CN202730934U - 初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，包括沿流体流动方向依次设置的引水渠、沉淀塘、调蓄塘、调蓄塘出水渠、植物塘配水渠、植物塘、植物塘出水渠和潜流人工湿地，引水渠与原排洪河道之间设置滚水堰，沉淀塘与调蓄塘之间设置碎石分隔坝，调蓄塘与调蓄塘出水渠之间设置碎石过滤坝，碎石过滤坝内设置用于导通调蓄塘和调蓄塘出水渠的连通管，调蓄塘出水渠与植物塘配水渠之间通过调蓄塘出水管流体导通，植物塘配水渠与植物塘之间通过植物塘配水管流体导通，植物塘与植物塘出水渠之间通过穿孔花墙流体导通。本实用新型能够有效地防止初期雨水对河湖等地表水体的污染，且运行管理简单，成本低，并增加绿化面积，生态和景观效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种雨水处理系统，属于环境工程中水体修复技术领域，特别涉及一种对初期雨水径流进行拦截、并将污染负荷较大的初期雨水径流与较洁净的后期雨水进行分离的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统。
背景技术
随着城市大气污染及地面污染的加剧，农业种植业、畜禽及水产养殖业的快速发展，城市面源污染和农村面源污染日益严重，在降雨径流的淋溶和冲刷作用下，面源污染随雨水径流进入湖泊、河流、水库等水体。特别是当点源污染被控制后，雨水径流对水体污染的贡献日益显著。尤其是初期雨水的污染物含量在整个雨水径流过程中最高，这种现象被称为降雨初始冲刷效应。只要把初期雨水滞留处理，就可以有效控制流域内雨水径流污染，并保护受纳水体的水质。
目前，雨水径流的污染控制方法主要有生态护坡、生态集雨沟、建设下凹绿地、缓冲带、透水铺装、植被浅沟等，这些技术的目的是在雨水径流-污染物传输过程中，增加雨水的渗入量，通过植被、土壤的过滤、渗透、吸附及生物降解等作用，削减径流量，降低污染物输出浓度。由于没有对初期雨水进行有效的分流和收集，单独使用这些技术效率低下，需要很大面积的用地，污染控制效果也较差。
初期雨水的收集方法主要有基于城镇排水系统的初期雨水截留池，以及各种初期雨水截留井。但是由于初期雨水截留池占地大、景观差，多修建于地下，收集的雨水需要泵入后续处理设施，能耗高。而且城镇普遍用地紧张，初期雨水截留池的用地很难协调，而非管网覆盖区又无法采用这种收集方法，因此初期雨水截留池的使用范围很有限。另外，城市雨水管理以雨水尽快汇集至收集系统、经收集输送后快速排除为目标。城市初期雨水的路径一般是通过路面雨水篦子进入城市雨、污水管涵，大部分直接进入河道，少量进入污水管网至污水处理厂处理。因此，不管是城镇还是农村绝大部分的雨水最终与各种污水一起汇入了大大小小的河道，如果在主要的雨水汇集河道拦截、收集初期雨水，就能够有效保护下游水体不受污染。
现有技术中初期雨水的集中处理方法以生态法为主，包括湿地、多水塘系统、土地渗滤等，由于初期雨水具有水质水量变化大，悬浮物高等特点，若单独采用湿地或土地渗滤处理初期雨水容易发生堵塞，若单独采用多水塘系统处理初期雨水，又很难获得良好的脱氮除磷效果。因此，集中处理方法必须在较好的收集与调蓄的基础上，采用多种技术集成的处理方式，才能获得良好的处理效果。
实用新型内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够对初期雨水径流进行拦截、并将污染负荷较大的初期雨水径流与较洁净的后期雨水进行分离、进而将初期雨水处理后排放的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统。
