CN108999056B - 海绵城市道路雨水一体化循环处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，包括依次相连的雨水收集单元、雨水处理单元和雨水利用单元，雨水处理单元包括初期雨水弃流装置和膜生物反应池，膜生物反应池与储水模块连通；初期雨水弃流装置包括弃流池，弃流池的入口处设置有透水隔板和浮板，透水隔板和浮板连接成一工字型结构，弃流池一侧面有开口，开口处设置有挡水板，开口与市政污水管网相连，在透水隔板、浮板、挡水板和弃流池入口处的内壁上均设置有感应器；雨水利用单元包括与储水模块连通的蓄水池，蓄水池中设置有水泵，水泵与地面上的喷洒控制装置相连，蓄水池上部的土壤中设置有湿度感应器，湿度感应器与喷洒控制装置相连，蓄水池还通过管阀与市政管网连通。

Description

海绵城市道路雨水一体化循环处理系统

技术领域

本发明属于海绵城市建设和雨水资源化利用技术领域，尤其涉及一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统。

背景技术

我国是一个水资源严重缺乏的国家，据统计全国600余座城市中，50%以上的城市缺水，近20%的城市严重缺水。近年来，随着城市化建设的高速发展，城市绿地面积逐渐减少，原本具有涵养水源功能的绿地、湿地、沟渠等区域大部分演化为硬化地面，致使城市在面临强降雨时仅能依靠市政管网排水，造成内涝灾害频发、径流污染严重；而暴雨过后却又陷入干燥缺水的窘境，热岛效应显著。“逢雨必涝、雨后即旱”的现象使得城市水生态面临着两个极端：一方面是城市内涝严重，雨洪管理成为影响城市发展的安全隐患；另一方面则是大部分城市缺水严重，水资源供应严重不足，尤其是干旱期严重缺水与丰雨期大量雨水外排、排水系统不堪重负的矛盾日益严重。

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”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。

中国专利申请201610605947.4提出了一种海绵城市道路系统及雨水收集与利用的方法，其主要的技术方案是机动车道上的雨水经穿孔站石后进入沉砂池中，沉砂池中的水和下沉式绿化带的雨水流入溢流井，溢流井里的水经过滤墙后进入蓄水罐中进行存储；当溢流井里的水漫过溢流口时，水经溢流管流入市政管网的排水管里，但是本方法的缺点是没有考虑到初期雨水的弃流、道路的透水铺装、雨水的逆流等问题，实用性不是特别好，而且易造成环境二次污染。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其既能缓解城市雨洪压力，又能充分利用雨水资源。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，包括依次相连的雨水收集单元、雨水处理单元和雨水利用单元，

所述雨水处理单元包括与雨水收集单元相连的初期雨水弃流装置和膜生物反应池，膜生物反应池与储水模块连通；

所述初期雨水弃流装置包括弃流池，所述弃流池的入口处设置有透水隔板和浮板，透水隔板和浮板连接成一工字型结构，能够对弃流池起闭合开关作用，弃流池一侧面靠近底面处设置有开口，开口处设置有挡水板，开口与市政污水管网相连，在整个池壁中埋有电路，总开关在透水隔板的上部，通过水压力控制，线路中有铁芯和铜线圈，浮板上部两端放置两片硅钢片，挡水板内有控制升降的开关；

所述雨水利用单元包括与储水模块连通的蓄水池，蓄水池中设置有水泵，水泵与地面上的喷洒控制装置相连，蓄水池上部的土壤中设置有湿度感应器，湿度感应器与喷洒控制装置相连，蓄水池还通过管阀与市政管网连通。

所述雨水收集单元包括连通的集水井和渗透井，集水井设置有机动车道路边，集水井上部设置雨水篦子，机动车道边缘还设置有与集水井连通的积水边沟；机动车道边设置有开口路沿石，开口路沿石的开口与机动车道外部的下沉式绿地连通；

