CN110984351A - 一种初期雨水自动分流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种初期雨水自动分流装置包括能够将初期雨水智能并自动分流的雨水口(1)和辅助装置有初雨调蓄池(2)。雨水口(1)包括雨水箅子(101)，分流挡板(102)、转动轴承(103)和浮体(104)，初雨池(105)和净雨池(106)，初雨池(105)池底上方设提篮格栅(107)。初雨池(105)与初期雨水调蓄池(2)采用连接管道(201)连接，初期雨水调蓄池与污水井采用小排量雨水管(202)连接，小排量雨水管(202)前端设栅格滤网(203)；净雨池(106)与地面雨水管/渠连接。本发明能够自动、高效、智能地将降雨过程中的初雨和中后期的净雨进行分流，装置结构简单。除定期检修和清理工作外，本发明基本无需人为操作，经济环保。
Description
技术领域
本发明属于资源与环境技术领域，具体涉及一种初期雨水自动分流装置，其能够在源头及时、智能、高效地截留初期雨水，避免初期雨水排入收纳水体而带来的环境污染。
背景技术
我国对初期雨水收集处理现处于初期阶段。所谓初期雨水即为降雨初期时的雨水，降雨径流中所携带污染物几乎都集中在初期几毫米雨水中。
降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的有机物、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。初期雨水的污染程度较高，甚至超出普通城市污水的污染程度，直接排入受纳的河流、湖泊等水体，会给水环境造成污染。
据国内外有关研究表明，一般对初雨控制量在6mm～8mm时可控制60％～80％的污染量。由于国内目前并没有完善的初期雨水收集设施，目前国内主要采用截流井以及在管网系统末端设置初期雨水收集池来收集初期雨水，虽在一定程度上控制了径流污染，但是难以准确按设计要求控制初期雨水量，往往中、后期的雨水也连带一起流向污水处理厂，增大了处理厂的处理水量，对污水厂处理工艺冲击较大，效率低且不经济难以达到预期效果。
国内一批学者致力于研究初期雨水进行收集和处理的相关课题，花费了不少人力劳力，也产生了许多科研成果和发明专利。在初期雨水分流(弃流)装置方面，大概可以分为以下几类。
1、传统型分流装置如：容积发弃流池和小管弃流池。容积法弃流控制具有简单易行、效果明显，排空管每次都需要人工开启，操作麻烦。小管弃流则简单地定义初期雨水流量小、中后期流量大，难以精准区分并收集初雨和净雨。
2、改进型分流装置如：CN207988084U公开了一种初期雨水弃流井，利用浮球在水中产生的浮力带动闸板的启闭来分流初雨和净雨。CN209260856U公开了一种雨水立管初期雨水的自动分流装置，利用重力条件下水流量小流速小、流量大流速大的特点，使初期降雨形成的小流量雨水自动跌落进入分流槽；中后期大流量雨水，则能够跃过分流槽，通过上导流板进入清水出水口，进行收集、排放。
此类专利或者没有将初雨池和净雨池分开，或者与传统型相似，片面地定义初期雨水流量小、中后期流量大，均难以精准区分并收集初雨和净雨，效果差。
水泵型分流装置如：CN110093968A公开了一种初期雨水智能分流系统，利用分流大泵和分流小泵分别输送净雨和初雨。
此类装置利用水泵输送，效果好但不智能、不经济，装置建设占地大，造成浪费。
3、电力控制型分流装置如：CN207079707U一种初期雨水收集与分流处理装置，利用电动闸门、提升泵等设备控制和分别输送净雨和初雨。CN107859090A公开了一种初期雨水弃流装置，利用传感器、存储器、处理器等电器元件和计算机程序来执行区分初雨和净雨，并达到分流的目的。此类发明相比水泵型分流装置结构更为复杂，造价昂贵，能以得到广泛应用。
