CN106995257A - 一种城市初期雨水深度净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明之目的是提供一种城市初期雨水深度净化方法，可有效解决城市初期雨水的净化，实现雨水的利用问题。包括以下步骤：雨水收集：雨水过滤：蓄水处理；本发明方法简单，成本低，占空间面积小，可有效去除、降解雨水中的污染物，节约宝贵的水资源，经济和社会效益显著。

Description

一种城市初期雨水深度净化方法

技术领域

本发明涉及雨水处理，特别是一种城市初期雨水深度净化方法。

背景技术

水资源短缺是当前我国许多城市发展中面临的突出问题，目前，我国600多座城市中有400多座城市缺水，其中100多座城市严重缺水，并且城市对生产和生活污水的不合理排放导致部分水体被污染，使城市水资源更加短缺，严重影响社会、经济的可持续发展；为缓解城市水资源短缺问题，需要开源与节流结合，尽可能多开发可利用的水资源。

现代城市建设中，合理利用雨水资源，不仅可以削减洪峰流量、延迟雨洪汇流时间，减少城市洪涝灾害风险，还可有效解决城市水资源短缺问题；但在降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得初期雨水中含有大量的污染物质，且污染程度较高，若经不净化直接排入河道，将对地表水体造成严重污染。

目前，城市初期雨水净化，大多只是把初期降雨通过排水管道收集到储存箱内，而没有进行悬浮物、水溶性有机物及重金属等污染物的去除，影响了雨水资源化利用；因此，开发深度处理初期降雨的新方法迫在眉睫。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的是提供一种城市初期雨水深度净化方法，可有效解决城市初期雨水的净化，实现雨水的利用问题。

本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：

（1）、雨水收集：

将天上降水收集进入集水井，所述的集水井为圆形的桶体，桶体上有进水口管和出水口管，桶体上装有自动闭合装置，所述的自动闭合装置是由装在进水口管上的电磁阀及装在桶体上的控制器和水位传感器，控制器与电磁阀、水位传感器相连，水位传感器装在桶体的上口下壁内面上；当降雨量达到4.5mm时，雨水内污染物浓度最低，水位传感器将水位最高位置数据传至控制器，控制器根据传感器的信息关闭电磁阀，无需再向井内收集雨水；

2、雨水过滤：

将集水井经格栅池与生态过滤池连通，集水井内的水经出水口管进入格栅池滤去雨水中不易沉淀的悬浮物，然后进入生态过滤池，过滤，所述生态过滤池包括池体和池体内的自上而下依次填充的砾石层、沸石层、陶质层、隔离滤网层和承托层，砾石层上面在池体口部内横向装有布水器，布水器同生态过滤池进水口管相连通，生态过滤池进水口管与格栅池出水口管相连通，格栅池进水口管与集水井的出水口管相连通，砾石层、沸石层上面种有水生植物，由格栅池进来的雨水经生态过滤池过滤后由置于池体底部的出水口管经蓄水池的进水口管进入蓄水池内；砾石、沸石、陶质层的体积比为3:4:5，有效除去雨水中的各种重金属，最大限度的对城市初期雨水进行净化；

（3）、蓄水处理：

进入蓄水池内的水进行生态曝气处理，除去氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉，由蓄水池的排水口管排出，用于道路洒水、绿化灌溉、车辆清洗，实现雨水利用，节约水资源；所述的蓄水池包括池体以及池体内装的生态浮床和生态浮床上种的浮床植物，池体的底部装有鹅卵石，鹅卵石的上面池体内在水中装有曝气机，池体岸边上种有岸边植物；

所述的水生植物、浮床植物、岸边植物为菹草、香蒲芦苇、花叶芦竹和香菇草的一种或其组合，适应环境能力强，对氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉有强的吸附能力，能够有效的净化城市初期含污染物的雨水。

本发明方法简单，成本低，占空间面积小，可有效去除、降解雨水中的污染物，节约宝贵的水资源，经济和社会效益显著。

附图说明

图1为本发明生态过滤池剖视图；

图2为本发明蓄水池剖面图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式做详细说明：

一种城市初期雨水深度净化方法，包括以下步骤：

（1）、雨水收集：

将天上降水收集进入集水井，所述的集水井为圆形的桶体，桶体上有进水口管和出水口管，桶体上装有自动闭合装置，所述的自动闭合装置是由装在进水口管上的电磁阀及装在桶体上的控制器和水位传感器，控制器与电磁阀、水位传感器相连，水位传感器装在桶体的上口下壁内面上；当降雨量达到4.5mm时，雨水内污染物浓度最低，水位传感器将水位最高位置数据传至控制器，控制器根据传感器的信息关闭电磁阀，无需再向井内收集雨水；

