CN106567504A - 建筑物屋面雨水分质收集处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
建筑物屋面雨水分质收集处理系统，包括屋面雨水天沟、落水管、屋面初期雨水收集箱、清洁雨水收集池、混凝沉淀池和滤池；屋面雨水天沟设在屋顶边缘处，清洁雨水收集池的上端向上凸出于地面；落水管上端与屋面雨水天沟连通，落水管下端伸入到屋面初期雨水收集箱内，落水管下端连接有屋面雨水浮力封堵机构，屋面雨水浮力封堵机构的上端通过屋面清水管与清洁雨水收集池连通。本发明还公开了采用该系统的雨水收集处理方法。本发明实现初期受污染严重的初期雨水和中后期清洁雨水的分离，将污染物含量较高的初期雨水封闭在初期雨水池中，作为绿化灌溉，道路洒扫等用水；对中后期清洁雨水进一步强化处理后，制成饮用水。
Description
技术领域
本发明属于雨水利用技术领域，尤其涉及一种建筑物屋面雨水分质收集处理系统及方法。
背景技术
饮用水是生命之源，生存之本。在世界上许多偏远缺水地区，雨水是当地居民的主要饮用水源。以我国为例，在我国的西北等一些偏远地区，受社会经济发展水平以及水资源缺乏等的影响，雨水成为当地居民的饮用水源，雨水窖和蓄水塘等工程是用来收集雨水的主要设施，如果甘肃的 “121雨水集流工程”，宁南山区的“窑窖农业”， 以及内蒙古的“112集雨节水灌溉工程”。我国也颁布了《雨水集蓄利用工程技术规范》 （SL267-2001），此规范所规定雨水先经沉砂池去除其中的泥沙等悬浮颗粒，然后进入雨水窖。此规范的出台大大促进了雨水利用工程的规范化建设。
但是现有的研究表明，对于一场降雨而言，初期几毫米的雨水径流污染最为严重，几乎集中了径流中所携带的所有污染物，其中可能含有有机物、氮磷、病原体、重金属、油类，悬浮物等污染物。雨水在进入雨水窖之前，只经过简单的沉淀处理，只能去除其中的泥沙等悬浮物，但是对其中的溶解性污染物去除效果差，从而导致收集到雨水质较差，会对饮用者的身体健康造成危害。同时，现有的规范以及实际工程往往只关注雨水的收集，但是却忽略了对雨水的处理，即使采用分质收集雨水的方法，清洁雨水中还是不可避免的含有污染物，只有有效地去除其中的污染物，才能得到合格的饮用水，保障用水者的安全。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种设计简单、结构合理、安装方便、造价低廉、绿色健康、节能环保的建筑物屋面雨水分质收集处理系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：建筑物屋面雨水分质收集处理系统，包括屋面雨水天沟、落水管、屋面初期雨水收集箱、清洁雨水收集池、混凝沉淀池和滤池；
屋面雨水天沟设在屋顶边缘处，屋面初期雨水收集箱、混凝沉淀池和滤池均设在地面上，清洁雨水收集池设在地面下，清洁雨水收集池的上端向上凸出于地面；
落水管上端与屋面雨水天沟连通，落水管下端伸入到屋面初期雨水收集箱内，落水管下端连接有屋面雨水浮力封堵机构，屋面雨水浮力封堵机构的上端通过屋面清水管与清洁雨水收集池连通；屋面雨水浮力封堵机构包括屋面雨水三通管和沿垂直方向设置的屋面雨水穿孔花管，屋面雨水三通管具有上端口、下端口和侧端口，屋面雨水三通管的上端口与落水管的出水口连接，屋面雨水三通管的下端口与屋面雨水穿孔花管的上端连接，屋面雨水三通管的侧端口与屋面清水管的进水口连接，屋面雨水穿孔花管内上部设有屋面雨水限位孔板，屋面雨水穿孔花管内设有屋面雨水橡胶浮球，屋面雨水橡胶浮球的外径小于屋面雨水穿孔花管的内径且大于屋面雨水限位孔板的内径。
屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的底面均采用混凝土制成，屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的侧部均采用砖砌制而成，砖砌后在内壁粉刷水泥防水，屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的顶部均设有盖板，屋面初期雨水收集箱的下部设有清污管，初期雨水清污管上设有清污阀，清洁雨水收集池顶部的盖板上开设有人孔。