由于我国幅员辽阔，雨水在地域上分布差异性很大，雨水流量计算影响因素也较多，产品往往难以达到令人预期效果，或者效率较低，或者存在缺陷、持续性差，或者结构复杂、成本太大，难以广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种初期雨水自动分流装置，其能够在源头及时、智能、高效地截留初期雨水，避免初雨排入受纳水体而带来的环境污染，结合相关收集设备和处理设施，可以实现初雨的分区域、分时段收集处理、复用。该装置可以有效降低初雨排放对环境的污染，降低静雨进入污水处理系统造成对污水厂冲击；装置结构简单、生成成本低；充分考虑了雨水降水过程的特点，适应性强，可以广泛应用于城市和各类工业场地。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种初期雨水自动分流装置，该初期雨水自动分流装置设置在城市或工业场地，其道路与雨水管/渠的连接节点处，包括用于将初期雨水智能并自动分流的雨水口，以及初雨调蓄池；其中，该雨水口的入口处设置有雨水箅子，雨水箅子的网格下端一定距离处设置有分流挡板，分流挡板下部的雨水池被隔板分为互不连通的初雨池和净雨池，且初雨池较净雨池深，分流挡板中部设置有转动轴承，且转动轴承活动连接在隔板上，使得分流挡板能够通过转动轴承实现转动；
分流挡板天然倾向初雨池一侧，并在该一侧的分流挡板下端设置有一个浮体，初雨池中的雨水上升到达设定高度后使得浮体上浮，将挡板撑起，使得挡板倾向净雨池一侧，此时雨水流入净雨池一侧；雨后初雨池中的雨水下降，浮体失去浮力，在自重作用下恢复初始状态；
整个降雨过程中，初期雨水经过雨水箅子去除较大漂浮物后进入初雨池，初雨池与初雨调蓄池采用连接管道连接，初雨调蓄池作为初期雨水的主要存储空间，待初雨池存满后，中、后期干净的雨水通过净雨池连接排雨水管/渠；初雨调蓄池与污水井采用小排量雨水管连接；净雨池与地面雨水管/渠连接，另行收集复用或直接外排。
本发明进一步的改进在于，初雨池池底上方的侧壁上设置有提篮格栅，小型的杂物通过提篮格栅过滤。
本发明进一步的改进在于，小排量雨水管前端设栅格滤网。
本发明进一步的改进在于，雨水箅子采用可拆卸式布置。
本发明进一步的改进在于，分流挡板采用耐久性能、耐腐性能良好的刚性材料制成。
本发明进一步的改进在于，浮体采用聚氨酯泡沫塑料制成或者为具有密闭的空气腔体结构。
本发明进一步的改进在于，雨水口中的初雨池位于道路上游方向、净雨池位于道路下游方向。
本发明进一步的改进在于，分流挡板、转动轴承和浮体采用一体模块化设计、制作而成。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种初期雨水自动分流装置，通过在雨水口的入口处设置雨水箅子，雨水箅子网格下端一定距离处设置分流挡板，分流挡板中部设置转动轴承，挡板可通过转动轴承实现转动，挡板下部的雨水池分为两个腔体，与初期雨水调蓄池连接的初雨池和与排雨水管/渠连接的净雨池。初雨池较净雨池深，且初雨池池底上方设提篮格栅。分流挡板天然倾向初雨池一侧，并在该侧下端设置一个浮体，在初雨池雨水上升到达一定高度会使浮体上浮，将挡板撑起，使挡板倾向净水池一侧，此时雨水流入净雨池一侧。雨后初雨池雨水下降，浮体失去浮力，在自重下下沉使其恢复初始状态。
本发明对整个降水过程处理的技术过程如下：
1、流入道路雨水口的初期雨水经过雨水箅子去除较大漂浮物后进入初雨池，池底上方的提篮格栅进一步将小型的杂物过滤，雨水箅子为可拆卸式，以方便下部池体定期清洁；
2、初雨池与初雨调蓄池采用管道连接，初雨调蓄池作为初期雨水的主要存储空间，应经过计算来确定容量；
3、待初雨池存满后，中、后期干净的雨水通过净雨池连接排雨水管/渠；
4、初雨调蓄池与污水井(或其他处理装置)采用小排量雨水管连接，在不下雨期间，初期雨水可缓慢地排向污水井(或其他处理装置)；
5、净雨池与地面雨水管/渠连接，可另行收集复用或直接外排。
6、初雨池的雨水排出后，浮体下降，整个装置恢复初始状态，下一场雨来临后进入下一个循环。
7、整个循环过程应用的是跷跷板原理，周而复始，完全自动化，无需人为操作。
进一步地：
技术过程3中，待初雨池存满后，中、后期干净的雨水通过净雨池连接排雨水管/渠；在该过程中，本发明要求绝大多数的净雨不会流入初雨池，而并非完全保证中后期所有的净雨绝对不流入初雨池。相反地，允许很少量的中、后期干净的净雨通过缝隙渗入甚至流入初雨池，正好在降雨过程中可以为技术过程4中小排量雨水管排出的雨水形成补给，使初雨池的水量保持基本稳定，这是浮子保持一直上浮状态的关键。
进一步地：
技术过程4中，初雨调蓄池与污水井(或其他处理装置)采用小排量雨水管连接的目的是在降雨停止后，初雨池的雨水能够持续地、缓慢地排入与其连接的污水井(或其他处理装置)。
