CN108979021A - 一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，包括植被模块、消防水箱和排水沟；排水沟内设净水区和进水区，由滤板间隔；进水区设有若干进水口，分别与植被模块、消防水箱的出水口连接；净水区设有潜水泵，通过第一出水管连接消防水箱的进水口；净水区的出水口接雨落管；消防水箱的出水口设有浮球阀，净水区的出水口设有电磁阀，电磁阀和潜水泵由控制装置驱动。本发明既能减小小区的径流量，从而减小雨水管网的压力，又能对雨水进行资源化利用，同时克服了高层建筑消防水箱长期贮水水质变差、传统方式换水能耗高的问题，利用初期雨水，保证消防水箱水量动态平衡条件下，实现了对消防水箱水质净化的目的。

Description

一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统
技术领域
本发明涉及一种屋顶雨水系统，具体涉及一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统。
背景技术
在我国城市迅速发展的背景下，城市建设面临的水资源短缺、水体污染、内涝问题日渐突出。植被模块作为海绵城市中面源控制的重要组成部分，符合低影响开发的理念，已经作为年径流总量控制和面源污染控制的重要手段，广泛地出现在各城市的海绵城市建设中。
屋顶绿色植被可以改善城市环境，点缀城市风景，减轻城市热岛效应，植被下的其它分层则可减小雨水下渗速度，对雨水进行净化、处理及回用，减轻城市排水系统的压力并提高对雨水资源的利用率。同时，植被模块中的营养基质层和污泥层可为水厂中的剩余污泥提供去处，符合污泥资源化的理念。
消防供水是建筑安全的保证，消防水箱水是建筑内部消火栓系统和喷淋系统的初期供水水源，是建筑发生火灾时的初期用水来源，确保消防水箱供水的水质和水量，对建筑的安全性起到了至关重要的作用。
目前，建筑的消防供水系统大都单独设置，消防水箱首次充水由消防泵供给，水量严格按照规范要求进行设计，水质要求满足市政杂用水水质标准。由于建筑发生火灾的几率低，消防水箱首次充水后，若无使用情况，贮水通常长期不做更换，这种情况下必然会导致水质变差，细菌滋生，严重影响正常使用，部分会通过投加消毒剂进行简单处理，这种方法会导致消防水箱下部存在沉淀物质，沉积物长期存在难以完全清理，大部分消防水箱不会采取任何水质净化的措施，使消防水箱水质存在较大隐患，从而影响消防系统的正常使用。
根据目前植被模块的广泛运用及消防水箱系统存在的问题，考虑将两者进行结合，充分利用植被模块的功能对消防水箱的水质、水量进行净化与补充。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够充分利用屋顶空间，对雨水进行收集，净化与回用，同时能够对消防水箱的水质与水量进行净化与补充的雨水系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，包括植被模块、消防水箱和排水沟；
所述排水沟内设净水区和进水区，由滤板间隔；
所述进水区设有若干进水口，分别与植被模块、消防水箱的出水口连接；
所述净水区设有潜水泵，通过第一出水管连接消防水箱的进水口；
所述净水区的出水口接雨落管；
所述消防水箱的出水口设有浮球阀，净水区的出水口设有电磁阀，且，电磁阀和潜水泵由控制装置驱动。
上述第一出水管通过止回阀接市政给水管。
上述排水沟内设溢水槽，且，溢水槽的出水口接雨落管。
上述净水区的深度大于进水区。
上述进水区通过三个等间距的进水口接植被模块。
上述消防水箱的进水口设于箱体顶部，出水口设于箱体底部。
上述植被模块包括槽体，槽内自上而下，设有土壤层、过滤层、和蓄排水板层；
所述出水口设于蓄排水板层；植物种植于土壤层。
进一步的，上述土壤层上覆盖铺面石层；蓄排水板层和槽体间设有隔水层（阻根层）。
进一步的，上述土壤层包括在营养基质层下的污泥层。
再进一步的，上述污泥层由给水厂污泥铺设而成，营养基质层由污水厂厌氧消化污泥、田园土、珍珠岩混合构成。
进一步的，上述过滤层包裹土壤层，且，端部高出土壤层。
发明的有益之处在于：
本发明的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，具有以下优点：