2、雨水过滤：

将集水井经格栅池与生态过滤池1连通，集水井内的水经出水口管进入格栅池滤去雨水中不易沉淀的悬浮物，然后进入生态过滤池1，过滤，所述生态过滤池1包括池体和池体内的自上而下依次填充的砾石层5、沸石层6、陶质层7、隔离滤网层4和承托层8，砾石层5上面在池体口部内横向装有布水器2，布水器2同生态过滤池1进水口管相连通，生态过滤池1进水口管与格栅池出水口管相连通，格栅池进水口管与集水井的出水口管相连通，砾石层5、沸石层6上面种有水生植物3，由格栅池进来的雨水经生态过滤池1过滤后由置于池体底部的出水口管9经蓄水池11的进水口管10进入蓄水池11内；砾石、沸石、陶质层的体积比为3:4:5，有效除去雨水中的各种重金属，最大限度的对城市初期雨水进行净化；

（3）、蓄水处理：

进入蓄水池11内的水进行生态曝气处理，除去氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉，由蓄水池11的排水口管排出，用于道路洒水、绿化灌溉、车辆清洗，实现雨水利用，节约水资源；所述的蓄水池11包括池体以及池体内装的生态浮床15和生态浮床15上种的浮床植物16，池体的底部装有鹅卵石12，鹅卵石12的上面池体内在水中装有曝气机13，池体岸边上种有岸边植物14；

所述的水生植物3、浮床植物16、岸边植物14为菹草、香蒲芦苇、花叶芦竹和香菇草的一种或其组合，适应环境能力强，对氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉有强的吸附能力，能够有效的净化城市初期含污染物的雨水。

所述控制器为程序控制器或单片机8051。

所述砾石层5为直径为15-20mm的粗砾石层，厚度为30cm，占生态过滤池1体积的15%。

所述沸石层6的厚度为40cm，占生态过滤池1体积的20%，其沸石的粒径为3-5mm。

所述陶质层7直径为10-15mm，厚度为50cm，占生态过滤池1体积的25%。

所述承托层8为鹅卵石层，鹅卵石的粒径为5-8cm，厚度为80cm，占生态过滤池1体积的40%。

所述曝气机12为潜水喷流式曝气机。

所述生态过滤池1处理雨水COD的浓度范围为100mg/L~500mg/L；所述生态过滤池1处理氨氮的浓度范围是0.05mg/L~4.35mg/L。

所述生态过滤池1处理重金属的浓度范围是：铬：0.3ug/L~3.21ug/L，铜：0.5ug/L~7.6ug/L，锌：0.2ug/L~5.3ug/L，镉：0.025ug/L~1.1ug/L，铅：0.1ug/L~1.2ug/L。

经过生态过滤池1处理后的雨水，水质达到地表水水质II类标准。

所述集水井为圆柱体，半径0.5m，高1.5m，壁厚30cm。

所述生态过滤池1为底部内面呈进水口端高、出水口端低的倾斜状的长方体，外壁高2m，长90cm，宽70cm。

所述蓄水池11为椭圆形，池深1.5m。

本发明使用时，当城市发生降雨时，雨水汇集在道路地面，一部分雨水通过透水层，经过结合层进入贯穿在钢筋混凝土层中渗水管道，在渗水集流管道的作用下将雨水汇入隐式地下水道，降雨过于强烈时无法及时下渗的雨水通过隐式地下水道外边过滤网进入隐式地下水道，雨水透过隐式地下水道传输管口，经过雨水传输管道进入盘式管道，盘式管道中的雨水最终流向生物滞留池，经过覆盖物层、土壤层、粗砂层、砾石层和网格沸石层多层过滤体系下渗经集水井的进水口进入集水井，经过集水井的预沉淀处理，去除部分悬浮颗粒物。初步沉淀后的雨水随后进入生态过滤池，集水井与生态过滤池的连通管路上设置有用于去除雨水中不易沉淀的悬浮物质的格栅。生态过滤池自上而下有砾石层、沸石层、陶质层、承托层。水生植物种植于生态浮床之上。生态过滤池底部设有排水管。经过生态过滤池处理的水最后到达微型蓄水池，蓄水池外形可根据实际情况而定，为椭圆形或长方形，内置曝气装置为潜水喷流式曝气机，具体功率可根据池深而定。因在集水井上设置雨水感应装置和自动闭合装置，当外界降雨量达到4.5mm时，集水井会自动关闭。采用砾石、沸石以及陶质填料，这几种填料经过试验，可以有效的吸附初期雨水中的各种重金属，确定搭配比例为3:4:5，能够最大限度的对城市初期雨水进行净化。选择菹草、香蒲和芦苇的组合，这个组合适应环境能力强，对氮磷以及各种重金属都有较强的吸附能力，在污染物的降解中起到重要作用，能够有效的净化城市初期含污染物的雨水。

本发明经试验和实地应用，效果非常好，有关试验资料如下：

1、本发明在河南省郑州市进行试验，得出以下数据，如表1：

表1:

2、

3、在河南省开封市进行试验，得出以下数据，如表2：

表2：

本发明与现有技术相比，具有以下有益技术效果：

1、生态过滤池中种植的水生植物可直接吸收尾水中的氮磷等物质，并且

植物发达的根系可为微生物的生长提供便利的条件，构建了众多微环境，利于污染物的降解，植物的根系可深入沸石层，甚至可以进入到轻质陶粒层；同时，滤池中不同粒径的砾石、沸石和轻质陶粒填料对污染物质具有吸附和截污作用，并且不同填料的粗糙表面也利于微生物的附着，在污染物的降解中起到重要作用。

