CN111472429A - 一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统 - Google Patents

一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,包括截水屋顶和建筑物,建筑物顶部设有截水屋顶,建筑物内的污水经污水管排出,截水屋顶的侧面设有溢流口,溢流口内插有雨落管,雨落管和污水管共同连接至雨污合流管,所述雨污合流管与截流井连接,截流井将一部分污水截流至污水处理厂,另一部分污水溢流至地下调蓄池,地下调蓄池将一部分污水输送至污水处理厂,另一部分输送至分离器,分离器将处理后的污水输送至斜板沉淀池,斜板沉淀池将处理后的污水输送至消毒池,超过斜板沉淀池处理负荷的污水输送至人工湿地。本发明利用自动截流井,通过浮球、转动轴和挡水板与水位关系自动控制截流污水量,减轻污水处理设施运行负荷,提高处理效率。

Description

一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统
技术领域
本发明涉及市政排水领域,尤其涉及一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统。
背景技术
目前我国绝大部分城市采用合流制排水系统,随着经济的高速发展,城市污水产生量剧增的同时,硬质地面比例的不断提高导致大量雨水混入污水管网,不仅造成污水处理设施损害、影响污水处理效果,还会带来污水溢流和城市内涝问题,造成巨大经济损失和降低环境质量,不利于经济的可持续发展。
新建管网或进行雨污分流改造是目前城市排水系统建设的主要方法,但由于历史问题,城市地下空间狭窄且复杂,施工难度大,新建管网投资巨大,工程建设往往达不到较好的效果。
发明内容
发明目的:本发明目的是提供一种能够从源头进行雨洪控制的同时对末端进行截污处理的城市合流制管网雨天溢流污染控制系统。
技术方案:本发明包括截水屋顶和建筑物,所述的建筑物顶部设有截水屋顶,建筑物内的污水经污水管排出,所述截水屋顶的侧面设有溢流口,溢流口内插有雨落管,所述的雨落管和污水管共同连接至雨污合流管,所述的雨污合流管与截流井连接,截流井将一部分污水截流至污水处理厂,另一部分污水溢流至地下调蓄池。
所述的截流井一侧通过进水口与雨污合流管连接,另一侧通过溢流管道与地下调蓄池连接,截流井内部设有截污管和限流装置,所述的限流装置用于控制截污管的截污横截面大小,所述的截污管与污水处理厂连接,限流装置的一旁设有溢流堰,当水位高于溢流堰后,污水进入溢流管道。
所述的限流装置包括固定连接在一起的浮球、转动轴和挡水板,通过挡水板高度的变化控制截污管的截污横截面大小。
所述的地下蓄水池包括沉淀池和蓄水池,沉定池和蓄水池之间设有调蓄板,沉淀池和蓄水池内部各设有一个存水槽,存水槽内均放置有潜污泵,沉淀池和蓄水池内均设有出水管。
所述的出水管包括第一出水管和第二出水管,所述第一出水管的一端与沉淀池连接,另一端与分离器连接;所述第二出水管的一端与蓄水池连接,另一端与污水处理厂连接。
所述的地下调蓄池将一部分污水输送至污水处理厂,另一部分输送至分离器,分离器将处理后的污水输送至斜板沉淀池,斜板沉淀池将处理后的污水输送至消毒池,超过斜板沉淀池处理负荷的污水输送至人工湿地。
所述的人工湿地、消毒池、污水处理厂均将处理后的尾水通过排水管排入河道。
所述的雨污合流管穿过透水铺砖与位于地下的截流井连接,透水铺砖内种植有截水绿地。
所述的截水屋顶自下而上依次包括建筑屋顶、防水层、蓄排水层、种植层和截水植物。
有益效果:本发明具有以下优点:
(1)充分利用了城市空间,通过截水屋顶、截水绿地和透水铺砖对初期雨水进行收集和净化,充分利用雨水资源,降低城市雨水径流系数,不仅减少城市面源污染,而且能有效降低城市内涝频率;
(2)通过对完全混合式合流制管网改造成截流式合流制管网,能够进行有效污水截污,降低污水处理系统负荷,提升水环境质量,耗资少,符合我国城市建设管理实际情况;
(3)自动截流井通过浮球、转动轴和挡水板与水位关系自动控制截流污水量,减轻污水处理设施运行负荷,提高处理效率;
(4)地下调蓄池占用城市建设空间小,并具有沉淀和调蓄功能,有效降低溢流污水量,提升城市水环境质量;
(5)复合式旋流分离器具有高效泥水分离、去除污染物功能,处理能力大,耗能低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的截水屋顶纵剖面图;
图3为本发明的自动截流井纵剖面图;
图4为本发明的地下调蓄池纵剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明包括截水屋顶1和建筑物2,建筑物2包括生活小区、办公楼和工厂。建筑物2的顶部设有截水屋顶1,屋顶的边缘开设有溢流口3,溢流口3距离墙面10cm,呈圆柱状,圆柱直径为15cm,其上部开口,溢流口3内插有雨落管16,建筑物2内的生活生产污水通过污水管13收集。污水管13与雨落管16混接,共同将污水和雨水输送至雨污合流管14。雨落管16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°弯头进行热熔连接。污水管13采用PVC排水管,管径均为100mm。雨污合流管14采用双壁波纹管,管径均为1000mm,所有转弯处均采用相同材质及管径的90°弯头并进行热熔承插连接。
