4-2的上渗过滤，分流出清水引入低位蓄水水库，低位蓄水水库前的进水有泵跌落井4-2中的动力泵借用水位提升泵站为动力泵。

设置水位提升泵站14的目的为当无雨水发生时使用图5中泵动力24将图8低位蓄水水库17的蓄水从吸口25吸取提升至高位蓄水水库16，抽空低位蓄水水库17中的蓄水，为暴雨发生时准备足够的雨水库容。另一目的是水库的积淤排放，高位蓄水水库16中的积淤排放至有泵跌落井4-2分水后，开通图5中阀门20、关闭阀门21，使用图5中的泵22将淤浆抽排至图4中高位蓄水水库16顶的积淤处理湿地23处理。低位蓄水水库17积淤排放时，图5中阀门20关闭、阀门21开通，使用图5中泵22将图8中库底淤浆坑18内淤泥浆抽排至图3中高位蓄水水库16顶部的积淤处理湿地23处理。标号15是为设施准备的其它用房。水位提升泵站14内的双泵采用阀门、管道的连通组合可以实现互换、替换运行功能，能够确保单一泵故障时，设施不停运。

进一步地，所述水净化海绵湿地用于高品质水净化处理，水净化海绵湿地由水处理湿地和截流渠组成；

所述水处理湿地由浅地表潜流均流湿地26、地表漫流湿地27组成；

所述浅地表潜流均流湿地26用于均分水流，浅地表潜流均流湿地26与高位蓄水水库16的清水出口连接，浅地表潜流均流湿地26由填充一定厚度、径流长度不低于2m、宽度按均流后水体径流流量不超过1L/m/s的炉渣组成；

所述地表漫流湿地27用于强化被处理水体的暴氧、植被生物化学水净化，地表漫流水湿地的位置处于浅地表潜流均流湿地之后，由渗漏性较差的粘土组成。浅地表潜流均流湿地26中的水体与地表漫流湿地27的接合部由于地表漫流湿地27阻水粘土的阻挡，导致水位上升至地表，溢流进入地表漫流湿地进行漫流动，其中所含氮、磷、钾、重金属离子和微量元素等生物化学催化物质最大限度与植被根系接触，迅速被植被吸收利用达到高效能的水净化；

旱季时，高位蓄水水库16蓄水向水净化海绵湿地提供水源，经过浅地表潜流均流湿地26、地表漫流湿地27的潜流、漫流等一系列物理及植被的生物化学处理后，通过截流渠道渗漏墙28进入截流渠渠道29。雨季时，高位蓄水水库16的水输出阀门关闭，雨水提供的水源经水净化海绵湿地处理后通过截流渠道渗漏墙28进入截流渠渠道29。

所述截流渠用于截流汇集湿地处理后的水体并进一步进行深度处理，截流渠设置于水处理湿地之后；

所述截流渠包括截流渠道渗漏墙28、截流渠渠道29、渠道上泄洪口30、渠道下泄洪口31、上渗槽32、下渗槽33以及渠道出水口34；

所述过滤槽由上渗槽32、下渗槽33组成；重复采用上渗、下渗物理方法滤除水体中的凝聚物、悬浮物，具体地，过滤槽分“泄洪过滤槽”和“高品质水过滤槽”两种结构形式，“泄洪过滤槽”有两个进水口，一个是设置在截流渠渠道29底部的渠道下泄洪口31，另一个是设置在截流渠渠道29的挡水壁顶部的渠道上泄洪口30，“高品质水过滤槽”仅有一个上渗入水口，无溢洪口。

截流渠收集水净化湿地处理后的水及周边的相关水源。

无过量雨水流时，截流渠经过“高品质水过滤槽”的渠道水出口34将净化处理后高品质水全部输向自净化生活源水地下水库；

中、大雨时，截流渠中过量雨水由渠道下泄洪口31经上渗槽32、下渗槽33、上渗槽32三级过滤后流向中水库库存。

暴雨时，渠道下泄洪口31不能满足过量雨水泄放，水位上升，过量雨水由渠道上泄洪口30溢流进入过滤槽33二级过滤后流向中水库库存。

进一步地，图12为自净化生活源水地下水库的剖面图，所述自净化生活源水地下水库用于贮存海绵湿地生物净化处理、除悬后水体，作为生活水水源，水库为全封闭式地下水库，入口处设置有砂滤井，出水采用超滤纤维泵动力高反压过滤生产洁净无氯生活用水。更加具体地说，所述自净化生活源水地下水库由砂滤池36、生活源水地下水库38、超滤腔40、泵房组成，自“高品质水过滤槽”的水通过砂滤池进口35进入砂滤池36过滤，经水库进口37进入生活源水地下水库38，库水由出水口39进入超滤腔40，超滤水贮存腔42中的水在泵43的泵吸作用下由抽水管41抽出。虽然，图12中未示出水库的排淤结构，然而可在实施时可参照图5和图8的排淤结构来施工。

