CN106958263A - 一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，包括雨水收集器、雨水清流延时分流装置、中水水箱，所述雨水清流延时分流装置由内筒和外筒组成，所述外筒呈三通管状并均设置有管接口，分别为进水口、清流出水口、弃流排水口，所述弃流排水口处管接口的上端面设置有隔板，所述隔板正上方设置一上下贯通的短管，所述短管管壁上开有若干个弃流孔；所述内筒顶端设有长流通孔，所述内筒底部侧壁设有短流通孔。本发明设置雨水清流延时分流装置，利用屋面雨水高位势能自动弃流初期雨水，经过短期时间进行延时将后期雨水回收再利用，无需设置提升水泵等用电设备以及电控系统，结构简单。

Description

一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统

技术领域

本发明涉及海绵城市给排水技术领域，尤其是涉及一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统。

背景技术

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，降雨时“ 渗水、蓄水、净水”，需要时将蓄积的水“释放”并加以利用。目前传统的城市排水模式主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施，以“快速排出”和“末端集中”控制来设计完成，造成城市径流量增加，增加了城市排水负担，而且每逢雨季，内涝严重，“城市看海”现象严重影响城市经济发展和人民正常生活水平，近年来下沉式绿地、渗透塘、湿塘等开始受到关注并迅速建设，尽管一定程度上加速了雨水的下渗，但难以达到有效蓄存雨水，并对雨水进行净化和加以利用的作用。目前海绵工程雨水回收装置即旋流分离器及回收水箱均设于地下，回用水使用上不够方便，需设置水泵加压设备，增加了电耗及工程投资。另外，旋流分离器分离效率不高，雨水流量较小情况下甚至起不到分离与雨水回收作用。因此，研究和开发能够高效、持续保障雨水下渗、蓄存、净化、回用的多功能装置和系统对海绵城市的建设显得尤为重要。

当前，雨水收集利用按规模可以分为屋顶雨水收集系统、新建小区等园区的雨水集蓄系统以及城市雨水管道结合的大型雨水调蓄池系统，屋顶雨水收集系统主要适用于较为独立的住宅和公共建筑，通过屋面收集的雨水污染程度低，雨水pH呈中性，含盐量较少，硬度较低，无需进行软化处理。屋面雨水从水质（NTU）的变化看，一般有初期雨水与后期雨水之分，初期雨水悬浮物浓度即浊度（NTU）较高，随着降雨的持续进行，屋面降尘在雨水的荡涤下越来越少，浊度随之越来越低。通常情况下，降雨历时的10min之内为初期雨水，10min以后为后期雨水；在降雨历时不小于20min情况下，大部分屋面雨水是以呈清澈水流排至地面室外雨水管道。

综上所述，屋面雨水处理的关键是初期雨水的弃流和杂质和悬浮物的去处，但目前屋面雨水收集回用工程中普遍采用类似生活污水的回用处理方法，占地较大、需要设备较多，技术也相对复杂，有些还需人工操作，从而造成投资高、运行管理复杂等缺点；另外现有技术中有关屋面雨水收集处理装置较多，其中部分也带有初期雨水弃流的作用，但是，很多装置均采用电磁阀等控制单元进行控制，其结构复杂，加工制造成本高，以及维修维护成本高，不适合推广使用，如中国专利申请号为201620860813.2公开了一种雨水弃流收集装置，包括接雨水的雨水收集管、回用管和蓄水池，蓄水池和雨水收集管之间设有控制单元，该控制单元连接水质传感器和电动阀，包括弃流管，所述弃流管通过三通接头连接雨水收集管和回用管，所述回用管另一端连接蓄水池，所述电动阀包括弃流电动阀和回用电动阀，弃流电动阀设置在弃流管上，回用电动阀设置在回用管上，水质传感器设置在弃流管上，在蓄水池内设有液位计，该液位计电连控制单元。而且当前对于初期雨水弃流装置包括有容积式弃流装置和雨量型弃流装置，其初期雨水弃流都是通过拟定降雨量来确定，而初期雨水水质变化情况较大，容积式和雨量型的弃流方式会导致气流效果不准，将较脏的雨水进行回收利用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，设置雨水清流延时分流装置，利用屋面雨水高位势能自动弃流初期雨水，经过短期的时间进行延时将后期雨水回收再利用，无需设置提升水泵等用电设备以及电控系统，结构简单，制造以及维护成本低，具有较大的推广意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，包括雨水收集器、雨水清流延时分流装置、中水水箱，所述雨水清流延时分流装置由内筒和外筒组成，所述内筒放置在外筒内部，所述外筒呈三通管状并均设置有管接口，分别为进水口、清流出水口、弃流排水口，所述弃流排水口处管接口的上端面设置有隔板，所述隔板正上方设置一上下贯通的短管，所述短管管壁上开有若干个弃流孔；所述内筒顶端上设有长流通孔，所述内筒底部侧壁设有短流通孔；