混凝沉淀池包括顶部敞口的由PVC材料支撑或者砖砌而成的沉淀池本体，沉淀池本体底部呈外部高中心低的圆锥面结构，沉淀池本体顶部水平设有十字架，十字架的中心与沉淀池本体底部中心之间转动设有搅拌轴，搅拌轴上均匀设有搅拌桨，搅拌轴上端可拆卸设有摇把，沉淀池本体的底部设有排污管，排污管的内端伸入到沉淀池本体底部的中心处，排污管上设有排污阀，沉淀池本体的下部设有清水排出管，清水排出管上设有清水排出阀，清水排出管的进水口通过软管连接有集水斗，集水斗呈上大下小的圆锥筒型结构，集水斗的上部沿圆周方向均匀设有若干个进水缺口。
滤池包括过滤箱，过滤箱内上部设有布水器，过滤箱内下部设有承托层和设在承托层上的滤料层，过滤箱下部设有净水出水管，净水出水管上设有净水出水阀，净水出水管内端进水口设有位于承托层下部。
过滤层由上部的石英砂滤层和下部的活性炭层组成，石英砂滤层和活性炭层的厚度均为20cm，布水器下表面与石英砂滤层上表面之前的距离为3-5cm，石英砂滤层和活性炭层之间以及活性炭层和承托层之间均设有材质为尼龙、孔径60-80目的滤网；承托层采用卵石铺设；活性炭层和承托层之间的滤网沿承托层表面平铺且铺满表层，防止石英砂滤料和活性炭滤料的混掺，以及活性炭滤料漏入卵石承托层的缝隙中，滤网沿过滤箱内壁四周一直延伸至过滤箱侧壁顶部。
建筑物屋面雨水分质收集处理系统的收集处理方法，包括以下步骤：
（1）、安装布置永久性设备：在家庭院子的屋顶和地面的合适位置分别布置安装屋面雨水天沟、落水管、屋面初期雨水收集箱、清洁雨水收集池、混凝沉淀池和滤池；
（2）、雨水收集：落到建筑物屋顶的初期雨水流入屋面雨水天沟，然后依次通过落水管、屋面雨水三通管的下端口，经屋面雨水穿孔花管屋面汇入初期雨水收集箱内，随着屋面初期雨水收集箱内水面的上升，屋面雨水穿孔花管内的屋面雨水橡胶浮球也上升，当屋面初期雨水收集箱中水位达到预设水位，即水面到达屋面雨水限位孔板处时，屋面雨水橡胶浮球在浮力的作用下将屋面雨水限位孔板的内孔封堵，下雨的前期这段时间相当于把屋顶表面进行了清洗；之后下雨的清洁雨水则从三通管的侧端口流出，经屋面清水管汇入清洁雨水收集池；
（3）、取清洁雨水搅拌沉淀：人工从清洁雨水收集池取出一定量的清洁雨水加入到混凝沉淀池内，加入一定量的明矾净水剂，转动摇把，驱动搅拌轴和搅拌桨转动，先快速搅拌50-80s，接着慢速搅拌4-6分钟，搅拌完毕后，将可拆卸式摇把移走，混凝沉淀池内的水静沉20-40分钟；
（4）、清水过滤：集水斗漂浮在混凝沉淀池内的水面上打开清水排出管上的清水排出阀，水由进水缺口流入到集水斗内，再由软管进入到清水排出管，使用容器接水后倒入滤池内，经过布水器后均匀分布于石英砂滤层的表面，通过石英砂滤层的过滤和活性炭层的吸附作用，进一步去除水中的悬浮物以及有机物等，过滤吸附后的水经净水出水管排出，收集后经煮沸消毒作为饮用水。
每隔一段时间，打开初期雨水清污管上的清污阀，对屋面初期雨水收集箱底部的污泥进行清理；通过人孔下去进入到清洁雨水收集池内对内部的沉淀进行清理；打开排污管上的排污阀对混凝沉淀池底部的沉淀物进行清理，由于沉淀池本体底部呈外部高中心低的圆锥面结构，这样可使沉淀物汇集到排污管排出；当滤料层堵塞、过滤能力下降时，提着滤网的边缘将滤料层整体取出，对滤料进行清洗后重新装填。
采用上述技术方案，本发明中的屋面初期雨水收集箱中的雨水作为洒扫庭院和绿化灌溉使用，清洁雨水收集池中的雨水作为饮用水水源。另外，由于雨水中的有机物含量极低，故最终制备得来的饮用水不设消毒工艺。但是，放置时间过长，水质仍然会变坏。由于作为原水的比较清洁的中后期雨水储存在清洁雨水收集池中，饮用水可以随时制备，不必一次性制备过多。
本发明针对干旱地区现有雨水收集工艺的不足，提出了雨水分质收集的方法，将初期污染严重的雨水和中后期较为清洁的雨水分开收集，尽可能地减少对作为饮用水源部分的雨水的污染程度。本发明通过对雨水进行处理可以最大限度的去除水中的污染物，得到较高质量的饮用水，保证饮用者的健康。
