CN106902569B - 一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，包括进水管、与进水管连接的滤水池，进水管收集的初期雨水经滤水池过滤后进入排出管，排出管中的雨水进入到过渡区，过渡区的雨水进入到蓄水区，蓄水区包含蓄水池，在蓄水池上铰接有浮板，浮板的端部安装有浮筒，在蓄水池上安装有第一溢流管道，当浮板水平时，蓄水池中的雨水通过第一溢流管道排出到市政污水管路，在蓄水池的底部设有排水口。本发明的一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，结构合理，可以采集并对初期雨水进行预处理，解决初期降雨对城市造成的径流污染问题，同时防止后期雨水对初期雨水的稀释作用。
Description
技术领域
本发明涉及城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，属于雨水处理领域。
背景技术
现阶段，对于城市径流雨水的处置仍然停留在在雨水管网中设置初期雨水弃流装置的阶段，而对于初期雨水的单独收集处理的相关研究则少之又少。相关专利对于初期雨水的收集往往很草率，只是使用简单的溢流收集装置，而未考虑到后期雨水对于初期雨水的稀释和冲刷作用，就将收集到的所谓的“初期雨水”未经处理直接排入市政雨水、污水管网或汇入生物滞留池等低影响开发技术设施进行深度处理。因为未考虑到初期雨水中的或大或小的粒径的杂质对于后续装置的堵塞，而导致后续装置的使用寿命大大降低。
而本装置系统则对上述缺点进行了改进，本系统的滤水池主要为了去除初期雨水中的大颗粒污染物，小颗粒污染物可以通过滤料层，并且由于滤水池的进水方式为由下而上，故颗粒物不但不会由于重力作用对滤料层造成堵塞，反而设计中包括的气水冲洗装置可以对滤料层进行冲洗和保养，也可以从根本上防止雨水中的污染物在滤料层中形成生物膜等结构；再者，当水量较大时，进水会对雨水中已经沉积下来的污染物进行冲刷从而导致颗粒物的再悬浮现象，本系统的滤水池的滤料层则可以将此现象控制在紊流区范围内而不会影响出水水质。
本系统的调蓄池的设计理念是对系统进水和蓄水量进行控制，从而实现只收集初期雨水的目的，也可以保证后期雨水直接排入市政管网而不会对初期雨水进行稀释。
初期雨水这个概念很早就提出，但对初期雨水的去除研究目前仍停留在初期雨水的弃流装置上。例如发明专利(申请号：201510295137.9)：初期雨水截留井，该专利可以将初期雨水单独收集，结构简单易懂，但未经预处理就直接排入污水处理厂处理，水中的颗粒物和悬浮物会导致管路的堵塞，需要经常性的清理，同时也不利于在城市路面大规模使用，且该专利的初期雨水量未能做到相对精确的定量计算。而本专利则是以汇水区域面积乘以15mm得到的水量作为该区域的初期雨水量(初期雨水量无明确定义，一般取地面15mm雨水做为初期雨水)，可以做到对装置蓄水体积相对精确的计算，同时，处理水(出水)可以排入后续水处理设施进行深度处理，从生态角度看,城市地表径流初期雨水的收集预处理系统可以很好的充当城市路面雨水处理设施,具有环境友好,兼容性强的特点。
再比如发明专利(申请号：201510374873.3)：道路初期雨水专管储存系统，该专利对地下污水管网系统的铺设方式要求较高，对于老城区而言，需要重新施工并埋设比市政污水干管更深的雨水专管，这样改造的成本和造价太高，且施工过程对于周边居民的日常生活以及道路交通的正常运行会造成较大的干扰，不太可取，但对于新城区的建设而言则具有积极的指导意义。再有，该专利会造成后期雨水对于初期雨水的稀释作用，而本发明专利则可很好的做到将初、后期的雨水隔离，集中收集初期雨水。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，结构合理，可以采集并对初期雨水进行预处理，解决初期降雨对城市造成的径流污染问题，同时防止后期雨水对初期雨水的稀释作用，再将初期雨水单独收集储存，以供后续水处理装置对其进行深度处理。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，包括进水管、与进水管连接的滤水池，进水管收集的初期雨水经滤水池过滤后进入排出管，排出管中的雨水进入到过渡区，过渡区的雨水进入到蓄水区，蓄水区包含蓄水池，在蓄水池上铰接有浮板，浮板的端部安装有浮筒，在蓄水池上安装有第一溢流管道，当浮板水平时，蓄水池中的雨水通过第一溢流管道排出到市政污水管路，在蓄水池的底部设有排水口。
