CN112343162A - 一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,包括排水沟、道路雨水收集净化区、屋顶雨水收集净化区、绿地雨水收集净化区,排水沟设有与集水管连接的污水管,道路雨水收集净化区、屋顶雨水收集净化区、绿地雨水收集净化区内的雨水均通过市政管网流入集水管,集水管连接至初级净化模块,初级净化模块的后方依次设有管道连接的次级净化模块、酸碱调节模块、曝气模块、光催化模块和水库,水库内的水通过排水管及水泵被引入市政用水区、家庭用水区及园林灌溉区使用;本发明通过多方位对城市雨水进行收集、净化处理,有效缓解城市雨洪压力,提高雨水利用效率,节约水资源,同时能够吸收水中的污染物,缓解城市面源污染问题。

Description

一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统
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,具体涉及一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统。
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小,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。雨水作为城市水资源的一个重要来源,将雨水收集净化后再利用,既可以减轻城市防洪排涝压力,降低管网工程建设成本;又可以调节、补充地区水资源。海绵城市作为修复城市水生态的一条路径,能够实现水的循环利用和再生利用,节约用水,解决越来越多的城市所面临的水环境日益加重的生态危机,最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏。
常规雨水收集利用存在诸多不足之处:常规雨水利用技术一般都是具有单一功能,如雨水收集、雨水净化等功能,没有很好的衔接好各综合功能,且没有考虑综合智能管理,系统运行不稳定,不能充分的利用好雨水资源;天然雨水往往大量携带地面上的大量生活垃圾与污染物,未经净化后雨水排放到自然环境中,会加剧自然水体的污染程度;遇到暴雨时,会造成城市地表径流量大幅提高,市政管网泄洪能力远远不足,引发道路洪涝积水;常规雨水净化系统往往没有从收集雨水时就考虑净化过程,造成净化成本较高,净化效率低。
综上可知,目前的雨水收集利用系统已不能满足海绵城市建设的需求,因此,有必要结合海绵城市的自然积存、自然渗透、自然净化的理念,开发出一种不仅可以绿化美化城市环境,而且还可缓解城市雨洪压力,吸收雨水中的污染物,以实现海绵城市雨水节能利用及城市面源污染控制的具有综合功能的雨水收集净化回用系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,具体方案如下:
一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,包括排水沟、道路雨水收集净化区、屋顶雨水收集净化区、绿地雨水收集净化区,所述排水沟设有与集水管连接的污水管,所述道路雨水收集净化区、屋顶雨水收集净化区、绿地雨水收集净化区内的雨水均通过市政管网流入集水管,所述集水管连接至初级净化模块,所述初级净化模块的后方依次设有管道连接的次级净化模块、酸碱调节模块、曝气模块、光催化模块和水库,所述水库内的水通过排水管及水泵被引入市政用水区、家庭用水区及园林灌溉区使用;所述排水沟的上方铺设有格栅,排水沟的底部设有分段式斜坡槽,所述斜坡槽内设有第一泥位计,斜坡槽的底部设有与第一排泥管连接的第一连接管,所述第一连接管内设有电磁阀,所述第一排泥管连接至泥库,第一排泥管上设有第一泥泵;所述污水管上设有除杂机构,所述除杂机构包括倾斜设置的螺旋过滤机,所述螺旋过滤机自上而下依次设有排杂口、进水口和出水口,所述排杂口连接有集杂箱,所述进水口、出水口分别与污水管连接,螺旋输送机的螺旋推送叶上均布设有通孔。
