CN108862786A - 一种集雨水窖与水质净化装置 - Google Patents

一种集雨水窖与水质净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于雨水处理技术领域。一种集雨水窖与水质净化装置，包括沉淀池、过滤池、集水池和太阳能净水器；所述沉淀池的侧壁上设置有进水渠和缓冲渠，沉淀池与过滤池用混凝土隔墙分隔；所述过滤池内填充有第一过滤层，第一过滤层底部设置有第一连通管，第一连通管连通过滤池和集水池；所述集水池的底部设置有第二过滤层；所述太阳能净水器包括基座、太阳能聚光集热器、蒸馏组件和储水罐；所述太阳能聚光集热器与所述基座连接，所述蒸馏组件与所述太阳能聚光集热器连接；所述集水池通过第二连通管与所述蒸馏组件连通。本发明能够使收集存储的水窖水质达到生活饮用水的卫生标准，具有结构新颖、能耗低、制水效率高、操作简便、易于实现的优点。

Description

一种集雨水窖与水质净化装置
技术领域
本发明属于雨水处理技术领域，具体涉及一种集雨水窖与水质净化装置。
背景技术
我国西南部喀斯特地区，石多地少，土壤贫瘠,地表水不足，西北部大部分干旱半干旱地区位于黄土高原，由于这些地区常年干旱少雨，蒸发强烈，缺少可利用的地表水及地下水资源，当地的经济发展和人民生活水平的提高受到很大的制约。雨水集流工程对于解决干旱地区人民生活用水及灌溉用水问题，缓解水资源短缺的现状起着重要作用。所以当地利用水窖收集贮存雨水，解决人畜饮水问题。但是，我国西南部喀斯特地区和西北部干旱半干旱地区，土质较为松散，在雨水的冲刷下水土流失较为严重。一般来说，降雨特点表现为：1.降雨强度大，雨水汇流时间段，流量大而且比较集中，往往在较短时间内一泄而光。2.对坡面、场地等冲刷严重，水中漂浮物、泥沙含量较大。3.落叶、杂草、老鼠等进入水体易腐烂，水质变坏。对于作为非饮用水，可以使用简单的物理法处理。如：用筛滤网去除杂物，用沉沙池去除沙子等，但是作为非饮用水，目前的水窖水质净化过程较为简单，水质得不到保障。数据显示这水窖内的水存在浊度高、杂质多、细菌超标等问题。
目前，家用水窖水净化的方法主要为活性炭吸附法。当使用活性炭净水时，需要将水从水窖中抽取出，使用不便，而且净水量有限，净水效果不明显。目前西北地区常用廉价的明矾沉降窖水，但明矾无法有效去除水中的一些有害物质，而且明矾自身对人体健康产生一定危害。中国专利CN103953094B公开了一种适用于农村地区的自净式集雨水窖系统，该系统包括蓄水池、集水池、过滤层、植被系统和收集系统。雨水径流由地面汇集自流入滤层顶部，在重力作用下进行过滤，过滤后的雨水通过收集系统进入蓄水池中，蓄水池存贮处理后的雨水径流。自净式集雨水窖过滤层和植被系统发挥植物根系吸收、微生物降解、物理过滤等多重效果，实现无动力条件下的水质净化。但是该系统依托植被系统进行过滤，实际运用时还得考虑植物的种植，使用和维护非常麻烦，并且净化效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集雨水窖与水质净化装置，能够使收集存储的水窖水质达到生活饮用水的卫生标准，具有结构新颖、能耗低、制水效率高、操作简便、易于实现的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种集雨水窖与水质净化装置，包括沉淀池、过滤池、集水池和太阳能净水器；
所述沉淀池的侧壁上设置有进水渠和缓冲渠，所述沉淀池与过滤池用混凝土隔墙分隔，混凝土隔墙顶端留有过流口连通过滤池；所述过滤池的上方设置有所述缓冲渠，所述缓冲渠道连通所述过流口；所述缓冲渠内可拆卸地设置有滤沙板，所述滤沙板与所述缓冲渠道的底部之间的夹角为45～90°；
所述过滤池内填充有第一过滤层，所述第一过滤层底部设置有第一连通管，所述第一连通管连通过滤池和集水池；
