CN210238696U - 一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，包括源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统和末端净化系统，相较传统雨水的收集排放系统，本实用新型先采用源头削减系统分别削减初期面源雨水径流中由城市里的屋面雨水组成的第一类雨水径流和由车行道、人行道、广场和停车场的雨水组成的第二类雨水径流的径流总量及其污染物；再通过截留设施在雨水径流分流进入管网前对雨水径流内的污染物进行截留，最后在末端对第一类雨水径流处理后提升进而回用，对第二类雨水径流则净化后排入下游水体，该系统不仅减少了对雨水管网的冲击负荷，且对两类雨水径流分类处理明确，处理效率高、低影响且操作管理方便。

Description

一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统。

背景技术

根据污染源特性的不同，水体污染从形式上可分为点源污染和面源污染两种，由于点源污染具有排污特征明显、污染强度大等特点，早已建立了较为全面的监测、评价、控制体系。而对于面源污染，由于其污染强度相对较小，排污成因又复杂多变，且排污范围广泛，无固定的排污口，因而监控难度大。面源污染物主要来自于降水对城镇地表的冲刷，城市地表累积的污染物在城市雨水径流污染物中占主要成分。城市地表径流主要以路面（包括停车场、广场等）、屋面、厂区、建筑物等不透水地表径流为主，也包括公园、绿地、部分居住区等透水地面径流。其中城市不透水地表径流中的污染源为雨水径流中主要污染源，土地使用功能不同，其地表径流污染物来源也不同。

针对面源污染只有从源头控制入手，并且根据面源污染的不同类型，进行分类治理，才能有效控制水污染。因此对城市雨水径流污染进行有效控制，对改善城市水环境，促进城市可持续发展有着举足轻重的理论和实际意义。

海绵城市低影响开发理念的提出，考虑优先利用自然排水系统，建设生态排水设施，充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使城市开发建设后的水文特征接近开发前，有效缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境。因此，经济有效地制定一套从源头、过程再至末端收集处理的雨水处理方法，不仅成为解决面源污染治理的重要任务，更是为建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市提供重要保障。

发明内容

本实用新型目的是：针对传统城市开发所面临的面源污染而提供一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，该系统在保证设计降雨条件下的雨水能得到有效控制的同时，雨水径流冲刷带来的面源污染物也能得到高效处理，既能减少雨水径流总量，又可减少雨水对环境造成的污染，还可以收集回用，减少资源的浪费。

本实用新型的技术方案是：一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于包括源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统和末端净化系统，源头削减系统利用海绵城市低影响开发的相应绿色设施分别削减初期面源雨水径流中由城市里的屋面雨水组成的第一类雨水径流和由车行道、人行道、广场和停车场的雨水组成的第二类雨水径流的径流总量及其污染物，消纳设计降雨量以内的大部分雨水，并补充地下水；管网分流系统，包括地表用于调节洪峰径流的分流装置及连接分流装置并分别对应两类雨水径流的城市收集管网，用于将削减后超出设计降雨量的第一类雨水径流和第二类雨水径流分别引入不同的城市收集管网；过程截留系统，包括设置在城市收集管网前端的截留设施，用于将两类雨水径流中的污染物在进入相应城市收集管网前得以去除；末端净化系统，包括第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统，前者用于使第一类雨水径流处理后提升进而回用，后者用于将第二类雨水径流净化后排入下游水体。

进一步的，本实用新型中所述第一类雨水径流回用处理系统包括从城市收集管网中收集第一类雨水径流的雨水收集装置、与雨水收集装置相连的雨水回用管网及设于雨水回用管网末端的消毒灭菌设备，雨水回用管网的第一类雨水径流经过滤消毒灭菌后流入市政管网进行各种功能回用，包括用于路面浇洒、绿化用水和景观用水；第二类雨水径流净化排放系统包括从城市收集管网中收集第二类雨水径流的雨水排水管网及连接其末端的净化装置，以净化源头削减及过程截留中未去除的污染物，所述净化装置由旋流式分离器和雨水综合处理池组成，经雨水排水管网流出的第二类雨水径流依次经旋流式分离器和雨水综合处理池净化后排入下游水体。其中雨水收集装置通常采用雨水桶。而其中旋流式分离器是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的一种采用旋流分离的雨水截污井（专利号ZL201620016969.2）；而雨水综合处理池是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的从雨水径流中去除污染物的装置（专利号ZL 201210277264.2，公开号103570149B）。具体技术细节可参考和查阅上述相应的专利的公开文本，均为公知技术，亦为本案保护范围。