作为优选，所述滤水池的中部设有滤料层，滤料层的下方为紊流区，进水管中的雨水进入到紊流区，滤料层的上方为滤水区，滤水区通过第一支管与排出管连接，在第一支管上安装有第一阀。
作为优选，所述滤料层由三层组成，由上至下分别为砾石层、砂滤层、承托层。
作为优选，所述排出管与第三溢流管连接，第三溢流管从紊流区伸入到滤水区，当滤水区的水量过多时，雨水从第三溢流管进入到排出管中。
作为优选，所述紊流区通过位于滤水池外部的清水管与加压设备连接，在清水管上设有第二阀。
作为优选，所述滤水池内安装有空气管路，空气管路的一端位于紊流区，另一端与加气设备连接，在空气管路上安装有第三阀。
作为优选，所述紊流区通过第二支管与排出管连接，在第二支管上安装有第四阀。
作为优选，所述紊流区的底部与排泥管连接，排泥管内的泥进入到集泥井中，在集泥井的底部安装有污泥泵，污泥泵与压力排泥管道连接，在集泥井中设有第一细格栅，第一细格栅的上方安装有第二溢流管道，第二溢流管道与排出管连通，第三溢流管道的管顶标高与第二溢流管道的标高相同。
作为优选，所述第一溢流管道通过第四支管与排出管连通，在第四支管上安装有第五阀。
作为优选，所述排水口上安装有第二细格栅。
有益效果：本发明的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，滤水池用于处理雨水径流中的大颗粒污染物、大颗粒悬浮物等物质，滤料层可以将这些物质拦截并于紊流区内汇入集泥井沉降，通过集泥井定期人工开启污泥泵清理以排出系统；雨水调蓄池内储存的水量是由汇水面积与15mm地表径流水深(初期雨水的一般取法)相乘所计算得到的，因为城市地表的雨水径流的污染状态在初期雨水时最高，故集中处理初期雨水对海绵城市的建设具有重要意义；本发明结构合理，可以单独收集并对初期雨水进行预处理，解决初期降雨对城市造成的径流污染问题，同时防止后期雨水对初期雨水的稀释作用；从生态与环境友好性角度来看，能够大规模的应用于海绵城市的建设当中，具有兼容性好的特点。
附图说明
图1是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的滤水池的立面结构示意图。
图2是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的雨水调蓄池的立面结构示意图。
图3是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的雨水调蓄池的平面俯视示意图。
图4是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的集泥井的立面结构示意图。
图5是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的高程布置示意图。
图6是城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的平面布置示意图。
附图标记：1-第六阀、2-第二阀、3-空气管路、4-滤水区、5-滤料层、6-紊流区、7-排泥管、8-污泥泵、9-第二支管、10-第四阀、11-第一阀、12-第三溢流管、13-第一支管、14-第一溢流管、15-挡浮块、16-浮筒、17-浮板、18-第二细格栅、19-浮板转轴、20-过渡区、21-蓄水区、22-第五阀、23-加气设备、24-进水管、25-清水管、26-清水加压设备、27-第二溢流管道、28-压力排泥管道、29-第一细格栅、30-集泥井、31-排出管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图6所示，本发明的一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，包括进水管24、与进水管24连接的滤水池，在进水管24上安装有第六阀1，进水管24收集的初期雨水经滤水池过滤后进入排出管31，排出管31中的雨水进入到过渡区20，过渡区20的雨水再进入到蓄水区21，蓄水区21包含蓄水池，在蓄水池上通过浮板转轴19铰接有浮板17，浮板17的端部安装有浮筒16，在蓄水池上安装有第一溢流管道14，当浮板17水平时，蓄水池中的雨水通过第一溢流管道14排出到市政污水管路，在蓄水池的底部设有排水口，所述排水口上安装有第二细格栅18。