下沉式绿地下部设置有渗透井，渗透井上部依次设置有井盖和过滤筛网。

所述集水井与渗透井之间、相邻两个渗透井之间、渗透井与初期雨水弃流装置之间均用透水管相连。

所述透水管为PE管，其上设置有不规则开孔。

所述集水井通向渗井、渗井流向初期雨水弃流装置的出水口处均设有过滤装置。

所述过滤装置包括一边框，边框中设置有两层过滤层，第一层为过滤网，第二层为过滤棉。

所述边框为铝合金材质，边框的边缘设置有用于安装固定的铆钉孔。

所述机动车道采用透水沥青，人行道采用透水砖。

所述下沉式绿地采用低影响开发（LID）措施。

所述开口路沿石与下沉式绿地之间设置了防冲刷地带。

所述膜生物反应池内有MBR膜组件。

所述储水模块内为生产计划（PP）模块。

所述膜生物反应池与储水模块之间，以及储水模块与蓄水池之间都设有防逆流的弯头水管。

所述人行道中砂层中设置有一层坡度为2%的陶粒废渣透水层。

所述蓄水池中设置与地面连通的检修井。

本发明的有益效果是：

使道路具有常规排水效果，又具有海绵的功能；当雨量较小时，绝大部分雨水通过下渗，补给了地下水；当雨量较大时，一方面雨水会下渗，另一方面大部分雨水会被收集起来，储存利用，机动车道的雨水一部分通过道路坡度流向集水边沟、集水井，另一部分通过开口路沿石流入下沉式绿地，人行道的雨水通过道路的坡度以及透水材料的引导，最终流入下沉式绿地；渗透井里面的水经过逐层处理流入蓄水池，通过湿度感应器、抽水泵与喷洒控制装置，实现雨水的再利用。

本发明造价，系统安装方便，充分利用道路的渗透坡度走向，有效的使将富余的水分储存，并加以利用；特别适用于有绿化带的道路系统中，以绿化带为收集源，通过道路的透水铺装，实现海绵城市道路的改造工程，达到绿色生态中“透水、渗水、蓄水、水资源回收再利用”的海绵城市理念。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是机动车道透水铺装剖面图；

图3是人行道透水铺装剖面图；

图4是下沉式绿地剖面图；

图5是初期雨水弃流装置简图；

图6是开孔路沿石结构示意图；

图7是过滤装置主视图；

图8是过滤装置左视图；

图9是不规则开孔PE的透水管示意图；

图10是下沉式绿地中防冲刷带示意图；

其中，1 机动车道，2 集水井，3 集水边沟，4 雨水篦子，5 开口路沿石，5-1外向出水口，5-2内向进水口，6 防冲刷地带，7 渗透井井盖，8 过滤筛网，9 渗透井，10 下沉式绿地，11人行道 ，12 特制过滤装置，12-1铝合金边框，12-2铆钉孔，12-3过滤网，12-4过滤棉，13 透水管，13-1开孔，14 初期雨水弃流装置，14-1弃流池，14-2浮板，14-3透水隔板，14-4挡水板，14-5电路总开关，14-6铁芯，14-7铜线圈，14-8硅钢片，14-9挡水板开关，15 膜生物反应池，16 储水模块，17 蓄水池，18 抽水泵，19 湿度感应器，20 喷洒控制装置，21 检修井，22陶粒废渣透水层，23.排污管网。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图10所示，一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，是由雨水收集单元、雨水处理单元和雨水利用单元组成，所述雨水收集单元包括集水井2、集水边沟3、开口路沿石5、渗透井9以及机动车道1的透水铺装、人行道11和下沉式绿地10的布置，雨水篦子4设置在集水井2的上部，渗井9上部依次为井盖7和过滤筛网8；所述雨水处理单元包括初期雨水弃流装置14、膜生物反应池15和储水模块16，在集水井2通向渗井9、渗井9流向初期雨水弃流装置14的出水口处设有特制过滤装置12；所述雨水利用装置包括蓄水池17、湿度感应器19、喷洒控制装置20；集水井2与渗透井9之间、相邻两个渗透井9之间、渗透井9与初期雨水弃流装置14之间均用透水管13相连，透水管13为PE管，其上设置有不规则开孔13-1，开孔直径分别为10mm、7mm、5mm、3mm；另外还配有检修井21。

人行道1中中砂层设置厚度10mm坡度为2%的陶粒废渣透水层22，透水层上下各铺一层土工布。

机动车道1采用透水沥青、人行道11采用透水砖以及下沉式绿地10采用的低影响开发（LID）措施。开口路沿石5与下沉式绿地10之间设置了防冲刷地带6。集水井2的尺寸为：400*700*1200mm，材质为C20细石混凝土，壁厚为70mm。

