CN201722210U - 多功能桥面径流串联处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型针对人工湿地处理桥面径流时存在进水水质水量不稳定、占地面积大、危险化学品泄露事故等问题，发明了一种多功能桥面径流串联处理装置。它主要由储存调节系统和人工湿地串连构成，两者之间由生态水沟相连。储存调节系统由进水管、机械式恒定出流装置、控制阀、溢流口构成；人工湿地由进、出口溢流堰、砾石坝构成。桥面径流的初期径流进入储存调节系统进行混合沉淀后，通过储存调节系统出水口的机械式恒定出流装置，匀速流入人工湿地，控制了人工湿地的进水流量，从而减小了人工湿地的占地面积，储存调节系统出水口设置控制阀兼具危险化学品的应急储存功能，这能有效地处理桥面径流和防止危险化学品泄露，同时节约土地资源和节约工程费用。

Description

多功能桥面径流串联处理装置 

技术领域

本实用新型属于公路环保工程桥面径流处理领域，尤其涉及一种进行桥面径流的调节与处理、危险化学品泄露应急储存的多功能桥面径流串联处理装置。 

背景技术

随着中国公路交通基础设施的快速建设和物资运输量的不断增长，跨越对水质要求较高的敏感水体的公路越来越多，公路桥面径流污染问题也越来越突出，一直被忽视的公路桥面径流污染问题，也逐渐引起人们的重视。国内外研究表明，高速公路径流具有一定的污染强度：公路路面径流中的有机污染物及SS浓度不低于典型生活污水的污染物浓度；公路路面径流中CODcr、BOD₅、SS及石油类浓度高于《污水综合排放标准》的I级排放限值。因此，公路建设过程中水资源保护问题亟待解决。同时，近年来，随着经济的发展，公路运输量日渐增多，由此导致公路运输中发生的危险化学品污染事故也不断发生，对公路沿线环境及人体健康造成了重大损失。当前国家高度重视安全生产和重大事故的应急处置问题。 

桥面径流处理的发明专利，申请号为200910183156.7，名称为桥面径流的组合式处理工艺及其装置，公开号为CN 101624251A的发明专利，对收集到的桥面径流进行隔油、沉淀处理，然后，将经过上述处理后的径流引至植草斜坡后，再将径流通入人工湿地进行生化处理，进一步提高了隔油、沉淀和处理效率。然而，本专利没有考虑进入人工湿地的径流流量问题和危险化学品的泄漏问题。 

申请号为200610136822.8，名称为路面径流处理池，公开号为CN100462504C的发明专利，公开了一种路面径流处理池，它包括与路面径流排放口相连的预处理池、拦截围堰、连通管和一级处理池，所述拦截围堰设置于预处理池和一级处理池之间，用来连通预处理池和一级处理池的连通管设于拦截围堰上，一级处理池内铺设有过滤层，有效降低了路面径流所产生的污染。申请号为200820150883.4，名称为一种蓄毒沉淀池，公开号为CN 201249056Y的实用新型，在冲洗储水池的一侧设有调蓄沉淀池，调蓄沉淀池与冲洗储水池之间设有第一溢流堰，调蓄沉淀池的后端设有集泥槽，调蓄沉淀池与出水井之间设有第二溢流堰，出水井通过出水闸门与出水管连通。该蓄毒沉淀池可设置在水源保护区道路附近，雨水收集 系统的管、渠通过蓄毒沉淀池后再排入需保护的水源、河道。两个专利都是采用单一功能处理工艺来实现桥面径流处理。 

由此可见，上述处理桥面径流通常采用物理法或生物法，所采用的处理装置为单独采用沉淀池处理或采用沉淀池和人工湿地相组合进行处理。然而，上述专利对径流水质水量变化大造成人工湿地占地面积大及危险化学品的泄漏等问题并未解决。 

有鉴于上述现有的桥面径流处理装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的多功能桥面径流串联处理装置，能够改进一般现有的桥面径流装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。 

发明内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的桥面径流处理装置存在的缺陷，而提供一种新的多功能桥面径流处理装置，所要解决的技术问题是使其既能有效地处理水质变化大的桥面径流，又能保证人工湿地占地面积小，对多种污染物的综合处置能力强，处理效率高，非常适于实用。 

