申请日2010.10.21
公开(公告)日2011.03.02
IPC分类号E03F1/00; E03F5/00; C02F9/02; E03F5/22; E03F3/04; E03F5/10
摘要
本发明属于城市降雨径流处理技术领域，特别涉及一种降雨径流分质收集及净化的工艺与系统。路面的降雨径流经过雨水井、雨水管首先汇入截流池，利用潜污泵将截流池内储存的初期径流打入污水管网，与污水一同流向污水厂;后期径流通过出水堰溢流进入渗滤池，在渗滤池内经过覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层的过滤、吸附后直接排入自然水体。使用该工艺和系统可以有效分离污染较重的初期径流和污染较轻的后期径流，并使其流向各自的处理单元，同时处理后期径流使其达到可排放入自然水体、不易引发水体水华的水质标准，最终削减由径流引起的面源污染，保护自然水体水质。
权利要求书
1.降雨径流分质收集及净化工艺，其特征在于，路面的降雨径流经过雨水井、雨水管首先汇入截流池，利用潜污泵将截流池内储存的初期径流打入污水管网，与<A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.dowater.com/"><FONT
color=#000000>污水</FONT></A>一同流向污水厂;后期径流通过出水堰溢流进入渗滤池，在渗滤池内经过覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层的吸附、过滤后直接排入自然水体。
2.一种用于如权利要求1所述工艺的降雨径流分质收集及净化系统，包括截流池和渗滤池，其特征在于，在雨水管(2)上设置纵截面类似于直角梯形的截流池(3);在雨水管(2)下方的截流池(3)的前侧壁上部位置设置清洗翻斗(4)，截流池的底部为一斜坡，该斜坡自所述清洗翻斗(4)下方位置倾斜向下，延伸至截流池(3)的后侧壁;在截流池(3)底部的最低位置设置泥沙斗，并在所述泥沙斗内设置潜污泵(5)，截流池出水管(9)从潜污泵(5)引出至截流池外;在靠近截流池(3)后侧壁的外右侧壁上部位置设置溢流堰斗(6)，在所述溢流堰斗(6)的下方设置渗滤池(7);所述渗滤池(7)自上至下分为覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层，在渗滤池(7)的底部设置“丰”字型的集水管(8)，集水管(8)的主管与渗滤池出水管(10)连接，支管上设置集水孔。
3.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述截流池(3)由无缝钢板焊接而成，其底部斜面的坡度大于1°。
4.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述清洗翻斗(4)的宽度与截流池(3)相同，翻斗左下方通过转轴与截流池相连，翻斗右上方由插销固定于截流池壁上;若拔去插销，清洗翻斗会自行向截流池内部反转并倾倒斗内存水，清洗截流池(3)底部的淤泥。
5.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述潜污泵(5)含液位自动控制系统，当截流池内水位下降至一定程度后可由该液位自动控制系统停止潜污泵的工作。
6.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述渗滤池(7)的底层与周边均采用混凝土浇筑，能够满足防渗要求，避免地下水渗入。
7.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述集水管(8)的主管直径为80～120cm，支管直径40～60cm。
8.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述集水孔布置在集水管(8)的支管斜向下侧位置，集水孔的直径为1cm，孔间距15cm。