膜生物反应池15尺寸为：400*500*3000mm，且内部设有MBR膜组件。储水模块16尺寸为：1200*1000*5000mm，且内部为低渗透性的生产计划（PP）模块。

渗透井9尺寸为：直径700mm，井深1800mm，为PE材质。膜生物反应池15与储水模块16之间，以及储水模块16与蓄水池17之间都设有防逆流的弯头水管。

雨水处理单元中的初期雨水弃流装置14位于渗透井9与膜生物反应池15之间，主要由弃流池14-1、浮板14-2、透水隔板14-3以及挡水板14-4等装置组成，弃流池14-1尺寸为500*400*1000mm，采用C20细石混凝土材质，壁内埋有通电线。其中如图5所示14-5为整个电路的总开关，14-6为线路上面的两块铁芯，14-7为铜线圈紧紧缠绕在铁芯14-6上面，14-8为浮板14-2上面的硅钢片，14-9是位于挡水板14-4上面的开关。初期雨水经透水管13，通过透水隔板14-3进入弃流池14-1，由于雨水的压力，压住了电路的总开关14-5，从而使整个初期雨水弃流装置14开始有了电，带铁芯14-6的铜线圈14-7中产生了电流，从而铜线圈14-7周围产生了磁场，随着雨量的增多，弃流池14-1里面的水使浮板14-2慢慢上升，当浮板14-2中的硅钢片14-8靠近的时候，就被铜线圈14-7产生的磁场所吸引，从而被浮板14-2被吸住，阻止了雨水再进入弃流池14-1，在浮板14-2被吸住的同时，通过电流感应触发了挡水板的开关14-9，控制挡水板14-4上移，打开了出水口，初期雨水开始流入排污管网23，当雨停时，电路的总开关14-5不再承受水压力，电路被切断，故而铜线圈14-7与硅钢片14-8之间的磁场消失，浮板14-2开始下降，同时关闭了挡水板开关14-5，挡水板14-4下降挡住出水口，此过程中浮板14-2的升降通过电路闭合控制了挡水板开关14-5，整体过程中运用了电生磁的原理，通过雨水压力使整个电路通电，从而产生了磁，当雨停止后，开关断开，磁性消失，这样就完成了初期雨水的弃流。

如图7、图8所示，特制过滤装置12由铝合金边框12-1、铆钉孔12-2、过滤网12-3和过滤棉12-4组成，尺寸为200*200*20mm。雨水经过滤网12-3进行第一层过滤，再经过滤棉12-4第二层过滤，由于整个装置具有可拆卸性，故可在一段时间后，更换过滤棉12-4，这样可以最大限度的去除水中细微颗粒。

雨水利用单元中，当土壤干燥缺水时，湿度感应器19与喷洒控制装置20协同工作。湿度感应器19把土壤的干湿程度传递给喷洒控制装置20，控制抽水泵18抽取蓄水池17里面的水，对绿植进行灌溉，也可通过人工打开喷洒控制装置的开关，接上水管，可以用来供行人方便用水。当蓄水池17里面的水过多时，可以通过溢流管流入市政管网。

一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统具体实施步骤如下：

机动车道1上的雨水一部分经雨水篦子4流入集水井2，一部分通过集水边沟3流入集水井2中，另一部分通过开口路沿石5流向了下沉式绿地10，还有一小部分渗透到了路下，集水井2中的雨水通过特制过滤装置12，经透水管13汇入渗透井9；人行道11的雨水一部分通过道路坡度直接流向下沉式绿地10，一部分通过透水材料下渗，在垫层中穿过开口路沿石5流入下沉式绿地10；下沉式绿地10的雨水一方面通过垫层的下渗，补充了地下水，另一方面，流入渗透井9中，经过滤筛网8拦截一部分颗粒杂物；渗透井9之间用透水管13相连，可以均和雨量，当渗透井9的汇水量过大时，可以通过透水管13流入市政管网。

