CN109914565B - 一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法，其特点是采用串联或并联将旋转式海绵体装置安装在道路两侧或小区雨水管网末端，所述挡板的排水口与市政雨水管网、附近城市水体或回用水池相连；所述挡板的进水口由水泵与就近干净水源、消防水池或给水管网接驳，驱动机构连接可编程逻辑控制器，实现雨水径流同步截污和清洗。本发明与现有技术相比具有结构简单，使用方便，在实现雨水径流高效截污的同时可以有效防止填料堵塞，对雨水径流污染具有净化作用，有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题。
Description
技术领域
本发明涉及城市雨水径流的截污技术领域，具体地说是一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法。
背景技术
在面临迅速的城市化和极端天气这两大挑战的情况下，我国正采取一种新策略：将城市变成巨大的“海绵”，城市“海绵化”改造已被提上日程，促进雨水资源化利用和生态环境保护的“海绵城市”建设正日益受到重视。海绵城市对于系统解决城市发展中的雨洪灾害以及雨水径流污染物削减问题，具有举足轻重的意义。
海绵体作为海绵城市建设过程中的核心组成部分，对海绵城市建设具有重要作用。常见的海绵体有雨水花园、植草沟、绿色屋顶等，相关研究表明，海绵体中填料发生堵塞会直接影响其系统运行的稳定性乃至使用寿命，最终影响海绵城市建设总体效果。1986年，Lindsey等在美国马里兰州对雨水过滤系统展开现场调查，结果发现，在所勘察的207个海绵体中，约33%由于发生堵塞而不能正常运转，且这些系统中大部分仅有两年的工作时间，该研究团队在后续再次复查时发现结果显示该数值上升至50%。其它研究也报导了类似结论。
综上所述，目前所在建的海绵体堵塞问题显著，且均不具有防止堵塞的功能，因此，非常有必要研发一种截污效果好且不易堵塞的新型海绵体。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法，采用串联或并联将旋转式海绵体装置与市政雨水管网和给水管网接驳，驱动机构连接可编程逻辑控制器，实现雨水径流同步截污和清洗，旋转式海绵体为四个独立净化单元的旋转式截污系统与管式清洗系统组成，使得位于上方的独立净化单元始终进行截污，位于下方的净化单元始终被管式清洗系统清洗，如此循环往复，可实现旋转式截污系统用于实现雨水径流中污染物的续批式截留，并进行周期性清洗，四个净化单元依次工作，使得整个装置实现连续、同步的截污和清洗功能，可根据现场情况进行并联或串联等安装方式，装置采用太阳能供电，且间歇性地每隔一段时间旋转90°，节能环保，建造成本低，维护方便，对雨水径流污染具有净化作用，有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题。
本发明的目的是这样实现的：一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法，包括管式清洗系统套装在截污系统内，套装后的两端设有与截污系统和管式清洗系统为活动连接的挡板，且截污系统与驱动机构组成旋转式海绵体装置，其中一挡板上设有排水口和进水口的异向流接头；所述截污系统为模块化挡板与导流网罩、混合填料和透水土工布构成截面为正方形的细长海绵体；所述模块化挡板为“×”形结构设置，其外由导流网罩围成四个直角三棱柱状的独立净化单元；所述独立净化单元内设有与模块化挡板为固定连接的透水土工布和弧形排水管；所述导流网罩与模块化挡板和透水土工布构成的三棱柱体内填充混合填料；所述弧形排水管与相邻的模块化挡板构成1/4圆柱的排水通道内设有单向流给水管，其特点是采用串联或并联将旋转式海绵体装置安装在道路两侧或小区雨水管网末端，将挡板的排水口与市政雨水管网、附近城市水体或回用水池相连，进水口由水泵与就近干净水源、消防水池或给水管网接驳，驱动机构连接可编程逻辑控制器，实现雨水径流同步截污和清洗，其运行的具体控制如下述步骤进行：
a步骤：降雨开始并形成径流，雨水径流进入截污系统的海绵体；
b步骤： 雨水径流经导流网罩进入截污系统的第一个独立净化单元，雨水中的大颗粒物被截留在导流网罩外侧；
c步骤： 进入第一个独立净化单元的雨水径流经混合填料截留，吸附雨水中的小颗粒污染物；
d步骤：从混合填料流出的雨水径流穿过透水土工布，且由弧形排水管排出该装置；
e步骤：当降雨历时达到0.5 h时，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第一次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第二个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物，所述驱动机构的电源为太阳能电池板或其配套的蓄电池；
f步骤：当降雨历时达到1.0 h，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第二次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第三个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物；与此同时，第一个独立净化单元处于第三个独立净化单元的正下方位置；
g步骤：在可编程逻辑控制器的控制下开启水泵，单向流给水管开始对第一个独立净化单元内的混合填料进行清洗，其清洗时间为10 min；