（1）、利用了初期雨水，并对初期雨水进行收集、净化、回用，减少了初期雨水对环境的面源污染，降低了城区的径流系数，减轻了雨水管网的压力，并能实现对雨水的资源化利用；
（2）利用净化后的雨水作为补充水源，通过泵将整个处理过程循环起来，对水质净化的同时，保证了消防水箱水量始终不变；
（3）、排水沟中的双层滤板能够对进入消防水箱的雨水进行二次净化，同时能够对消防水箱的出水进行再净化，保证了消防水箱中的水质稳定；
（4）、排水沟左侧端头向下凹陷处能够增加水深形成储水区，便于潜水泵吸水；
（5）、利用给水厂的剩余污泥和污水厂的厌氧消化污泥构成植被模块中的污泥层及营养基质层，提供了一种污泥资源化利用的途径，可以有效解决当下污泥处置难题，同时可以减少植被模块建设初期对土壤以及肥料等材料的投入成本；
（6）、过滤层无纺土工布的延伸设计能够有效解决传统植被模块土壤营养物质溶出所造成的污染问题；
（7）、铺面石层能够有效减轻雨水对营养基质的冲刷从而阻止植被模块基质的流失；
（8）、系统充分利用了屋顶空间，外观设计考虑了现有设施特点，使用的同时，不影响建筑物的整体美观；
（9）、整个过程自动化程度高，耗能少，操作简便。
附图说明
图1为本发明的屋顶雨水系统的结构示意图。
图2为本发明的植被模块的结构示意图。
附图中标记的含义如下：
1、植被模块，2、消防水箱，3、排水沟，4、溢水槽，5、双层滤板，6、电磁阀，7、第一进水管，8、第二进水管，9、第二出水管，10、第一出水管，11、潜水泵，12、浮球阀，13、控制装置，14、市政给水管，15、止回阀；
16、植被层，17、铺面石层，18、污泥层，19、营养基质层，20、过滤层，21、蓄排水板层，22、隔水层，23、槽体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本实施例中使用的（自动开关型）潜水泵型号为V450F，生产厂家为上海沪一泵业有限公司。
如图1所示，一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，包括：植被模块1、消防水箱2、排水沟3、溢流槽、双层滤板5、电磁阀6、自动开关型潜水泵11、浮球阀12、止回阀15。
如图2所示，植被模块1呈长方体状，长10m、宽6m、高0.35m，自下而上，依次为槽体23、隔水层22（阻根层）、蓄排水板层21、过滤层20、污泥层18、营养基质层19、铺面石层17及植被层16；其中，隔水层22（阻根层）由PVC防水卷材构成，厚2cm；蓄排水板层21由凹凸塑料板构成，厚7cm；蓄排水板层21外侧留有10cm宽集水通道，间距均为0.25m的三根第一进水管7均以5‰的坡度连接排水沟3和该集水通道；过滤层20由150~250g/cm2的无纺土工布构成，厚2cm，并完全包裹营养基质层19和污泥层18，且无纺土工布上边沿高出营养基质层19顶面3cm；污泥层18由脱水后的给水厂污泥铺设而成，厚15cm；营养基质层19由污水厂厌氧消化污泥、田园土、珍珠岩混合构成，厚8cm；铺面石层17由沸石、陶粒、米石、火山岩混合而成，厚2cm；此处针对南方亚热带季风性气候地区，因此，植被层16由非洲霸王树、大将军、仙人掌、金虎仙人球、柱叶虎尾兰等耐旱植物混合种植构成。
排水沟3整体呈长方体，左侧部分向下凹陷以增加水深形成净水区，长0.6m、宽0.5m、高0.6m；右侧为进水区，长9.4m、宽0.5m、高0.25m；其中，下凹部分的排水沟3外侧沟壁紧贴女儿墙，内侧沟壁高出屋面0.1m。
溢流槽设于排水沟3中部，呈长方体状，上部开口，顶部位于排水沟3内侧沟壁以下0.15m处，长0.4m、宽0.15m、高0.2m；出水口和屋顶雨落管连接。
净水区和进水区之间设有双层滤板5，材料均采用纤维束过滤网，分别设置于进水区内，距离净水区的0.15m及0.2m处，通过卡槽插入固定于排水沟3中，可随时对其进行更换，确保水质净化效果。
净水区的出水口通过第二出水管9接雨落管，且该第二出水管9由电磁阀6控制闭合。
净水区内设置自动开关型潜水泵11，距离净水区底0.08m，该潜水泵11通过第一出水管10连接消防水箱2顶部的进水口；设有止回阀15的市政给水管14也通过该第一出水管10连接消防水箱2的进水口。止回阀15防止进水倒流进入市政给水管14。
