CN211037583U - 一种模块化屋面雨水收集利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配化屋面雨水收集利用装置，主要包括雨水导流槽、雨水收集漏斗、垃圾滤网、雨水引流管、雨水分流管、初期雨水弃流箱、干净雨水收集管、可替换填料净化柱，以及雨水收集利用蓄水箱。本实用新型具有无需外加动力，仅依靠雨水重力自流运行的优势；本装置针对前期污染严重的初期雨水具有自动化弃流，对后期干净的雨水具有三级过滤吸附的净化效果；整个装置结构简单，设计合理，可以实现预制装配化施工。在雨水净化再利用方面，通过简单的初期雨水弃流和简单的过滤净化，可达到城市杂用水的水质标准，经济高效，具有较大的应用与推广价值。

Description

一种模块化屋面雨水收集利用装置

技术领域

本实用新型属于建筑技术领域，具体涉及一种模块化屋面雨水收集利用装置。

背景技术

我国淡水资源紧缺，人均占有水资源量仅为世界人均水资源的四分之一。雨水作为自然界中的优质淡水资源，回收利用雨水不仅具有显著的节水效能，还能缓解水资源危机。而对于屋面雨水的回收利用，是利用雨水资源的一个很好的切入口。通过对屋面雨水的收集与利用，不仅可以缓解水资源紧缺问题，还可以对目前普遍存在于城镇内涝问题具有疏浚排水作用，是对海绵城市理念的践行。

因此，近期有人提出了对屋面雨水进行收集净化再利用的理念。研究发现，我国雨水具有刚下的初期雨水污染严重，含有较高的COD_Cr、SS、TN等污染物质，而后期的雨水水质则呈现澄清、低污染的特征，其主要污染物是少量的细微悬浮物；但目前市场上的净化装置大多是对所有雨水笼统性收集，再进行多流程的过滤沉淀等净化处理，占地面积大；净化系统复杂、流程繁琐；而且需要安装水泵外加动力导致耗能，不符合经济环保理念。

对此，我们提出一种利用球阀自动控制的原理，对前期重污染的雨水进行弃流，以提高收集雨水的水质，降低对后期雨水的净化要求；达到只需对后期的干净雨水进行简单过滤处理就可以满足城市杂用水的水质标准，使净化流程显著简化，节约了大量用地；此外，因为净化流程简单，整套系统可实现全过程仅依靠重力自流的运行模式，无需额外安装水泵，无额外能耗。不仅如此，因为系统简单可将整个装置在制造厂模块化预制，在施工现场进行快速拼装即可投入使用的模块化装配施工。

采用本方案的屋面收集系统相比现行技术具有简单可靠、经济高效、安装快捷等效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题而提供一种净化效率高、绿色节能、占地面积小、施工简单的模块化屋面雨水收集利用装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种模块化屋面雨水收集利用装置，主要由雨水引流单元、雨水净化单元、雨水弃流单元和雨水收集利用单元组成；其中，雨水引流单元主要包括雨水导流槽、雨水收集漏斗、垃圾滤网、雨水引流管；雨水弃流单元主要包括雨水分流管、初期雨水弃流箱；雨水净化单元主要包括水平干净雨水收集管、可替换填料净化柱，雨水收集利用单元主要包括蓄水箱和出水管；

进一步的，导流槽沿屋檐下部设置，槽内左高右低设置一定坡度并在右侧槽底开口用螺钉连接雨水收集漏斗，使落入导流槽的雨水沿槽向漏斗汇流。

进一步的，在雨水收集漏斗的上端铺以一个PVC材质的垃圾滤网，下端螺纹连接雨水引流管。

采用上述技术方案，可使雨水很好的汇集流入装置内，垃圾滤网可以拦截过滤被雨水冲刷下的枯枝、落叶等大体积垃圾杂物进入装置内，堵塞管道。

进一步的，引流管下端再与雨水分流管螺纹连接，所述的雨水分流管具有一个水平出口和两个竖直出口，其中上出口接引流管，下出口接初期雨水弃流箱，中间水平出口则与水平干净雨水收集管相连。

采用上述技术方案，可使进入系统的初期雨水首先流入雨水弃流箱，进行选择性弃流。因为一方面，由于空气中含有大量扬尘、VOCs(挥发性有机化合物)、氮氧化合物、硫氧化合物等污染物质，这些污染物质在下雨过程中会被雨水溶解富集(大气污染物湿沉降)，形成一般的过滤和吸附操作无法处理净化的污染严重的初期雨水；另一方面，屋面长期露天，其表面也将含有大量灰尘，流经屋面的雨水也将屋面的大量灰尘冲刷进入收集系统，使初期雨水含沙量大，浑浊度高；虽然混入雨水的泥沙灰尘可通过过滤或沉淀去除，但是过滤会很快堵塞滤料，使滤料更换频繁；沉淀需要另设沉淀池，占地面积大，且需要定期处理排放沉淀污泥，操作复杂。因此，选择将初期雨水单独收集，并直接弃流排放，以提高收集雨水的水质，降低对后期雨水的净化要求，简化净化流程和降低净化成本。

