CN108240032B - 一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统 - Google Patents

一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，包括：初期雨水收集装置、PLC控制模块和传感控制装置；PLC控制模块接受初期雨水收集装置内传感控制装置的信号，控制初期雨水收集装置上的电动阀开闭，实现对初期雨水的精准、定量收集和分流处理：电动阀打开时，水流通过径流收集管进入收集仓，电动阀关闭时，水流通过径流排放管排出到收集仓外。上述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，能对初期雨水进行精准、定量的收集和分流处理，减小雨季市政排污管网负荷，促进城市水环境质量的提升。

Description

一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统
技术领域
本发明涉及雨水径流处理技术领域，具体涉及一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统。
背景技术
在城市化进程中，城镇区域的不透水下垫面比例持续增加，由此减小了雨水通过地面的下渗并向地下水进行补给的能力。雨水的下渗补给能力减弱，降雨径流量增加，降雨径流峰值提前，初期雨水的冲刷能力增强，并携带大量的污染物负荷。大多数研究表明，地表累积的污染物在降雨作用下表现出明显的初期冲刷效应。初期雨水径流中常常携带有大量的悬浮固体、重金属、有机物和油脂等污染物质，直接或间接进入城市周围的河湖中，对已很脆弱的城市水域生态环境造成较大影响，并制约着城市水环境质量功能提升。
在通常情况下，降雨径流初期的污染物浓度较高，伴随降雨历时变化，降雨径流中的污染物浓度也逐渐降低，至降雨结束前各污染物浓度维持在一个相对较低的浓度范围。目前有关初期雨水径流分流的装置及设备都是基于弃流概念设计，排入市政管网，给本就紧张的城市污水处理带来了更大的压力。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，对初期雨水进行精准、定量的收集和分流处理，减小城市污水管网负荷，促进城市水环境质量的提升。
一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，包括：初期雨水收集装置、PLC控制模块和传感控制装置；所述初期雨水收集装置包括：收集仓、接入到收集仓上部的接入水管以及同时与接入水管连通的径流收集管和径流排放管，所述径流收集管上设置电动阀，径流收集管的出口位于收集仓内，所述径流排放管的设置高于径流收集管，径流排放管的出口延伸到收集仓之外；所述PLC控制模块包括：PLC控制器和与PLC控制器电性连接的液晶控制面板；所述传感控制装置包括：分别通过信号线连接到PLC控制器上的多参数水质探头、电子流量计和液位探头，所述多参数水质探头设置在接入水管上，所述液位探头位于收集仓内；所述电动阀连接到PLC控制器上，电动阀打开时，水流通过径流收集管进入收集仓，电动阀关闭时，水流通过径流排放管排出到收集仓外。
进一步地，所述初期雨水收集装置还包括：水泵，所述水泵与PLC控制器控制连接，水泵的进水口通过管道延伸到收集仓的最低水位线处，水泵的出水口通过输水管延伸到收集仓之外。
进一步地，所述多参数水质探头所得的水质指标为5min-10min内的水质平均浓度值。
进一步地，所述收集仓的上部设置隔板将收集仓分割为下部的集水室和上部的控制室；所述接入水管、径流收集管、径流排放管和水泵均设置在控制室内。
进一步地，所述收集仓的底部设置有收集仓排泥排空管。
进一步地，所述收集仓的底部设置斜板，所述收集仓排泥排空管设置在所述斜板的低位的一侧位置。
进一步地，所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统还包括:连接在初期雨水收集装置前的雨水预处理装置；所述雨水预处理装置包括：沉砂井和设置在沉砂井内的初滤挂篮，一雨水收集管接入到所述初滤挂篮内，所述沉砂井的上部与接入水管连通。
进一步地，所述沉砂井的底部设置沉砂井排泥排空管。
进一步地，所述初滤挂篮的侧部和底部不与沉砂井的井壁接触。
本发明的有益效果是：通过水质和液位联动控制，实现对初期雨水的精准、定量收集和分流处理，污染浓度较低的雨水可以直接排放或者利用，并将污染浓度较高的雨水分流出来，以作他用或者处理后再利用，达到减小城市污水管网负荷，促进城市水环境质量提升的效果。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的控制流程示意图；
图3为本发明的控制逻辑图；