所述集水池呈锥筒形，顶部有盖，所述集水池设置在过滤池周围，所述集水池的底部设置有第二过滤层；
所述太阳能净水器包括基座、太阳能聚光集热器、蒸馏组件和储水罐；所述太阳能聚光集热器与所述基座连接，所述蒸馏组件与所述太阳能聚光集热器连接；所述集水池通过第二连通管与所述蒸馏组件连通，所述集水池用于向所述蒸馏组件提供集雨水；所述储水罐通过冷凝管与所述蒸馏组件连通，所述储水罐用于接收所述蒸馏组件蒸发的蒸馏水。
进一步的，所述蒸馏组件包括蒸馏容器，所述太阳能聚光集热器内配制有导热介质；所述蒸馏容器的内部设置有导热介质腔，所述导热介质腔具有进油口和出油口；太阳能聚光集热器吸收太阳光能对导热介质加热，高热的导热介质通过油泵注入导热介质腔并回流至太阳能聚光集热器，所述蒸馏容器的上部通过冷凝管与所述储水罐连通，所述蒸馏容器的下部通过第二连通管与所述集水池连通，所述蒸馏容器的外壁设置有保温层。
进一步的，所述第一过滤层从上至下包括活性炭层、砂土层、细砂层。
进一步的，所述第二过滤层从上至下包括海绵铁膜层和砾石层。
进一步的，所述集水池内壁底角设有消能阶梯。
进一步的，所述集水池内设置有液位计，所述进水渠内还设置有闸门。
进一步的，所述第一连通管的端部连接有滤头，所述滤头设置在过滤池的底部一侧。
进一步的，所述进水渠的入水口依次设置有拦污栅、防鼠板和超声波驱鼠器，所述防鼠板由钢板冲压而成，所述防鼠板上设置有若干圆孔，所述圆孔的边沿设有齿边，所述超声波驱鼠器设置在所述进水渠的上部。
进一步的，所述蒸馏组件包括热交换器、太阳能真空管和冷凝器，所述热交换器与所述太阳能真空管连接，所述太阳能聚光集热器为太阳能聚光反射板，所述太阳能聚光反射板与所述热交换器相对设置，所述热交换器一端设有进水口，另一端设有出水口，所述热交换器的进水口和出水口分别与所述冷凝器的下部一侧连通，所述冷凝器的下部另一侧连通生活用水储水箱；所述集水池内的水装入一上端开口的大水池内，大水池通过虹吸水箱与所述冷凝器连通，所述冷凝器的上部为向内凹的圆锥形冷凝面结构，所述圆锥形冷凝面结构的下方设置有用于承接冷凝水的盛水杯，所述盛水杯连通外部饮用水储水罐。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的集雨水窖与水质净化装置结构新颖、能耗低、制水效率高。雨水径流由地面汇集通过进水渠自流入沉淀池中，通过设置沉沙池可以降低集流雨水中的泥沙，利用水流过沉沙池的水断面不断增大，水流流速降低，进而降低水流的携沙能力，在重力作用下雨水中的泥沙往下沉淀；初次过滤后的雨水通过缓冲渠进入过滤池中能够进一步消除水流中的泥沙，沉沙池主要排掉水流中沙粒较大的泥沙，而过滤池主要过滤水流中粒径较小的泥沙，过滤池与沉沙池都通过减缓水流速度，最终达到过水流沙的效果；采用集水池收集过滤后的雨水，并利用第二过滤层对雨水进行净化处理，提高了水质饮用安全性；通过将集水池中的雨水通入蒸馏组件中，太阳能聚光集热器吸收太阳能并对蒸馏组件内的雨水进行高温加热，加热的雨水蒸馏形成蒸馏水流入储水罐中作为纯净水供饮用。
2.本发明能够利用太阳能将雨水加热蒸馏并转化为生活纯净水，太阳光照射到太阳能聚光集热器上，转化为热能加热太阳能聚光集热器与蒸馏容器中循环流动的导热介质；导热介质可选用导热油，导热介质对所述蒸馏容器内的雨水进行高温加热使雨水蒸发，蒸发产生的水蒸气流动到蒸馏容器的上部的冷凝管中，雨水蒸发后流入冷凝管内，并通过储水罐收集起来。
3.本发明的水窖具有防鼠进入的功能，通过在防鼠板的圆孔的边沿设有齿边，能够直接阻截体积较大的老鼠进入，在所述进水渠的上部设置超声波驱鼠器，能够进一步的放置老鼠等有害动物的进入。
附图说明
图1是本发明集雨水窖与水质净化装置的结构示意图；
图2是本发明太阳能净水器实施方式一的结构示意图；
图3是本发明太阳能净水器的实施方式二的结构示意图；
图4是本发明防鼠板的结构示意图。