本实用新型的另一目的在于，提供一种新的多功能桥面径流处理装置，所要解决的技术问题是使其具有危险化学品的应急储存功能，从而更加适于实用。 

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的多功能桥面径流串联处理装置，它主要由储存调节系统和人工湿地串连构成，两者之间由生态水沟相连，其中所述的储存调节系统包括： 

储存调节池，在储存调节池的上方与桥面径流进水管相接。在储存调节池池壁上设置有溢流口。 

机械式恒定出流装置，设置在储存调节池靠近生态水沟的一侧的储存调节池池壁上。该机械式恒定出流装置由设置在该储存调节池池壁上的闸板槽，镶嵌在闸板槽内的闸板，与闸板相接的弹簧、与弹簧相接的浮球、设置在与该闸板槽上的出水管及设置在该出水管上的控制阀组成。 

前述的多功能桥面径流串联处理装置，其中所述的人工湿地包括： 

溢流堰，由设在人工湿地一侧的进水溢流堰和设在人工湿地另一侧出水溢流堰构成； 

砾石坝，由多个砾石坝构成，设置在人工湿地7内。 

本实用新型针对人工湿地处理桥面径流时存在进水水质水量不稳 定、占地面积大、危险化学品泄露事故等问题，发明了一种多功能桥面径流串联处理装置，进行初期径流的处理，通过储存调节系统的机械式恒定出流装置，控制了人工湿地的进水流量，大大减小了人工湿地的占地面积，设置控制阀兼具危险化学品的应急储存功能。与现有技术相比本专利技术具有以下优点： 

(1)本实用新型采用储存调节系统与人工湿地经生态水沟串联处理工艺，与单一桥面径流处理工艺不同，兼有多功能处置能力，对多种污染物的综合处置能力强，处理效率高。 

(2)本实用新型采用储存调节系统有效容积为可容纳当地10年一遇暴雨强度下连续降雨30分钟的初期径流流量，设置溢流口将超过30分钟的径流通过溢流口排放，减小湿地的处理负荷。 

(3)本实用新型的储存调节系统出水流量通过机械式恒定出流装置控制进入人工湿地的流量，避免了由于来水不稳定导致对人工湿地的冲击，设置机械式恒定出流装置控制人工湿地进水流量，可大大减小人工湿地的面积。 

(4)本实用新型的储存调节系统出水口处设置控制阀，兼具危险化学品泄露事故应急储存装置，当事故发生时，可及时关闭储存调节系统的控制阀，避免危险化学品进入人工湿地，减少人工湿地污染负荷。 

(5)本实用新型的人工湿地形状根据地形采取不规则的形状，边坡放缓、削圆坡顶便于植被生长。进出水设置溢流堰，床体设置了三道砾石坝，延长了污水在湿地内的停留时间，可以与微生物进行充分的接触，深度处理径流中的污染物。储存调节池与人工湿地由生态水沟串联，流经生态水沟可以得到进一步净化。该人工湿地不仅具有处理功能，还有很好的景观美化效果。 

(6)本实用新型综合考虑桥面径流的污染特征和水量特征以及危险化学品的泄漏事故，通过储存调节系统和人工湿地串联处理工艺及其装置，进行桥面径流污染处理和危险化学品的应急储存，对保护敏感水体水质具有非常重要的现实意义，实现社会效益、经济效益和环保效益的最大化。 

附图说明

图1：本实用新型工艺流程图； 

图2：本实用新型储存调节系统平面图； 

图3：本实用新型储存调节系统纵断面示意图； 

图4A：本实用新型机械式恒定出流装置结构平面图； 

图4B：本实用新型机械式恒定出流装置结构示意图； 

图5：本实用新型人工湿地平面示意图； 

图6：本实用新型人工湿地结构剖面示意图。 

1：桥面径流进水管                  2：.储存调节池 

3：机械式恒定出流装置              4：控制阀 

5：出水管                          6：生态水沟 

7：人工湿地                        8：溢流口 

9：闸板                            10：闸板槽 

11：储存调节池池壁                 12：浮球 

13：弹簧                           14：进水溢流堰 

15：出水溢流堰                     16：砾石坝 

17：填料 

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的多功能桥面径流串联处理装置结构其具体特征及其功效，详细说明如后。 