附图标记：1-雨水预处理装置；11-沉砂井；12-初滤挂篮；13-雨水收集管；14-沉砂井排泥排空管；2-初期雨水收集装置；21-收集仓；211-隔板；212-集水室；213-控制室；22-接入水管；23-径流收集管；24-径流排放管；25-电动阀；26-水泵；27-输水管；28-收集仓排泥排空管；29-斜板；3-PLC控制模块；31-PLC控制器；32-液晶控制面板；33-信号线；4-传感控制装置；41-多参数水质探头；42-电子流量计；43-液位探头。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1和图2所示，本实施例提供的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，包括：雨水预处理装置1、初期雨水收集装置2、PLC控制模块3和传感控制装置4，将雨水预处理装置1初步过滤的雨水排入到初期雨水收集装置2，通过PLC控制模块3和传感控制装置4实现对雨水的精准、定量收集和分流处理，污染浓度较低的雨水可以直接排放或者利用，并将污染浓度较高的雨水分流出来，并暂时积蓄在初期雨水收集装置2中，以作他用或者处理后再利用。
雨水预处理装置1设置在初期雨水收集装置2之前，其包括：沉砂井11和设置在沉砂井11内的初滤挂篮12，雨水收集管13接入到初滤挂篮12内，并将沉砂井11的上部与初期雨水收集装置2的接入水管22连通，以将初步过滤的雨水接入到初期雨水收集装置2内，避免雨水中的大量污染物影响设置在初期雨水收集装置2上的传感控制装置4的正常工作。本实施例中，初滤挂篮12的侧部和底部不与沉砂井11的井壁接触，以保证初滤的效果，并在沉砂井11的底部设置沉砂井排泥排空管14，以便排除沉砂井11底部沉积的污泥。
初期雨水收集装置2包括：收集仓21、接入到收集仓21上部的接入水管22以及同时与接入水管22连通的径流收集管23和径流排放管24，径流收集管23上设置电动阀25，且径流收集管23的出口位于收集仓21内；径流排放管24的设置高于径流收集管23，且径流排放管24的出口延伸到收集仓21之外，进而，电动阀25打开时，水流直接通过径流收集管23进入收集仓21，电动阀25关闭时，水流通过径流排放管24排出到收集仓21外。收集仓21上还设置有水泵26，该水泵26的进水口通过管道延伸到收集仓21的最低水位线处，水泵26的出水口通过输水管27延伸到收集仓21之外，水泵26工作，将收集仓21内蓄积的初期雨水排除，以便进行后续处理。收集仓21的底部设置有收集仓排泥排空管28，以便排出收集仓21底部沉积的污泥；且收集仓21的底部最好设置斜板29使收集仓21的底部呈倾斜状，并将收集仓排泥排空管28设置在斜板29的低位的一侧位置，以便将污泥汇集到低处后排出。
本实施例中，收集仓21的上部设置隔板211将收集仓21分割为下部的集水室212和上部的控制室213，集水室212用于封闭蓄水，前述的接入水管22、径流收集管23、径流排放管24和水泵26均设置在控制室213内，实现分区处理，更加方便和安全。
PLC控制模块3包括：PLC控制器31和与PLC控制器31电性连接的液晶控制面板32；电动阀25和水泵26均通过信号线33与PLC控制器31控制连接，PLC控制器31接收到传感控制装置4传来的信号之后，控制电动阀25和水泵26做相应的动作。
传感控制装置4包括：分别通过信号线33连接到PLC控制器31上的多参数水质探头41、电子流量计42和液位探头43，多参数水质探头41和电子流量计42均设置在接入水管22上，液位探头43位于收集仓21内；多参数水质探头41所得的水质指标为5min-10min内的水质平均浓度值。
上述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，使用时按图3所示的步骤和逻辑进行工作：
状态一：未发生降雨时，整个系统处于初始状态，电子流量计42、多参数水质探头41和液位探头43处于初始默认状态(本实施例中将其设置为休眠状态)，电动阀25和水泵26处于关闭状态；
状态二：降雨发生时，雨水收集管13中出现水流，电子流量计42开始采集进入雨水收集管13中的流量信息，同时多参数水质探头41和液位探头43采集并向PLC控制器31发送信号；
步骤1：多参数水质探头41通过在线分析水质指标，通过PLC控制模块3计算产生5-10min中平均浓度，通过逻辑运算，PLC控制模块3控制电动阀25的开闭达到控制初期雨水径流流向的效果，实现雨水分流，具体的：当水质指标高于系统设定的限值时，通过信号线33将信息传输至PLC控制模块3，控制电动阀25开启，此时降雨径流通过初期雨水径流收集管24向初期雨水收集装置2的收集仓21进水；当水质指标低于系统设定的限值时，控制电动阀25关闭，此时降雨径流通过径流排放管24直接排放进入下一处理单元；