本实用新型的技术方案是这样实现的：初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，包括沿流体流动方向依次设置的引水渠、沉淀塘、调蓄塘、调蓄塘出水渠、植物塘配水渠、植物塘、植物塘出水渠和潜流人工湿地，所述引水渠与原排洪河道之间设置滚水堰，所述引水渠的出水口与所述沉淀塘的入水口之间设置格栅，所述沉淀塘与所述调蓄塘之间设置碎石分隔坝，所述碎石分隔坝的坝顶标高高于所述沉淀塘的最高水位，所述调蓄塘与所述调蓄塘出水渠之间设置碎石过滤坝，所述碎石过滤坝内设置有用于导通所述调蓄塘和所述调蓄塘出水渠的连通管，所述调蓄塘出水渠的出水通过调蓄塘出水管排入所述植物塘配水渠，所述植物塘配水渠与所述植物塘之间通过植物塘配水管流体导通，所述植物塘与所述植物塘出水渠之间通过穿孔花墙流体导通，所述植物塘出水渠与所述潜流人工湿地之间通过植物塘出水管流体导通。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述滚水堰堰顶的标高、所述沉淀塘的最高水位、所述调蓄塘的最高水位和所述调蓄塘出水渠的最高水位处于同一水平面。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述碎石分隔坝内设置有用于导通所述沉淀塘和所述调蓄塘的导流管，所述导流管的最小管径为100毫米。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述碎石过滤坝内设置有阀门井，在通过所述阀门井的所述连通管上设置有阀门。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，自所述调蓄塘出水渠至所述植物塘配水渠：在所述调蓄塘出水管上依次设置有流量控制阀和流量计。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述潜流人工湿地包括第一级人工湿地配水渠、第一级人工湿地、第二级人工湿地和第三级人工湿地，所述第一级人工湿地与所述第二级人工湿地之间设置第二级人工湿地配水渠，所述第一级人工湿地内填充粒径为10～20厘米的砾石，所述第二级人工湿地内填充粒径为5～10厘米的砾石，所述第三级人工湿地内填充粒径为5～10厘米的砾石；所述植物塘出水管通过所述第一级人工湿地配水渠与所述第一级人工湿地流体导通。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述第三级人工湿地的出水口处设置人工湿地出水渠，所述人工湿地出水渠通过人工湿地出水管排入下游水体，所述人工湿地出水管的出水口上安装有鸭嘴阀。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述植物塘出水管通过超越管与所述人工湿地出水管流体导通。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述植物塘的深度为0.5～1.5米。
上述初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，所述格栅的删隙为30～50毫米，所述碎石分隔坝中碎石的粒径为10～30厘米，所述碎石过滤坝中碎石的粒径为5～10厘米；所述连通管的最小管径为200毫米；所述调蓄塘的最低控制液位高于所述植物塘的最高控制液位。
本实用新型初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统可以用于防治雨水径流对地表水体的污染，在初期雨水进入地表水体以前，最大限度地收集初期污染严重的雨水，将初期雨水和较为洁净的后期雨水径流有效分离，并去除初期雨水径流中的悬浮物、有机物、以及氮磷等污染物，处理后的雨水作为清洁补水水源重新排入地表水体。
本实用新型在原排洪河道上修筑滚水堰拦截初期雨水，通过控制滚水堰的标高，控制调蓄系统的进水水量。即水位达到调蓄系统的设计水位后(即达到初期雨水径流的设计水量后)，后期雨水自动溢流进入原排洪河道排入下游水体，实现初期雨水的分流。被拦截、分流的初期雨水被引入旁路调蓄系统。调蓄系统包括格栅、沉淀塘、调蓄塘、碎石分隔坝和碎石过滤坝，调蓄后的雨水进入植物塘和潜流人工湿地的组合处理系统。处理达标后的雨水排放到河湖水体或原排洪河道。
下雨时当调蓄系统蓄积的雨水量达到初期雨水的设计水量时，较为洁净的后期雨水溢流进入原排洪河道排入下游水体，实现初期雨水的分流。沉淀塘和调蓄塘用于储存、调蓄、沉淀、净化雨水，沉淀塘和调蓄塘的塘边带均种植净化类植物，强化净化效果，美化环境。沉淀塘入口处设置格栅，拦截较大的固体漂浮物、悬浮物。由于初期雨水悬浮物浓度高，夹带各种垃圾，在沉淀塘出口设置碎石分隔坝将沉淀塘和调蓄塘分开，将最差的水质留在沉淀塘中，减轻调蓄塘的污染负荷和清淤难度，同时碎石分隔坝有渗流和过滤净化水质的作用，水量大时，碎石分隔坝中的导流管起到辅助导流的作用。调蓄塘的出口设置有碎石过滤坝，起到粗过滤的作用，坝体内布置连通管，管道上设置阀门，第一次使用时全部打开，平衡坝体两侧液位，以后在每年雨季时视坝前水位情况开启。调蓄系统在调节水质水量的同时能够去除雨水中大部分的SS和部分COD等污染物。