基于上述,所述道路雨水收集净化区包括铺设在上层的透水砖,透水砖的下面为砂砾层,所述砂砾层的下面为第一透水混凝土层,所述第一透水混凝土层的下面为第一防水混凝土层,所述第一透水混凝土层设有与所述市政管网连接的第一排水管;所述屋顶雨水收集区从上往下依次为防蒸发层、土壤层、渣土层、第二透水混凝土层、第二蓄水层,所述土壤层种植有绿植,所述第二透水混凝土层设有与所述市政管网连接的第二排水管,所述第二蓄水层设有延伸至土壤层的第二引水绳;所述绿地雨水收集净化区从上往下依次为植被层、泥土层、细沙层、碎石层、第三透水混凝土层、第三蓄水层、第三防水混凝土层,所述第三蓄水层设有延伸至所述泥土层的第三引水绳,所述第三防水混凝土层设有与市政管网连接的第三排水管。
基于上述,所述初级净化模块包括净化池,所述净化池内设有传输机构,所述传输机构上铰接设有刮泥板,所述刮泥板上均布设有通孔,净化池的底部斜向下倾斜至第二泥槽,所述第二泥槽内设有第二泥位计,第二泥槽设有延伸至泥库的第二排泥管,第二排泥管上设有第二泥泵,净化池的侧壁设有溢流口,所述溢流口处设有过滤网,溢流口通过管道与所述次级净化模块连接。
基于上述,所述次级净化模块包括池体,所述池体内设有水车,所述水车上设有与蓄电站连接的发电机,池体的底部斜向下倾斜至第三泥槽,所述第三泥槽内设有第三泥位计,第三泥槽设有延伸至所述泥库的第三排泥管,第三排泥管上设有第三泥泵。
基于上述,所述酸碱调节模块、曝气模块之间的管道内设有PH计,酸碱调节模块包括水箱,所述水箱内转动设有中空的T形杆,所述T形杆的底部设有多个出液口,T形杆上设有多个搅拌杆,T形杆的顶部连接有延伸至药液箱的药液管,所述药液管上设有药液泵,T形杆与药液管之间通过卡扣式旋转接头连接,水箱的顶部设有搅拌电机,所述搅拌电机通过皮带驱动T形杆转动。
基于上述,所述曝气模块包括曝气池,曝气池内设有挡板,所述曝气池的底部设有微孔曝气板,所述微孔曝气板的下方设有曝气罩,所述曝气罩通过曝气管连接至臭氧发生器,所述曝气管上设有出气口。
基于上述,所述光催化模块包括反应池,所述反应池内设有灯管,反应池的底部设有催化剂,催化剂设置在网罩内。
基于上述,所述第一透水混凝土层、第二透水混凝土层、第三透水混凝土层均掺杂有活性炭。
基于上述,所述第一泥位计、第二泥位计、第三泥位计、电磁阀、螺旋过滤机、第一泥泵、第二泥泵、第三泥泵、传输机构、搅拌电机、药液泵、水泵、输气泵、臭氧发生器、灯管以及PH计均电性连接至控制器。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步,具体地说,本发明具有以下优点:
1、本发明中,排水沟以及多个雨水收集净化区的结构设计可以保证对城市雨水进行全方位高效净化收集,不仅降低了雨洪对城市带来的影响,同时还具有节水的效果,另外,还能够有效缓解城市面源污染,对城市环境起到一定美化作用。
2、本发明中,通过在第一透水混凝土层、第二透水混凝土层、第三透水混凝土层均掺杂有活性炭,可以对雨水中所夹杂的异味气体、易溶于水的污染物进行吸附处理,保证对水的净化处理效率。
3、本发明中,在屋顶雨水收集净化区设置第二蓄水层,绿地雨水收集净化区设置第三蓄水层,此结构设计可有效缓解城市干旱对植物生长所带来的影响,有效维持城市生态平衡。
4、本发明中,通过在水车上设置与蓄电站连接的发电机,将雨水的动能转化为电能,此结构设计体现了本发明节能环保的特点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中排水沟的结构示意图。
图3是本发明中除杂机构的结构示意图。
图4是本发明中道路雨水净化收集区的结构示意图。
图5是本发明中屋顶雨水净化收集区的结构示意图。
图6是本发明绿地雨水净化收集区的结构示意图。
图7是本发明中初步净化模块结构示意图。
图8是本发明中次级净化模块的结构示意图。
图9是本发明中酸碱调节模块的结构示意图。
图10是本发明中曝气模块的结构示意图。
图11是本发明中光催化模块的结构示意图。