所述雨水收集器通过第一进水管与外筒进水口管接口连接，所述外筒弃流排水口管接口连接一排水管，所述外筒清流出水口的管接口通过第二进水管与中水水箱连接，所述中水水箱内还接有一溢流管，所述溢流管另一端通过三通接头将所述外筒弃流排水口管接口与排水管连接。

由于采用上述结构，天面雨水从雨水收集器经过雨水清流延时分流装置到中水水箱，这一过程雨水的弃流和收集，雨水清流延时分流装置起到关键作用,屋面雨水径流进入雨水斗经收集管道输送，从进水口进入雨水清流延时分流装置，外筒内水位随之上涨，一方面内筒在自身浮力的作用下上升遮盖清流出水口，避免初期雨水进入中水水箱，另一方面水从短流通孔进入内筒中，内筒的空气在水压的作用下从长流通孔排出。在设定的延时时间（初期雨水时段）内，初期雨水只能从弃流排水口排出。在设定的延时时间之后，入流雨水已呈清流态，内筒因充满水致使浮力消失，在自身重力作用下下沉遮盖弃流排水口，雨水经清流出水口进入中水水箱，当中水水箱达到最大容量时经溢流管向排水管中排出。当进入雨水清流延时分流装置的雨水流量偏小时，雨水经弃流孔从弃流排水口排出，不能进入中水水箱。降雨停止时，雨水清流延时分流装置内的水位下降，内筒中的水在重力作用下从短流通孔排出，经弃流排水口排走，空气从长流通孔进入内筒中平衡内外空气压差，雨水清流延时分流装置恢复降雨前状态。

作为本发明的优选方案，该海绵城市屋面雨水延时分流回收系统还包括消毒装置，所述消毒装置为紫外线消毒机，所述紫外消毒机设置在中水水箱出水口处，并与出水管连接，所述出水管直通用户端。本发明紫外线消毒机采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外线C光发生装置产生的强紫外线照射流水。当水中的细菌、病毒受到一定计量的紫外C光照射后，其细胞的DNA结构被破坏，细胞再生无法进行，从而达到净化雨水的目的。

进一步地，所述中水水箱还连接有一补水管。中水水箱中没有雨水或雨水量较少时，可开启补水管外界对中水水箱进行补水，便于供应用户端用水，如洗车、浇花等。

作为本发明的优选方案，所述雨水收集器为设置在屋面上的多个雨水斗，每一雨水斗均通过集水管道汇集于第一进水管。通过多个雨水斗收集雨水，可集中收集更多的雨水，效率提高。

进一步地，每一所述雨水斗进内均设有篦子。在雨水最初进入收集器前通过篦子，可避免体积或质量较大的如大片树叶、树枝等杂物进入集水管道内，避免对各个零部件造成堵塞或损坏。

作为本发明的优选方案，所有所述弃流孔的大小均相同，所述弃流孔（314）呈类矩形或圆形或椭圆形。所述弃流孔为横向或纵向设置的类矩形。本发明优选纵向设置的类矩形，如同雨水篦子一般，受力均匀，通过大小相同的类矩形孔增大过水面积，雨水在流动过程中与弃流孔孔壁的接触面积减少，从而使沿程阻力减小，可进一步降低压降。当然弃流孔的形状除了类矩形、圆形和椭圆外，还可以选择其他形状，只要能满足弃流孔功能的形状即可。

作为本发明的优选方案，所述弃流排水口的管接口、隔板以及短管形成一体，并与外筒下端形成可拆卸形式。可拆卸形式的设计，既是为了便于安装和拆卸，也是为了便于后期清理和观察，如有损坏或堵塞可及时更换和清理。

进一步地，所述长流通孔与外筒清流出水口方向一致，所述短流通孔与外筒进水口方向一致的。

进一步地，所述内筒上的短流通孔孔径大于长流通孔孔径。因此短流通孔的过流能力大于长流通孔的过流能力。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、设置雨水清流延时分流装置，具有弃流和分流收集双重功效，无需建设弃流井，节省占地，无需用电，节能环保，自动排空，无需人工操作。该装置克服现有技术的缺陷，可根据用户需求最大限度回收雨水量，亦可用于室内冲厕及地面冲洗等，相关设施可因地制宜，灵活布置，可布置在室内、屋面、地面或地下，当布置在裙房屋面等较高地方时，雨水回收过程与中水回用过程均不需设置提升水泵等用电设备及电控设备；当屋面雨水流量过小水质不能保证时，系统的雨水清流延时分流装置能使小流量雨水作弃流处理，避免进入中水水箱。在本装置中，根据屋面汇水面积的大小，通过设定内筒长流通孔的大小，可以弃流初期10min或者更长时间（约2-4mm左右降雨厚度）污染比较严重的雨水，收集清洁的雨水，作为中水使用。