9.根据权利要求2所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述覆土层的厚度由实际土质而定，以径流下渗速度控制在0.3～0.6m/h为宜;所述石英砂层厚度为0.3～0.5m，无烟煤层厚度为0.3～0.5m，卵石层厚度为0.15～0.25m。
10.根据权利要求7所述的降雨径流分质收集及净化系统，其特征在于，所述石英砂层的填料为直径1～2mm不规则形状体，所述无烟煤层的填料为直径1.5mm的柱状体，所述卵石层的级配粒径由下至上分别为32mm、16mm、8mm、4mm。
说明书
降雨径流分质收集及净化的工艺与系统
技术领域
本发明属于城市降雨径流处理技术领域，特别涉及一种降雨径流分质收集及净化的工艺与系统。
背景技术
现有大中型城市多采用分流制排水系统，仅将污水收集入污水处理厂进行处理，而对经雨水管网汇集流入自然水体的径流不做任何处理即排放。已有研究表明，雨水径流中携带大量污染物，其形成的面源污染促进了水体水质恶化，尤其是其中磷元素的输入加速了水体富营养化的进程。对径流不加处理即直接排放的做法已经不能适应越来越严格的水体污染治理要求。但若将所有径流都汇集入污水厂，其不稳定的水量输入对污水厂会造成巨大冲击，影响污水厂运行，同时也需要在建设期增加巨额费用来扩增雨水管网的输水能力。
在整个降雨过程中，一般从产生径流开始计算初始约10～20min的径流被认为是初期径流，其污染程度相对严重。初期径流中携带的SS、COD、TN、TP等污染物均明显高于后期径流，接近甚至超过一般生活污水。而后期径流的污染相对较轻，可通过简单物理方法处理后排放。考虑到磷元素在水体富营养化方面的贡献，径流内固态及可溶态的磷应做为主题考虑对象被去除。
现有针对径流的发明专利多为采集、记录及检测装置，而非收集净化设施。少数拦截、处理工艺或针对农村面源，或采用不同方法，或主要削减污染物类型不同。例如中国科学院南京土壤研究所胡正义等于2006年8月30日公开的菜地土壤氮磷径流控制生态拦截方法，湖南省交通规划勘察设计院彭建国等于2007年7月11日公开的路面径流处理池等。
发明内容
为了有效削减降雨径流引起的水体污染，尤其是减少磷等营养元素随径流向自然水体的输入，本发明提供一种将初期降雨径流和后期径流分质收集然后分别流向各自处理单元，并针对径流中固态及可溶态的磷进行过滤和吸附以期净化后期径流的工艺。
该工艺的方案为：路面的降雨径流经过雨水井、雨水管首先汇入截流池，利用潜污泵将截流池内储存的初期径流打入污水管网，与污水一同流向污水厂;后期径流通过出水堰溢流进入渗滤池，在渗滤池内经过覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层的吸附、过滤后直接排入自然水体。
本发明还提供了一种用于实现所述工艺的降雨径流分质收集及净化系统，包括截流池和渗滤池，具体的技术方案为：在雨水管上设置纵截面类似于直角梯形的截流池;在雨水管下方的截流池的前侧壁上部位置设置清洗翻斗，截流池的底部为一斜坡，该斜坡自所述清洗翻斗下方位置倾斜向下，延伸至截流池的后侧壁;在截流池底部的最低位置设置泥沙斗，并在所述泥沙斗内设置潜污泵，截流池出水管从潜污泵引出至截流池外;在靠近截流池后侧壁的外右侧壁上部位置设置溢流堰斗，在所述溢流堰斗的下方设置渗滤池;所述渗滤池自上至下分为覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层，在渗滤池的底部设置“丰”字型的集水管，集水管的主管与渗滤池出水管连接，支管上设置集水孔。
所述截流池由无缝钢板焊接而成，其底部斜面的坡度大于1°。
所述清洗翻斗的宽度与截流池相同，翻斗左下方通过转轴与截流池相连，翻斗右上方由插销固定于截流池壁上;若拔去插销，清洗翻斗会自行向截流池内部反转并倾倒斗内存水，清洗截流池底部的淤泥。
所述潜污泵含液位自动控制系统，当截流池内水位下降至一定程度后可由该液位自动控制系统停止潜污泵的工作。