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。 

请参阅图1-图5所示，本实用新型较佳实施例的多功能桥面径流串联处理装置，其主要包括：储存调节系统和人工湿地7串连，两者之间由生态水沟6相连。其中， 

储存调节系统由储存调节池2和机械式恒定出流装置3构成。请参阅图1、2、3所示，储存调节池2的上方设有桥面径流进水管1，在储存调节池2的任意储存调节池池壁11上设置有溢流口8。请参阅图1-图4，机械式恒定出流装置由闸板槽10、闸板9、弹簧13、浮球12、出水管5、控制阀4构成。其中，该机械式恒定出流装置设置在储存调节池2内，靠近生态水沟6的一侧的储存调节池池壁11上距底部20cm处安装的机械式恒 定出流装置。闸板槽10设置在该储存调节池池壁11上，闸板9镶嵌在闸板槽10内，浮球12和闸板9通过弹簧13连接，出水管5设置在该闸板槽10上的下方、控制阀4设置在该出水管5上。 

请参阅图5-图6，所述的人工湿地7由进水溢流堰14、出水溢流堰15、三个砾石坝16构成。 

请参阅图1所示，桥面径流通过桥面径流进水管1首先进入储存调节系统的储存调节池2进行充分的混合、沉淀。该储存调节池2是收纳、沉淀初期径流、稳定出水流量、防止危险化学品泄露的装置，为圬工结构的立方体。根据桥面径流的特点，径流污染物在30分钟内达到峰值，45分钟后基本达标。因此，储存调节系统容积根据当地暴雨强度公式计算得到，可容纳的径流量为当地10年一遇暴雨连续降雨30分钟的水量，能够保证收集常年不同降雨的雨量。在人工湿地7一侧设置出水溢流堰15，保证收集降雨前30分钟的水量，超过的部分通过出水溢流堰溢出，减小对人工湿地的流量负荷。 

请参阅图4、图5所示，，根据储存调节系统的水位，闸板9将开启或关闭内部出水口，由此变化出水口的面积，达到既定出水流量的作用。通过减小出水水量，可大大减少人工湿地7的占地面积，还可避免桥面径流水质水量不稳定对人工湿地7的冲击和破坏。 

在储存调节系统外部出水管处安装控制阀4，当发生危险化学品泄露事故时，可关闭控制阀4的阀门，防止直接进入人工湿地7，造成严重污染。 

生态水沟6是连接储存调节池2与人工湿地7的系统，为浅碟式水沟，水沟边坡坡比为1∶1，纵坡为1.0％，底部铺设10cm的卵石。在自然坡度下缓缓进入人工湿地，达到进一步净化水质的效果。 

人工湿地7根据当地地形修建成不规则形状，长宽比小于3∶1，人工湿地最大深度为110cm，填料厚度为50cm，水深为60cm，人工湿地7的两端各设有进水溢流堰14、出水溢流堰15，人工湿地7床内设有3个砾石坝16，该砾石坝16长约100cm，顶部宽100cm，底部宽200cm，表面用铁丝网固定。从生态水沟6流进的水通过进水溢流堰14缓缓溢流到人工湿地7内，通过砾石坝16延长了水流的停留时间，同时也增加了污水与生物的接触时间，达到了深度处理污水的目的，最后通过出水溢流堰15缓缓溢出。 

工艺流程

当降雨形成径流后，汇集的径流通过进水管1进入储存调节池2内，进行混合、沉淀。根据径流量的大小和水位，机械式恒定出流装置3开始工作，使出水流量达到既定的流量，由出水管5缓缓流入生态水沟6内，流经过程中可进一步净化水质。径流由生态水沟流入人工湿地7内的 进水溢流堰14处，通过溢流堰溢流至人工湿地7的床内，人工湿地7内设置砾石坝16，延长了水流的路径，同时栽种了多种水生植物，吸附降解桥面径流中的污染物。最后通过出水溢流堰15缓缓溢出，再经生态水沟6排放至当地排水系统或沟渠。由此，桥面径流通过储存调节系统、生态水沟6、人工湿地7得到层层净化的目的。另，当危险化学品进入储存调节池2时，通过储存调节系统出水管5上设置控制阀4的关闭，以防止危险化学品泄露。 