雨污合流管14穿过透水铺砖4与位于地下的截流井6连接,透水铺砖4内种植有截水绿地5,截水绿地5包括罗汉松、海棠、红枫、金边黄杨、苏铁中的一种或多种。透水铺砖4的孔隙率为15%~20%,抗压强度≥30MPa,抗折强度≥3.0MPa,透水系数≥1.0mm·s-1,劈裂抗拉强度≥3.0MPa,透水铺砖4以建筑垃圾为原料制作而成,通过骨料嵌挤作用形成多孔并实现透水功能。透水铺砖4吸收一部分雨水至土壤中;截水绿地5收集、净化和截流一部分雨水,剩余雨水通过截水绿地5中的雨水口进入雨污合流管14中。截流井6截流晴天污水和雨天初期雨污水,经截流管15流至污水处理厂12,截流管15采用双壁波纹管,管径均为1000mm,所有转弯处均采用相同材质及管径的90°弯头并进行热熔承插连接。截流井6溢流出的污水则进入地下调蓄池7。地下调蓄池7将一部分污水输送至污水处理厂12,另一部分输送至复合式旋流分离器8,复合式旋流分离器8进行固液分离处理后将处理污水输送至斜板沉淀池9,斜板沉淀池9将一部分污水输送至消毒池10,另一部分污水输送至人工湿地11。人工湿地11、消毒池10、污水处理厂12处理后的尾水均通过排水管41排入河道。
如图2所示,截水屋顶1自下而上依次为建筑屋顶21、防水层20、蓄排水层19、种植层18和截水植物17。截水植物17能吸附尘土、消除污染、能耐一定的干旱和短期水湿环境等,由地毯草、扁竹根、凤尾蕨、垂盆草、萱草等植物混合而成,截水植物17收集、净化和截流雨水后将雨水输送至溢流口3,并通过溢流口3进入雨落管16。种植层18由多孔页岩、多孔黏土、细沙和腐殖质组成,厚度8cm;蓄排水层19由直径2~3cm的块石和卵石组成,厚度10cm;防水层20由两层防水材料组成,厚度4cm;防水材料由有机乳液和无机粉料复合而成。
如图3所示,截流井6包括进水口22、限流装置、溢流堰27、溢流管道28、截污管29和水位30。其中,限流装置由浮球24、转动轴25和挡水板26组成,且浮球24、转动轴25和挡水板26依次固定在一起,形成一个固定角度,如图3中三者之间的夹角取为145°,浮球24的自重大于挡水板26的自重。将限流装置的转动轴25固定在固定板23上,固定板23固定在截流井6内壁上。雨污合流管14输送污水从进水口22进入截流井6,当输送污水流量较小时,水位30较低,此时,浮球24受到的浮力较小或没有浮力,但由于自重,浮球24处于较低位置,同时,限流装置的角度固定,使挡水板26高度升高,截污管29截污横截面较大,截流至污水处理厂12的污水较多;当污水量变大时,水位30升高,浮球24随着水位增高逐渐往上运动,挡水板26通过转动轴25逐渐往下运动,截污管29截污横截面变小,截流至污水处理厂12的污水变少,此时,污水量水位持续升高,直至高于溢流堰27,污水进入溢流管道28,由溢流管道28流入地下蓄水池7中。截流井6深度为3m,雨污合流管14的管底距离截流井6井底10cm;溢流管道28管底标高距离截流井6井底20cm;溢流堰27的顶部距离截流井6井底220cm;挡水板26为圆形,直径为1100mm。
如图4所示,地下调蓄池7包括沉淀池31、蓄水池32、第一潜污泵33、第二潜污泵34、调蓄板35、入孔36、第一出水管37、第二出水管38、存水槽39和进水管40,其中,沉淀池31和蓄水池32的顶部均设置入孔36和出水管,入孔36为直径1m的圆形孔,方便工作人员通过入孔36进入地下水调蓄池7进行检查维修工作。地下调蓄池7长8m,宽4m,深3m,沉淀池31和蓄水池32内均设有存水槽39,存水槽39深80cm,沉淀池31和蓄水池32之间设有调蓄板35,调蓄板35的顶部距离存水槽39底部2.5m,距离蓄水池32顶部50cm。潜污泵的型号为50QW25-32-5.5,分别置于沉淀池31和蓄水池32内的存水槽39中,其中,第一潜污泵33置于沉淀池31中,第二潜污泵34置于蓄水池32中。沉淀池31内设有第一出水管37,蓄水池32内设有第二出水管38。污水通过进水管40进入沉淀池31,水位增长超过调蓄板35后,污水进入蓄水池32,当蓄水池32水位达到一定高度时,第二潜污泵34将蓄水池32中的污水通过第二出水管38输送至污水处理厂12;若蓄水池32水位依然较高,则启动第一潜污泵33,将污水通过第一出水管37输送至复合式旋流分离器8。
本发明的具体流程为:
雨水降落至截水屋顶1、透水铺砖4、截水绿地5,透水铺砖4吸收一部分雨水至土壤中,截水绿地5收集、净化和截流一部分雨水,剩余雨水通过截水绿地5中的雨水口进入雨污合流管14中;截水屋顶1上的雨水经过截水植物17收集、净化和截流后,流至溢流口3,并进入雨落管16,污水管13收集生活生产污水,并与雨落管16混接,共同将污水和雨水输送至雨污合流管14。
雨污合流管14进一步输送污水从进水口22进入截流井6,晴天或降雨初期时,截流井6中的流量较小,浮球24水位较低,挡水板26高度较高,此时截污管29截污横截面较大,截流至污水处理厂12的污水较多;当降雨量逐渐增大,进入管道的雨水增多,雨污合流管14中流量增大,截流井6中的水位变高,浮球24随着水位增高逐渐往上运动,挡水板26通过转动轴25逐渐往下运动,截污管29截污横截面变小,截流至污水处理厂12的污水变小,此时污水量水位持续升高,直至高于溢流堰27,污水从溢流管道28溢流并流向地下调蓄池7。
污水通过进水管40进入地下调蓄池7中的沉淀池31,并进行沉淀,当水量持续增大,当水位超过调蓄板35高度后,污水进入蓄水池32,当蓄水池32水位达到一定高度时,第二潜污泵34将蓄水池32中的污水通过第二出水管38输送至污水处理厂12;若蓄水池32水位依然较高,第一潜污泵33开始运行,将污水通过第一出水管37输送至复合式旋流分离器8。
复合式旋流分离器8进行固液分离处理后将污水输送至斜板沉淀池9,斜板沉淀池9进行污水沉淀后将污水输送至消毒池10处理,超斜板沉淀池9处理负荷的污水输送至人工湿地11,人工湿地11、消毒池10、污水处理厂12处理后的尾水均通过排水管41排入河道。