h步骤：当降雨历时达到1.5 h，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第三次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第四个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物；与此同时，第二个独立净化单元处于第四个独立净化单元的正下方位置，这时可编程逻辑控制器将水泵又一次开启，单向流给水管开始对第二个独立净化单元内的混合填料进行清洗，其清洗时间为10 min；
i步骤：如此循环往复，实现雨水径流中污染物的续批式截留，并由管式清洗系统对截污系统进行周期性清洗运行。
本发明与现有技术相比具有雨水径流中污染物的续批式截留，并进行周期性清洗，四个净化单元依次工作，使得整个装置实现连续、同步的截污和清洗，自动化程度高，操作、维护方便，节能环保，在实现雨水径流高效截污的同时可以有效防止填料堵塞，同时具有以下显著特点：
（1）利用模块化设计将旋转式截污系统分为四个独立的净化单元，各净化单元独立、互不影响地运行，从而为各单元依次实现序批式截污和周期性清洗的功能提供条件，利用导流网罩实现水流的合理分配，同时又可对雨水径流中大颗粒物质进行粗截留；将整个装置设计成较大的长宽比，以减少水力负荷与污染负荷，从而提高装置的处理能力；
（2）利用周期性旋转的方式实现各个净化单元之间的序批式工作，同时实现整个装置连续截污作用及同步清洗功能，并借助重力作用自上而下地进行填料的清洗，相比传统填料清洗技术降低了对清洗水压要求，利用旋转的方式实现导流网罩上方截留物的自动收集，减少了人为维护工作；
（3）利用管式清洗系统实现位于上方的净化单元的截污出水与位于下方的净化单元的清洗进水，利用模块化挡板实现混合填料重力的分散，从而提高系统的稳定性，利用旋转的方式实现各个净化单元的序批式工作，同时可达到翻动填料的作用，便于填料的清洁；
（4）四个净化单元依次工作，使得整个装置实现连续、同步的截污和清洗功能，较常规海绵体而言具加高效、持久的径流污染截污效果，具有防堵塞功能，极大地提高了海绵体的运行年限
（5）对雨水径流污染具有净化作用，从而有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题，具有一定社会意义。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的A-A截面结构示意图；
图3为异向流接头结构示意图；
图4为本发明具体运行的水流路径示意图；
图5为图4的B-B截面结构示意图。
具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
参阅附图1，本发明采用同步截污和清洗的旋转海绵体装置，该装置由设置在驱动机构18上的截污系统1和管式清洗系统2组成，所述管式清洗系统2套装在截污系统1内，其两端设有与截污系统1和管式清洗系统2为活动连接的挡板29，其中一挡板29上设有异向流接头21；所述驱动机构18采用可编程逻辑控制器的控制，实现截污系统1和管式清洗系统2整体为90°的翻转；所述截污系统1和管式清洗系统2组成的海绵体装置通过驱动机构18，实现其整体的旋转，旋转中心轴为模块化挡板10的中轴线；所述管式清洗系统2由单向流给水管24对截污系统1进行周期性清洗；所述单向流给水管24为均布锥形出水口28的喷水管，其一端口密闭。
参阅附图2，所述截污系统1为模块化挡板10与导流网罩11、混合填料12和透水土工布13构成截面为正方形的细长海绵体；所述模块化挡板10为“×”形结构设置，其外由导流网罩11围成四个直角三棱柱状的独立净化单元151；所述独立净化单元151内设有与模块化挡板10为固定连接的透水土工布13和弧形排水管23；所述导流网罩11与模块化挡板10和透水土工布13构成的三棱柱体内填充混合填料12；所述混合填料12为轻质陶粒、斜发沸石、瓜子石或其两种以上的混合，填充率为80~95%；所述弧形排水管23与相邻的模块化挡板10构成1/4圆柱的排水通道内设有单向流给水管24。所述模块化挡板10的横截面呈“×”形结构，从而在空间上形成四个直角三棱柱状的独立净化单元151，实现混合填料12的支撑以及截污系统1的单元化分割。
参阅附图3，所述异向流接头21为设有排水口291和进水口292的法兰片，所述排水口291和进水口292为上、下排列，且与模块化挡板10的“×”形结构的上、下空间对应设置，排水口291的孔径为单向流给水管24管径的120%。
参阅附图4~图5，本发明采用串联或并联将旋转式海绵体装置安装在道路两侧或小区雨水管网末端，将挡板29上的排水口291与市政雨水管网、附近城市水体或回用水池相连；挡板29上的进水口292由水泵22与就近干净水源、消防水池或给水管网接驳，驱动机构18连接可编程逻辑控制器，实现雨水径流同步截污和清洗，其具体运行的控制如下述步骤进行：
a步骤： 降雨开始并形成径流，雨水径流进入截污系统1的海绵体。
b步骤： 雨水径流经导流网罩11进入截污系统1的第一个独立净化单元151，雨水中的大颗粒物被截留在导流网罩11外侧。
c步骤：进入第一个独立净化单元151的雨水径流经混合填料12的截留，吸附雨水中的小颗粒污染物。
d步骤：从混合填料12流出的雨水径流穿过透水土工布13，且由弧形排水管23排出该装置。
e步骤：当降雨历时达到0.5 h时，驱动机构18在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第一次旋转，将截污系统1和管式清洗系统2进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第二个独立净化单元151，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附水中污染物，所述驱动机构18的电力来源为太阳能电池板或与其配套的蓄电池。
