[實(shí)用新型]用于屋面初期雨水處理的落水管混凝藥劑自動(dòng)投加裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720807660.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN206915924U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建鋒;張挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/10
• 分類號(hào): C02F9/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 姚詠華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種利用落水管中雨水重力勢(shì)能實(shí)現(xiàn)初期雨水識(shí)別與混凝藥劑自動(dòng)投加的裝置。

背景技術(shù)

在城鎮(zhèn)建設(shè)與發(fā)展過程中，雨水資源化日益得到重視。高效的雨水收集與利用在減輕城市內(nèi)澇的同時(shí)，可以顯著減緩城市發(fā)展中面臨的水資源短缺壓力，同時(shí)也可以有效控制由于降水沖刷引起的面源污染。雨水資源化已經(jīng)成為目前海綿城市建設(shè)的主要內(nèi)容之一。

研究表明，雨水作為一種相對(duì)水質(zhì)較為好的水資源，經(jīng)過初步處理可以作為城市雜用水用于道路澆灑、綠化及沖廁。基于雨水產(chǎn)匯流特點(diǎn)和污染負(fù)荷變化規(guī)律，降雨初期雨水處理是改善雨水水質(zhì)的有效措施。降雨形成徑流后的前30分鐘內(nèi)，初雨的污染SS、COD、氨氮和總磷負(fù)荷占比高達(dá)69％、83％、73％和80％(詳見圖2)。有效的初期雨水處理可以實(shí)現(xiàn)雨水源頭就地回用，并實(shí)現(xiàn)徑流量消峰、蓄滯的作用。

初期雨水徑流及污染特征與下墊面特征密切相關(guān)，樓宇屋面初期雨水中的污染物主要有樹木枝葉、風(fēng)吹雜物和大氣降塵，其中樹木枝葉和風(fēng)吹雜物可以通過屋面雨水口柵網(wǎng)有效分離，由于大氣降塵所產(chǎn)生的SS是屋面初雨的主要處理對(duì)象。SS類污染物的顯著特征是粒徑小、難沉淀，初期雨水進(jìn)入地面后由于顆粒物粒徑小、易堵塞，因此致使在可滲透區(qū)域的下滲能力也受到限制。在回收利用時(shí)也需要增加處理難度和成本。

屋面初期雨水由于其中所含的污染物質(zhì)濃度較高，為控制雨水系統(tǒng)排放對(duì)受納水體污染，在現(xiàn)有城市的雨水系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)多采用“初期高濃度雨水直接棄流進(jìn)入污水管道、后期雨水收集利用或排放”的模式，但這對(duì)于排水系統(tǒng)負(fù)荷的沖擊不可避免。

屋面初期雨水棄流處置的具體方式多樣，但都遵循一般性的操作流程。降雨初期時(shí)，降落到屋面上的前2～5mm的雨水沖刷屋面，一般污染較為嚴(yán)重，但流量較小，因此在最前端的雨水井中，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和專有設(shè)備，將初期雨水分流排放至臨近的污水管道中；在徑流量增大時(shí)，利用水動(dòng)力變化啟動(dòng)相應(yīng)的閥板關(guān)閉排污管，雨水開始進(jìn)入相應(yīng)的雨水系統(tǒng)中。

現(xiàn)有的初期雨水棄流模式存在的主要不足主要包括以下幾方面。首先，棄流的雨水通過污水管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸最終進(jìn)入污水廠或者人工濕地進(jìn)行處理，相對(duì)于流量比較穩(wěn)定的城鎮(zhèn)污水量，雨水徑流棄流進(jìn)入污水系統(tǒng)后對(duì)污水處理廠的負(fù)荷沖擊巨大，導(dǎo)致污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模和運(yùn)行成本上升。其次，降雨事件存在較大的隨機(jī)性，初期雨水棄流量和棄流污染物濃度的巨大變化范圍，也對(duì)污水管網(wǎng)和處理設(shè)施的設(shè)計(jì)運(yùn)行提出了更高的要求。第三點(diǎn)，現(xiàn)有的雨水棄流設(shè)施的控制方式主要包括手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制棄流設(shè)施需要在降雨時(shí)人工去開啟，需要大量的人力資源支持，僅用于大管道的節(jié)點(diǎn)控制，同時(shí)也可能存在諸如閥板關(guān)閉不及時(shí)、不可靠，導(dǎo)致的初期污染雨水全部直接排放等問題；自動(dòng)切換是在降雨開始到15～20min時(shí)通過自控設(shè)備關(guān)閉污水閥，同時(shí)開啟清水閥，將后期清凈雨水切換到雨水管線內(nèi)或直排系統(tǒng)，自動(dòng)切換系統(tǒng)工作可靠節(jié)省人力但費(fèi)用高，同時(shí)由于工作環(huán)境較差，自控系統(tǒng)的故障頻發(fā)。

與本申請(qǐng)相關(guān)的申請(qǐng)舉例如下：申請(qǐng)?zhí)枺篊N201410210848.7，實(shí)用新型名稱為一種落水管上的初期雨水棄流系統(tǒng)，該裝置過于復(fù)雜，需要不定期的清洗，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜清洗也比較困難，而且該實(shí)用新型使用的材料為鋼鐵，且易產(chǎn)生生銹污染雨水，建設(shè)費(fèi)用較高，同時(shí)操作復(fù)雜、且不具有初期雨水污染物處理的能力。

實(shí)驗(yàn)研究表明，在屋面徑流形成后到的20～30分鐘徑流中，投加一定量混凝劑，通過混凝可以有效實(shí)現(xiàn)SS類污染物的沉淀截留，其濁度、TN、TP和COD的去除率分別為95％、74％、82％和91％。同時(shí)由于雨水中顆粒物經(jīng)過混凝處理粒徑增大，減緩了細(xì)小顆粒對(duì)下滲介質(zhì)的堵塞，改善了初期雨水在綠地中的下滲能力。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種利用屋面落水管中雨水的重力勢(shì)能實(shí)現(xiàn)初期雨水中液態(tài)混凝藥劑的自動(dòng)投加的裝置。該裝置填補(bǔ)了現(xiàn)今屋面徑流初期雨水處理的空白，通過在落水管上中加入一個(gè)簡單的裝置起到對(duì)建筑屋頂溢流初期雨水的處理作用。本裝置能夠有效處理降落到地面屋面以及道路橋梁路面流到落水管的溢流雨水，在不影響其落水管正常排放屋面的前提下，對(duì)其進(jìn)行混凝處理，形成的絮體經(jīng)落水管出口之后的綠地或水體中沉淀截留，可顯著降低初期雨水徑流中污染物濃度。裝置制造簡單、造價(jià)低，不需要外加動(dòng)力；結(jié)合自然蒸發(fā)過程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)簡便的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)初期雨水的自動(dòng)識(shí)別；該裝置安裝簡便，處理效果好，可用于新建樓宇或老舊樓宇改造，具有較好的應(yīng)用前景。

本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。