2、本发明采用砾石、沸石以及陶质填料，这几种填料经过试验，可以有

效的吸附初期雨水中的各种重金属，确定搭配比例为3:4:5，能够最大限度的对城市初期雨水进行净化。

3、吸附重金属的植物为菹草、香蒲和芦苇的组合，这三种植物适应环境能力强，这个组合适应环境能力更强，可直接吸收尾水中的氮磷以及各种重金属等物质，并且植物发达的根系可为微生物的生长提供便利的条件，构建了众多微环境，利于污染物的降解，植物的根系可深入沸石层，甚至可进入轻质陶粒层；同时，滤池中不同粒径的砾石、沸石和轻质陶粒填料对污染物质具有吸附和截污作用，并且不同填料的粗糙表面也利于微生物的附着，在污染物的降解中起到重要作用，能够有效的净化城市初期含污染物的雨水。

4、采用本专利提供的一种城市初期雨水净化的新方法构成的处理系统建筑成本低，占空间面积小，可以有效去除、降解雨水中的污染物，并且经过处理后的雨水可用于道路洒水、绿化灌溉、车辆清洗、冲厕等用途，节约了宝贵的水资源，经济和社会效益显著。

Claims (10)

1.一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）、雨水收集：

将天上降水收集进入集水井，所述的集水井为圆形的桶体，桶体上有进水口管和出水口管，桶体上装有自动闭合装置，所述的自动闭合装置是由装在进水口管上的电磁阀及装在桶体上的控制器和水位传感器，控制器与电磁阀、水位传感器相连，水位传感器装在桶体的上口下壁内面上；当降雨量达到4.5mm时，雨水内污染物浓度最低，水位传感器将水位最高位置数据传至控制器，控制器根据传感器的信息关闭电磁阀，无需再向井内收集雨水；

（2）、雨水过滤：

将集水井经格栅池与生态过滤池（1）连通，集水井内的水经出水口管进入格栅池滤去雨水中不易沉淀的悬浮物，然后进入生态过滤池（1），过滤，所述生态过滤池（1）包括池体和池体内的自上而下依次填充的砾石层（5）、沸石层（6）、陶质层（7）、隔离滤网层（4）和承托层（8），砾石层（5）上面在池体口部内横向装有布水器（2），布水器（2）同生态过滤池（1）进水口管相连通，生态过滤池（1）进水口管与格栅池出水口管相连通，格栅池进水口管与集水井的出水口管相连通，砾石层（5）、沸石层（6）上面种有水生植物（3），由格栅池进来的雨水经生态过滤池（1）过滤后由置于池体底部的出水口管（9）经蓄水池（11）的进水口管（10）进入蓄水池（11）内；砾石、沸石、陶质层的体积比为3:4:5，有效除去雨水中的各种重金属，最大限度的对城市初期雨水进行净化；

（3）、蓄水处理：

进入蓄水池（11）内的水进行生态曝气处理，除去氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉，由蓄水池（11）的排水口管排出，用于道路洒水、绿化灌溉、车辆清洗，实现雨水利用，节约水资源；所述的蓄水池（11）包括池体以及池体内装的生态浮床（15）和生态浮床（15）上种的浮床植物（16），池体的底部装有鹅卵石（12），鹅卵石（12）的上面池体内在水中装有曝气机（13），池体岸边上种有岸边植物（14）；

所述的水生植物（3）、浮床植物（16）、岸边植物（14）为菹草、香蒲芦苇、花叶芦竹和香菇草的一种或其组合，适应环境能力强，对氮磷以及铬、铜、锌、铅和镉有强的吸附能力，能够有效的净化城市初期含污染物的雨水。

2.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述控制器为程序控制器或单片机8051。

3.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述砾石层（5）为直径为15-20mm的粗砾石层，厚度为30cm，占生态过滤池（1）体积的15%。

4.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述沸石层（6）的厚度为40cm，占生态过滤池（1）体积的20%，其沸石的粒径为3-5mm。

5.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述陶质层（7）直径为10-15mm，厚度为50cm，占生态过滤池（1）体积的25%。

6.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述承托层（8）为鹅卵石层，鹅卵石的粒径为5-8cm，厚度为80cm，占生态过滤池（1）体积的40%。

7.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述曝气机（12）为潜水喷流式曝气机。

8.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述生态过滤池（1）处理雨水COD的浓度范围为100mg/L~500mg/L；所述生态过滤池（1）处理氨氮的浓度范围是0.05mg/L~4.35mg/L。

9.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：所述生态过滤池（1）处理重金属的浓度范围是：铬：0.3ug/L~3.21ug/L，铜：0.5ug/L~7.6ug/L，锌：0.2ug/L~5.3ug/L，镉：0.025ug/L~1.1ug/L，铅：0.1ug/L~1.2ug/L。

10.根据权利要求1所述的一种城市初期雨水深度净化方法，其特征是：经过生态过滤池（1）处理后的雨水，水质达到地表水水质II类标准。