其中，附图中标记为：1-沉淀池；2-过滤池；3-集水池；4-进水渠；5-缓冲渠；6-滤沙板；7-第一过滤层；8-第一连通管；9-第二过滤层；10-基座；11-太阳能聚光集热器；12-蒸馏组件；13-储水罐；14-第二连通管；15-蒸馏容器；16-导热介质腔；17-冷凝管；18-保温层；19-消能阶梯；20-液位计；21-闸门；22-拦污栅；23-防鼠板；24-超声波驱鼠器；25-第三连通管；26-圆孔；27-热交换器；28-太阳能真空管；29-冷凝器；30-太阳能聚光反射板；31-进水口；32-出水口；33-储水箱；34-虹吸水箱；35-盛水杯；36-储水罐；37-大水池。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，本发明的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本发明保护范围的一种限制。
请参阅图1-4，一种集雨水窖与水质净化装置，包括沉淀池1、过滤池2、集水池3和太阳能净水器；水窖选址根据水窖的用途及各部分结构进行整体规划布局，选择土质良好，地势低洼，靠近集流场，方便取水，远离院墙、房基、灌木的原状土地段。
沉淀池1的侧壁上设置有进水渠4和缓冲渠5，沉淀池1与过滤池2用混凝土隔墙分隔，混凝土隔墙顶端留有过流口连通过滤池2；过滤池2的上方设置有缓冲渠5，缓冲渠5道连通过流口；缓冲渠5内可拆卸地设置有滤沙板6，滤沙板6与缓冲渠5道的底部之间的夹角为45～90°；本实施例优选滤沙板6与缓冲渠5道的底部之间的夹角为45°，以达到较佳的过滤泥沙的效果。
经过沉淀池1沉淀，泥沙等杂质含量依然较高，尤其是在黄土高原地区，泥沙等杂质含量仍然较高，为了进一步提高水质，对经过沉淀池1的水需要进行物理过滤，本发明的主要净化措施是增加过滤池2，过滤池2内填充有第一过滤层7，第一过滤层7底部设置有第一连通管8，第一连通管8连通过滤池2和集水池3；过滤池2内填充的第一过滤层7是过滤池2的核心部分，该第一过滤层7从上至下包括不同粒径的活性炭层、砂土层、细砂层，滤料沿着水流方向由细到粗，且层面与水流方向垂直，滤料粒径根据水流中泥沙含量及其颗粒性质选用。雨水经过该过滤池2净化后，可以使雨水的悬浮物去除率达到83％，细菌总数去除率93％，浊度降低81％，CODMn去除率达52％。
集水池3呈锥筒形，顶部有盖，集水池3设置在过滤池2周围，为了更好地提高雨水水质，本发明在集水池3的底部设置第二过滤层9，第二过滤层9从上至下包括海绵铁膜层和砾石层；第二过滤层9可以有效地除去水中的有机物、异味、氨氮、重金属细菌等污染物，同时可以降低水的浊度和色度。设置集水池3以便于将先期雨水和后期雨水分开储存，有利于水窖水质的提高和雨水的合理利用。经集水池3净化后水质净化效果显著，浊度平均降低65％，净化后期浊度平均接近1NTU，达到饮用水水质标准要求；细菌总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌指标的去除率分别达到86％、100％和100％；对CODMn的去除率平均为34％，结果显示本发明对于去除雨水中的有机污染也有一定效果，对肉眼可见物的去除率达100％。
太阳能净水器包括基座10、太阳能聚光集热器11、蒸馏组件12和储水罐3613；太阳能聚光集热器11与基座10连接，蒸馏组件12与太阳能聚光集热器11连接；集水池3通过第二连通管14与蒸馏组件12连通，集水池3用于向蒸馏组件12提供集雨水；储水罐3613通过冷凝管17与蒸馏组件12连通，储水罐3613用于接收蒸馏组件12蒸发的蒸馏水。集水池3内的雨水还可以通过另外设置的第三连通管25直接供用户作为普通水使用。