进一步的，本实用新型中所述的绿色设施包括普通屋面、绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装，其中普通屋面和绿色屋顶用于削减第一类雨水径流，而生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装则均用于削减第二类雨水径流，所述分流装置为地表的溢流孔或溢流管。绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地和透水铺装均为现有技术。所采用的生态树池是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的多功能生态树池（专利号ZL201610102980.5，公开号105645691B），具体技术细节可参考和查阅上述专利的公开文本，其为公知技术，亦为本案保护范围。

进一步的，本实用新型中所述截留设施包括建筑物排水管过滤器、模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器，其中建筑物排水管过滤器用于第一类雨水径流的过程截留，而模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器则均用于第二类雨水径流的过程截留。其中的生态树池同时具备源头削减和过程截留的功能。

同样需要说明，所采用的建筑物排水管过滤器是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的一种建筑物用雨水过滤器（专利号ZL201410020281.7，公开号103785220B）；所采用的模块化人工湿地是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的模块化人工湿地处理装置（专利号ZL201510128495.0，公开号104743674B）；悬挂式雨水井过滤器是指本案申请人自行研制，并已获得国家实用新型专利权的悬挂式雨水井过滤装置（专利号ZL201220550791.1）。具体技术细节可参考和查阅上述相应的专利的公开文本，均为公知技术，亦为本案保护范围。

更进一步的，本实用新型中所述第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统之间还连接设有溢流管网，当第一类雨水径流超出雨水收集装置的容纳量则超出的部分通过溢流管网排入雨水排水管网中同第二类雨水径流合并。

更进一步的，本实用新型中所述净化装置末端连接有回流管网与雨水回用管网相连，用于将净化装置净化后的第二类雨水径流引入雨水回用管网同第一类雨水径流合并，或者净化装置末端连接有直接回用管网，直接回用包括中水回用，城市景观和农田灌溉。

上述一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统对于雨水的处理流程，包括下述处理步骤：

1）源头削减，该步骤利用海绵城市低影响开发的绿色设施分区归类削减初期面源雨水径流中的污染物，同时从源头削减径流总量，补充地下水，使得设计降雨量以内的雨水径流经源头削减后大部分被消纳；其中的分区归类是指将屋面雨水归为第一类雨水径流，将车行道、人行道、广场和停车场的雨水归为第二类雨水径流；

该步骤1）中所述的绿色设施包括普通屋面、绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装，其中普通屋面和绿色屋顶用于削减第一类雨水径流，而生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装则均用于削减第二类雨水径流。

2）管网分流，采用分流装置调节洪峰径流，使步骤1）中分区归类削减后超出设计降雨量的两类雨水径流通过地表分流装置能够漫流进入不同的城市收集管网；

3）过程截留，该步骤在相应的城市收集管网前端安装截留设施，使得雨水径流中的污染物在进入相应的城市收集管网前得以去除；

该步骤3）中所述的截留设施包括建筑物排水管过滤器、模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器，其中建筑物排水管过滤器用于第一类雨水径流的过程截留，而模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器则均用于第二类雨水径流的过程截留。其中的生态树池同时具备源头削减和过程截留的功能。

4）末端净化，该步骤对第一类雨水径流处理后提升进而回用，而对于第二类雨水径流净化后排入下游水体。其中，步骤4）中采用雨水收集装置，如雨水桶来收集经过程截留后的第一类雨水径流，使其进入雨水回用管网，最后经过滤消毒灭菌后流入市政管网进行各种功能回用，包括用于路面浇洒、绿化用水和景观用水；同时使第二类雨水径流流入雨水排水管网，并通过净化装置以净化源头削减及过程截留中未去除的污染物，最后排入下游水体。净化装置是指旋流式分离器和雨水综合处理池，经雨水排水管网流出的第二类雨水径流依次经旋流式分离器和雨水综合处理池净化后排入下游水体。