本发明实现初期受污染严重的初期雨水和中后期清洁雨水的分离，将污染物含量较高的初期雨水封闭在屋面初期雨水收集箱中，作为绿化灌溉，道路洒扫等用水；对中后期清洁雨水进一步强化处理后，制成饮用水。本发明实现了雨水的资源化利用，为解决干旱缺水地区的人畜生活用水问题，提供了一种新的思路和方法。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中屋面初期雨水收集箱的放大图；
图3是图1中混凝沉淀池的放大图；
图4是图1中滤池的放大图。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明的建筑物屋面雨水分质收集处理系统及方法，包括屋面雨水天沟1、落水管2、屋面初期雨水收集箱3、清洁雨水收集池7、混凝沉淀池8和滤池9。
屋面雨水天沟1设在屋顶10边缘处，屋面初期雨水收集箱3、混凝沉淀池8和滤池9均设在地面上，清洁雨水收集池7设在地面下，清洁雨水收集池7的上端向上凸出于地面，这样可以避免地面的雨水直接进入到清洁雨水收集池7内。
落水管2上端与屋面雨水天沟1连通，落水管2下端伸入到屋面初期雨水收集箱3内，落水管2下端连接有屋面雨水浮力封堵机构11，屋面雨水浮力封堵机构11的上端通过屋面清水管12与清洁雨水收集池7连通。
屋面雨水浮力封堵机构11包括屋面雨水三通管15和沿垂直方向设置的屋面雨水穿孔花管16，屋面雨水三通管15具有上端口、下端口和侧端口，屋面雨水三通管15的上端口与落水管2的出水口连接，屋面雨水三通管15的下端口与屋面雨水穿孔花管16的上端连接，屋面雨水三通管15的侧端口与屋面清水管12的进水口连接，屋面雨水穿孔花管16内上部设有屋面雨水限位孔板17，屋面雨水穿孔花管16内设有屋面雨水橡胶浮球18，屋面雨水橡胶浮球18的外径小于屋面雨水穿孔花管16的内径且大于屋面雨水限位孔板17的内径。
屋面初期雨水收集箱3和清洁雨水收集池7的底面均采用混凝土制成，屋面初期雨水收集箱3和清洁雨水收集池7的侧部均采用砖砌制而成，砖砌后在内壁粉刷水泥防水，屋面初期雨水收集箱3和清洁雨水收集池7的顶部均设有盖板23，屋面初期雨水收集箱3的下部设有清污管24，初期雨水清污管24上设有清污阀25，清洁雨水收集池7顶部的盖板23上开设有人孔26。
混凝沉淀池8包括顶部敞口的由PVC材料支撑或者砖砌而成的沉淀池本体27，沉淀池本体27底部呈外部高中心低的圆锥面结构28，沉淀池本体27顶部水平设有十字架29，十字架29的中心与沉淀池本体27底部中心之间转动设有搅拌轴30，搅拌轴30上均匀设有搅拌桨31，搅拌轴30上端可拆卸设有摇把32，沉淀池本体27的底部设有排污管33，排污管33的内端伸入到沉淀池本体27底部的中心处，排污管33上设有排污阀34，沉淀池本体27的下部设有清水排出管35，清水排出管35上设有清水排出阀36，清水排出管35的进水口通过软管37连接有集水斗38，集水斗38呈上大下小的圆锥筒型结构，集水斗38的上部沿圆周方向均匀设有若干个进水缺口。
滤池9包括过滤箱39，过滤箱39内上部设有布水器40，过滤箱39内下部设有承托层41和设在承托层41上的滤料层，过滤箱39下部设有净水出水管42，净水出水管42上设有净水出水阀43，净水出水管42内端进水口设有位于承托层41下部。
过滤层由上部的石英砂滤层44和下部的活性炭层45组成，石英砂滤层44和活性炭层45的厚度均为20cm，布水器40下表面与石英砂滤层44上表面之前的距离为3-5cm，石英砂滤层44和活性炭层45之间以及活性炭层45和承托层41之间均设有材质为尼龙、孔径60-80目的滤网（图中未示意出来）；承托层41采用卵石铺设；活性炭层45和承托层41之间的滤网沿承托层41表面平铺且铺满表层，防止石英砂滤料和活性炭滤料的混掺，以及活性炭滤料漏入卵石承托层41的缝隙中，滤网沿过滤箱39内壁四周一直延伸至过滤箱39侧壁顶部。
建筑物屋面雨水分质收集处理系统及方法的收集处理方法，包括以下步骤：