所述渗滤池的底层与周边均采用混凝土浇筑，能够满足防渗要求，避免地下水渗入。
所述集水管的主管直径为80～120cm，支管直径40～60cm。
所述集水孔布置在集水管的支管斜向下侧位置，集水孔的直径为1cm，孔间距15cm。
所述覆土层的厚度由实际土质而定，以径流下渗速度控制在0.3～0.6m/h为宜;所述石英砂层厚度为0.3～0.5m，无烟煤层厚度为0.3～0.5m，卵石层厚度为0.15～0.25m。
所述石英砂层的填料为直径1～2mm不规则形状体，所述无烟煤层的填料为直径1.5mm的柱状体，所述卵石层的级配粒径由下至上分别为32mm、16mm、8mm、4mm。
本发明的有益效果为，使用该工艺和系统可以有效分离污染较重的初期径流和污染较轻的后期径流，并使其流向各自的处理单元，同时处理后期径流使其达到可排放入自然水体、不易引发水体水华的水质标准，最终削减由径流引起的面源污染，保护自然水体水质。
附图说明
图1为所述降雨径流分质收集及净化系统的整体平面图;
图2为截流池的侧面剖视图;
图3为渗滤池的侧面剖视图。
图中标号：
1-雨水井;2-雨水管;3-截流池;4-清洗翻斗;5-潜污泵;6-溢流堰斗;7-渗滤池;8-集水管;9-截流池出水管;10-渗滤池出水管;11-覆土层;12-石英砂层;13-无烟煤层;14-卵石层。
具体实施方式
本发明提供了一种降雨径流分质收集及净化的工艺与系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，在雨水管2上设置截面类似于直角梯形的截流池3，该截流池3由无缝钢板焊接而成，其长度为3m，宽度为1.5m。在雨水管2下方的截流池3的前侧壁上部位置设置清洗翻斗4，其左下方以轴承与截流池体焊接在一起，右上方有插销，用于固定;该清洗翻斗4与截流池3的宽度相同，其侧面截面为0.3×0.3m的方形，共可储存135L径流。截流池3的底部为一斜坡，该斜坡自所述清洗翻斗4下方位置倾斜向下，延伸至截流池3的后侧壁，截流池3的最浅处为1.3m，最深处为2m，整个截流池的有效容积为4.9m3。在截流池3底部的最低位置设置泥沙斗，并在所述泥沙斗内设置潜污泵5，截流池出水管9从潜污泵5引出至截流池外。
在靠近截流池3后侧壁的外右侧壁上部位置设置溢流堰斗6，在所述溢流堰斗6的下方设置渗滤池7。该渗滤池7的尺寸为6×6×1.2m，底层和周边均采用混凝土浇筑，能够满足防渗要求，避免地下水渗入。所述渗滤池7自上至下分为覆土层11、0.4m的石英砂层12、0.4m的无烟煤层13和0.2m的卵石层14。所述覆土层的厚度由实际土质而定，以径流下渗速度控制在0.3～0.6m/h为宜;所述石英砂层的填料为直径1～2mm不规则形状体;所述无烟煤层的填料为直径1.5mm的柱状体，所述卵石层的级配粒径由下至上分别为32mm、16mm、8mm、4mm。在渗滤池7的底部设置“丰”字型的集水管8，集水管8的主管与渗滤池出水管10连接，支管上设置集水孔。集水管8的主管直径为100cm，支管直径50cm，集水孔布置在集水管的支管斜向下侧位置，集水孔的直径为1cm，孔间距15cm。
路面径流经过雨水井1、雨水管2首先汇入截流池3。清洗翻斗4平时正常存水，截流池泵空后，拔去插销，清洗翻斗重心偏移，自动向右方翻到，斗中存水冲洗池底淤积泥沙，一起流入泥沙斗。泥沙斗中放置潜污泵5，雨停后将初期径流通过截流池出水管9泵入污水管网。泥沙斗上方安装液位计，实时测定截流池内水位，当截流池内液位不能满足潜污泵工作需求时，由液位计传输信号至控制系统自动关闭潜污泵。截流池满时，继续进入的后期径流通过溢流堰斗6溢流进入渗滤池7。后期径流在渗滤池7内经过覆土层、石英砂层、无烟煤层和卵石层吸附、过滤作用，流入集水管8，并通过渗滤池出水管10直接排入自然水体。在覆土层还可种植耐旱植物，如景天科、马齿苋科等;在截流池溢流入渗滤池处及渗滤池表面利用简单布水管及砖石导流方式，使渗滤池布水尽量均匀。