处理系统由植物塘和潜流人工湿地组成，植物塘内种植净化效果好的挺水、沉水、浮水植物，对雨水中的氮磷、有机物、悬浮物进行进一步的净化。植物塘出水进入潜流人工湿地，为了方便检修与维护，潜流人工湿地可分多个独立单元，进水通过阀门进行控制。为了防止极端情况下，高SS的雨污水对潜流湿地造成破坏性影响，设有一根超越管，SS浓度异常高时雨水不经过潜流人工湿地直接排入下游水体。潜流人工湿地的每个单元共分三级，第一级人工湿地内填充粒径为10～20厘米的砾石，主要去除有机物和硝化，第二级人工湿地填充粒径为5～10厘米的砾石，主要起到反硝化的作用，第三级人工湿地填充粒径为5～10厘米的砾石，主要起到溶解性磷的吸附作用。为了强化处理效果，潜流人工湿地种植有脱氮除磷功效的水生植物，潜流人工湿地出水经鸭嘴阀排入下游水体。
调蓄系统的最低控制液位高于处理系统的最高液位，便于将调蓄系统内储存的初期雨水全部重力自流进入处理系统。调蓄系统出口处设置了包括流量计和流量控制阀的水量调节装置，流量计选用无需外接电源的流量计，水量调节装置控制并计量进入处理系统的水量，稳定均匀地为处理系统供水。
本实用新型的有益效果是：
(1)有效地收集、分流初期污染严重的雨水，使后续处理系统发挥最大的环境保护效益。
(2)滚水堰在拦截初期雨水的同时，控制并提高了调蓄系统的水位，实现全流程重力自流。
(3)格栅、沉淀塘、调蓄塘、碎石分隔坝和碎石过滤坝组成的调蓄系统在储存、调蓄初期雨水的同时，能够极大地降低初期雨水的悬浮物浓度，并通过水量调节装置稳定均匀地为处理系统供水。
(4)针对初期雨水的水质水量特点，采用了湖塘原位净化、碎石坝、潜流人工湿地等多种生态修复技术的有机组合，获得最佳的处理效果的同时，充分考虑了经济性。
(5)整个系统不需要电力设备，不需要接电，运行管理简单，运行成本低，能够增加绿化面积，生态和景观效果好。
附图说明
图1为本实用新型初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统的结构示意图。
图2为本实用新型初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统的沉淀塘、调蓄塘和植物塘的结构剖面图。
图3为本实用新型初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统的潜流人工湿地的结构剖面图。
1-原排洪河道，2-引水渠，3-滚水堰，4-格栅，5-沉淀塘，4-格栅，5-沉淀塘，6-沉淀塘污泥区，7-碎石分隔坝，8-导流管，9-调蓄塘，10-调蓄塘污泥区，11-碎石过滤坝，12-连通管，13-阀门，14-调蓄塘出水渠，15-流量控制阀，16-流量计，17-调蓄塘出水管，18-植物塘配水渠，19-植物塘配水管，20-植物塘，21-穿孔花墙，22-植物塘出水渠，23-植物塘出水管，23-植物塘出水管，24-第-级人工湿地配水渠，25-第一级人工湿地，26-第二级人工湿地配水渠，27-第二级人工湿地，28-第三级人工湿地，29-人工湿地出水渠，30-人工湿地出水管，31-超越管，32-鸭嘴阀，33-下游水体。
具体实施方式
如图1所示本实施例初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，包括沿流体流动方向依次设置的引水渠2、沉淀塘5、调蓄塘9、调蓄塘出水渠14、植物塘配水渠18、植物塘20、植物塘出水渠22和潜流人工湿地，所述植物塘20的深度为0.5～1.5米，所述引水渠2与原排洪河道1之间设置滚水堰3，所述引水渠2的出水口与所述沉淀塘5的入水口之间设置格栅4，所述沉淀塘5与所述调蓄塘9之间设置碎石分隔坝7，所述碎石分隔坝7的坝顶标高高于所述沉淀塘5的最高水位，所述调蓄塘9与所述调蓄塘出水渠14之间设置碎石过滤坝11，所述碎石过滤坝11内设置有用于导通所述调蓄塘9和所述调蓄塘出水渠14的连通管12，所述调蓄塘出水渠14的出水通过调蓄塘出水管17排入所述植物塘配水渠18，所述植物塘配水渠18与所述植物塘20之间通过植物塘配水管19流体导通，所述植物塘20与所述植物塘出水渠22之间通过穿孔花墙21流体导通，所述植物塘出水渠22与所述潜流人工湿地之间通过植物塘出水管23流体导通。
