CN106640487A - 一种屋面雨水雨能综合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种屋面雨水雨能综合利用系统，为了利用雨水发电同时对雨水进行回收而设计，包括集雨装置，发电装置，蓄电装置，净化装置和控制装置；所述集雨装置包括雨水收集装置和水池，雨水收集装置的进水口对应屋面设置，出水口与弃流装置的进水口连通；所述水池上设置有用于将雨水排放掉的第一排水装置和用于将雨水送至发电装置的第二排水装置，发电装置的进水通道与第二排水装置的出水口连通，发电装置的出水通道与一储水池连通；蓄电装置与发电装置电连接；所述控制装置包括一控制器，控制器与第一、第二和第三电排水装置电连接；本发明将屋面雨水收集，雨能发电，雨水净化，用水终端统筹兼顾，减少了初期雨水的污染，保护了水体环境。
Description
技术领域
本发明涉及水资源开发和可再生能源利用领域，尤其涉及一种屋面雨水雨能综合利用系统。
背景技术
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
雨水是水资源的主要来源，也是水能资源的重要载体，雨水收集利用不仅要以雨水作为潜在的水源，也要利用从头而降的雨水所蕴含的丰富势能。使得雨水资源化的综合效益最大化。
目前针对屋面雨水的回收利用方式主要是经初期雨水装置后，渠送进入储水池收集，通过消毒加药装置投加混凝剂，出水进入中水池用于小区各种生活杂用水，如绿化，喷洒路面，洗车等。
弃流初雨后的雨水资源属于轻污染，电絮凝技术广泛应用于高浓度工业废水、生活污废水、重金属废水及微污染水的处理净化，电絮凝处理效果好、成本低廉、使用方便的优点。电絮凝对集蓄雨水中COD、浊度、NH3-N和UV254有较好的去除效果。
石墨烯是至今所测量过的强度最高的材料。当液滴被拖着穿过石墨烯层时，电荷分布开始不平衡。在液滴某端，电子从石墨烯脱附；而在另一端，电子被石墨烯吸收。这一运动导致液滴侧产生巨大的电势差，继而导致这一距离间产生可观的电压。液滴的穿过速度和所生产的电力存在线性关系：液滴穿过速度越快，产生的电压越高；同等面积石墨烯层上穿过的液滴数目越多，产生的电压越高
发明内容
针对目前海绵城市建设中对于雨水的回收利用方式，本发明提供一种利用雨水势能、离子能的屋面雨水雨能综合利用系统。
为达到上述目的，本发明提供一种屋面雨水雨能综合利用系统，包括用于采集雨水的集雨装置，用于发电的发电装置，用于存储电能的蓄电装置以及控制装置；
所述雨水采集装置包括第一雨水收集装置和水池，所述第一雨水收集装置包括进水口和出水口，所述进水口与屋面相对应，所述出水口与所述水池的进水口连通；所述水池上设置有第一排水装置，第二排水装置；
所述发电装置包括进水通道和出水通道，所述发电装置的进水通道与所述第二排水装置的出水口连通，所述发电装置的出水通道与一储水池连通；
所述蓄电装置与所述发电装置电连接；
所述控制装置包括一控制器，所述控制器与所述第一排水装置、第二排水装置和第三电排水装置受控连接。
进一步地，所述控制装置还包括用于检测所述水池内雨水量的第一液位检测装置，用于检测蓄水池内雨水量的第二液位检测装置，所述第一液位检测装置、第二液位检测装置与所述控制器通讯连接；当第一液位检测装置检测到水池内初期雨水量达到预定值时，控制器控制第一排水装置开启，排掉初期雨水之后关闭第一排水装置；当第一液位检测装置检测到水池内后期雨水量达到预设值时，控制器控制第二排水装置开启，控制第一排水装置关闭，发电装置发电；当第二液位检测装置检测到蓄水池内水量达到预设值时，控制器控制第一排水装置开启，控制第二排水装置关闭。
进一步地，所述发电装置为发电水轮机，所述水轮发电机的叶片上设置有石墨烯涂层。
进一步地，所述第一集雨装置为虹吸式雨水收集装置，包括若干雨水斗，连接管，悬吊管，立管；所述若干雨水斗间隔设置在屋面上，相邻两个雨水斗之间设置有连接管，所述连接管与雨水斗垂直，所述连接管的末端沿水平方向设置有悬吊管，所述悬吊管道末端沿竖直方向设置有立管。
进一步地，所述储水池的出水口处置有提升泵，所述提升泵与所述蓄电装置电连接。
进一步地，所述储水池的出水口处设置有电絮凝装置，所述电絮凝装置与所述蓄电装置电连接。