雨水径流由地面汇集通过进水渠4自流入沉淀池1中，通过设置沉沙池可以降低集流雨水中的泥沙，利用水流过沉沙池的水断面不断增大，水流流速降低，进而降低水流的携沙能力，在重力作用下雨水中的泥沙往下沉淀；初次过滤后的雨水通过缓冲渠5进入过滤池2中能够进一步消除水流中的泥沙，沉沙池主要排掉水流中沙粒较大的泥沙，而过滤池2主要过滤水流中粒径较小的泥沙，过滤池2与沉沙池都通过减缓水流速度，最终达到过水流沙的效果；采用集水池3收集过滤后的雨水，并利用第二过滤层9对雨水进行净化处理，提高了水质饮用安全性；通过将集水池3中的雨水通入蒸馏组件12中，太阳能聚光集热器11吸收太阳能并对蒸馏组件12内的雨水进行加热，加热的雨水蒸发形成蒸馏水流入储水罐3613中作为纯净水供饮用，使用以及维护方便。
作为太阳能净水器的优选的实施方式一，请参阅图2，蒸馏组件12包括蒸馏容器15，太阳能聚光集热器11内配制有导热介质；蒸馏容器15的内部设置有导热介质腔16，导热介质腔16具有进油口和出油口；太阳能聚光集热器11吸收太阳光能对导热介质加热，高热的导热介质通过油泵注入导热介质腔16并回流至太阳能聚光集热器11，蒸馏容器15的上部通过冷凝管17与储水罐3613连通，蒸馏容器15的下部通过第二连通管14与集水池3连通，蒸馏容器15的外壁设置有保温层18。
本发明太阳能净化器的工作原理为：太阳光照射到太阳能聚光集热器11上，转化为热能加热太阳能聚光集热器11与蒸馏容器15中循环流动的导热介质；导热介质可选用导热油，导热介质对蒸馏容器15内的雨水进行高温加热使雨水蒸发，蒸发产生的水蒸气流动到蒸馏容器15的上部的冷凝管17中，雨水蒸发后流入冷凝管17内，并通过储水罐3613收集起来。
作为太阳能净水器的优选的实施方式二，请参阅图3，蒸馏组件包括热交换器27、太阳能真空管28和冷凝器29，热交换器27与太阳能真空管28连接，太阳能聚光集热器为太阳能聚光反射板30，太阳能聚光反射板30与热交换器27相对设置，热交换器27一端设有进水口31，另一端设有出水口32，热交换器27的进水口31和出水口32分别与冷凝器29的下部一侧连通，冷凝器29的下部另一侧连通生活用水储水箱33；集水池内的水装入一上端开口的大水池37中，大水池37通过虹吸水箱34与冷凝器29连通，冷凝器29的上部为向内凹的圆锥形冷凝面结构，圆锥形冷凝面结构的下方设置有用于承接冷凝水的盛水杯35，盛水杯35连通外部饮用水储水罐36。采用该太阳能净水器无需外接电源，安全可靠，无漏电触电危险。利用虹吸原理自动补充冷凝器29内的水量，无需人工加水，结构简单，使用方便，运行成本低，不需要供能或定期更换配件，特别适合老少边山穷地区。
本发明实施例还可以在储水罐3613内设置水质实时监测装置和矿物质补充装置，水质实时监测模块主要用于对蒸馏水出水口32进行实施监测，监测指标用于对指导确定水质净化环节所需采取的措施并可监测保证出水质量。矿物质补充装置主要针对部分蒸馏水中水质较为干净，缺乏部分必须矿物元素，长期饮用将导致人体产生健康问题的情况。
集水池3内壁底角设有消能阶梯19，以减少或放置集水池3内发生严重冲刷。
本发明实施例中通过在集水池3内设置有液位计20，并且在进水渠4内设置闸门21，当集水池3内雨水达到预定高度时，可以关闭进水渠4内的闸门21，多余雨水不进入集水系统，保证在暴雨季节水窖不因蓄水太满而发生坍塌。
第一连通管8的端部连接有滤头，滤头设置在过滤池2的底部一侧。
对于采集地面为集雨面时，水流在汇集的过程中常常挟带有大量的泥沙、尘土、树叶及其他污染物，在进水渠4的入水口依次设置有拦污栅22、防鼠板23和超声波驱鼠器24，能够初步阻拦体积较大的污染物。防鼠板23由钢板冲压而成，防鼠板23上设置有若干圆孔26，圆孔26的边沿设有齿边，超声波驱鼠器24设置在进水渠4的上部。其中，超声波驱鼠器24产生20KHz～35KHz超声波,对老鼠中枢神经形成刺激,会让老鼠听着刺耳难耐，使其头痛不舒服，会迫不及待立刻想逃离现场,以达到驱鼠的目的。