并且上述步骤4）中当第一类雨水径流超出雨水收集装置的容纳量则通过溢流的方式排入雨水排水管网中同第二类雨水径流合并，同时经净化装置净化后的第二类雨水径流也可以引入雨水回用管网同第一类雨水径流合并；或者直接回用，直接回用是指中水回用，城市景观和/或农田灌溉。

本实用新型的优点是：

1）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，采用源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统及末端净化系统的组合。相比较传统雨水收集排放系统，本实用新型减少了对雨水管网的冲击负荷，可就地利用海绵城市低影响开发的绿色设施对初期雨水有针对性的分类进行源头削减，通过截留设施在雨水径流分流进入管网前对雨水径流内的污染物进行截留，最后在末端对第一类雨水径流处理后提升进而回用，对第二类雨水径流则净化后排入下游水体，是一项技术先进可靠、工艺稳妥、处理效率高、低影响且操作管理方便的控制面源污染的海绵城市雨水处理系统。

2）本实用新型是一种根据地块的地形、地貌和雨水特点，构建海绵城市低影响开发设施与净化相结合的雨水处理系统，是实现雨水径流资源化利用的途径。其合理利用景观空间并采用低影响开发技术，能够保护水质、减少径流量、缩短径流集聚时间、削减洪峰、补充地下水、减小土地侵蚀等，最大程度的模仿自然、恢复自然，从而实现整个环境和社会的可持续发展。

3）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，能够有效削减雨水径流总量和污染物总量。采用了本公司自行研制的先进的截留、过滤、净化设备，增加了对雨水径流污染物的去除效果。

4）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，末端经净化消毒的雨水可回用于路面浇洒、绿化用水，同时可以补充地下水，不仅能节约用水，还能减少对下游雨水管网冲击负荷，对改善生态环境发挥了重要的作用。

5）本实用新型为雨水径流面源污染找到了一种更全面系统的处理系统，处理效果好，具有很高的环境效益和生态效益。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统的结构图。

具体实施方式

实施例：结合图1所示，我们进一步对本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统做出详细说明如下：

该控制面源污染的海绵城市雨水处理系统由源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统和末端净化系统四个部分组成，源头削减系统利用海绵城市低影响开发的相应绿色设施分别削减初期面源雨水径流中由城市里的屋面雨水组成的第一类雨水径流和由车行道、人行道、广场和停车场的雨水组成的第二类雨水径流的径流总量及其污染物，消纳设计降雨量以内的大部分雨水，并补充地下水。如图1所示，本实施例中涉及的绿色设施为普通屋面、绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装，其中普通屋面和绿色屋顶用于削减第一类雨水径流，而生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装则均用于削减第二类雨水径流。流经车行道、人行道、广场和停车场的雨水径流均可单独采用上述生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装四个绿色设施中的任意一个或几个进行削减。

管网分流系统的构成包括地表用于调节洪峰径流的分流装置及连接分流装置并分别对应两类雨水径流的城市收集管网（图中未画出）。这种管网分流系统用于将削减后超出设计降雨量的第一类雨水径流和第二类雨水径流分别引入不同的城市收集管网，所述分流装置为地表的溢流孔或溢流管。即如图1所示，将第一类雨水径流进入相应城市收集管网后最终能够分入雨水回用管网，而第二类雨水径流进入相应城市收集管网后则最终能分入雨水排水管网。

过程截留系统，由设置在相应城市收集管网前端的截留设施所构成，用于将两类雨水径流中的污染物在进入相应城市收集管网前得以去除。针对第一类雨水径流所采用的截留设施为建筑物排水管过滤器，而模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器则均用于第二类雨水径流的过程截留。如图1所示，更为具体的，模块化人工湿地用于经生态滞留设施和下凹式绿地削减处理后的第二类雨水径流，悬挂式雨水井过滤器则用于经透水铺装削减处理后的第二类雨水径流。而生态树池本身就同时具备源头削减和过程截留的功能。

末端净化系统，由第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统构成，前者用于使第一类雨水径流处理后提升进而回用，后者用于将第二类雨水径流净化后排入下游水体。