进一步地，所述水轮发电机为小型冲击式水轮机。
本发明将屋面雨水收集、雨能发电，雨水净化，用水终端统筹兼顾，有效的减少初期雨水的污染，保护了水体环境，另外，用水终端可以起到调蓄水量以减轻市政管网的压力的作用。有利于缓解城市热岛效应，提高雨水处理工程的经济效益，增加了雨水处理工程的可实施性和和操作性，有利于推动海绵城市的发展；本发明中雨水的雨能消耗后，减轻了雨水对路面的冲刷降低了水土流失，雨水经过电化处理后可消减入河污染物质，从而减少了降雨径流污染和和河流中的含沙量；雨能的消耗减小了雨水对城市排水系统的冲击负荷，减小洪峰流量，推迟洪峰到达时间；电化处理回收的雨水，可以提高当地的分质供水能力和水资源承载力；雨水作为微小水力发电的重要补充，对于改善能源结构，消减CO2的排放，减少化石能源对环境的负面影响具有深远的意义。本发明体现了绿色能源和降雨径流污染控制，减少土壤侵蚀和防洪减灾，全面契合海绵城市减少的理念。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例一
结合图1，本实施例一种屋面雨水雨能综合利用系统，包括用于采集雨水的集雨装置，用于发电的发电装置，用于存储电能的蓄电装置，用于对雨水净化的净化装置以及控制装置；
所述雨水采集装置包括第一雨水收集装置2和水池3，，所述第一雨水收集装置包括进水口和出水口，所述进水口对应屋面1，所述出水口与所述水池3的进水口连通；水池3位于屋面以下，并安装在较高，以保证雨水势能，所述水池上设置有两条排水管，一条排水管与市政排水管道6相连，一条排水管道与发电装置9相连，所述排水管上设置有用于将雨水排放至市政排水管道的阀门5，用于将雨水输送至水轮发电机的阀门4；
所述发电装置包括进水通道和出水通道，所述发电装置的进水通道与所述第二排水装置的出水口连通，所述发电装置的出水通道与一储水池11连接；
所述蓄电装置10与所述发电装置8电连接；
所述控制装置包括一控制器7，所述控制器与阀门4和阀门5电连接。
本发明一方面利用雨水进行发电，另一方面将雨水净化之后回收利用，本发明中的弃流装置在承接收集到的雨水的同时充当发电装置的压力前池，使雨水具有较大的势能，有效的提高的发电装置的发电量。
结合实施例一，所述控制装置还包括用于检测所述水池内雨水量的第一液位检测装置，用于检测蓄水池内雨水量的第二液位检测装置，所述第一液位检测装置、第二液位检测装置与所述控制器通讯连接；当第一液位检测装置检测到水池内初期雨水量达到预定值时，控制器控制阀门5打开(此时阀门4处于关闭状态)，排掉初期雨水之后关闭阀门5；当第一液位检测装置检测到水池内后期雨水量达到预设值时，控制器控制阀门4打开(此时阀门5处于关闭状态)，发电装置发电；当第二液位检测装置检测到蓄水池11内水量达到预设值时，控制器控制阀门4关闭，控制阀门5打开。
结合实施例一，所述发电装置8为微型冲击式水轮机，微型冲击式水轮机的叶片9上涂有石墨烯涂层；其中水轮机上部为发电部分，电能的来源一部分是雨能转化为电能，另一部分是利用叶轮表面的石墨烯涂层，用石墨烯携带小滴盐水，无需压力梯度也可产生电力，而雨水并非纯水，经过叶轮时，产生电力。收集电力并储存于蓄电设备中。
结合实施例一，所述第一集雨装置为虹吸式雨水收集装置，包括若干雨水斗，连接管，悬吊管，立管；所述若干雨水斗间隔设置在屋面上，相邻两个雨水斗之间设置有连接管，所述连接管与雨水斗垂直，所述连接管的末端沿水平方向设置有悬吊管，所述悬吊管道末端沿竖直方向设置有立管。
结合实施例一，所述储水池的出水口处设置有水泵13，所述水泵与所述蓄电装置10电连接。通过水泵对雨水资源进行再次使用，可用于景观，绿化，道路冲洗等。水泵的电力可来源于蓄电装置存蓄电量。
结合实施例一，所述储水池的出水口处设置有电絮凝装置，所述电絮凝装电絮凝装置与所述蓄电装置10电连接，所述电絮凝装电絮凝装置对废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。电絮凝装置采用前述蓄电装置续存的电量。