进一步的，所述弃流箱内部设有液位球阀控制器，液位球阀控制器具有一个可随箱内液位上下浮动的浮球，当弃流箱内无水或者水位低时，浮球位于箱底，弃流箱的初期雨水进水管处于通路状态；当箱内液位达到设计高度，浮球上浮，带动球阀活塞封闭进水管，迫使后期干净的雨水流入水平设置的干净雨水收集管，进入雨水过滤净化单元。

进一步的，所述弃流箱外部底端设有阀门，用于停雨后将收集的初期雨水开阀弃流，以便下次弃流箱使用。

采用上述技术方案，可自动实现对初期雨水的单独收集和弃流排放，对后期较干净的雨水进行收集利用。

进一步的，水平干净雨水收集管下端螺纹连接有多根竖直设立的可替换的填料净化柱，填料净化柱下端也与置于地面的蓄水箱箱顶螺纹连接。

采用上述技术方案，既保证了过滤柱的净化效果，又最大限度的利用了填料净化柱的净化效能。因为，当雨水量小时，雨水主要从靠近引流管的填料净化柱流过，当雨水大时，多根填料净化柱才同时负荷运行。所以，最先堵塞失效的将是最靠近引流管端填料净化柱。因此，每次更新替换时只需根据堵塞情况部分替换先污染的填料净化柱。

进一步的，所述填料净化柱内填充了三级组合过滤吸附材料，填充顺序从上至下依次为改性纤维滤球(粒径30～35mm)，石英砂(粒径3～5mm)和铁矿石(粒径3～5mm)；每种填充过滤吸附材料下部用网状PVC隔板铺以一层过滤棉布进行支撑和分隔过滤吸附材料；每层滤料厚度在15～35cm之间，且厚度不一。

采用上述技术方案，因上层滤料粒径大，首先起过滤作用，下层滤料粒径小，同时起过滤和吸附作用，通过三级滤料的协同过滤和吸附作用，达到将后期干净雨水中主要的悬浮污染物去除的效果。使最终收集的雨水达到城市杂用水的水质标准。

进一步的，在蓄水箱底部的设有一带阀门的出水管，在蓄水箱液位最高处设有溢流孔。

采用上述技术方案，出水管可以外接用水端，将收集净化的干净雨水作为浇花绿化、洗车洁净等非饮用水水源。溢流孔可使蓄水箱蓄满自动从流孔溢流外排，达到自动化控制效果。

综上所述，与现有屋面雨水收集利用装置相比，本实用新型具备以下有益效果：1.整个装置仅依靠重力自流运行，无需安装水泵外加动力；每根填料净化柱可单独拆卸替换与维修；具有节能环保，循环经济的特点。

2.整个装置通过对初期雨水的弃流，简化了后期雨水的净化流程，使整个装置具有占地面积小、净化成本低的特点。

3.整个装置各个管道和装置主要通过螺纹或螺钉连接，各单元界限清晰，连接组装方便，可实现装配化施工。

附图说明

图1为一种模块化屋面雨水收集利用装置的结构示意图，此图为正视图；

图2为一种模块化屋面雨水收集利用装置垃圾滤网示意图，此图为俯视图；

图3为一种模块化屋面雨水收集利用装置的弃流箱内液位球阀的通路示意图，此图为正视图；

图4为一种模块化屋面雨水收集利用装置的弃流箱内液位球阀的闭路示意图，此图为正视图；

图5为一种模块化屋面雨水收集利用装置的填料净化柱的滤料布置示意图，此图为正视图；

图中：1-屋檐；2-雨水导流槽；3-雨水漏斗；4-垃圾滤网；5-雨水引流管；6-雨水分流管；7-初期雨水弃流箱；8-液位球阀；9-水平干净雨水收集管；10-可替换填料净化柱；11-蓄水箱；12-初期雨水进水管；81-浮球；82-球阀活塞；12-改性纤维滤球；14-石英砂；15-铁矿石；16-过滤棉布；17-PVC隔板；18-弃流箱阀门；19-排水管；20-溢流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图5所示，一种模块化屋面雨水收集利用装置，主要包括雨水导流槽、雨水收集漏斗、雨水引流管、雨水分流管、初期雨水弃流箱、干净雨水收集管、可替换填料净化柱，以及用于雨水收集利用的蓄水箱。