步骤2：初期雨水径流进入初期雨水收集装置2后，收集仓21中的水位将缓慢升高，并适时开启水泵26以控制收集仓21内水位，具体的：当水位低于液位探头43所设定的最低水位参考值时，水泵26处于关停状态，使水位持续上升；当水位高于最低水位参考值、低于最高水位参考值时，通过信号线33将信息传输至PLC控制模块3，进而控制水泵26开启，通过输水管27向雨水处理单元等后续设备供水；当水位上升至液位探头43设定的最高水位参考值时，水泵26保持工作状态，直至水位高于最高水位参考值后，液位探头43被触发将信号通过信号线33传输给PLC控制模块3，控制电动阀25关闭，停止向初期雨水收集装置2进水，同时通过初期雨水径流排放管24直接排放进入下一单元，通过联动方式降低收集仓21中的水位，直至水位低于最高水位参考值后重新进入正常的分流排水状态；
状态三：降雨停止后，电子流量计42通过采集雨水收集管13中的流量信息的数据，使电动阀25停转恢复到初始状态；水泵26和液位探头43在一段时间内持续工作：当初期雨水收集装置2的收集仓21内的水位介于最高液位和最低液位的设定参考值之间时，通过PLC控制模块3控制水泵26继续工作；当收集仓21中的水位低于最低液位的设定参考值时，通过PLC控制模块3控制水泵26停止工作，整个系统恢复到初始状态，等待下一次降雨事件。
综上所述，采用上述技术方案的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，对初期雨水进行精准、定量的收集和分流处理，减小城市污水管网负荷，促进城市水环境质量的提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，包括：初期雨水收集装置、PLC控制模块和传感控制装置，
所述初期雨水收集装置包括：收集仓、接入到收集仓上部的接入水管以及同时与接入水管连通的径流收集管和径流排放管，所述径流收集管上设置电动阀，径流收集管的出口位于收集仓内，所述径流排放管的设置高于径流收集管，径流排放管的出口延伸到收集仓之外；
所述PLC控制模块包括：PLC控制器和与PLC控制器电性连接的液晶控制面板；
所述传感控制装置包括：分别通过信号线连接到PLC控制器上的多参数水质探头、电子流量计和液位探头，所述多参数水质探头设置在接入水管上，所述液位探头位于收集仓内；所述电动阀连接到PLC控制器上，电动阀打开时，水流通过径流收集管进入收集仓，电动阀关闭时，水流通过径流排放管排出到收集仓外；
所述多参数水质探头在线分析水质指标，当水质指标高于系统设定的限值时，通过所述PLC控制器控制所述电动阀开启，当水质指标低于系统设定的限值时，通过所述PLC控制器控制所述电动阀关闭；
所述初期雨水收集装置还包括：水泵，所述水泵与PLC控制器控制连接，水泵的进水口通过管道延伸到收集仓的最低水位线处，水泵的出水口通过输水管延伸到收集仓之外；
当所述收集仓中的水位低于液位探头所设定的最低水位参考值时，水泵处于关停状态；
当收集仓中的水位高于所述最低水位参考值、低于最高水位参考值时，水泵开启；
当收集仓中的水位上升至所述最高水位参考值时，水泵保持工作状态，电动阀关闭，直至水位低于最高水位参考值后，重新开启电动阀。
2.根据权利要求1所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述多参数水质探头所得的水质指标为5min-10min内的水质平均浓度值。
3.根据权利要求2所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述收集仓的上部设置隔板将收集仓分割为下部的集水室和上部的控制室；所述接入水管、径流收集管、径流排放管和水泵均设置在控制室内。
4.根据权利要求3所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述收集仓的底部设置有收集仓排泥排空管。
5.根据权利要求4所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述收集仓的底部设置斜板，所述收集仓排泥排空管设置在所述斜板的低位的一侧位置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，还包括:连接在初期雨水收集装置前的雨水预处理装置；
所述雨水预处理装置包括：沉砂井和设置在沉砂井内的初滤挂篮，一雨水收集管接入到所述初滤挂篮内，所述沉砂井的上部与接入水管连通。
7.根据权利要求6所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述沉砂井的底部设置沉砂井排泥排空管。
8.根据权利要求7所述的水质和液位联动控制的初期径流收集和分流系统，其特征在于，所述初滤挂篮的侧部和底部不与沉砂井的井壁接触。
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