CN106759765B - 一种基于海绵城市的雨污循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于海绵城市的雨污循环系统，包括雨污集水池，通过第一阀门与雨污集水池顺连的雨污处理池，依次通过小型水泵、第二阀门、流量传感器与雨污处理池顺连的腔体，及设在城市楼顶的初水箱；腔体内设有弹性气球，弹性气球的嘴口穿过混凝土腔体通过第三阀门与自来水管网相接、通过第四阀门与低水头用户相接；雨污处理池与腔体的连接管道在第二阀门与流量传感器之间设有由第五阀门控制的通往楼顶初水箱的分支管道；其中，流量传感器用于监测腔体及弹性气球中的水量，小型水泵用于辅助雨污处理池内的初水排入腔体。本发明利用楼房顶楼进行储水，不仅可以缓解内涝时储水系统压力，而且用户可对这部分储水进行有效利用，缓解城市供水压力。
Description
技术领域
本发明属于海绵城市设计技术领域，具体涉及一种基于海绵城市的雨污循环系统。
背景技术
目前，中国城市已经进入“城市病”集中爆发期。城市人口的快速膨胀、规划缺乏预见性以及城市基础设施的承载力限制等因素导致了交通拥堵、秩序紊乱、运营低效、抗风险能力差等一系列问题，制约着城市的发展。一方面，城市面临严重的内涝威胁，另一方面，中国又是一个水资源相对贫乏的国家，随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水资源单向循环，水资源短缺和水环境污染日趋严重。随着海绵城市概念的提出，协调城市发展与雨水控制，对雨水资源进行有效保护和综合治理，已经到了刻不容缓的阶段。
城市废水处理主要存在以下缺点：一、在雨季，由于排水管网的排水能力有限，大量雨水无法及时排出，造成城市内涝；二、现有技术中的雨水和污水分流需两套管网进行工作，造成工程量增加，施工复杂等问题；三、现有的废水处理都是废水经长距离管道进入污水厂，不仅需占用大量管道，而且管内废水的水头损失很大，需要泵站来提水到污水厂，耗费大量的能量，不符合绿色社会的发展需求；四、目前国内外城市减轻内涝的储水系统基本位于地下，造成地下管网系统异常复杂，不利于城市长期的排水处理。
因此，本领域技术人员亟需提供一种能够克服城市排水管网排涝能力有限及城市水资源缺乏的问题，同时可以对污水就地处理大大降低工程量的基于海绵城市的雨污循环系统。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够克服城市排水管网排涝能力有限及城市水资源缺乏的问题，同时可以对污水就地处理大大降低工程量的基于海绵城市的雨污循环系统。该系统在调蓄雨洪，减轻内涝的同时，可对雨水等多种废水同时加以循环利用，转化为生产要素。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于海绵城市的雨污循环系统，包括雨污集水池，通过第一阀门与雨污集水池顺连的雨污处理池，依次通过第二阀门、流量传感器与雨污处理池顺连的腔体，及设在城市楼顶的初水箱；所述腔体内设有弹性传压容纳体，所述弹性传压容纳体的口部穿过混凝土腔体通过第三阀门与自来水管网相接、通过第四阀门与低水头自来水用户储水箱相接；所述雨污处理池与腔体的连接管道在第二阀门与流量传感器之间设有由第五阀门控制的通往楼顶初水箱的初水管道；其中，所述流量传感器用于监测腔体及弹性传压容纳体中的水量。
在本技术方案中，引导雨水、生活以及部分工业废水进入雨污集水池，然后汇入处理池进行初步净化，然后利用城市无处不在的自来水管网压力，对初水进行提水处理，使初水上升到位于楼顶的初水箱内储藏，用户可利用楼顶初水解决大量生活和工业的用水问题；在雨季，通过该系统可将大量积水上扬至楼顶初水箱，使初水箱作为调蓄雨洪、减轻内涝的重要力量。其中，初水是经雨污处理池初步净化的水，能作为扫除冲厕等用途，初水箱用于储存初水。雨污处理池只对雨水和污水共同进行简单快速处理，让其达到能冲厕等粗糙用水程度，因此能及时将城市内涝水量及时排到楼顶水箱进行利用，同时缓解排水管道压力。优选的，所述腔体设为混凝土或钢罐类坚固腔体。
进一步的，所述弹性传压容纳体用于传递自来水管网压力，且将容纳体内自来水与腔体内初水分离，从而避免容纳体内自来水与腔体内初水混合；所述弹性传压容纳体充满水后形状与腔体基本一致。
进一步的，所述腔体设为椭球状。
优选的，所述弹性传压容纳体设为橡胶或PVC的弹性气球。
优选的，所述雨污处理池与腔体的连接管道上设有用于辅助雨污处理池内初水排入腔体的小型水泵。本技术方案在连接管道上通过小型水泵稍微加压，使处理池处理后的初水有较大的动力汇入腔体，同时辅助弹性传压容纳体内自来水通过第四阀门被压出供低水头用户使用。
优选的，所述通往楼顶初水箱的初水管道上设有供水栓，使初水箱内水不会逆流至腔体。