通过本发明的集雨水窖与水质净化装置，居民饮用水质得到显著提高，水窖水质腐臭现象得到改善，水更干净，水窖清掏周期延长。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种集雨水窖与水质净化装置，包括沉淀池、过滤池、集水池和太阳能净水器；其特征在于：
所述沉淀池的侧壁上设置有进水渠和缓冲渠，所述沉淀池与过滤池用混凝土隔墙分隔，混凝土隔墙顶端留有过流口连通过滤池；所述过滤池的上方设置有所述缓冲渠，所述缓冲渠道连通所述过流口；所述缓冲渠内可拆卸地设置有滤沙板，所述滤沙板与所述缓冲渠道的底部之间的夹角为45～90°；
所述过滤池内填充有第一过滤层，所述第一过滤层底部设置有第一连通管，所述第一连通管连通过滤池和集水池；
所述集水池呈锥筒形，顶部有盖，所述集水池设置在过滤池周围，所述集水池的底部设置有第二过滤层；
所述太阳能净水器包括基座、太阳能聚光集热器、蒸馏组件和储水罐；所述太阳能聚光集热器与所述基座连接，所述蒸馏组件与所述太阳能聚光集热器连接；所述集水池通过第二连通管与所述蒸馏组件连通，所述集水池用于向所述蒸馏组件提供集雨水；所述储水罐通过冷凝管与所述蒸馏组件连通，所述储水罐用于接收所述蒸馏组件蒸发的蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述蒸馏组件包括蒸馏容器，所述太阳能聚光集热器内配制有导热介质；所述蒸馏容器的内部设置有导热介质腔，所述导热介质腔具有进油口和出油口；太阳能聚光集热器吸收太阳光能对导热介质加热，高热的导热介质通过油泵注入导热介质腔并回流至太阳能聚光集热器，所述蒸馏容器的上部通过冷凝管与所述储水罐连通，所述蒸馏容器的下部通过第二连通管与所述集水池连通，所述蒸馏容器的外壁设置有保温层。
3.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述第一过滤层从上至下包括活性炭层、砂土层、细砂层。
4.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述第二过滤层从上至下包括海绵铁膜层和砾石层。
5.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述集水池内壁底角设有消能阶梯。
6.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述集水池内设置有液位计，所述进水渠内还设置有闸门。
7.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述第一连通管的端部连接有滤头，所述滤头设置在过滤池的底部一侧。
8.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述进水渠的入水口依次设置有拦污栅、防鼠板和超声波驱鼠器，所述防鼠板由钢板冲压而成，所述防鼠板上设置有若干圆孔，所述圆孔的边沿设有齿边，所述超声波驱鼠器设置在所述进水渠的上部。
9.根据权利要求1所述的一种集雨水窖与水质净化装置，其特征在于：所述蒸馏组件包括热交换器、太阳能真空管和冷凝器，所述热交换器与所述太阳能真空管连接，所述太阳能聚光集热器为太阳能聚光反射板，所述太阳能聚光反射板与所述热交换器相对设置，所述热交换器一端设有进水口，另一端设有出水口，所述热交换器的进水口和出水口分别与所述冷凝器的下部一侧连通，所述冷凝器的下部另一侧连通生活用水储水箱；所述集水池内的水装入一上端开口的大水池内，大水池通过虹吸水箱与所述冷凝器连通，所述冷凝器的上部为向内凹的圆锥形冷凝面结构，所述圆锥形冷凝面结构的下方设置有用于承接冷凝水的盛水杯，所述盛水杯连通外部饮用水储水罐。
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