CN114772807A - 一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种梯度过滤‑光伏电强化吸附净化径流雨水装置，包括箱体，箱体包括梯度过滤区、电强化吸附区、后期雨水处理区以及光伏发电控制区，梯度过滤区具有过滤池，所述过滤池连接有进水管，过滤池内具有多个过滤介质述梯度过滤区和电强化吸附区之间具有隔板，电强化多介质吸附区包括多介质吸附填料、阴极棒和阳极棒，电强化多介质吸附区具有第一溢水堰；光伏发电控制区包括光伏板、控制器、蓄电池、集水池以及出水管；后期雨水处理区包括沉淀池、连接进水管和沉淀池的超越管、截污挂篮、沉淀斜板以及第二溢水堰，集水池用于承接从第一溢水堰和第二溢水堰溢出的水。本申请的净化装置能够实现对雨水的有效净化。
Description
技术领域
本申请涉及雨污分流领域，具体涉及一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置。
背景技术
径流雨水污染是一种典型的面污染源，具有较大的随机性、偶然性和广泛性，是指在自然降雨过程中，由于人类活动排放到大气和城市下垫面的各种污染物(包括泥沙颗粒物、氮隣营养元素、重金属、有机污染物等)被雨水淋溶、冲刷、裹挟，并随水流迁移至受纳水体，当污染物浓度超出受纳水体的自净能力，极易引起富营养化和水华等环境问题。同时径流污染负荷时空变化幅度大，研究、控制和处理的难度也大。城市雨水径流是仅次于农业径流的第二大水体面污染源，也是除城市生活污水和工业废水之外的第二大城市水环境污染源。综合对于径流雨水污染控制技术的研究，可将目前的径流雨水治理技术分为源头治理、传输过程治理和末端治理3大类。针对雨污分流现有技术中已经出现了许多设备，然而现有的许多设备或方法对污水中颗粒物和可溶性物质去除率较低、反冲洗难度较高的问题，
发明内容
发明目的：本申请旨在克服现有技术的缺陷，提供一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置。
技术方案：一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化雨水装置，包括箱体，所述箱体包括梯度过滤区、电强化吸附区、后期雨水处理区以及光伏发电控制区，所述梯度过滤区具有过滤池，所述过滤池连接有进水管，所述过滤池内具有多个过滤介质；所述梯度过滤区和电强化吸附区之间具有隔板，所述隔板的底端能够过水，所述电强化多介质吸附区包括多介质吸附填料、阴极棒和阳极棒，所述电强化多介质吸附区具有第一溢水堰；所述光伏发电控制区包括光伏板、控制器、蓄电池、集水池以及与集水池连通的出水管；所述后期雨水处理区包括沉淀池、连接进水管和沉淀池的超越管、截污挂篮、安装于沉淀池的沉淀斜板以及安装于沉淀池的第二溢水堰，所述集水池用于承接从第一溢水堰和第二溢水堰溢出的水；所述超越管和进水管的连接位置安装有三通阀。
进一步地，所述三通阀为PLC电磁三通阀。
进一步地，所述多个过滤介质依次为粗过滤介质、中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质，所述粗过滤介质最靠近所述进水管，所述超细过滤介质最靠近所述隔板。
进一步地，所述粗过滤介质采用10目不锈钢筛网，中过滤介质采用80目尼龙网，细过滤介质采用100目尼龙网，超细过滤介质采用150目尼龙网。
进一步地，所述粗过滤介质为不锈钢筛网挂篮。
进一步地，所述不锈钢筛网挂篮置于进水管下后方。
进一步地，所述中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质均具有不锈钢金属包边，且中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质的安装位置处均具有承台，所述中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质均以插片的方式安装于所述承台处。
进一步地，所述中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质与箱体底板的夹角为60-80度，优选75度。
进一步地，还包括反冲清洗单元，所述反冲清洗单元包括能够从集水池抽水的水泵进水管、安装于水泵进水管端部的进水管过滤器、与水泵进水管连接的水泵、与水泵连接的水泵出水管以及多个反冲洗装置，每个反冲洗装置均与所述水泵出水管连接。