图中:1.排水沟;1-1.格栅;1-2.斜坡槽;1-3.第一连接管;1-4.第一泥位计;1-5.电磁阀;2.污水管;3.除杂机构;30.螺旋过滤机;31.进水口;32.出水口;33.排杂口;34.螺旋推送叶;35.集杂箱;4.第一排泥管;5.泥库;6.集水管;7.道路雨水收集净化区;70.透水砖;71.砂砾层;72.第一透水混凝土层;73.第一防水混凝土层;74.第一排水管;8.市政管网;9.屋顶雨水收集净化区;90.防蒸发层;91.土壤层;92.渣土层;93.第二透水混凝土层;94.第二蓄水层;95.绿植;96.第二引水绳;97.第二排水管;10.绿地雨水收集净化区;101.泥土层;102.细沙层;103.碎石层;104.第三透水混凝土层;105.第三蓄水层;106.第三防水混凝土层;107.第三引水绳;108.植被层;109.第三排水管;11.初级净化模块;110.净化池;111.第二泥位计;112.传输机构;113.刮泥板;114.过滤网;12.第二排泥管;19.次级净化模块;190.池体;191.水车;192.发电机;193.第三泥位计;20.第三排泥管;21.酸碱调节模块;210.水箱;211.T形杆;212.出液口;213.搅拌杆;214.搅拌电机;215.皮带;216.药液泵;217.药液管;218.卡扣式旋转接头;219.药液箱;22.曝气模块;220.曝气池;221.挡板;222.微孔曝气板;223.曝气罩;224.曝气管;225.臭氧发生器;226.输气泵;227.出气口;23.光催化模块;230.反应池;231.灯管;232.催化剂;233.网罩;24.水库;25.蓄电站;26.控制器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例
如图1-图11所示,本发明提供一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,包括排水沟1、道路雨水收集净化区7、屋顶雨水收集净化区9、绿地雨水收集净化区10,所述排水沟1设有与集水管6连接的污水管2,所述道路雨水收集净化区7、屋顶雨水收集净化区9、绿地雨水收集净化区10内的雨水均通过市政管网8流入集水管6,所述集水管6连接至初级净化模块11,所述初级净化模块11的后方依次设有管道连接的次级净化模块19、酸碱调节模块21、曝气模块22、光催化模块23和水库24,所述水库24内的水通过排水管及水泵被引入市政用水区、家庭用水区及园林灌溉区使用。
当降雨速度较快时,地表会产生很多径流水,为便于快速将其快速排掉,需要用到排水沟1,所述排水沟1的上方铺设有过滤杂质的格栅1-1,排水沟1的底部设有分段式斜坡槽1-2,所述斜坡槽1-2内设有第一泥位计1-4,斜坡槽1-2的底部设有与第一排泥管4连接的第一连接管1-3,所述第一连接管1-3内设有电磁阀1-5,所述第一排泥管4连接至泥库5,第一排泥管4上设有第一泥泵。
由于排水沟1内的水过滤等级较低,其中会含有大量杂质,为防止对排水管路造成堵塞,在污水管2上设有除杂机构3,所述除杂机构3包括倾斜设置的螺旋过滤机30,所述螺旋过滤机30自上而下依次设有排杂口33、进水口31和出水口32,所述排杂口33连接有集杂箱35,所述进水口31、出水口32分别与污水管2连接,螺旋输送机的螺旋推送叶34上均布设有通孔。
上述道路雨水收集净化区7包括铺设在上层的透水砖70,透水砖70的下面为砂砾层71,所述砂砾层71的下面为第一透水混凝土层72,所述第一透水混凝土层72的下面为第一防水混凝土层73,所述第一透水混凝土层72设有与所述市政管网8连接的第一排水管74。
屋顶雨水收集区从上往下依次为防蒸发层90、土壤层91、渣土层92、第二透水混凝土层93、第二蓄水层94,所述土壤层91种植有绿植95,所述第二透水混凝土层93设有与所述市政管网8连接的第二排水管97,所述第二蓄水层94设有延伸至土壤层91的第二引水绳96。
所述绿地雨水收集净化区10从上往下依次为植被层108、泥土层101、细沙层102、砂砾层103、第三透水混凝土层104、第三蓄水层105、第三防水混凝土层106,所述第三蓄水层105设有延伸至所述泥土层101的第三引水绳107,所述第三防水混凝土层106设有与市政管网8连接的第三排水管109。
所述初级净化模块11主要用来除去雨水中的易于沉淀的杂志,其包括净化池110,在净化池110内设有传输机构112,所述传输机构112上铰接设有刮泥板113,所述刮泥板113上均布设有通孔以节约电能同时减少对水的扰动,净化池110的底部斜向下倾斜至第二泥槽,所述第二泥槽内设有第二泥位计111,第二泥槽设有延伸至泥库5的第二排泥管12,第二排泥管12上设有第二泥泵,净化池110的侧壁设有溢流口,所述溢流口处设有过滤网114,溢流口通过管道与所述次级净化模块19连接。
