CN113898031A - 一种滨水路面的雨水收集处理系统和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滨水路面的雨水收集处理系统和处理方法，雨水收集装置设有雨水收集垫层，雨水收集垫层的孔洞分为上下两层，上层孔洞为圆柱形，下层孔洞为圆台形；雨水收集垫层通过漏斗型连接器与雨水分流阀连通；雨水净化装置设有依次连接的雨水分流阀、初期雨水池、雨水处理器，消毒处理池。雨水分流阀用于控制雨水的排放与收集，初期雨水池用于临时存储经过雨水分流阀收集的雨水，雨水处理器用于对收集的雨水进行离心过滤的净化，消毒处理池用于对处理后雨水中的细菌等进行消杀。本发明高效地解决了滨水路面积水导致的交通安全等问题，同时降低路面雨水漫溢或雨水直接排入河道引起的河道水体污染问题。

Description

一种滨水路面的雨水收集处理系统和处理方法
技术领域
本发明属于市政雨水收集处理技术领域，涉及一种滨水路面的雨水收集处理系统和处理方法，是一种解决下雨时滨水路面雨水积存形成路面涝水，避免路面积水漫溢流入河道，路面产生径流进入市政污水管道等城市水问题的系统。
背景技术
城市道路是城市中污染物最多的下垫面，下雨过程中雨水会冲刷路面，将污染物溶解在路面雨水径流中。当前主要是路面雨水通过雨水篦子进入市政雨水管或者市政污水管道系统，这样会增加污水处理厂的处理负荷。另一方面，遇到高强度降雨，路面的雨水径流不能及时排走，会在路面形成积水，造成路面行人和行车的安全隐患，同时存在路面积水漫溢进入河道污染河水的巨大风险。
综上所述，当前城市道路雨水径流过程存在如下问题：(1)路面雨水进入污水处理厂增加污水处理负荷；(2)强降雨易造成路面积水影响城市交通安全；(3)雨水漫溢进入河道污染河道水质。
发明内容
为了解决现有城市道路雨水洪涝与污染等问题，本发明提出了一种滨水路面的雨水收集处理系统和处理方法。所述的系统包括雨水收集设备和雨水处理设备，两种设备联合工作，实现路面雨水的收集和处理，最终将处理的雨水排入就近的河道中。雨水收集设备是一种嵌套安装的模块设备，这种模块设备是由漏斗及其填充固定材料组合成的雨水收集垫层。雨水净化装置是包括了降雨初期雨水弃流、雨水临时存储、雨水高速离心处理、雨水消毒杀菌等过程的系统和方法。
具体的技术方案为：
一种滨水路面的雨水收集与处理系统，包括：雨水收集装置和雨水净化装置，其特征在于，所述的雨水收集装置设有雨水收集垫层，所述雨水收集垫层由接入雨水的孔洞和填充材料组合而成，孔洞分为上下两层，上层孔洞为圆柱形，下层孔洞为圆台形。所述的雨水收集垫层通过漏斗型连接器与雨水分流阀连通。
所述的雨水净化装置设有依次连接的雨水分流阀、初期雨水池、雨水处理器，消毒处理池，所述的雨水分流阀用于控制雨水的排放与收集，所述的初期雨水池用于临时存储经过雨水分流阀收集的雨水，所述的雨水处理器用于对收集的雨水进行离心过滤的净化，所述的消毒处理池用于对处理后雨水中的细菌等进行消杀。
雨水收集垫层通常做成“块”，便于推广和机械化安装等操作。既可以保证雨水收集的效率，同时保证了路面的强度不受影响，漏斗的材质可以是优质陶瓷、钢材等材料。
雨水收集垫层孔洞通过交错咬合的方式排列和组合，本发明采用Auto Cad forMac自带的识别点功能(massprop)捕捉模型的关键点，然后进行体积运算。Massprop指令下的运算结果可以得出，一个“块”内的孔洞内容量为34759.33，单位：t的立方。为将其转换为通用单位“升”，进行如下变换：
V＝34759.33*t*t*t＝34756.33*1.78*1.78*1.78＝196017.08mm3＝196.02cm3＝0.19602L
所以，一个“块”内的孔洞容积为0.19602L。
单位面积(每平方分米)占地内，即1.75个“块”的容积为1.75*0.19602＝0.34304L
雨水收集垫层收集雨水，雨水分流阀分离和弃流降雨初期水质差的雨水，待雨水干净之后调整阀门，将干净的雨水导流进入初期雨水箱；然后进入雨水处理器，杂质通过离心力甩出，干净的雨水从雨水处理器底部流出，进入消毒处理池，消毒处理池对处理后雨水进行消杀。
雨水分流阀分离和弃流降雨初期水质差的雨水，待雨水干净之后调整阀门，将干净的雨水导流进入初期雨水池；然后进入雨水处理器，离心刷雨扇高速旋转，杂质通过离心力甩出，干净的雨水从雨水处理器底部流出，进入消毒处理池，消毒处理池对处理后雨水进行消杀。
一种滨水路面的雨水收集处理系统的安装方法为：
选择安装区域的方法和步骤：根据施工要求，与河道或河渠相邻的城市机动车道路，选择地面上空没有植被的开阔路段作为安装区域。