消防水箱2底部的出水口通过第二进水管8接排水沟3进水区的进水口，且，该第二进水管8由浮球阀12控制闭合。
电磁阀6与自动开关型潜水泵11均由控制装置13中的控制装置13驱动。
实际操作时，
管道均采用PPR管材，管径均为50mm，所有转弯处均采用相同材质及管径的90°弯头，热熔连接。
具体操作方法如下：
根据消防水箱2设计容量、自动开关型潜水泵11设计流量、及消防水箱2的进出水流量计算出消防水箱2中储水循环净化一次所需时间，并将该时间记录于控制装置13的控制器中。
降雨时当雨水流经电磁阀6时，产生电信号传至控制装置13，控制装置13自动控制电磁阀6关闭，将通过植被模块1及双层滤板5净化过的雨水储存至净水区中，当净水区中的水位高于自动开关型潜水泵11时，产生电信号并传至控制装置13，控制装置13自动控制潜水泵11开始运行，净水区中收集的雨水通过潜水泵11，经第一出水管10输入消防水箱2中，使得消防水箱2中的水位上升；当上升到一定高度时，消防水箱2底部的浮球阀12开启，消防水箱2中的水进入进水区中，并经过双层滤板5净化后进入净水区中，如此形成一个完整的净水循环。
待消防水箱2中储水全部循环净化一次所需时间到达后，控制装置13自动控制电磁阀6开启及关闭潜水泵11，通过以上过程，既完成了对雨水的收集、净化、回用，又使得消防水箱2中的进水与储水得到净化。
此外，当净水区中的水位低于潜水泵11顶部高度时，会再次产生电信号传至控制装置13，控制装置13自动控制潜水泵11关闭，当雨量过大时，不能被利用的雨水可直接溢满进入溢水槽4，再经屋顶雨落管排出。当秋冬季节雨水较少时，可通过市政给水管14向消防水箱2中供水，以循环净化箱体中储水及补充足够的安全水量，市政给水管14上设置止回阀15可防止供水倒流，同时，浮球阀12可以保证消防水箱2中水量不变，保证消防供水的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，包括植被模块、消防水箱和排水沟；
所述排水沟内设净水区和进水区，由滤板间隔；
所述进水区设有若干进水口，分别与植被模块、消防水箱的出水口连接；
所述净水区设有潜水泵，通过第一出水管连接消防水箱的进水口；
所述净水区的出水口接雨落管；
所述消防水箱的出水口设有浮球阀，净水区的出水口设有电磁阀，且，电磁阀和潜水泵由控制装置驱动。
2.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述第一出水管通过止回阀接市政给水管。
3.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述排水沟内设溢水槽，且，溢水槽的出水口接雨落管。
4.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述净水区的深度大于进水区。
5.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述进水区通过三个等间距的进水口接植被模块。
6.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述消防水箱的进水口设于箱体顶部，出水口设于箱体底部。
7.根据权利要求1所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述植被模块包括槽体，槽内自上而下，设有土壤层、过滤层、和蓄排水板层；出水口设于蓄排水板层；
植物种植于土壤层。
8.根据权利要求7所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述土壤层上覆盖铺面石层；蓄排水板层和槽体间设有隔水层。
9.根据权利要求7所述的一种集回收、净化、消防一体的屋顶雨水系统，其特征在于，所述土壤层包括在营养基质层下的污泥层。
10.根据权利要求7所述的一种雨水收集、净化、回用一体化的植被模块及消防水箱系统，其特征在于，所述过滤层包裹土壤层，且，端部高出土壤层。
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