所述次级净化模块19包括池体190,所述池体190内设有水车191,为体现本发明节能环保的特点,在水车191上设有与蓄电站25连接的发电机192,池体190的底部斜向下倾斜至第三泥槽,所述第三泥槽内设有第三泥位计193,第三泥槽设有延伸至所述泥库5的第三排泥管20,第三排泥管20上设有第三泥泵。
考虑到雨水的酸碱性,为便于对其进行调节,所述酸碱调节模块21、曝气模块22之间的管道内设有PH计,酸碱调节模块21包括水箱210,所述水箱210内转动设有中空的T形杆211,所述T形杆211的底部设有多个出液口212,T形杆211上设有多个搅拌杆213,T形杆211的顶部连接有延伸至药液箱219的药液管217,所述药液管217上设有药液泵216,T形杆211与药液管217之间通过卡扣式旋转接头218连接,水箱210的顶部设有搅拌电机214,所述搅拌电机214通过皮带215驱动T形杆211转动。
为确保对雨水的净化处理效果,上述曝气模块22包括曝气池220,曝气池220内设有挡板221,所述曝气池220的底部设有微孔曝气板222,所述微孔曝气板222的下方设有曝气罩223,所述曝气罩223通过曝气管224连接至臭氧发生器225,所述曝气管224上设有出气口227。
另外,所述光催化模块23用于高效除去雨水中所含有的有机物,其包括反应池230,所述反应池230内设有灯管231,反应池230的底部设有催化剂232,催化剂232设置在网罩233内。
需要说明的是,为保证前期对雨水的净化处理效果,上述第一透水混凝土层72、第二透水混凝土层93、第三透水混凝土层104均掺杂有活性炭。
为便于对整个系统进行控制,上述第一泥位计1-4、第二泥位计111、第三泥位计193、电磁阀1-5、螺旋过滤机30、第一泥泵、第二泥泵、第三泥泵、传输机构112、搅拌电机214、药液泵216、水泵、输气泵226、臭氧发生器225、灯管231以及PH计均电性连接至控制器26。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:包括排水沟(1)、道路雨水收集净化区(7)、屋顶雨水收集净化区(9)、绿地雨水收集净化区(10),所述排水沟(1)设有与集水管(6)连接的污水管(2),所述道路雨水收集净化区(7)、屋顶雨水收集净化区(9)、绿地雨水收集净化区(10)内的雨水均通过市政管网(8)流入集水管(6),所述集水管(6)连接至初级净化模块(11),所述初级净化模块(11)的后方依次设有管道连接的次级净化模块(19)、酸碱调节模块(21)、曝气模块(22)、光催化模块(23)和水库(24),所述水库(24)内的水通过排水管及水泵被引入市政用水区、家庭用水区及园林灌溉区使用;所述排水沟(1)的上方铺设有格栅(1-1),排水沟(1)的底部设有分段式斜坡槽(1-2),所述斜坡槽(1-2)内设有第一泥位计(1-4),斜坡槽(1-2)的底部设有与第一排泥管(4)连接的第一连接管(1-3),所述第一连接管(1-3)内设有电磁阀(1-5),所述第一排泥管(4)连接至泥库(5),第一排泥管(4)上设有第一泥泵;所述污水管(2)上设有除杂机构(3),所述除杂机构(3)包括倾斜设置的螺旋过滤机(30),所述螺旋过滤机(30)自上而下依次设有排杂口(33)、进水口(31)和出水口(32),所述排杂口(33)连接有集杂箱(35),所述进水口(31)、出水口(32)分别与污水管(2)连接,螺旋输送机的螺旋推送叶(34)上均布设有通孔。
2.根据权利要求1所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述道路雨水收集净化区(7)包括铺设在上层的透水砖(70),透水砖(70)的下面为砂砾层(71),所述砂砾层(71)的下面为第一透水混凝土层(72),所述第一透水混凝土层(72)的下面为第一防水混凝土层(73),所述第一透水混凝土层(72)设有与所述市政管网(8)连接的第一排水管(74);所述屋顶雨水收集区从上往下依次为防蒸发层(90)、土壤层(91)、渣土层(92)、第二透水混凝土层(93)、第二蓄水层(94),所述土壤层(91)种植有绿植(95),所述第二透水混凝土层(93)设有与所述市政管网(8)连接的第二排水管(97),所述第二蓄水层(94)设有延伸至土壤层(91)的第二引水绳(96);所述绿地雨水收集净化区(10)从上往下依次为植被层(108)、泥土层(101)、细沙层(102)、碎石层(103)、第三透水混凝土层(104)、第三蓄水层(105)、第三防水混凝土层(106),所述第三蓄水层(105)设有延伸至所述泥土层(101)的第三引水绳(107),所述第三防水混凝土层(106)设有与市政管网(8)连接的第三排水管(109)。