此为整个发明的关键节点，其关键之处在于，雨水管必须为小管径，具体管径大小应根据初雨调蓄池的容量和排净初雨的时间计算出的过水流量进行确定。排净初雨的时间可以依使用地的实际情况而定，也可以简单定为21h或24h，认为在该时间段内是一场雨，超过该时间段则是另一场雨，该装置进入另一个循环。
另一个关键在于，小排量雨水管前端需要设栅格滤网，防止细小固体污染物进入管道造成堵塞。
进一步地：
技术过程7中，指的是一般情况下无需人为操作，但每隔一段固定的时间(每季或者每年)，清理掉提篮格栅杂物和初雨池底的泥沙，初雨调蓄池地需要定期进行检修和清理。
进一步地：
本发明应用地点位于在城市或工业场地，其道路与排雨水管/渠的连接节点处，如果要应用到建筑立管下，需要进行改造或者增加辅助装置。
雨水口中的初雨池应位于道路上游方向、净雨池应位于道路下游方向，效果更佳。
附图说明
图1为雨水口的结构示意图；
图2为图1的I-I向剖视图；
图3为初雨调蓄池的结构示意图。
附图标记说明：
1——雨水口，101——雨水箅子，102——分流挡板，103——转动轴承，104——浮体，105——初雨池，106——净雨池，107——提篮格栅；
2——初雨调蓄池，201——连接管道，202——小排量雨水管，203——栅格滤网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
由图1至图3可以详细解读本发明的各个组成部分。本发明提供的一种初期雨水自动分流装置，该初期雨水自动分流装置设置在城市或工业场地，其道路与雨水管/渠的连接节点处，包括用于将初期雨水智能并自动分流的雨水口1，以及初雨调蓄池2。
雨水箅子101设置于雨水口1入口处，为可拆卸式，用于去除雨水中较大漂浮物。
分流挡板102设置于雨水箅子101下方一定距离处，为可拆卸式，用于分流初雨和净雨，初雨时期倾向初雨池105，降雨中后期倾向净雨池106。雨水口中的初雨池105位于道路上游方向、净雨池106位于道路下游方向，效果更佳。
转动轴承103设置于分流挡板102下部中央处，与分流挡板102固定，用于实现分流挡板102左右转动。分流挡板102采用耐久性能、耐腐性能良好的刚性材料制成，如钢板材。转动轴承103为圆柱形刚性材料且耐久性良好，如不锈钢管材、光圆钢筋。其设置的位置应基本位于中央。
初雨池105设置于雨水口1下方一侧，用于暂存初期雨水，初雨池105池底上方设提篮格栅107，用于过滤小型固定杂物，保证不堵塞管道。
初雨池105与初雨调蓄池2采用连接管道201相连接。
净雨池106设置于雨水口1下方另一侧，用于暂存降雨中后期干净雨水。
浮体104设置于初雨池105一侧，分流挡板102的下部，与分流挡板102固定，用于控制分流挡板102倾向。浮体104采用聚氨酯泡沫塑料制成或者为具有密闭的空气腔体结构。
初雨调蓄池2设置于雨水口1附近的绿化带内或人行道下方，用于储存初期雨水。
连接管道201设置于初雨池105和初雨调蓄池2之间，用于连通两个池体。
小排量雨水管202设置于初雨调蓄池2末端，用于初期雨水缓慢外排。
栅格滤网203设置于初雨调蓄池2内、小排量雨水管202前端，用于过滤细小的污染物，防止堵塞小排量雨水管202。
分流挡板102、转动轴承103和浮体104采用一体模块化设计、制作而成。
初雨池105与初期雨水调蓄池2采用连接管道201连接，构成一个连通器，当连通器的雨水到达一定高度，会使浮体104上升将分流挡板102撑起。连通器的水体高度主要与初期雨水调蓄池2的容量有关，而初期雨水调蓄池2的容量应通过全国的雨水暴雨强度公式计算的短历时雨水流量、使用场所的污染程度等因素进行确定。初期雨水调蓄池2与污水井(或其他处理装置)采用小排量雨水管202进行连接，在不下雨期间，初期雨水调蓄池2中的初期雨水应能排至污水井(或其他处理装置)，进行净化处理；小排量雨水管202前端设栅格滤网203，防止细小的污染物进入管道造成堵塞。
初雨调蓄池2容量和小排量雨水管202管径经过计算确定。
以下对本发明的具体实施例作示例性说明；
我国某城市某地，根据该城市降雨暴雨强度计算得1小时雨水流量为1000m3，前5分钟雨水流量为150m3，前10分钟雨水流量为260m3，将初雨调蓄池2有效容量确定为200m3。以此界定该城市的初雨流量为：大雨5分钟的雨水流量、中雨5～10分钟的雨水流量、小雨10分钟的雨水流量。