渗透井9的雨水经过特制过滤装置12的再次过滤后，流向初期雨水弃流装置14，由于之前的过滤装置只能过滤颗粒状和油状杂质，对于初期雨水中富含的重金属、病原体等污染物并不能完全过滤，所以必须对初期雨水进行弃流；当弃流结束时，雨水进入膜生物反应池15，经过里面的MBR膜组件截留水内残留的活性污泥与大分子有机物，实现对雨水的深度净化；雨水之后流入装有PP模块的储水模块16中，对雨水进行暂时的存储与进一步的净化；最终雨水进入蓄水池17，当雨量过大时，可通过溢流管流向市政管网。

当土壤中的湿度感应器19把土壤干湿程度传递给喷洒控制装置20时，可进行对雨水资源的再次利用。本系统分别在下沉式绿地10和蓄水池17的上部土壤中放置了检查井21，方便对相关设施的检修。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，包括依次相连的雨水收集单元、雨水处理单元和雨水利用单元，

所述雨水处理单元包括与雨水收集单元相连的初期雨水弃流装置和膜生物反应池，膜生物反应池与储水模块连通；

所述初期雨水弃流装置包括弃流池，所述弃流池的入口处设置有透水隔板和浮板，透水隔板和浮板连接成一工字型结构，能够对弃流池起闭合开关作用，弃流池一侧面靠近底面处设置有开口，开口处设置有挡水板，开口与市政污水管网相连，在整个弃流池池壁中埋有电路，总开关在透水隔板的上部，通过水压力控制，线路中有铁芯和铜线圈，铜线圈紧紧缠绕在铁芯上面，浮板上部两端放置两片硅钢片，挡水板内有控制升降的开关；

初期雨水通过透水隔板进入弃流池，由于雨水的压力，压住了电路的总开关，从而使整个初期雨水弃流装置开始有了电，带铁芯的铜线圈中产生了电流，从而铜线圈周围产生了磁场，随着雨量的增多，弃流池里面的水使浮板慢慢上升，当浮板中的硅钢片靠近的时候，就被铜线圈产生的磁场所吸引，从而浮板被吸住，阻止了雨水再进入弃流池，在浮板被吸住的同时，通过电流感应触发了挡水板的开关，控制挡水板上移，打开了出水口，初期雨水开始流入排污管网，当雨停时，电路的总开关不再承受水压力，电路被切断，故而铜线圈与硅钢片之间的磁场消失，浮板开始下降，同时关闭了挡水板开关，挡水板下降挡住出水口，此过程中浮板的升降通过电路闭合和断开控制挡水板开关，这样就完成了初期雨水的弃流；

所述雨水利用单元包括与储水模块连通的蓄水池，蓄水池中设置有水泵，水泵与地面上的喷洒控制装置相连，蓄水池上部的土壤中设置有湿度感应器，湿度感应器与喷洒控制装置相连，蓄水池还通过管阀与市政管网连通。

2.如权利要求1所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述雨水收集单元包括连通的集水井和渗透井，集水井设置在机动车道路边，集水井上部设置雨水篦子，机动车道边缘还设置有与集水井连通的积水边沟；机动车道边设置有开口路沿石，开口路沿石的开口与机动车道外部的下沉式绿地连通；下沉式绿地下部设置有渗透井，渗透井上部依次设置有井盖和过滤筛网。

3.如权利要求2所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述集水井与渗透井之间、相邻两个渗透井之间、渗透井与初期雨水弃流装置之间均用透水管相连；所述透水管为PE管，其上设置有不规则开孔。

4.如权利要求2所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述集水井通向渗透井、渗透井流向初期雨水弃流装置的出水口处均设有过滤装置；所述过滤装置包括一边框，边框中设置有两层过滤层，第一层为过滤网，第二层为过滤棉；所述边框为铝合金材质，边框的边缘设置有用于安装固定的铆钉孔。

5.如权利要求2所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述机动车道采用透水沥青，人行道采用透水砖。

6.如权利要求2所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述开口路沿石与下沉式绿地之间设置了防冲刷地带。

7.如权利要求1所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述膜生物反应池内有MBR膜组件。

8.如权利要求1所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述膜生物反应池与储水模块之间，以及储水模块与蓄水池之间都设有防逆流的弯头水管。

9.如权利要求5所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述人行道中砂层中设置有一层坡度为2%的陶粒废渣透水层。

10.如权利要求1所述的海绵城市道路雨水一体化循环处理系统，其特征是，所述蓄水池中设置与地面连通的检修井。

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