所述滚水堰3堰顶的标高、所述沉淀塘5的最高水位、所述调蓄塘9的最高水位和所述调蓄塘出水渠14的最高水位处于同一水平面。所述碎石分隔坝7内设置有用于导通所述沉淀塘5和所述调蓄塘9的导流管8，所述导流管8的最小管径为100毫米。所述碎石过滤坝11内设置有阀门井，在通过所述阀门井的所述连通管12上设置有阀门13。自所述调蓄塘出水渠14至所述植物塘配水渠18：在所述调蓄塘出水管17上依次设置有流量控制阀15和流量计16。
所述潜流人工湿地包括第一级人工湿地配水渠24、第一级人工湿地25、第二级人工湿地27和第三级人工湿地28，所述第一级人工湿地25与所述第二级人工湿地27之间设置第二级人工湿地配水渠26，所述第一级人工湿地25内填充粒径为10厘米的砾石，所述第二级人工湿地27内填充粒径为5厘米的砾石，所述第三级人工湿地28内填充粒径为5厘米的砾石；所述植物塘出水管23通过所述第一级人工湿地配水渠24与所述第一级人工湿地25流体导通。所述第三级人工湿地28的出水口处设置人工湿地出水渠29，所述人工湿地出水渠29通过人工湿地出水管30排入下游水体33，所述人工湿地出水管30的出水口上安装有鸭嘴阀32。所述植物塘出水管23通过超越管31与所述人工湿地出水管30流体导通。所述格栅4的删隙为40毫米，所述碎石分隔坝7中碎石的粒径为10厘米，所述碎石过滤坝11中碎石的粒径为5厘米；所述连通管12的最小管径为200毫米；所述调蓄塘9的最低控制液位高于所述植物塘20的最高控制液位。
在雨水原排洪河道上修筑滚水堰3拦截初期雨水，滚水堰3的标高与沉淀塘5和调蓄塘9的最高水位一致。截留的初期雨水充满沉淀塘5和调蓄塘9后，较为洁净的后期雨水自动溢流进入原排洪河道1的下游。
本实用新型中沉淀塘5、调蓄塘9和植物塘20的结构剖面图如图2所示，沉淀塘5的入口处设置格栅4，拦截初期雨水中较大的固体漂浮物、悬浮物。由于初期雨水悬浮物浓度高，夹带各种垃圾，沉淀塘5的水质较差，在沉淀塘出口设置碎石分隔坝7将沉淀塘5和调蓄塘9分开，将最差的水质留在沉淀塘5中，减轻调蓄塘9的污染负荷和清淤难度，碎石分隔坝7中有导流管8起到辅助导流的作用。调蓄塘9的出口设置有碎石过滤坝11，起到粗过滤的作用，坝体内布置连通管12，连通管12上设置的阀门13在第一次使用时全部打开，平衡坝体两侧液位，以后在每年雨季时视坝前水位情况开启。沉淀塘5和调蓄塘9的塘边带种植有净化效果的挺水植物。每年旱季，将沉淀塘5和调蓄塘9放空，对沉淀塘污泥区6和调蓄塘污泥区10进行清淤，采用泵车抽吸、外运方式清泥，原则上每年进行一次，淤泥运至垃圾填埋场进行填埋。
沉淀塘5和调蓄塘9的最低控制液位高于植物塘20的最高液位，调蓄塘9出水通过调蓄塘出水管17上的流量控制阀15和流量计16缓慢地排入植物塘配水渠18，流量计16选用无外接电源的流量计，通过植物塘配水管19均匀进入植物塘20，植物塘20内种植净化效果好的挺水、沉水、浮水植物，对雨水中的氮磷、有机物、悬浮物进行进一步净化。植物塘20的出水通过穿孔花墙21均匀出水，经植物塘出水渠22和植物塘出水管23进入潜流人工湿地。
本实施例中潜流人工湿地结构剖面图如图3所示，潜流人工湿地共分三级，进水首先通过配水渠24均匀配水，进入第一级人工湿地25，其中填充粒径为10厘米的砾石，主要去除有机物和硝化，为了提高处理效率，均匀布水，在进入第二级人工湿地27之前再次通过第二级人工湿地配水渠26进行均匀配水，第二级人工湿地27填充粒径为5厘米的砾石，主要起到反硝化的作用，第三级人工湿地28填充粒径为5厘米的高含钙的强化除磷砾石，主要起到溶解性磷的吸附作用。为了强化处理效果，人工湿地种植有脱氮除磷功效的水生植物，为了方便检修与维护，潜流湿地可分为多个独立单元，进水通过阀门进行控制。超越管31的设置是为了防止含高悬浮物的雨污水对潜流湿地造成破坏性影响，当悬浮物浓度异常高时雨水不经过潜流人工湿地直接排入下游水体。潜流人工湿地出水经鸭嘴阀32排入下游水体。