在本发明中，所述滤水池的中部设有滤料层5，所述滤料层5由三层组成，由上至下分别为砾石层、砂滤层、承托层，砾石层的重力较大，可防止砂滤层上浮；砂滤层的孔隙率较大，只用于拦截大粒径颗粒物和悬浮物，小粒径污染物可通过；承托层由砾石组成，主要起到承托上面两层的作用；总的来说，三层结构的孔隙率均较大。滤料层5的下方为紊流区6，进水管24中的雨水进入到紊流区6，滤料层5的上方为滤水区4，滤水区4通过第一支管13与排出管31连接，在第一支管13上安装有第一阀11。所述排出管31与第三溢流管12连接，第三溢流管12从紊流区6伸入到滤水区4，当滤水区4的水量过多时，雨水从第三溢流管12进入到排出管31中。所述紊流区6通过位于滤水池外部的清水管25与加压设备26连接，在清水管25上设有第二阀2。所述滤水池内安装有空气管路3，空气管路3的一端位于紊流区6，另一端与加气设备23连接，在空气管路3上安装有第三阀。所述紊流区6通过第二支管9与排出管31连接，在第二支管9上安装有第四阀10。所述紊流区6的底部与排泥管7连接，排泥管7内的泥进入到集泥井30中，在集泥井30的底部安装有污泥泵8，污泥泵8与压力排泥管道28连接，在集泥井30中设有第一细格栅29，第一细格栅29的上方安装有第二溢流管道27，第二溢流管道27与排出管31连通，第三溢流管道12的管顶标高与第二溢流管道27的标高相同。所述第一溢流管道14通过第四支管与排出管31连通，在第四支管上安装有第五阀22。第二支管9的管顶标高要低于滤料层5的底部标高约200mm，空气管路3的进气孔板的标高要低于滤料层5的底部标高约100mm，同时要保证滤水池的第一支管13的管道口标高比市政雨水管网管内底标高要低至少200mm以上。
在本发明中，滤水池有三种工况(工作状态)，分别为运行工况、维护工况和事故工况：运行工况下，开启第六阀1、第一阀11，关闭第二阀2、第四阀10、第五阀22，雨水由进水管24汇入滤水池的紊流区6，再通过滤料层5初步过滤，进入滤水区4，通过排出管31排出并流入雨水调蓄池，若雨量较大，超过第三溢流管道12的雨水会通过第三溢流管道12排入雨水调蓄池，水量较大时，可能导致下层沉积物的再悬浮，这时滤料层5可将其拦截并将再悬浮现象控制在紊流区6范围内，不会影响排出管31的出水水质；当处于维护工况下时，先关闭阀第六阀1、第一阀11、第二阀2、第四阀10，打开第五阀22，让滤水池系统静沉一段时间，之后，打开污泥泵8，将沉积下来的大颗粒物质和泥砂排出系统，之后，关闭第六阀1、第四阀10、第一阀11，开启第二阀2和加气设备的第三阀，清水通过加压设备26由清水管25汇入结合空气管路内由加气设备23加压的气体联合对设备的滤料层5进行气/水冲洗，从而使得滤料层5中积累下来的附着物被高压水/气冲出滤料层5，漂浮到第三溢流管12的溢流水面上，通过第三溢流管道12排入市政污水管网；事故工况下，当本滤水池系统遇到紧急故障时，关闭第二阀2、加气设备的第三阀，停止进水，同时保证第一阀11、第四阀10、第五阀22的开启，使已处理和未处理的雨水一起直接排出该系统，待排出管31停止出水时，再开启污泥泵8，使滤水池和集泥井30的积水彻底清空，并及时找出故障点进行维修。
在本发明中，雨水调蓄池具有两个工作状态，分别为分别为运行工况、维护工况；运行工况下，关闭第五阀22，雨水通过重力流由滤水池汇入池体的过渡区20，再通过溢流进入蓄水区21，蓄水区21内设置的浮筒16——浮板17系统会随着蓄水区21内的水位上升而不断上浮，待达到所设定蓄水量时，浮板17达到水平状态，浮筒16由于挡浮块15的阻挡而停止继续上浮并维持在水平状态，之后的进水通过溢流管路直接排入市政污水管网，储存下来的初期雨水，待雨停之后，可通过污水泵或其他抽水设备的运作，将蓄水排入生物滞留池等设施进行深度处理，为防止沉积下来的小粒径颗粒物造成后续装置的堵塞，故在泵浦系统的进水口处加设细格栅18；维护工况下，本雨水调蓄池应通过人工清扫等方法定期清理底部积泥。