f步骤：当降雨历时达到1.0 h，驱动机构18在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第二次旋转，将截污系统1和管式清洗系统2进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第三个独立净化单元151，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附水中污染物；与此同时，第一个独立净化单元151处于第三个独立净化单元151正下方的位置。
g步骤：可编程逻辑控制器将水泵22开启，单向流给水管24对第一个独立净化单元151内的混合填料12进行清洗，其清洗时间为10 min。
h步骤：当降雨历时达到1.5 h，驱动机构18在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第三次旋转，将截污系统1和管式清洗系统2进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第四个独立净化单元151，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附水中污染物；与此同时，第二个独立净化单元151处于第四个独立净化单元151正下方的位置，这时可编程逻辑控制器将水泵22又一次开启，单向流给水管24开始对第二个独立净化单元151内的混合填料12进行清洗，其清洗时间为10 min。
i步骤：如此循环往复，实现雨水径流中污染物的续批式截留，并由管式清洗系统2对截污系统1进行周期性清洗运行。
本发明基于模块化挡板10将截污系统1分割为四个独立净化单元，各单元之间均放置混合填料12，随着旋转式的截污系统1转动，位于上方的独立净化单元151依次实现序批式截污功能，位于下方的独立净化单元151则通过管式清洗系统2实现周期性的水力清洗，对雨水径流污染具有净化作用，有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题。
以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种旋转式海绵体同步截污和清洗的运行方法，包括管式清洗系统套装在截污系统内，套装后的两端设有与截污系统和管式清洗系统为活动连接的挡板，且截污系统与驱动机构组成旋转式海绵体装置，其中一挡板上设有排水口和进水口的异向流接头；所述截污系统为模块化挡板与导流网罩、混合填料和透水土工布构成截面为正方形的细长海绵体；所述模块化挡板为“×”形结构设置，其外由导流网罩围成四个直角三棱柱状的独立净化单元；所述独立净化单元内设有与模块化挡板为固定连接的透水土工布和弧形排水管；所述导流网罩与模块化挡板和透水土工布构成的三棱柱体内填充混合填料；所述弧形排水管与相邻的模块化挡板构成1/4圆柱的排水通道内设有单向流给水管，其特征在于采用串联或并联将旋转式海绵体装置安装在道路两侧或小区雨水管网末端，将挡板的排水口与市政雨水管网、附近城市水体或回用水池相连，进水口由水泵与就近干净水源、消防水池或给水管网接驳，驱动机构连接可编程逻辑控制器，实现雨水径流同步截污和清洗，其运行的具体控制如下述步骤进行：
a步骤：降雨开始并形成径流，雨水径流进入截污系统的海绵体；
b步骤： 雨水径流经导流网罩进入截污系统的第一个独立净化单元，雨水中的大颗粒物被截留在导流网罩外侧；
c步骤： 进入第一个独立净化单元的雨水径流经混合填料截留，吸附雨水中的小颗粒污染物；
d步骤：从混合填料流出的雨水径流穿过透水土工布，且由弧形排水管排出该装置；
e步骤：当降雨历时达到0.5 h时，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第一次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第二个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物，所述驱动机构的电源为太阳能电池板或其配套的蓄电池；
f步骤：当降雨历时达到1.0 h，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第二次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第三个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物；与此同时，第一个独立净化单元处于第三个独立净化单元的正下方位置；
g步骤：在可编程逻辑控制器的控制下开启水泵，单向流给水管开始对第一个独立净化单元内的混合填料进行清洗，其清洗时间为10 min；
h步骤：当降雨历时达到1.5 h，驱动机构在可编程逻辑控制器的控制下进行海绵体装置的第三次旋转，将截污系统和管式清洗系统进行90°的整体翻转，此时雨水径流进入第四个独立净化单元，重复实现上述b ~ d步骤的雨水径流，截留和吸附雨水中的污染物；与此同时，第二个独立净化单元处于第四个独立净化单元的正下方位置，这时可编程逻辑控制器将水泵又一次开启，单向流给水管开始对第二个独立净化单元内的混合填料进行清洗，其清洗时间为10 min；
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