3.根据权利要求2所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述初级净化模块(11)包括净化池(110),所述净化池(110)内设有传输机构(112),所述传输机构(112)上铰接设有刮泥板(113),所述刮泥板(113)上均布设有通孔,净化池(110)的底部斜向下倾斜至第二泥槽,所述第二泥槽内设有第二泥位计(111),第二泥槽设有延伸至泥库(5)的第二排泥管(12),第二排泥管(12)上设有第二泥泵,净化池(110)的侧壁设有溢流口,所述溢流口处设有过滤网(114),溢流口通过管道与所述次级净化模块(19)连接。
4.根据权利要求3所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述次级净化模块(19)包括池体(190),所述池体(190)内设有水车(191),所述水车(191)上设有与蓄电站(25)连接的发电机(192),池体(190)的底部斜向下倾斜至第三泥槽,所述第三泥槽内设有第三泥位计(193),第三泥槽设有延伸至所述泥库(5)的第三排泥管(20),第三排泥管(20)上设有第三泥泵。
5.根据权利要求4所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述酸碱调节模块(21)、曝气模块(22)之间的管道内设有PH计,酸碱调节模块(21)包括水箱(210),所述水箱(210)内转动设有中空的T形杆(211),所述T形杆(211)的底部设有多个出液口(212),T形杆(211)上设有多个搅拌杆(213),T形杆(211)的顶部连接有延伸至药液箱(219)的药液管(217),所述药液管(217)上设有药液泵(216),T形杆(211)与药液管(217)之间通过卡扣式旋转接头(218)连接,水箱(210)的顶部设有搅拌电机(214),所述搅拌电机(214)通过皮带(215)驱动T形杆(211)转动。
6.根据权利要求5所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述曝气模块(22)包括曝气池(220),曝气池(220)内设有挡板(221),所述曝气池(220)的底部设有微孔曝气板(222),所述微孔曝气板(222)的下方设有曝气罩(223),所述曝气罩(223)通过曝气管(224)连接至臭氧发生器(225),所述曝气管(224)上设有出气口(227)。
7.根据权利要求6所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述光催化模块(23)包括反应池(230),所述反应池(230)内设有灯管(231),反应池(230)的底部设有催化剂(232),催化剂(232)设置在网罩(233)内。
8.根据权利要求7所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述第一透水混凝土层(72)、第二透水混凝土层(93)、第三透水混凝土层(104)均掺杂有活性炭。
9.根据权利要求8所述的面向海绵城市规划建设的雨水收集净化回用系统,其特征在于:所述第一泥位计(1-4)、第二泥位计(111)、第三泥位计(193)、电磁阀(1-5)、螺旋过滤机(30)、第一泥泵、第二泥泵、第三泥泵、传输机构(112)、搅拌电机(214)、药液泵(216)、水泵、输气泵(226)、臭氧发生器(225)、灯管(231)以及PH计均电性连接至控制器(26)。
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