（1）、安装布置永久性设备：在家庭院子的屋顶10和地面的合适位置分别布置安装屋面雨水天沟1、落水管2、屋面初期雨水收集箱3、清洁雨水收集池7、混凝沉淀池8和滤池9；
（2）、雨水收集：落到建筑物屋顶10的初期雨水流入屋面雨水天沟1，然后依次通过落水管2、屋面雨水三通管15的下端口，经屋面雨水穿孔花管16屋面汇入初期雨水收集箱内，随着屋面初期雨水收集箱3内水面的上升，屋面雨水穿孔花管16内的屋面雨水橡胶浮球18也上升，当屋面初期雨水收集箱3中水位达到预设水位，即水面到达屋面雨水限位孔板17处时，屋面雨水橡胶浮球18在浮力的作用下将屋面雨水限位孔板17的内孔封堵，下雨的前期这段时间相当于把屋顶10表面进行了清洗；之后下雨的清洁雨水则从三通管的侧端口流出，经屋面清水管12汇入清洁雨水收集池7；
（3）、取清洁雨水搅拌沉淀：人工从清洁雨水收集池7取出一定量的清洁雨水加入到混凝沉淀池8内，加入一定量的明矾净水剂，转动摇把32，驱动搅拌轴30和搅拌桨31转动，先快速搅拌50-80s，接着慢速搅拌4-6分钟，搅拌完毕后，将可拆卸式摇把32移走，混凝沉淀池8内的水静沉20-40分钟；
（4）、清水过滤：集水斗38漂浮在混凝沉淀池8内的水面上打开清水排出管35上的清水排出阀36，水由进水缺口流入到集水斗38内，再由软管37进入到清水排出管35，使用容器接水后倒入滤池内，经过布水器40后均匀分布于石英砂滤层44的表面，通过石英砂滤层44的过滤和活性炭层45的吸附作用，进一步去除水中的悬浮物以及有机物等，过滤吸附后的水经净水出水管42排出，收集后经煮沸消毒作为饮用水。
每隔一段时间，打开初期雨水清污管24上的清污阀25，对屋面初期雨水收集箱3底部的污泥进行清理；通过人孔26下去进入到清洁雨水收集池7内对内部的沉淀进行清理；打开排污管33上的排污阀34对混凝沉淀池8底部的沉淀物进行清理，由于沉淀池本体27底部呈外部高中心低的圆锥面结构28，这样可使沉淀物汇集到排污管33排出；当滤料层堵塞、过滤能力下降时，提着滤网的边缘将滤料层整体取出，对滤料进行清洗后重新装填。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.建筑物屋面雨水分质收集处理系统，其特征在于：包括屋面雨水天沟、落水管、屋面初期雨水收集箱、清洁雨水收集池、混凝沉淀池和滤池；
屋面雨水天沟设在屋顶边缘处，屋面初期雨水收集箱、混凝沉淀池和滤池均设在地面上，清洁雨水收集池设在地面下，清洁雨水收集池的上端向上凸出于地面；
落水管上端与屋面雨水天沟连通，落水管下端伸入到屋面初期雨水收集箱内，落水管下端连接有屋面雨水浮力封堵机构，屋面雨水浮力封堵机构的上端通过屋面清水管与清洁雨水收集池连通；屋面雨水浮力封堵机构包括屋面雨水三通管和沿垂直方向设置的屋面雨水穿孔花管，屋面雨水三通管具有上端口、下端口和侧端口，屋面雨水三通管的上端口与落水管的出水口连接，屋面雨水三通管的下端口与屋面雨水穿孔花管的上端连接，屋面雨水三通管的侧端口与屋面清水管的进水口连接，屋面雨水穿孔花管内上部设有屋面雨水限位孔板，屋面雨水穿孔花管内设有屋面雨水橡胶浮球，屋面雨水橡胶浮球的外径小于屋面雨水穿孔花管的内径且大于屋面雨水限位孔板的内径。
2.根据权利要求1所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统，其特征在于：屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的底面均采用混凝土制成，屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的侧部均采用砖砌制而成，砖砌后在内壁粉刷水泥防水，屋面初期雨水收集箱和清洁雨水收集池的顶部均设有盖板，屋面初期雨水收集箱的下部设有清污管，初期雨水清污管上设有清污阀，清洁雨水收集池顶部的盖板上开设有人孔。