应用上述城市地表径流初期雨水的收集预处理系统的方法，其步骤如下：
步骤一，系统所处的汇水地区的道路上的雨水径流通过城市地下雨水管网汇集并流入该系统的滤水池中，降雨开始后，开启第六阀1、第一阀11，关闭阀第二阀2、第四阀10、第五阀22，雨水由进水管24汇入池体的紊流区6，再通过滤料层5初步过滤，进入滤水区4，通过排出管31排出并流入雨水调蓄池，若雨量较大，超过第三溢流管12的雨水会通过第三溢流管12排入雨水调蓄池，水量较大时，可能导致下层沉积物的再悬浮，这时滤料层5可将其拦截并将再悬浮现象控制在紊流区6范围内，不会影响排出管31的出水水质；
步骤二，关闭第五阀22，沉降池的出水便通过重力流由沉降池汇入调蓄池的过渡区20，再通过溢流进入蓄水区21，蓄水区21内设置的浮筒16——浮板17系统会随着蓄水区21内的水位上升而不断上浮，待达到所设定蓄水量时，浮板17达到水平状态，浮筒16由于挡浮块15的阻挡而停止继续上浮并维持在水平状态，之后的进水通过第一溢流管道直接排入市政污水管网，储存下来的初期雨水，待雨停之后，通过污水泵的运作，将蓄水排入后续水处理设施进行深度处理，为防止沉积下来的小粒径颗粒物造成后续装置的堵塞，故在泵浦系统的进水口处加设第二细格栅18对小颗粒物质予以拦截。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：包括进水管、与进水管连接的滤水池、与滤水池的排出管连接的调蓄池，其中调蓄池包括过渡区和蓄水区；进水管收集的初期雨水经滤水池过滤后进入排出管，排出管中的雨水进入到过渡区，过渡区的雨水进入到蓄水区，蓄水区包含蓄水池，在蓄水池上铰接有浮板，浮板的端部安装有浮筒，在蓄水池上安装有第一溢流管道，当浮板水平时，蓄水池中的进水通过第一溢流管道排出到市政污水管路，在蓄水池的底部设有排水口，所述蓄水池内还设置有挡浮块，所述挡浮块在蓄水池达到预设蓄水量时阻挡浮筒上浮。
2.根据权利要求1所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述滤水池的中部设有滤料层，滤料层的下方为紊流区，进水管中的雨水进入到紊流区，滤料层的上方为滤水区，滤水区通过第一支管与排出管连接，在第一支管上安装有第一阀。
3.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述滤料层由三层组成，由上至下分别为砾石层、砂滤层、承托层。
4.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述排出管与第三溢流管连接，第三溢流管从紊流区伸入到滤水区，当滤水区的水量过多时，雨水从第三溢流管进入到排出管中。
5.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述紊流区通过位于滤水池外部的清水管与加压设备连接，在清水管上设有第二阀。
6.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述滤水池内安装有空气管路，空气管路的一端位于紊流区，另一端与加气设备连接，在空气管路上安装有第三阀。
7.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述紊流区通过第二支管与排出管连接，在第二支管上安装有第四阀。
8.根据权利要求4所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述紊流区的底部与排泥管连接，排泥管内的泥进入到集泥井中，在集泥井的底部安装有污泥泵，污泥泵与压力排泥管道连接，在集泥井中设有第一细格栅，第一细格栅的上方安装有第二溢流管道，第二溢流管道与排出管连通，第三溢流管道的管顶标高与第二溢流管道的标高相同。
9.根据权利要求2所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述第一溢流管道通过第四支管与排出管连通，在第四支管上安装有第五阀。
10.根据权利要求1所述的城市地表径流初期雨水的收集预处理系统，其特征在于：所述调蓄池的排水口上安装有第二细格栅。
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