系统安装的步骤：将雨水收集垫层安装到施工区域，通过有序排列使得整个施工区域被垫层覆盖，用止水材料填充垫层连接处的缝隙，垫层正下方设置漏斗，与下方汇水管进行连接，汇水管后端装有雨水分流阀，设置两个支路管道，一支通向传统市政污水管道，另一支通向后续雨水净化装置。第二支管道连接初期雨水池，用导水管连接雨水处理器，同样的，在经过雨水处理器净化后，经由消毒处理池处理，然后排入河道。
先通过雨水收集垫层组成的雨水收集装置对即时的大量降雨进行缓冲与收集。在滨水路面降雨量较大时，此装置可以有效且持续地将超出雨水处理系统阀值部分的雨水暂时性储存，从而在最大限度上降低路面积水的风险，最长时效地保护交通工具以及行人的安全。在此之后，停留在垫层孔洞(水囊)中的过量雨水经漏斗调节进水量后进入地下管道与雨水处理池体系共同构成的雨水净化装置中，并在这部分环节依次经历初期贮存、过滤筛选(精)、后期消毒杀菌处理，最后进入河道或水库。
径流小于十五分钟的雨水裹挟了路面的积物，这部分雨水在雨水分流闸被引入市政污水管道，经由污水处理厂处理；径流超过十五分钟的雨水被视作后期雨水，经过本发明的雨水净化装置处理后，就近排入河道水体。
所述的雨水收集装置是具有规则空间孔洞排列的模型组，其构成材料为氧化锆陶瓷等高强度不透水材料。
所述的雨水分流阀是两个可活动的板门，其开合的规律依照一定的降雨时间分割。
所述的初期雨水池是缓冲区，其主要作用为暂时储存大量未处理雨水，为降低路面积水风险，同时调整和缓解净化装置的工作负荷。同时通过活性炭进行过滤预处理。
消毒处理池是在处理后的雨水中加入次氯酸钠，进行杀菌消毒，最终达到净化标准，流入清水池。消毒的加氯量(液氯)在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。
选择施工区域需根据要求，选择临近河道或者河渠的滨水路面，且地面上空没有植被的开阔区域。
系统安装的步骤：将雨水收集垫层安装到施工区域，通过有序排列使得整个施工区域被垫层覆盖，用止水材料填充垫层连接处的缝隙，垫层正下方设置漏斗，与下方汇水管进行连接，汇水管后端装有雨水分流阀，设置两个支路管道，一支通向河道，另一支通向后续装置。第二支管道连接初期雨水池，用导水管连接净化装置，同样的，在净化装置后方依次用导水管连接处理池，最后连接河道。
本发明产生的有益效果是：本发明在现有技术的基础上，更加完善以及高效地解决了滨水路面积水导致的交通安全等问题，同时降低路面雨水漫溢或雨水直接排入河道引起的河道水体污染问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2a是本发明雨水收集装置的立体结构示意图；
图2b是本发明雨水收集装置的孔洞结构示意图；
图2c是本发明雨水收集装置的a-a横截面结构示意图；
图2d是本发明雨水收集装置的b-b横截面结构示意图；
图3是本发明雨水净化装置的示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
如图1所示，一种滨水路面的雨水收集处理系统，包括雨水收集装置以及雨水净化装置，
如图2a到图2d所示，所述的雨水收集装置包括雨水收集垫层1-3，雨水收集垫层1-3设有多个孔洞，孔洞分为上层孔洞1-1和下层孔洞1-2；
雨水收集垫层1-3的孔洞按照一定规律组合排列，并与填充材料组合而成的整体，
所述的雨水收集垫层1-3下方连接漏斗型连接器1-4，所述的漏斗型连接器1-4与雨水分流阀2-1相连，所述的雨水分流阀2-1分别与市政污水管道和初期雨水箱2-2相连接；
上层孔洞1-1为圆柱形，下层孔洞1-2为圆台形，上层孔洞1-1和下层孔洞1-2一一对应连接。
所述雨水收集垫层1-3中的上层孔洞1-1和下层孔洞1-2可以采用各种抗压能力强的不透水材料制造，如氧化锆陶瓷，防弹玻璃，钢铁等金属板，周围可以采用沥青、混凝土等材料填充。
为了便于加工和施工，本实施例中的雨水收集垫层1-3是防水高强度材料制成的带有规则孔洞排列的道路板块，用于替代或改良现有滨水路面的地面表层建设。
雨水收集垫层1-3共分为两部分：上层孔洞1-1为垂直式布置，厚度较小，主要作用体现为快速引流与对结构稳定性的维持；下层孔洞1-2为圆台式倾斜布置，所占空间较大，主要作用体现为对雨水的即时储存与对后续水处理环节可能存在的过载现象的压力缓冲。两层孔洞垂直接合组成垫层系统，共同发挥作用。