具体连接装配方式如下：如图1、图2所示，在房屋墙体屋檐1的一侧设置有具有一定坡度的雨水导流槽2，在导流槽最低处设有雨水漏斗3，在雨水漏斗口设有垃圾滤网4，垃圾滤网4可以防止例如树枝、树叶等垃圾杂物进入雨水收集系统内导致堵塞；雨水漏斗下端连接雨水引流管5，引流管5与雨水分流管6连接，可将初期污染雨水与后期干净雨水进行分流；初期雨水先流入初期雨水弃流箱7，弃流箱内设有利用浮球自动控制的液位球阀8；后期干净雨水将流入水平的干净雨水收集管9，在干净雨水收集管9下端连接多根竖直设立的可替换的填料净化柱10，填料净化柱下端连通置于地面蓄水箱11。

如图3-4所示，弃流箱的作用是将每次降雨形成的污染严重、泥沙含量高、高浑浊的初期雨水进行单独收集弃流，以减轻后期雨水的净化负荷，简化后期雨水的净化流程；弃流箱的容量可根据当地的平均降雨量因地制宜设定；弃流箱内浮球可根据弃流箱内的液位上下浮动，当箱内液位低时，球阀位于箱底，初期雨水进水管12呈通路状态，如图2所示；当箱内液位达到设计高度时，浮球81将随液面上浮，上浮的浮球通过可活动的连接杆顶起球阀活塞82从而封闭初期雨水进水管，如图3所示，迫使后期干净的雨水流入水平干净雨水收集管9内，进入雨水过滤净化单元。

如图5所示，可替换填料净化柱内填充了三级组合过滤吸附材料，填充顺序从上至下依次为改性纤维滤球13(粒径30～35mm)，石英砂14(粒径3～5mm)和铁矿石15(粒径3～5mm)。每层滤料间由在上表面铺有一层过滤棉布16的PVC隔板17作为隔离层；三种组合滤料上层滤料粒径大，首先起过滤作用，下层滤料粒径小，同时起过滤和吸附作用，通过三级滤料的协同过滤和吸附作用，可将后期干净雨水中悬浮污染物去除。三级滤料可根据当地的雨水水质情况和回用利用水质要求填充不同的厚度。

如图1所示，在弃流箱底端设有弃流箱阀门18用于雨停收集完毕后，将前期收集的重污染、高浑浊的初期雨水开阀弃流，以便下次弃流箱使用；在蓄水箱底端设有带阀门的排水管19，可外接用水端，将收集净化的干净雨水用于浇花绿化、洗车洁净等非饮用水水源。在蓄水箱最高液位处设有一个溢流孔20，当蓄水箱内水位过高将从溢流孔20外流。

Claims (5)

1.一种模块化屋面雨水收集利用装置，其特征在于：主要由雨水引流单元、雨水净化单元、雨水弃流单元和雨水收集利用单元连接组成；雨水引流单元包括雨水导流槽、雨水收集漏斗、垃圾滤网、雨水引流管，雨水弃流单元主要包括雨水分流管、初期雨水进水管、初期雨水弃流箱，雨水净化单元主要包括水平干净雨水收集管、可替换填料净化柱，雨水收集利用单元主要包括蓄水箱和排水管；雨水引流单元上侧的雨水导流槽设在建筑屋檐下部，雨水引流单元的雨水引流管下端与雨水弃流单元的雨水分流管相连，通过雨水分流管与雨水弃流单元和雨水净化单元连接成整体，雨水弃流单元的初期雨水进水管上端与雨水分流管下侧连接，雨水净化单元的水平干净雨水收集管端部与雨水分流管横向水平连接，在雨水净化单元的可替换填料净化柱下端与雨水收集利用单元竖向连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化屋面雨水收集利用装置，其特征在于：所述雨水弃流单元中的雨水分流管由三通分流，上通路与雨水引流管连接，下通路与初期雨水弃流箱连接，左侧水平通路与水平干净雨水收集管连接。

3.根据权利要求1所述的一种模块化屋面雨水收集利用装置，其特征在于：所述雨水弃流单元中的初期雨水弃流箱内部安装液位球阀，当弃流箱内无雨水或雨水液位低时，初期雨水进水管处于通路进水状态，当箱内液位达到设计液位时，通过球阀上浮使活塞封闭进水管，使雨水弃流通路断开，雨水将流向雨水净化单元。

4.根据权利要求1所述的一种模块化屋面雨水收集利用装置，其特征在于：雨水净化单元中的可替换填料净化柱由改性纤维球、石英砂、铁矿石三种过滤吸附材料填充组成，净化水体并引流至雨水收集利用单元。

5.根据权利要求1所述的一种模块化屋面雨水收集利用装置，其特征在于：所述雨水收集利用单元的蓄水箱底部设出水管，最高处设溢流孔，所述出水管外接用水端，进行水源再利用；所述溢流孔使蓄水箱蓄满自动从流孔溢流外排。

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