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，包括沿流体流动方向依次设置的引水渠(2)、沉淀塘(5)、调蓄塘(9)、调蓄塘出水渠(14)、植物塘配水渠(18)、植物塘(20)、植物塘出水渠(22)和潜流人工湿地，所述引水渠(2)与原排洪河道(1)之间设置滚水堰(3)，所述引水渠(2)的出水口与所述沉淀塘(5)的入水口之间设置格栅(4)，所述沉淀塘(5)与所述调蓄塘(9)之间设置碎石分隔坝(7)，所述碎石分隔坝(7)的坝顶标高高于所述沉淀塘(5)的最高水位，所述调蓄塘(9)与所述调蓄塘出水渠(14)之间设置碎石过滤坝(11)，所述碎石过滤坝(11)内设置有用于导通所述调蓄塘(9)和所述调蓄塘出水渠(14)的连通管(12)，所述调蓄塘出水渠(14)的出水通过调蓄塘出水管(17)排入所述植物塘配水渠(18)，所述植物塘配水渠(18)与所述植物塘(20)之间通过植物塘配水管(19)流体导通，所述植物塘(20)与所述植物塘出水渠(22)之间通过穿孔花墙(21)流体导通，所述植物塘出水渠(22)与所述潜流人工湿地之间通过植物塘出水管(23)流体导通。
2.根据权利要求1所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述滚水堰(3)堰顶的标高、所述沉淀塘(5)的最高水位、所述调蓄塘(9)的最高水位和所述调蓄塘出水渠(14)的最高水位处于同一水平面。
3.根据权利要求1所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述碎石分隔坝(7)内设置有用于导通所述沉淀塘(5)和所述调蓄塘(9)的导流管(8)，所述导流管(8)的最小管径为100毫米。
4.根据权利要求1所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述碎石过滤坝(11)内设置有阀门井，在通过所述阀门井的所述连通管(12)上设置有阀门(13)。
5.根据权利要求1所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，自所述调蓄塘出水渠(14)至所述植物塘配水渠(18)：在所述调蓄塘出水管(17)上依次设置有流量控制阀(15)和流量计(16)。
6.根据权利要求1所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述潜流人工湿地包括第一级人工湿地配水渠(24)、第一级人工湿地(25)、第二级人工湿地(27)和第三级人工湿地(28)，所述第一级人工湿地(25)与所述第二级人工湿地(27)之间设置第二级人工湿地配水渠(26)，所述第一级人工湿地(25)内填充粒径为10～20厘米的砾石，所述第二级人工湿地(27)内填充粒径为5～10厘米的砾石，所述第三级人工湿地(28)内填充粒径为5～10厘米的砾石；所述植物塘出水管(23)通过所述第一级人工湿地配水渠(24)与所述第一级人工湿地(25)流体导通。
7.根据权利要求6所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述第三级人工湿地(28)的出水口处设置人工湿地出水渠(29)，所述人工湿地出水渠(29)通过人工湿地出水管(30)排入下游水体(33)，所述人工湿地出水管(30)的出水口上安装有鸭嘴阀(32)。
8.根据权利要求7所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述植物塘出水管(23)通过超越管(31)与所述人工湿地出水管(30)流体导通。
9.根据权利要求1-8任一所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述植物塘(20)的深度为0.5～1.5米。
10.根据权利要求1-8任一所述的初期雨水拦截、分流、调蓄及处理系统，其特征在于，所述格栅(4)的删隙为30～50毫米，所述碎石分隔坝(7)中碎石的粒径为10～30厘米，所述碎石过滤坝(11)中碎石的粒径为5～10厘米；所述连通管(12)的最小管径为200毫米；所述调蓄塘(9)的最低控制液位高于所述植物塘(20)的最高控制液位。
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