初雨排净的时间定为12h，小排量雨水管202采用圆形钢管，其最大流速控制在4.0m/s，其管径可根据水力计算公式计算出为4cm，考虑圆管的充满度，最终确定管径为5cm，其最大流量为0.0078m3/s。
该城市降雨过程中，雨水自道路高处流向地处，首先流入雨水口1的初雨池105一侧，雨水口1上方雨水箅子101去除雨水中较大漂浮物。
初雨池105的雨水继而流入初雨调蓄池2，初雨调蓄池2的初雨容量达到200m3时，初雨池105水位上升并接触到分流挡板102的下部的浮体104，此时若继续降雨，水位继续上升将使浮体104上浮，分流挡板102由倾向初雨池105变成倾向净雨池106。
此时雨水流入净雨池106，雨水流入净雨池106允许少量雨水渗入初雨池105，而初雨调蓄池2末端的小排量雨水管202也在缓慢地、持续地输出，渗入的雨水和输出的雨水基本保持平衡，浮体104保持上浮状态，雨水持续流入净雨池106。
降雨停止后12h内，初雨池105排净，浮体104下降，装置恢复至初始状态，下一场降雨来临进入下一个循环。
上述仅为发明的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，该初期雨水自动分流装置设置在城市或工业场地，其道路与雨水管/渠的连接节点处，包括用于将初期雨水智能并自动分流的雨水口(1)，以及初雨调蓄池(2)；其中，
该雨水口(1)的入口处设置有雨水箅子(101)，雨水箅子(101)的网格下端一定距离处设置有分流挡板(102)，分流挡板(102)下部的雨水池被隔板分为互不连通的初雨池(105)和净雨池(106)，且初雨池(105)较净雨池(106)深，分流挡板(102)中部设置有转动轴承(103)，且转动轴承(103)活动连接在隔板上，使得分流挡板(102)能够通过转动轴承(103)实现转动；
分流挡板(102)天然倾向初雨池(105)一侧，并在该一侧的分流挡板(102)下端设置有一个浮体(104)，初雨池(105)中的雨水上升到达设定高度后使得浮体(104)上浮，将挡板(102)撑起，使得挡板(102)倾向净雨池(106)一侧，此时雨水流入净雨池(106)一侧；雨后初雨池(105)中的雨水下降，浮体(104)失去浮力，在自重作用下恢复初始状态；
整个降雨过程中，初期雨水经过雨水箅子(101)去除较大漂浮物后进入初雨池(105)，初雨池(105)与初雨调蓄池(2)采用连接管道(201)连接，初雨调蓄池(2)作为初期雨水的主要存储空间，待初雨池(105)存满后，中、后期干净的雨水通过净雨池(106)连接排雨水管/渠；初雨调蓄池(2)与污水井采用小排量雨水管(202)连接；净雨池(106)与地面雨水管/渠连接，另行收集复用或直接外排。
2.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，初雨池(105)池底上方的侧壁上设置有提篮格栅(107)，小型的杂物通过提篮格栅(107)过滤。
3.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，小排量雨水管(202)前端设栅格滤网(203)。
4.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，雨水箅子(101)采用可拆卸式布置。
5.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，分流挡板(102)采用耐久性能、耐腐性能良好的刚性材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，浮体(104)采用聚氨酯泡沫塑料制成或者为具有密闭的空气腔体结构。
7.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，雨水口中的初雨池(105)位于道路上游方向、净雨池(106)位于道路下游方向。
8.根据权利要求1所述的一种初期雨水自动分流装置，其特征在于，分流挡板(102)、转动轴承(103)和浮体(104)采用一体模块化设计、制作而成。
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