结合图1所示，本实施例中所述第一类雨水径流回用处理系统由从城市收集管网中收集第一类雨水径流的雨水收集装置、与雨水收集装置相连的雨水回用管网及设于雨水回用管网末端的消毒灭菌设备共同构成，雨水回用管网的第一类雨水径流经过滤消毒灭菌后流入市政管网进行各种功能回用，包括用于路面浇洒、绿化用水和景观用水；其中雨水收集装置通常采用雨水桶。

第二类雨水径流净化排放系统由从城市收集管网中收集第二类雨水径流的雨水排水管网及连接其末端的净化装置，以净化源头削减及过程截留中未去除的污染物，所述净化装置由旋流式分离器和雨水综合处理池组成，经雨水排水管网流出的第二类雨水径流依次经旋流式分离器和雨水综合处理池净化后排入下游水体。

依旧结合图1所示，本实施例中所述第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统之间还连接设有溢流管网，当第一类雨水径流超出雨水收集装置的容纳量则超出的部分通过溢流管网排入雨水排水管网中同第二类雨水径流合并。而所述净化装置末端连接有直接回用管网，直接回用包括中水回用，城市景观和农田灌溉。

进一步结合图1所示，上述系统所实现的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理方法，其流程由下述四个处理步骤构成：

1）源头削减，该步骤利用海绵城市低影响开发的绿色设施分区归类削减初期面源雨水径流中的污染物，同时从源头削减径流总量，补充地下水，使得设计降雨量以内的雨水径流经源头削减后大部分被消纳；其中的分区归类是指将屋面雨水归为第一类雨水径流，将车行道、人行道、广场和停车场的雨水归为第二类雨水径流；其中屋面雨水具体是指流经住宅小区，商业及办公用楼的屋顶及外墙表面的雨水。

如图1所示，本实施例中涉及的绿色设施为普通屋面、绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装，其中普通屋面和绿色屋顶用于削减第一类雨水径流，而生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装则均用于削减第二类雨水径流。流经车行道、人行道、广场和停车场的雨水径流均可单独采用上述生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装四个绿色设施中的任意一个或几个进行削减。

2）管网分流，采用分流装置调节洪峰径流，使步骤1）中分区归类削减后超出设计降雨量的两类雨水径流通过地表分流装置能够漫流进入不同的城市收集管网，即如图1所示，将第一类雨水径流进入相应城市收集管网后最终能够分入雨水回用管网，而第二类雨水径流进入相应城市收集管网后则最终能分入雨水排水管网；

3）过程截留，该步骤在相应的城市收集管网前端安装截留设施，使得雨水径流中的污染物在进入相应的城市收集管网前得以去除；

针对第一类雨水径流所采用的截留设施为建筑物排水管过滤器，而模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器则均用于第二类雨水径流的过程截留。如图1所示，更为具体的，模块化人工湿地用于经生态滞留设施和下凹式绿地削减处理后的第二类雨水径流，悬挂式雨水井过滤器则用于经透水铺装削减处理后的第二类雨水径流。而生态树池本身就同时具备源头削减和过程截留的功能。

4）末端净化，采用雨水收集装置，如雨水桶收集经过程截留后的第一类雨水径流，使其进入雨水回用管网，最后经过滤消毒灭菌后流入市政管网进行各种功能回用，如同时用于路面浇洒、绿化用水和景观用水。同时使第二类雨水径流流入雨水排水管网，并通过净化装置以净化源头及过程截留中未去除的污染物，最后排入下游水体。如图1所示，所述净化装置是指旋流式分离器和雨水综合处理池，经雨水排水管网流出的第二类雨水径流依次经旋流式分离器和雨水综合处理池净化后排入下游水体。

并且如图1所示，步骤4）中当第一类雨水径流超出雨水收集装置的容纳量则通过溢流的方式排入雨水排水管网中同第二类雨水径流合并。而步骤4）中经净化装置净化后的第二类雨水径流直接回用，直接回用是指中水回用，城市景观和/或农田灌溉。

上述提到的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统的优点如下：

1）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，采用源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统及末端净化系统的组合。相比较传统雨水收集排放系统，本实用新型减少了对雨水管网的冲击负荷，可就地利用海绵城市低影响开发的绿色设施对初期雨水有针对性的分类进行源头削减，通过截留设施在雨水径流分流进入管网前对雨水径流内的污染物进行截留，最后在末端对第一类雨水径流处理后提升进而回用，对第二类雨水径流则净化后排入下游水体，是一项技术先进可靠、工艺稳妥、处理效率高、低影响且操作管理方便的控制面源污染的海绵城市雨水处理系统。