总地来说，参考图1的本发明的结构方框图。本发明的流程大致为：二级层式落差蓄水库和三级层式落差蓄水库处理后的水分别通过水位提升泵站而提升至一级层式落差蓄水库；进过一级层式落差蓄水库处理的水进入至水净化海绵湿地进行处理；经过水净化海绵湿地处理过的水然后进入至自净化生活源水地下水库；经过自净化生活源水地下水库净化后的水最后进入至自来水厂；最后自来水厂加工处理后的水供应给生活水消费，使用后的水进入生活污水生态处理系统；另外，沉积在层式落差蓄水库的淤泥通过库淤清洗泵站而抽送至库淤处理人工湿地进行无水土流失的泥沙沉积处理；经过生活污水生态处理系统和库淤处理人工湿地处理后的超过水库容量的多余水最终进入至次级流域水系。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种雨水净化贮存系统，其特征在于，包括雨水清淤汇集管网、层式落差地下蓄水库、水位提升泵站、库淤处理人工湿地、水净化海绵湿地以及自净化生活源水地下水库，其中：

所述雨水清淤汇集管网将含有泥沙的雨水汇集且将清除泥沙后的清水输送至所述层式落差地下蓄水库；

所述层式落差地下蓄水库具有多个高度不一的地下水库，所述层式落差地下蓄水库通过地形落差来贮存来自所述雨水清淤汇集管网的雨水；

所述水位提升泵站将所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库蓄水向高位蓄水水库提升且流至所述水净化海绵湿地；

所述水位提升泵站还用于将沉积在所述层式落差地下蓄水库的低位蓄水水库中的淤泥排放至所述库淤处理人工湿地；

所述水净化海绵湿地利用土壤渗漏过滤性能、植被及微生物的生物化学对来自所述层式落差地下蓄水库的高位蓄水水库的水源进行处理；

所述自净化生活源水地下水库接收自所述水净化海绵湿地处理后的水并进行处理和贮存；

所述水净化海绵湿地由水处理湿地和截流渠组成，其中：

所述截流渠包括截流渠道渗漏墙、截流渠渠道、渠道上泄洪口、渠道下泄洪口、上渗槽、下渗槽以及渠道出水口，其中：

旱季时，高位蓄水水库蓄水向所述水净化海绵湿地提供水源，经过浅地表潜流均流湿地、地表漫流湿地的潜流、漫流，通过截流渠道渗漏墙而进入所述截流渠渠道；

雨季时，高位蓄水水库水输出阀门关闭，雨水提供的水源经水净化海绵湿地处理后通过所述截流渠道渗漏墙而进入所述截流渠渠道；

无过量雨水流时，所述渠道出水口将处理后的水输送至所述自净化生活源水地下水库；

中、大雨时，所述截流渠中过量的雨水由所述渠道下泄洪口经过所述上渗槽、下渗槽、上渗槽三级过滤后流向所述自净化生活源水地下水库库存；

暴雨时，由所述渠道下泄洪口不能满足过量雨水的泄放因而导致水位上升，则过量的雨水由所述渠道上泄洪口直接溢流进入所述下渗槽二级过滤后流向所述自净化生活源水地下水库库存。

2.根据权利要求1所述的雨水净化贮存系统，其特征在于：所述雨水清淤汇集管网包括雨水汇集沟和跌落井，其中：

所述跌落井内的入井口的上方设置有孔眼预制板，所述孔眼预制板将所述跌落井分成上、下两个部分，上部为清水腔，下部为积淤腔；所述孔眼预制板为孔眼过水结构，在分隔所述跌落井的孔眼预制板上堆积相应厚度的炉渣作为上渗过滤层，使用上渗过滤法滤除雨水中夹带的固体物；

所述跌落井包括无泵跌落井和有泵跌落井，所述无泵跌落井与所述雨水汇集沟连接，所述积淤腔底部的淤泥输出管道与所述有泵跌落井的输入端连接，所述有泵跌落井为密封井；当所述有泵跌落井的泵未运行时，淤渣通道阻滞，则所述无泵跌落井的水位随着雨水进入快速上升，上升水体经由孔眼预制板托放炉渣构成的上渗过滤层的过滤而进入清水腔，再经由清水通道向所述层式落差地下蓄水库输送水；

当所述有泵跌落井的泵运行时，所述有泵跌落井腔内沉积的淤渣在所述泵的作用下，经过有泵跌落井吸淤管、泵维修阀、淤渣动力输出管输送至所述库淤处理人工湿地进行无水土流失的泥沙沉积处理。

3.根据权利要求1所述的雨水净化贮存系统，其特征在于：所述浅地表潜流均流湿地用于均分水流，所述浅地表潜流均流湿地与高位蓄水水库的清水出口连接，所述浅地表潜流均流湿地由填充一定厚度、径流长度不低于2m、宽度按均流后水体径流流量不超过1L/m/s的炉渣组成；所述地表漫流湿地在所述浅地表潜流均流湿地之后进行，由渗漏性差的粘土组成。

4.根据权利要求1所述的雨水净化贮存系统，其特征在于：所述自净化生活源水地下水库用于贮存所述水净化海绵湿地生物净化处理、除悬后的水体，所述自净化生活源水地下水库为全封闭式的多腔地下水库，包括砂滤池、生活源水地下水库、超滤腔、泵房，其中：自所述水净化海绵湿地处理后的水通过砂滤池进口而进入所述砂滤池过滤，经水库进口而进入所述生活源水地下水库，库水由出水口进入所述超滤腔，超滤水贮存腔中的水在所述泵房内的泵的泵吸作用下而由抽水管抽出。

5.根据权利要求1所述的雨水净化贮存系统，其特征在于：所述雨水净化贮存系统包括多级雨水清淤汇集管网和多级层式落差地下蓄水库。