优选的，所述雨污集水池、雨污处理池设为与空气接触的池体，以保证对雨污的初步净化效果；所述腔体设于地下或地上，可根据实际布局需要进行选择，相应的减轻地下管网系统的复杂程度。
进一步的，当雨污处理池内初水流入腔体时，将弹性传压容纳体内自来水挤出腔体，并流向低水头用户；当弹性传压容纳体内无水或少量水时，利用强大的自来水压力控制第三阀门使自来水管网的水流入弹性传压容纳体，进而将腔体内初水排出，挤入楼顶初水水箱。同时，用户可通过楼内管道，利用箱内初水进行冲厕、扫除及部分工业生产等对水质要求不高的工作。
进一步的，所述第五阀门所在的初水管道上设有多条分支管道，多条分支管道并联通向对应数量的多个楼顶初水箱形成初水箱群，形成庞大的雨污处理效果，减小地下系统尤其在涝季的排水压力。
本发明的有益效果在于：
1)、本发明首先引导雨水、部分生活以及部分工业废水进入雨污集水池，然后汇入雨污处理池进行初步净化，使其达到初水品质(本文中雨污处理池可根据实际处理需要设为一级或者多级，以达到冲厕或其它对水质要求不高用途的初水品质)；然后利用城市无处不在的自来水管网压力，对初水进行提水处理，使初水上升到位于楼顶的初水箱内储藏，用户可利用楼顶初水解决大量生活和工业的用水问题。不仅如此，在涝雨季，此系统只需通过处理池对雨水进行初步沉降净化即可将大量积水上扬至楼顶初水箱/初水箱群，使大楼屋顶初水箱/初水箱群作为调蓄雨洪、减轻内涝的重要力量，初水箱/初水箱群中的水后期通过供水栓可用于涝灾后的城市清理工作。
本发明利用楼房顶楼进行储水，不仅可以缓解内涝时储水系统压力，而且用户可对这部分储水进行有效利用，缓解城市供水压力；废水能够就地进行初步处理，可以承担部分对水质要求不高的的工作。
2)、本发明的结构设计把初步净化后的城市雨污水扬到楼顶水箱，转变了把涝季雨水存到地底的概念，具有节水供水，减小雨季排水压力，减轻涝灾等优势，为海绵城市的发展提供了新的思路。
3)、城市中自来水管网压力至少为28m，基本可将初水提水至7楼以上的水箱，从而本发明可应用于小高层的楼顶上；若对于更高的城市高楼，可在通往楼顶初水箱的分支管道上增设扬水泵，提高腔体中水的扬程。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
图2为图1中虚线框部分的放大图。
图3、图4为本发明系统在自来水管网压力下对雨污的循环处理转移过程。
图5为多个楼顶初水箱形成初水箱群的结构示意图。
图中标注符号的含义如下：
1-雨污集水池 2-雨污处理池 3-腔体 4-弹性传压容纳体
5-初水箱 50-供水栓 6-小型水泵 7-低水头自来水用户储水箱
a1-第一阀门 a2-第二阀门 a3-第三阀门
a4-第四阀门 a5-第五阀门 b-流量传感器
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、2所示，一种基于海绵城市的雨污循环系统，包括雨污集水池1，通过第一阀门a1与雨污集水池1顺连的雨污处理池2，依次通过第二阀门a2、流量传感器b与雨污处理池2顺连的腔体3，及设在城市楼顶的初水箱5；腔体3内设有弹性传压容纳体4，弹性传压容纳体4的嘴口穿过腔体3后通过第三阀门a3与自来水管网相接、通过第四阀门a4与低水头自来水用户储水箱7相接；雨污处理池2与腔体3的连接管道在第二阀门a2与流量传感器b之间设有由第五阀门a5控制的通往楼顶初水箱5的初水管道；其中，流量传感器b用于监测腔体3及弹性传压容纳体4中的水量。雨污处理池2与腔体3的连接管道上还设有12V的小型水泵6。
其中，腔体3设为混凝土腔体或钢罐类坚固腔体。弹性传压容纳体4用于传递自来水管网压力，且避免容纳体内自来水与腔体3内初水混合；且弹性传压容纳体4充满水后形状与腔体基本一致；弹性传压容纳体4设为耐疲劳且可伸缩的橡胶或PVC的弹性气球。如图所示，腔体3可设为椭球气球状，当然也可设为其它形状。
通往楼顶初水箱5的初水管道上设有供水栓50，使初水箱5的初水能够用作城市清理。
其中，雨污集水池1、雨污处理池2设为与空气接触的池体；腔体3可设于地下、也可根据布设需求设于地上。
本实施例中，污水与自来水为分离状态，如图2所示，初水只会存在于腔体3与弹性气球之间的区域内，自来水只会存在于弹性气球内；当雨污处理池2内初水流入腔体3时，将弹性气球内自来水挤出并流向附近的低水头自来水用户储水箱7、供低水头用户比如洒水车、城市建设等使用，可进行环卫洒水、园林绿化、降温除尘、临时消防、抗旱运水、农药喷洒、城市建设等活动；当弹性气球内无水或少量水时，控制第三阀门a3使自来水管网的水流入弹性气球，进而将腔体3内初水排出，挤入楼顶初水箱5。
如图5所示，第五阀门a5所在的初水管道上设有多条分支管道，多条分支管道并联通向对应数量的多个楼顶初水箱5形成初水箱群，形成庞大的雨污处理效果。
现实生活中的生活用水量，其中居民冲厕约占33％，办公区甚至达到70％以上，若将初水箱群的这部分初水用于冲厕，不仅提高了对雨污的排涝排污能力；同时节约了大量的水资源。