进一步地，所述多介质吸附填料的孔隙率20-30％。
进一步地，多介质吸附填料分为三层，底层为砾石层，粒径为10～20mm，高度为15-30cm；中层为颗粒活性炭沸石混合物层，颗粒活性炭与沸石的混合比例为40:60；上层为颗粒活性炭陶粒混合物层，颗粒活性炭与陶粒的混合比例为50:50；所述陶粒的粒径为1.6～2.5mm，沸石的粒径为20～40目，颗粒活性碳的粒径为4～6mm；所述的砾石层、颗粒活性炭沸石混合物层、颗粒活性炭陶粒混合物层的安装高度比例为20:50:30。
进一步地，所述的阴极棒的材质为纯铁，直径为5cm，长度为50-120cm；所述阴极棒插入所述多介质吸附填料，阴极棒分为多行，同一行内任意两个相邻的阴极棒的间隔为8cm；所述的阳极棒的材质为光谱纯石墨碳,直径为5cm，长度为50-120cm，所述阳极棒插入所述多介质吸附填料，阳极棒分为多行，同一行内任意两个相邻的阳极棒的间隔为8cm；多行阴极棒和多行阳极棒交替分布，任意相邻的一行阴极棒和一行阳极棒的间距为20cm。
进一步地，截污挂篮由10目不锈钢筛网制成，沉淀斜板与箱体底板的夹角为40-60度，优选45度。
进一步地，所述隔板和箱体的底板之间具有间隙；或者，所述隔板的底端具有过水通孔。
进一步地，还包括电线保护管，电线保护管用于保护电线。
进一步地，所述箱体底部具有多个排空孔，每个排空孔均通过管路与放空管连接，所述放空管处具有放空管阀。
进一步地，所述光伏板与箱体通过光伏板支撑杆连接，所述支撑杆处安装有控制安装盒，所述控制器位于所述控制安装盒内。
进一步地，所述三通阀为PLC电磁阀。
进一步地，所述过滤池、沉淀池和所述集水池底部均具有所述排空孔。
进一步地，所述光伏板的输出功率为300W，带有光伏充放电管理系统。
进一步地，所述蓄电池为12v、500Ah，带有PLC电源管理系统。
进一步地，所述控制器为PLC控制器。
进一步地，水泵由蓄电池供电，且由PLC控制器控制，在工作时每间隔1小时水泵工作5min，进行反冲洗。
进一步地，多个反冲洗装置以并联的方式与水泵出水管连接。
进一步地，所述反冲洗装置具有3个，分别对中过滤介质、细过滤介质和超细过滤介质进行反冲洗。
进一步地，所述沉降斜板有两个。
有益效果：发明提供一种污水上流式多过滤层过滤装置、污水处理系统及其方法和反冲洗方法；通过合理设置过滤装置中的过滤层等结构，从而有效解决现有技术中的水处理装置或方法对污水中颗粒物和可溶性物质去除率较低、反冲洗难度较高的问题。
并且本发明利用一种综合利用过滤技术、介质吸附技术与吸附材料电化学再生技术相结合的径流雨水净化装置相结合，设计出了一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，有利于实现径流雨水的高效处理。
另外，本申请综合利用过滤技术、介质吸附技术与吸附材料电化学再生技术相结合的一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，该装置具有出水水质高、便于装置维修更换、材料可再生回用等优点。
附图说明
图1为净化装置第一视角示意图；
图2为净化装置第二视角示意图；
图3为净化装置第三视角示意图；
图4为净化装置俯视示意图；
图5为净化装置剖面示意图。
具体实施方式
附图标记：a梯度过滤区；b电强化吸附区；c光伏发电控制区；d后期雨水处理区；1进水管；2三通阀；3粗过滤介质；4中过滤介质；5细过滤介质；6超细过滤介质；7承台；8反冲洗装置；9排空孔；10隔板；11导线；12阳极棒；13阴极棒；14多介质吸附填料；15第一溢水堰；16集水池；17电线保护管；18水泵进水管；19进水管过滤器；20水泵；21水泵出水管；22蓄电池；23光伏板；24安装盒；25光伏板支撑杆；26出水管；27放空管阀；28放空管；29超越管；30截污挂篮；31沉降斜板；32沉淀池；33第二溢水堰；34过滤池。
如图所示：一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，包括箱体，所述箱体包括梯度过滤区a、电强化吸附区b、后期雨水处理区d以及光伏发电控制区c，所述梯度过滤区具有过滤池34，所述过滤池34连接有进水管1，所述过滤池34内具有多个过滤介质；所述梯度过滤区a和电强化吸附区b之间具有隔板10，所述隔板10的底端能够过水，所述电强化多介质吸附区b包括多介质吸附填料14、阴极棒13和阳极棒12，所述电强化多介质吸附区b具有第一溢水堰15；所述光伏发电控制区c包括光伏板23、控制器、蓄电池22、集水池16以及与集水池16连通的出水管26；所述后期雨水处理区d包括沉淀池32、连接进水管1和沉淀池32的超越管29、截污挂篮30、安装于沉淀池32的沉淀斜板31以及安装于沉淀池32的第二溢水堰33，所述集水池16用于承接从第一溢水堰15和第二溢水堰33溢出的水；所述超越管29和进水管1的连接位置安装有三通阀2。