本实施例用于某南方高速公路跨一级水源保护区，单侧收集桥面径流的桥长472m，桥宽40m，汇水面积为18080m²，敏感水体特大桥桥面径流利用本实用新型，设置了储存调节系统，将收集的桥面径流引入储存调节系统，通过出水流量的调节，使其人工湿地的占地面积大大减小，设置储存条件系统与不设储存调节系统时，人工湿地占地面积相差48倍，如表1所示。 

本设计根据某南方当地的暴雨强度公式计算10年周期的特大暴雨强度，再根据水力停留时间和桥面的汇水面积，计算径流总量。 

1)设计暴雨强度(q)的计算公式如下： 

$q=\frac{1930(1+0.581\mathrm{gP})}{{(t+9)}^{0.66}},L/(s\·{\mathrm{hm}}^2).$

式中：P  ——暴雨设计重现期，本设计中取10a； 

      t  ——设计降雨历时，min； 

      t₁ ——地面集水时间，min，在此取值5min； 

      t₂ ——管渠内流行时间，min，取0； 

      m  ——延缓系数，一般管道取值为2。 

由以上公式及参数取值，计算出进入管道的最大暴雨强度为q＝534.28L/(s·hm²)。 

2)径流系数(Ф)的选择 

不同地面覆盖情况下，径流系数的取值不同，本实施例中高速公路为沥青路面，因此，径流系数取0.90。 

3)汇水面积(F)的确定 

根据下式 

$F=\frac{B\·L}{10000}$

式中：F  ——汇水面积，hm²； 

      B——桥面宽度，m，本实施例中桥面宽度为40m； 

     L  ——桥长，m，本设计中取用桥段为472m； 

按照上述公式及取值，可计算出汇水面积为1.808hm²。 

4)汇流管及排水管设计流量的确定 

桥面径流流量采用下面公式计算： 

Q＝qФF p，L/S。 

式中：Q  ——管道的设计流量，L/S； 

      q  ——设计暴雨强度，L/(s·hm²)； 

      Ф ——径流系数； 

      F  ——汇水面积，hm²。 

      p  ——收集率，根据测试值，取70％ 

根据上述公式计算结果，可计算出桥面径流流量为608.57L/s，即52580m³/d。 

由此可见，桥面径流进水流量为52580m³/d，人工湿地面积与进水流量成正比。若不设储存调节系统，直接进入人工湿地7，人工湿地7面积为6.864ha，建设储存调节系统，通过机械式恒定出流装置，将流量控制在1095.42m³/d时，人工湿地7面积为0.143ha，两者面积相差48倍。 

表1人工湿地面积比较表 

	流量(m3/d)	人工湿地面积(ha)
			无储存调节系统	52580	6.864
建设储存调节系统	1095.42	0.143

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (2)

1.一种多功能桥面径流串联处理装置，它主要由储存调节系统和人工湿地(7)串连构成，两者之间由生态水沟(6)相连，其特征在于：所述的储存调节系统包括：

储存调节池(2)，在储存调节池(2)的上方与桥面径流进水管(1)相接，在储存调节池池壁(11)上设置有溢流口(8)；

机械式恒定出流装置，设置在储存调节池(2)靠近生态水沟(6)一侧的储存调节池池壁(11)上，该机械式恒定出流装置由设置在该储存调节池池壁(11)上的闸板槽(10)，镶嵌在闸板槽(10)内的闸板(9)，与闸板(9)相接的弹簧(13)、与弹簧相接的浮球(12)、设置在与该闸板槽(10)上的出水管(5)及设置在该出水管(5)上的控制阀(4)组成。

2.根据权利要求1所述的多功能桥面径流串联处理装置，其特征在于所述的人工湿地(7)包括：

溢流堰，由设在人工湿地(7)一侧的进水溢流堰(14)和设在人工湿地(7)另一侧出水溢流堰(15)构成；

砾石坝(16)，由多个砾石坝(16)构成，设置在人工湿地(7)内。 

Images