2、本发明结构简单新颖，易于操作，使用灵活方便，可实现雨水自动收集、无需外界动力进行操作和控制，本雨水延时分流回收系统仅利用屋面雨水高位势能自动弃流初期雨水，经过短时间进行延时分流将后期雨水回收，再进入中水水箱，经过消毒后再重力作用下输送至各种水用水点，在低影响开发的前提下高效利用雨水用于绿化、浇洒、冲洗用水等中水供水，无需设置提升水泵等用电设备以及电控系统，制造以及维护成本低，适用于具有一定地形高差的地面雨水回收系统。

3、本发明滞留雨水回收再利用，不占用地上空间资源，将雨水资源变废为宝，对雨水资源完成处理后进行合理的使用，一定程度上减少了自来水等资源的浪费，一方面提高了雨水资源化利用，节约大量的生活水及中水处理设施；另一方面，降低了城市道路雨水径流的负担，减轻雨水处理负担，在低影响开发雨水系统的设计和管理中起着非常重要的作用，能缓解城市防洪、排水压力，避免路面积水和内涝现象的发生，具有推广的积极意义。

附图说明

图1是本发明一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统的结构示意图；

图2是图1中雨水清流延时分流装置3的结构示意图；

图中标记：1-雨水斗、2-第一进水管、3-雨水清流延时分流装置、31-外筒、310-进水口、311-清流出水口、312-弃流排水口、313-短管、314-弃流孔、315-隔板、32-内筒、320-长流通孔、321-短流通孔、4-排水管、5-第二进水管、6-溢流管、7-中水水箱、8-出水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中所有附图中相同的标号代表相同或类似的部件，说明书中的附图为简化形式，仅供理解本发明的具体结构。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1、图2所示，一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，包括雨水收集器、雨水清流延时分流装置3、中水水箱7，所述雨水清流延时分流装置3由内筒32和外筒31组成，所述内筒32放置在外筒31内部，所述外筒31呈三通管状并均设置有管接口，分别为进水口310、清流出水口311、弃流排水口312，所述弃流排水口312处管接口的上端面设置有隔板315，所述隔板315正上方设置一上下贯通的短管313，所述短管313管壁上开有若干个弃流孔314；所述内筒32上设有长流通孔320，所述内筒32底部侧壁设有短流通孔321；

所述雨水收集器通过第一进水管2与外筒进水口310管接口连接，所述外筒弃流排水口312管接口连接一排水管4，所述外筒清流出水口311的管接口通过第二进水管5与中水水箱7连接，所述中水水箱7内还接有一溢流管6，所述溢流管6另一端通过三通接头将所述外筒弃流排水口312管接口与排水管4连接。

本实施例的第一优选方式，如图1所示，该海绵城市屋面雨水延时分流回收系统还包括消毒装置，所述消毒装置为紫外线消毒机（图中未标出），所述紫外消毒机设置在中水水箱7出水口处，并与出水管8连接，所述出水管8直通用户端。本发明紫外线消毒机采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外线C光发生装置产生的强紫外线照射流水。当水中的细菌、病毒受到一定计量的紫外C光照射后，其细胞的DNA结构被破坏，细胞再生无法进行，从而达到净化雨水的目的。

本实施例的另一优选方式，所述中水水箱7还连接有一补水管（图中未标出）。中水水箱7中没有雨水或雨水量较少时，可开启补水管外界对中水水箱进行补水，便于供应用户端用水，如洗车、浇花等。

再者，如图1所示，所述雨水收集器为设置在屋面上的多个雨水斗1，每一雨水斗1均通过集水管道汇集于第一进水管2。通过多个雨水斗1收集雨水，可集中收集更多的雨水，效率提高。

本实施例的另一优选方式，每一所述雨水斗1内均设有篦子（图中未标出）。雨水最初进入收集器前通过篦子，可避免体积或质量较大的如大片树叶、树枝等杂物进入集水管道内，避免对各个零部件造成堵塞或损坏。

本实施例的另一优选方式，所有所述弃流孔314的大小均相同，所述弃流孔314呈类矩形，优选纵向设置的类矩形，如同雨水篦子一般，受力均匀，通过大小相同的类矩形孔增大过水面积，雨水在流动过程中与弃流孔314孔壁的接触面积减少，从而使沿程阻力减小，可进一步降低压降。

本实施例的另一优选方式，所述弃流排水口312的管接口、隔板315以及短管313形成一体，并与外筒31下端形成可拆卸形式。可拆卸形式的设计，既是为了便于安装和拆卸，也是为了便于后期清理和观察，如有损坏或堵塞可及时更换和清理。

优选地，所述长流通孔320与外筒清流出水口311方向一致，所述短流通孔321与外筒进水口310方向一致的。且所述内筒上的短流通孔孔径大于长流通孔孔径。由此可见，短流通孔321的过流能力大于长流通孔320的过流能力。