所述多个过滤介质依次为粗过滤介质3、中过滤介质4、细过滤介质5、超细过滤介质6，所述粗过滤介质3最靠近所述进水管1，所述超细过滤介质6最靠近所述隔板10。所述粗过滤介质3采用10目不锈钢筛网，中过滤介质4采用80目尼龙网，细过滤介质5采用100目尼龙网，超细过滤介质6采用150目尼龙网。所述中过滤介质4、细过滤介质5、超细过滤介质6均具有不锈钢金属包边，且中过滤介质4、细过滤介质5、超细过滤介质6的安装位置处均具有承台7，所述中过滤介质4、细过滤介质5、超细过滤介质6均以插片的方式安装于所述承台7处。
另外为了实现对过滤介质的反冲清洗，净化装置还包括反冲清洗单元，所述反冲清洗单元包括能够从集水池抽水的水泵进水管18、安装于水泵进水管18端部的进水管过滤器19、与水泵进水管18连接的水泵20、与水泵20连接的水泵出水管21以及多个反冲洗装置8，每个反冲洗装置8均与所述水泵出水管21连接。
另外，所述多介质吸附填料14的孔隙率20-30％。多介质吸附填料14分为三层，底层为砾石层，粒径为10～20mm，高度为15-30cm；中层为颗粒活性炭沸石混合物层，颗粒活性炭与沸石的混合比例为40:60；上层为颗粒活性炭陶粒混合物层，颗粒活性炭与陶粒的混合比例为50:50；所述陶粒的粒径为1.6～2.5mm，沸石的粒径为20～40目，颗粒活性碳的粒径为4～6mm；所述的砾石层、颗粒活性炭沸石混合物层、颗粒活性炭陶粒混合物层的安装高度比例为20:50:30。所述的阴极棒的材质为纯铁，直径为5cm，长度为50-120cm；所述阴极棒13插入所述多介质吸附填料，阴极棒13分为多行，同一行内的相邻的阴极棒13的间隔为8cm；所述的阳极棒12的材质为光谱纯石墨碳,直径为5cm，长度为50-120cm，所述阳极棒12插入所述多介质吸附填料，阳极棒12分为多行，同一行内的相邻的阳极棒12的间隔为8cm；多行阴极棒13和多行阳极棒12交替分布，相邻的一行阴极棒13和一行阳极棒12的间距为20cm。
截污挂篮由10目不锈钢筛网制成，沉淀斜板的安装角度与水流的方向呈45度夹角。所述箱体底部具有多个排空孔9，每个排空孔9均通过管路与放空管28连接，所述放空管28处具有放空管阀27。从而可以实现对整个箱体内的水的排空。
本装置在运行工作时，受污染较重的初期雨水首先经过粗过滤介质过滤进入装置内部，经过中过滤介质4、细过滤介质5、超细过滤介质6由梯度过滤吸附单元和电强化多介质吸附单元之间的隔板下部进水口进入电强化多介质吸附单元，随着进水量的增加由下至上通过多介质吸附材料通过溢水堰进入集水池当集水池水位到达出水管的高度时，由出水管排出。在装置运行时，由蓄电池为整个装置供电，电能来自于装置的光伏板。反冲洗水泵在PLC控制器的控制下每1h开启5min，从集水池中抽取经过处理后的水供给给反冲洗装置对二级过滤介质、三级过滤介质、四级过滤介质进行反冲洗。在装置运行结束后，由PLC控制器控制蓄电池为插入多介质吸附填料中的阴极棒组和阳极棒组提供10V稳压直流电源，经过1h，实现多介质吸附填料的电化学再生，再通过PLC控制器打开电磁阀，放尽装置中的余水。在降雨的后期，雨水污染程度低，可以通过控制进水管PLC电磁阀使雨水通过超越管进入后期雨水处理单元，后期雨水经过截污挂篮进入后期雨水沉淀池，后期雨水沉淀池中设有沉淀斜板，但沉淀池满后进入集水池，待池满后雨水直接通过出水管排出，各处理单元均内置于一个装置外壳在非雨天通过组织工人通过打开装置上方盖板，对粗过滤介质即不锈钢截污篮内以及过滤介质承台周围沉积的沉淀物进行清扫。根据堵塞情况对插片式过滤介质进行更换处理。
径流雨水中的颗粒物粒径分布为0.5～1000μm，50％的颗粒物的粒径在5～70μm，45％颗粒物粒径在70～300μm但考虑过滤材料的易堵塞的问题，过滤材料的孔径不易过小。所以尽可能拦截颗粒物即是处理径流雨水的最好方法。通过对不同过滤介质对实际径流雨水的污染物去除率测试，选定了80目、100目、150目这三个规格的尼龙网作为梯度过滤介质来去除径流雨水中的颗粒态污染物。同时，在雨水径流形成的过程中会裹挟路面上的部分石头、树枝、树叶、烟头、纸巾等污染物进入到雨水管中。为拦截这部分污染物采用10目的不锈钢筛网进行过滤去除。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。