Claims (9)

1.一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,包括截水屋顶(1)和建筑物(2),所述的建筑物(2)顶部设有截水屋顶(1),建筑物(2)内的污水经污水管(13)排出,所述截水屋顶(1)的侧面设有溢流口(3),溢流口(3)内插有雨落管(16),所述的雨落管(16)和污水管(13)共同连接至雨污合流管(14),所述的雨污合流管(14)与截流井(6)连接,截流井(6)将一部分污水截流至污水处理厂(12),另一部分污水溢流至地下调蓄池(7)。
2.根据权利要求1所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的截流井(6)一侧通过进水口(22)与雨污合流管(14)连接,另一侧通过溢流管道(28)与地下调蓄池(7)连接,截流井(6)内部设有截污管(29)和限流装置,所述的限流装置用于控制截污管(29)的截污横截面大小,所述的截污管(29)与污水处理厂(12)连接,限流装置的一旁设有溢流堰(27),当水位高于溢流堰(27)后,污水进入溢流管道(28)。
3.根据权利要求2所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的限流装置包括固定连接在一起的浮球(24)、转动轴(25)和挡水板(26),通过挡水板(26)高度的变化控制截污管(29)的截污横截面大小。
4.根据权利要求1所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的地下蓄水池(7)包括沉淀池(31)和蓄水池(32),沉定池(31)和蓄水池(32)之间设有调蓄板(35),沉淀池(31)和蓄水池(32)内部各设有一个存水槽(39),存水槽(39)内均放置有潜污泵,所述的沉淀池(31)和蓄水池(32)内均设有出水管。
5.根据权利要求4所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的出水管包括第一出水管(37)和第二出水管(38),所述第一出水管(37)的一端与沉淀池(31)连接,另一端与分离器(8)连接;所述第二出水管(38)的一端与蓄水池(32)连接,另一端与污水处理厂(12)连接。
6.根据权利要求1或4所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的地下调蓄池(7)将一部分污水输送至污水处理厂(12),另一部分输送至分离器(8),分离器(8)将处理后的污水输送至斜板沉淀池(9),斜板沉淀池(9)将处理后的污水输送至消毒池(10),超过斜板沉淀池(9)处理负荷的污水输送至人工湿地(11)。
7.根据权利要求6所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的人工湿地(11)、消毒池(10)、污水处理厂(12)均将处理后的尾水通过排水管(41)排入河道。
8.根据权利要求1所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的雨污合流管(14)穿过透水铺砖(4)与位于地下的截流井(6)连接,透水铺砖(4)内种植有截水绿地(5)。
9.根据权利要求1所述的一种城市合流制管网雨天溢流污染控制系统,其特征在于,所述的截水屋顶(1)自下而上依次包括建筑屋顶(21)、防水层(20)、蓄排水层(19)、种植层(18)和截水植物(17)。
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