实施例2

本实施例中所述弃流孔314呈类矩形，优选横向设置的类矩形，如同雨水篦子一般，受力均匀，通过大小相同的类矩形孔增大过水面积，雨水在流动过程中与弃流孔314孔壁的接触面积减少，从而使沿程阻力减小，可进一步降低压降。实施例2中除了弃流孔314的形状结构不同，其他装置及结构均与实施例1相同。当然，根据实际情况设计，弃流孔的形状除了类矩形、圆形和椭圆外，还可以选择其他形状，只要能满足弃流孔功能的形状即可。

本发明的工作原理：天面雨水先经过雨水收集器的多个雨水斗1内设置的大筛孔过滤片，屋面雨水径流进入多个雨水斗1经集水管道输送，从进水口310进入雨水清流延时分流装置3，外筒31内水位随之上涨，一方面内筒32在自身浮力的作用下上升遮盖清流出水口311，避免初期雨水进入中水水箱7，另一方面水从短流通孔321进入内筒32中，内筒32的空气在水压的作用下从长流通孔320排出，在设定的延时时间（初期雨水时段）内，初期雨水只能从弃流排水口312排出。在设定的延时时间之后，入流雨水已呈清流态，内筒32因充满水致使浮力消失，在自身重力作用下下沉遮盖弃流排水口312，雨水经清流出水口311进入中水水箱7，当中水水箱7达到最大容量时经溢流管6向排水管4中排出。当进入雨水清流延时分流装置3的雨水流量偏小时，雨水经弃流孔314从弃流排水口312排出，不能进入中水水箱7。降雨停止时，雨水清流延时分流装置3内的水位下降，内筒32中的水在重力作用下从短流通孔321排出，经弃流排水口312排走，空气从长流通孔320进入内筒32中平衡内外空气压差，雨水清流延时分流装置3恢复降雨前状态。其中所述设定的延时时间（初期雨水时段）可根据长流通孔320的大小事先设定或根据现场情况调节。经过弃流、延时分流，最后将雨水收集入中水水箱7，当达到中水水箱7最大容量时，中水水箱7的水经过溢流管6进入排水管4弃流，若雨水为超过中水水箱7最大容量时，需要用水时可经中水水箱7出水口连接的紫外线消毒机进行消毒再经过出水管输送至各中水用水点。

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 (10)

1.一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：包括雨水收集器、雨水清流延时分流装置（3）、中水水箱（7），所述雨水清流延时分流装置（3）由内筒（32）和外筒（31）组成，所述内筒（32）放置在外筒（31）内部，所述外筒（31）呈三通管状并均设置有管接口，分别为进水口（310）、清流出水口（311）、弃流排水口（312），所述弃流排水口（312）处管接口的上端面设置有隔板（315），所述隔板（315）正上方设置一上下贯通的短管（313），所述短管（313）管壁上开有若干个弃流孔（314）；所述内筒（32）顶端设有长流通孔（320），所述内筒（32）底部侧壁设有短流通孔（321）；

所述雨水收集器通过第一进水管（2）与外筒进水口（310）管接口连接，所述外筒弃流排水口（312）管接口连接一排水管（4），所述外筒清流出水口（311）的管接口通过第二进水管（5）与中水水箱（7）连接，所述中水水箱（7）内还接有一溢流管（6），所述溢流管（6）另一端通过三通接头将所述外筒弃流排水口（312）管接口与排水管（4）连接。

2.根据权利要求1所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：还包括消毒装置，所述消毒装置为紫外线消毒机，所述紫外消毒机设置在中水水箱（7）出水口处，并与出水管（8）连接，所述出水管（8）直通用户端。

3.根据权利要求2所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述中水水箱（7）还连接有一补水管。

4.根据权利要求1所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述雨水收集器为设置在屋面上的多个雨水斗（1），每一雨水斗（1）均通过集水管道汇集于第一进水管（2）。

5.根据权利要求4所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：每一所述雨水斗（1）内均设有篦子。

6.根据权利要求1所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所有所述弃流孔（314）的大小均相同，所述弃流孔（314）呈类矩形或圆形或椭圆形。

7.根据权利要求6所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述弃流孔（314）为横向或纵向设置的类矩形。

8.根据权利要求1所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述弃流排水口（312）的管接口、隔板（315）以及短管（313）形成一体，并与外筒（31）下端形成可拆卸形式。

9.根据权利要求1所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述长流通孔（320）与外筒清流出水口（311）方向一致，所述短流通孔（321）与外筒进水口（310）方向一致的。

10.根据权利要求9所述的一种海绵城市屋面雨水延时分流回收系统，其特征在于：所述短流通孔（321）的孔径大于长流通孔（320）的孔径。