Claims (10)
1.一种梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体包括梯度过滤区、电强化吸附区、后期雨水处理区以及光伏发电控制区，所述梯度过滤区具有过滤池，所述过滤池连接有进水管，所述过滤池内具有多个过滤介质；所述梯度过滤区和电强化吸附区之间具有隔板，所述隔板的底端能够过水，所述电强化多介质吸附区包括多介质吸附填料、阴极棒和阳极棒，所述电强化多介质吸附区具有第一溢水堰；所述光伏发电控制区包括光伏板、控制器、蓄电池、集水池以及与集水池连通的出水管；所述后期雨水处理区包括沉淀池、连接进水管和沉淀池的超越管、截污挂篮、安装于沉淀池的沉淀斜板以及安装于沉淀池的第二溢水堰，所述集水池用于承接从第一溢水堰和第二溢水堰溢出的水；所述超越管和进水管的连接位置安装有三通阀。
2.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述多个过滤介质依次为粗过滤介质、中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质，所述粗过滤介质最靠近所述进水管，所述超细过滤介质最靠近所述隔板。
3.根据权利要求2所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述粗过滤介质采用10目不锈钢筛网，中过滤介质采用80目尼龙网，细过滤介质采用100目尼龙网，超细过滤介质采用150目尼龙网。
4.根据权利要求2所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质均具有不锈钢金属包边，且中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质的安装位置处均具有承台，所述中过滤介质、细过滤介质、超细过滤介质均以插片的方式安装于所述承台处。
5.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，还包括反冲清洗单元，所述反冲清洗单元包括能够从集水池抽水的水泵进水管、安装于水泵进水管端部的进水管过滤器、与水泵进水管连接的水泵、与水泵连接的水泵出水管以及多个反冲洗装置，每个反冲洗装置均与所述水泵出水管连接。
6.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述多介质吸附填料的孔隙率20-30％。
7.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，多介质吸附填料分为三层，底层为砾石层，粒径为10～20mm，高度为15-30cm；中层为颗粒活性炭沸石混合物层，颗粒活性炭与沸石的混合比例为40:60；上层为颗粒活性炭陶粒混合物层，颗粒活性炭与陶粒的混合比例为50:50；所述陶粒的粒径为1.6～2.5mm，沸石的粒径为20～40目，颗粒活性碳的粒径为4～6mm；所述的砾石层、颗粒活性炭沸石混合物层、颗粒活性炭陶粒混合物层的安装高度比例为20:50:30。
8.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述的阴极棒的材质为纯铁，直径为5cm，长度为50-120cm；所述阴极棒插入所述多介质吸附填料，阴极棒分为多行，同一行内任意两个相邻的阴极棒的间隔为8cm；所述的阳极棒的材质为光谱纯石墨碳,直径为5cm，长度为50-120cm，所述阳极棒插入所述多介质吸附填料，阳极棒分为多行，同一行内任意两个相邻的阳极棒的间隔为8cm；多行阴极棒和多行阳极棒交替分布，任意相邻的一行阴极棒和一行阳极棒的间距为20cm。
9.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，截污挂篮由10目不锈钢筛网制成，沉淀斜板与箱体的底板之间呈45度夹角。
10.根据权利要求1所述的梯度过滤-光伏电强化吸附净化径流雨水装置，其特征在于，所述箱体底部具有多个排空孔，每个排空孔均通过管路与放空管连接，所述放空管处具有放空管阀。
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