模型之间的重叠部分十分复杂，本发明采用Auto Cad for Mac自带的识别点功能massprop捕捉模型的关键点，然后进行体积运算。Massprop指令下的运算结果可以得出，一个“块”内的孔洞内容量为34759.33，单位：t的立方。为将其转换为通用单位“升”，进行如下变换：
V＝34759.33*t*t*t＝34756.33*1.78*1.78*1.78＝196017.08立方毫米＝196.02立方厘米＝0.19602升
所以，一个“块”内的孔洞容积为0.19602升。
单位面积(每平方分米)占地内，即1.75个“块”的容积为1.75*0.19602＝0.34304升。
连接管道采用110的U-PVC硬聚氯乙烯管材，执行行业标准QB/T2480-2000。连接管道与各阀门雨水处理装置之间所填充的止水材料，要根据外界环境决定，比如外界为硬化泥土路面，则采用止水胶将管道与相关装置相连接，起到粘连和防水的作用。止水材料的关键在于止水效果，决定了管材内部流通与外部不相通。
雨水分流阀2-1应使用凯贝利分水器以确保工作进行。雨水处理器2-3的进口水泵2-3-2、出口水泵2-3-7建议采用BZ-WNY600调速水泵。
产流量水仪可以使用各种形式的量水仪，如流量仪、翻转式间歇量雨器等，具有电信号输出能力。产流量水仪安装于雨水收集垫层1-3下面的漏斗型连接器1-4上。翻转式间歇量雨器是一种充满水后自动翻转的量水仪器，通过记录翻转次数来记录水量。
通过数据采集装置处理输出至数据处理装置中。数据采集装置可以采用标准的数据处理器，也可以使用专门设计的数据接口。数据处理装置可以是通用PC，或者工控计算机等具有上网能力的电子数字处理系统。
如图3所示，雨水净化装置，包括依次连接的初期雨水箱2-2、雨水处理器2-3、消毒处理池2-4。
雨水处理器2-3包括壳体，壳体顶部设有进口2-3-1，进口2-3-1设有进口水泵2-3-2，壳体内自上到下依次设有滤网2-3-3、离心刷雨扇2-3-4、滤纱2-3-5；壳体底部设有出口2-3-8，出口2-3-8设有出口水泵2-3-7，壳体底部还设有排污管2-3-6。
雨水处理器2-3的雨水流入处设有进口水泵2-3-2，可以将上方漏斗型连接器1-4的雨水抽入雨水处理器2-3中。滤网2-3-3可以对雨水进行初步的处理，滤网2-3-3为活性炭或鹅卵石等，活性炭和鹅卵石可以对较大杂质起到初步吸附过滤的作用。
雨水依次经过进口2-3-1、进口水泵2-3-2，然后经过滤网2-3-3，进入处理器内部，经由离心刷雨扇2-3-4旋转的离心力，进行雨水的处理。处理后的干净雨水经由滤纱2-3-5流出，经过出口水泵2-3-7吸出，通过出口2-3-8流出，进入后面的消毒处理池2-4中进行下一步处理。雨水处理器2-3的杂物经由排污管2-3-6排出。

Claims (4)

1.一种滨水路面的雨水收集处理系统，其特征在于，包括雨水收集装置以及雨水净化装置，
所述的雨水收集装置包括雨水收集垫层(1-3)，雨水收集垫层(1-3)设有多个孔洞，孔洞分为上层孔洞(1-1)和下层孔洞(1-2)；
所述的雨水收集垫层(1-3)下方连接漏斗型连接器(1-4)，所述的漏斗型连接器(1-4)与雨水分流阀(2-1)相连，所述的雨水分流阀(2-1)分别与市政污水管道和初期雨水箱(2-2)相连接；
雨水净化装置，包括依次连接的初期雨水箱(2-2)、雨水处理器(2-3)、消毒处理池(2-4)。
2.根据权利要求1所述的一种滨水路面的雨水收集处理系统，其特征在于，上层孔洞(1-1)为圆柱形，下层孔洞(1-2)为圆台形，上层孔洞(1-1)和下层孔洞(1-2)一一对应连接。
3.根据权利要求1所述的一种滨水路面的雨水收集处理系统，其特征在于，所述的雨水处理器(2-3)包括壳体，壳体顶部设有进口(2-3-1)，进口(2-3-1)设有进口水泵(2-3-2)，壳体内自上到下依次设有滤网(2-3-3)、离心刷雨扇(2-3-4)、滤纱(2-3-5)；壳体底部设有出口(2-3-8)，出口(2-3-8)设有出口水泵(2-3-7)，壳体底部还设有排污管(2-3-6)。
4.一种滨水路面的雨水收集处理方法，其特征在于，采用权利要求1到3任一项所述的一种滨水路面的雨水收集处理系统，包括以下步骤：
雨水收集垫层(1-3)收集雨水，雨水分流阀(2-1)分离和弃流降雨初期水质差的雨水，待雨水干净之后调整阀门，将干净的雨水导流进入初期雨水箱(2-2)；然后进入雨水处理器(2-3)，杂质通过离心力甩出，干净的雨水从雨水处理器(2-3)底部流出，进入消毒处理池(2-4)，消毒处理池(2-4)对处理后雨水进行消杀。
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