下面结合附图对本发明的工作过程作出如下的详细说明。
S1、如图3所示，雨水及部分生活工作废水汇入雨污集水池1，雨污集水池1与雨污处理池2相连，打开第一阀门a1，将废水流入处理池后进行初步处理转变为初水；混凝土腔体位于处理池下游，腔体3内套有一个大型的弹性气球，充满水后的气球与腔体3相同大小，气球口穿过腔体3与自来水管网相连。假设初始条件为第三阀门a3和第五阀门a5为开启状态，弹性气球中已经充满自来水，体积已接近腔体3；
S2、当流量传感器b监测到气球内水量接近腔体容量，则关闭第三阀门a3和第五阀门a5，打开第二阀门a2和第四阀门a4，并开启小型水泵6，处理池中初水由管道并通过小型水泵稍微加压，汇入混凝土腔体3，进而大型弹性气球内自来水被压出通过第四阀门a4供低水头用户比如洒水车、城市建设等使用；
S3、接着，如图4所示，当流量传感器b监测到腔体3内初水水量接近腔体容量，则关闭第二阀门a2和第四阀门a4，打开第三阀门a3和第五阀门a5，自来水管网内水流通过第三阀门a3汇入大型的弹性气球，使气球变大，利用强大的自来水管网压力，将腔体3内的初水通过第五阀门a5挤入楼顶初水箱5以减轻内涝。同时，用户可通过楼内管道利用箱内初水进行冲厕、扫除的工作，或者进行部分工业生产等对水质要求不高的工作；
S4、重复循环S2及S3步骤，直至完成雨污的处理转移工作。
此外，在涝雨季，本发明系统通过处理池对雨水进行初步沉降净化即可将大量积水上扬至楼顶初水箱/初水箱群，待需要进行城市清理工作时，保持第五阀门a5关闭，打开供水栓50进行取水即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：包括雨污集水池（1），通过第一阀门（a1）与雨污集水池（1）顺连的雨污处理池（2），依次通过第二阀门（a2）、流量传感器（b）与雨污处理池（2）顺连的腔体（3），及设在城市楼顶的初水箱（5）；所述腔体（3）内设有弹性传压容纳体（4），所述弹性传压容纳体（4）的口部穿过腔体（3）后通过第三阀门（a3）与自来水管网相接、通过第四阀门（a4）与低水头自来水用户储水箱（7）相接；所述雨污处理池（2）与腔体（3）的连接管道在第二阀门（a2）与流量传感器（b）之间设有由第五阀门（a5）控制的通往楼顶初水箱（5）的初水管道；其中，所述流量传感器（b）用于监测腔体（3）及弹性传压容纳体（4）中的水量。
2.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述腔体（3）设为混凝土腔体或钢罐类坚固腔体。
3.根据权利要求2所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述弹性传压容纳体（4）用于传递自来水管网压力，且将容纳体内自来水与腔体（3）内初水分离；所述弹性传压容纳体（4）充满水后形状与腔体一致。
4.根据权利要求3所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述腔体（3）设为椭球状。
5.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述弹性传压容纳体（4）设为橡胶或PVC的弹性气球。
6.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述雨污处理池（2）与腔体（3）的连接管道上设有用于辅助雨污处理池（2）内初水排入腔体（3）的小型水泵（6）。
7.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述通往楼顶初水箱（5）的初水管道上设有供水栓（50）。
8.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的雨污循环系统，其特征在于：所述雨污集水池（1）、雨污处理池（2）设为与空气接触的池体；所述腔体（3）设于地下或地上。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述的基于海绵城市的雨污循环系统的使用方法，其特征在于：当雨污处理池（2）内初水流入腔体（3）时，将弹性传压容纳体（4）内自来水挤出并流向低水头用户；当弹性传压容纳体（4）内无水或少量水时，控制第三阀门（a3）使自来水管网的水流入弹性传压容纳体（4），进而将腔体（3）内初水排出，挤入楼顶初水箱（5）。
10.一种根据权利要求9所述的基于海绵城市的雨污循环系统的使用方法，其特征在于：所述第五阀门（a5）所在的初水管道上设有多条分支管道，多条分支管道并联通向对应数量的多个楼顶初水箱（5）形成初水箱群。
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