本发明一种屋面雨水雨能综合利用系统的工作过程为：雨水降于屋面1，经屋面集雨装置2，收集进入初雨弃流装置3，由控制器7控制，水位到达初雨弃流容积时，打开阀门5，弃掉初雨排至市政管道6，随之关闭阀门5，存储至水轮机设计流量时，打开阀门4，水流进入水轮机8，冲击叶轮9转动产生电量，连通涂有石墨烯涂层的叶轮9水流经过时产生的电量共同存储于蓄电装置10，发电尾水流至储水池11，当储水池蓄满，控制器7控制关闭阀门4，打开阀门5，水流流至电絮凝雨水净化装置12，此装置由蓄电装置10供电，水流经水泵13提升至景观用水等，水泵13可由10蓄电装置供电。
本发明将屋面雨水收集、雨能发电，雨水净化，用水终端统筹兼顾，有效的减少初期雨水的污染，保护了水体环境，另外，用水终端可以起到调蓄水量以减轻市政管网的压力的作用。有利于缓解城市热岛效应，提高雨水处理工程的经济效益，增加了雨水处理工程的可实施性和和操作性，有利于推动海绵城市的发展；本发明中雨水的雨能消耗后，减轻了雨水对路面的冲刷降低了水土流失，雨水经过电化处理后可消减入河污染物质，从而减少了降雨径流污染和和河流中的含沙量；雨能的消耗减小了雨水对城市排水系统的冲击负荷，减小洪峰流量，推迟洪峰到达时间；电化处理回收的雨水，可以提高当地的分质供水能力和水资源承载力；雨水作为微小水力发电的重要补充，对于改善能源结构，消减CO2的排放，减少化石能源对环境的负面影响具有深远的意义。本发明体现了绿色能源和降雨径流污染控制，减少土壤侵蚀和防洪减灾，全面契合海绵城市减少的理念。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本实用
新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：包括用于采集雨水的集雨装置，用于发电的发电装置，用于存储电能的蓄电装置；
所述雨水采集装置包括第一雨水收集装置和水池，所述第一雨水收集装置包括进水口和出水口，所述进水口与屋面相对应，所述出水口与所述水池的进水口连通；所述水池上设置有第一排水装置，第二排水装置；
所述发电装置包括进水通道和出水通道，所述发电装置的进水通道与所述第二排水装置的出水口连通，所述发电装置的出水通道与一储水池连通；
所述蓄电装置与所述发电装置电连接。
2.根据权利要求1所述一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：还包括一控制装置，所述控制装置包括用于检测所述水池内雨水量的第一液位检测装置，用于检测蓄水池内雨水量的第二液位检测装置以及控制器，所述第一液位检测装置、第二液位检测装置与所述控制器通讯连接；所述第一排水装置、第二排水装置和第三电排水装置与所述控制器受控连接，当第一液位检测装置检测到水池内初期雨水量达到预定值时，控制器控制第一排水装置开启，排掉初期雨水之后关闭第一排水装置；当第一液位检测装置检测到水池内后期雨水量达到预设值时，控制器控制第二排水装置开启，控制第一排水装置关闭，发电装置发电；当第二液位检测装置检测到蓄水池内水量达到预设值时，控制器控制第一排水装置开启，控制第二排水装置关闭。
3.根据权利要求1所述一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：所述发电装置为发电水轮机，所述水轮发电机的叶片上设置有石墨烯涂层。
4.根据权利要求1所述的一种雨水雨能综合利用系统，其特征在于：所述第一集雨装置为虹吸式雨水收集装置，包括若干雨水斗，连接管，悬吊管，立管；所述若干雨水斗间隔设置在屋面上，相邻两个雨水斗之间设置有连接管，所述连接管与雨水斗垂直，所述连接管的末端沿水平方向设置有悬吊管，所述悬吊管道末端沿竖直方向设置有立管。
5.根据权利要求1所述的一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：所述储水池的出水口处置有提升泵，所述提升泵与所述蓄电装置电连接。
6.根据权利要求1所述的一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：所述储水池的出水口处设置有电絮凝装置，所述电絮凝装置与所述蓄电装置电连接。
7.根据权利要求2所述的一种屋面雨水雨能综合利用系统，其特征在于：所述水轮发电机为小型冲击式水轮机。
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