2）本实用新型是一种根据地块的地形、地貌和雨水特点，构建海绵城市低影响开发设施与净化相结合的雨水处理系统，是实现雨水径流资源化利用的途径。其合理利用景观空间并采用低影响开发技术，能够保护水质、减少径流量、缩短径流集聚时间、削减洪峰、补充地下水、减小土地侵蚀等，最大程度的模仿自然、恢复自然，从而实现整个环境和社会的可持续发展。

3）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，能够有效削减雨水径流总量和污染物总量。采用了本公司自行研制的先进的截留、过滤、净化设备，增加了对雨水径流污染物的去除效果。

4）本实用新型提供的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，末端经净化消毒的雨水可回用于路面浇洒、绿化用水，同时可以补充地下水，不仅能节约用水，还能减少对下游雨水管网冲击负荷，对改善生态环境发挥了重要的作用。

5）本实用新型为雨水径流面源污染找到了一种更全面系统的处理系统，处理效果好，具有很高的环境效益和生态效益。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于包括源头削减系统、管网分流系统、过程截留系统和末端净化系统，源头削减系统利用海绵城市低影响开发的相应绿色设施分别削减初期面源雨水径流中由城市里的屋面雨水组成的第一类雨水径流和由车行道、人行道、广场和停车场的雨水组成的第二类雨水径流的径流总量及其污染物，消纳设计降雨量以内的大部分雨水，并补充地下水；管网分流系统，包括地表用于调节洪峰径流的分流装置及连接分流装置并分别对应两类雨水径流的城市收集管网，用于将削减后超出设计降雨量的第一类雨水径流和第二类雨水径流分别引入不同的城市收集管网；过程截留系统，包括设置在城市收集管网前端的截留设施，用于将两类雨水径流中的污染物在进入相应城市收集管网前得以去除；末端净化系统，包括第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统，前者用于使第一类雨水径流处理后提升进而回用，后者用于将第二类雨水径流净化后排入下游水体。

2.根据权利要求1所述的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于所述第一类雨水径流回用处理系统包括从城市收集管网中收集第一类雨水径流的雨水收集装置、与雨水收集装置相连的雨水回用管网及设于雨水回用管网末端的消毒灭菌设备，雨水回用管网的第一类雨水径流经过滤消毒灭菌后流入市政管网进行各种功能回用，包括用于路面浇洒、绿化用水和景观用水；第二类雨水径流净化排放系统包括从城市收集管网中收集第二类雨水径流的雨水排水管网及连接其末端的净化装置，以净化源头削减及过程截留中未去除的污染物，所述净化装置由旋流式分离器和雨水综合处理池组成，经雨水排水管网流出的第二类雨水径流依次经旋流式分离器和雨水综合处理池净化后排入下游水体。

3.根据权利要求1所述的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于所述的绿色设施包括普通屋面、绿色屋顶、生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装，其中普通屋面和绿色屋顶用于削减第一类雨水径流，而生态滞留设施、下凹式绿地、生态树池和透水铺装则均用于削减第二类雨水径流，所述分流装置为地表的溢流孔或溢流管。

4.根据权利要求1所述的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于所述截留设施包括建筑物排水管过滤器、模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器，其中建筑物排水管过滤器用于第一类雨水径流的过程截留，而模块化人工湿地、生态树池和悬挂式雨水井过滤器则均用于第二类雨水径流的过程截留。

5.根据权利要求2所述的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于所述第一类雨水径流回用处理系统和第二类雨水径流净化排放系统之间还连接设有溢流管网，当第一类雨水径流超出雨水收集装置的容纳量则超出的部分通过溢流管网排入雨水排水管网中同第二类雨水径流合并。

6.根据权利要求2或5所述的一种控制面源污染的海绵城市雨水处理系统，其特征在于所述净化装置末端连接有回流管网与雨水回用管网相连，

用于将净化装置净化后的第二类雨水径流引入雨水回用管网同第一类雨水径流合并，或者净化装置末端连接有直接回用管网，直接回用包括中水回用，城市景观和农田灌溉。

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