3.根据权利要求2所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统，其特征在于：混凝沉淀池包括顶部敞口的由PVC材料支撑或者砖砌而成的沉淀池本体，沉淀池本体底部呈外部高中心低的圆锥面结构，沉淀池本体顶部水平设有十字架，十字架的中心与沉淀池本体底部中心之间转动设有搅拌轴，搅拌轴上均匀设有搅拌桨，搅拌轴上端可拆卸设有摇把，沉淀池本体的底部设有排污管，排污管的内端伸入到沉淀池本体底部的中心处，排污管上设有排污阀，沉淀池本体的下部设有清水排出管，清水排出管上设有清水排出阀，清水排出管的进水口通过软管连接有集水斗，集水斗呈上大下小的圆锥筒型结构，集水斗的上部沿圆周方向均匀设有若干个进水缺口。
4.根据权利要求3所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统，其特征在于：滤池包括过滤箱，过滤箱内上部设有布水器，过滤箱内下部设有承托层和设在承托层上的滤料层，过滤箱下部设有净水出水管，净水出水管上设有净水出水阀，净水出水管内端进水口设有位于承托层下部。
5.根据权利要求4所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统，其特征在于：过滤层由上部的石英砂滤层和下部的活性炭层组成，石英砂滤层和活性炭层的厚度均为20cm，布水器下表面与石英砂滤层上表面之前的距离为3-5cm，石英砂滤层和活性炭层之间以及活性炭层和承托层之间均设有材质为尼龙、孔径60-80目的滤网；承托层采用卵石铺设；活性炭层和承托层之间的滤网沿承托层表面平铺且铺满表层，防止石英砂滤料和活性炭滤料的混掺，以及活性炭滤料漏入卵石承托层的缝隙中，滤网沿过滤箱内壁四周一直延伸至过滤箱侧壁顶部。
6.根据权利要求5所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统的收集处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、安装布置永久性设备：在家庭院子的屋顶和地面的合适位置分别布置安装屋面雨水天沟、落水管、屋面初期雨水收集箱、清洁雨水收集池、混凝沉淀池和滤池；
（2）、雨水收集：落到建筑物屋顶的初期雨水流入屋面雨水天沟，然后依次通过落水管、屋面雨水三通管的下端口，经屋面雨水穿孔花管屋面汇入初期雨水收集箱内，随着屋面初期雨水收集箱内水面的上升，屋面雨水穿孔花管内的屋面雨水橡胶浮球也上升，当屋面初期雨水收集箱中水位达到预设水位，即水面到达屋面雨水限位孔板处时，屋面雨水橡胶浮球在浮力的作用下将屋面雨水限位孔板的内孔封堵，下雨的前期这段时间相当于把屋顶表面进行了清洗；之后下雨的清洁雨水则从三通管的侧端口流出，经屋面清水管汇入清洁雨水收集池；
（3）、取清洁雨水搅拌沉淀：人工从清洁雨水收集池取出一定量的清洁雨水加入到混凝沉淀池内，加入一定量的明矾净水剂，转动摇把，驱动搅拌轴和搅拌桨转动，先快速搅拌50-80s，接着慢速搅拌4-6分钟，搅拌完毕后，将可拆卸式摇把移走，混凝沉淀池内的水静沉20-40分钟；
（4）、清水过滤：集水斗漂浮在混凝沉淀池内的水面上打开清水排出管上的清水排出阀，水由进水缺口流入到集水斗内，再由软管进入到清水排出管，使用容器接水后倒入滤池内，经过布水器后均匀分布于石英砂滤层的表面，通过石英砂滤层的过滤和活性炭层的吸附作用，进一步去除水中的悬浮物以及有机物等，过滤吸附后的水经净水出水管排出，收集后经煮沸消毒作为饮用水。
7.根据权利要求6所述的建筑物屋面雨水分质收集处理系统的收集处理方法，其特征在于：每隔一段时间，打开初期雨水清污管上的清污阀，对屋面初期雨水收集箱底部的污泥进行清理；通过人孔下去进入到清洁雨水收集池内对内部的沉淀进行清理；打开排污管上的排污阀对混凝沉淀池底部的沉淀物进行清理，由于沉淀池本体底部呈外部高中心低的圆锥面结构，这样可使沉淀物汇集到排污管排出；当滤料层堵塞、过滤能力下降时，提着滤网的边缘将滤料层整体取出，对滤料进行清洗后重新装填。
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