一种建筑垂直绿化雨水收集与回用装置的制作方法

本发明属于一种环境绿化设施，具体涉及一种建筑垂直绿化雨水收集与回用装置。

背景技术：

从 20 世纪 80 年代开始，随着园林绿化发展步伐开始加快，我国的绿化覆盖率越来越大，而绿化相关技术也在不断更新。随着城市化的进程，“花园城市”、“园林城市”、“生态城市”等成为了国内城市建设的目标，推动了城市绿化的发展。北京市、上海市、深圳市等我国一线城市在我国的垂直绿化中起着带头领军的作用，我国各地城市都相继开展了垂直绿化建设的研究和实践工作。随着人们对城市生态环境认识的不断加深，城市绿化的重要性日益显现出来，而垂直绿化也逐渐成为我国提高城市绿化覆盖率、加强城市生态建设的重要手段之一。目前，我国的垂直绿化工作正处在快速发展的阶段。垂直绿化已经具有一定水平，但是地域发展不均衡、新型应用模式尚未开发等是存在的比较突出的问题。

近年来，由于我国城市内涝灾害频发，如何科学、有效地解决城市内涝成为政府与专业人员关注的热点。据统计，2012 年我国有 144 个县级以上城市遭受了不同程度的内涝灾害，给城市造成很大的损失和负面影响。除城市内涝外，雨水径流污染是我国城市水污染治理过程中必须面对的另一重大课题。

现有的垂直绿化技术手段是：1、标准立体绿化，采用预制绿化模块，形成单体式绿墙、区块式绿墙和综合式绿墙。2、利用爬滕植物的墙面绿化，一般采用地植的方式，通过附壁式、牵引附壁式等方式形成的墙体绿化，多适用于低层建筑，利用附架式可以应用于高层建筑。3、墙面种植箱、种植槽，利用墙面花斗、墙顶花槽、墙基花池的形式构成的墙体绿化。以上三种形式的垂直绿化方式，均只能起到对建筑的遮蔽、降噪、滞尘、减少光污染、改善环境小气候、对建筑表面保护等作用。但是这三种形式都需要采用较为复杂的管道供水，对天然降雨的利用效果甚微。中国专利文献CN 105821523 A 公开的“一种建筑墙面垂直绿化雨水利用结构”，该技术虽然能减少雨水排放对城市管网造成的压力，能够节约收集屋面雨水作为垂直绿化系统的供水水源，但存在的问题是：（1）通过垂直绿化雨水利用结构的出水不能达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》（GB/T14190-2002）的城市绿化标准及《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）中规定的处理后雨水CODcr、SS指标。（2）需要较大的集水池收集种植槽的滤后水及潜水泵供给各种植槽植物的用水，没有充分利用天然雨水的高程优势，还消耗了能源。（3）仅适合于较低层的建筑，若利用于高层建筑，必然存在水箱和潜水泵较多，管理维护不便、能耗大、隔音效果不好时噪声大等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种建筑垂直绿化雨水收集与回用装置，它既具有蓄水能力，削减雨水峰值，又能净化雨水，在降低的SS、CODcr等污染物的同时，控制氮、磷浓度达标，还能实现水箱对装置的自动补水和环境绿化。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有雨水进水立管、雨水收集立管、雨水净化生态槽体和自用水水箱，靠近墙壁的自用水水箱与雨水净化生态槽体并排组合，雨水进水立管和雨水收集立管分别设在雨水净化生态槽体两端，雨水净化生态槽体分为若干区段，依次按好氧硝化区段与缺氧反硝化区段交替排布；雨水净化生态槽体末尾区段为化学除磷填料模块；

所述好氧硝化区段由下至上依次设有填料层、种植土层和绿化植物；所述缺氧反硝化区段包括缺氧箱，缺氧箱内装有上下交错的折流板，折流板之间填充生物卵石填料，缺氧箱进水侧的底部设置多个连通前一个好氧硝化区段的进水孔，缺氧箱出水侧的上部装有连通后一个好氧硝化区段的配水渗透管，缺氧箱顶面布置草坪层；

雨水进水立管上连接进水渗透管，进水渗透管采用90°弯管插入第一好氧硝化区段的种植土层中，化学除磷填料模块的出水区设置有连通自用水水箱的连通口，在自用水水箱底部对应好氧硝化区段设置有嵌入填料层中的回用水穿孔配水管，回用水穿孔配水管的主管上装有单向阀，自用水水箱上部设置有溢流出水管，溢流出水管与雨水收集立管连通。

本发明技术效果是：

本发明布置在建筑垂直立面，充分利用了建筑的高程空间；利用雨水净化生态槽体和自用水水箱的蓄水能力，起到削减雨量，减轻雨水管网的过流压力的作用；在降低的SS、CODcr等污染物的同时，采用好氧硝化菌和缺氧反硝化菌的交替处理作用能强化雨水的脱氮效果，在装置末端出水采用了化学除磷模块，保证出水的磷浓度达标；每个装置单独配有自用水水箱，通过单向阀实现水箱对装置的自动补水，无需消耗其他能源，解决了绿色植物在干旱期的供水问题，多余的雨水通过雨水收集立管输送供后续他用；实现了降噪、滞尘、减少光污染、改善环境小气候、对建筑表面保护、污染物削减、雨水利用和径流控制等多重功效。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明上表层的平面图；

图2为本发明内低面的平面图；

图3为图1中B-B的剖视图；

图4为图1中A-A的剖视图；

图5为图1中C-C的剖视图。

图中：1、回用水穿孔配水管；2、雨水净化生态槽体；3、化学除磷填料模块；4、好氧硝化区段；5、填料层； 6、雨水进水立管；7、溢流口；8、进水渗透管；9、缺氧反硝化区段； 10、草坪层；11、雨水收集立管；12、连通口；13、自用水水箱；14、单向阀；15、溢流出水管；16、种植土层； 17、绿化植物；18、缺氧箱；19、折流板；20、进水孔；21、配水渗透管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明包括有雨水进水立管6、雨水收集立管11、雨水净化生态槽体2和自用水水箱13，靠近墙壁的自用水水箱13与雨水净化生态槽体2并排组合，雨水进水立管6和雨水收集立管11分别设在雨水净化生态槽体2两端，雨水净化生态槽体2分为若干区段，依次按好氧硝化区段4与缺氧反硝化区段9交替排布；雨水净化生态槽体2末尾区段为化学除磷填料模块3；

如图3所示，所述好氧硝化区段4由下至上依次设有填料层5、种植土层16和绿化植物17；如图4和图5所示，所述缺氧反硝化区段9包括缺氧箱18，缺氧箱18内装有上下交错的折流板19，折流板19之间填充生物卵石填料，缺氧箱18进水侧的底部设置多个连通前一个好氧硝化区段的进水孔20，缺氧箱18出水侧的上部装有连通后一个好氧硝化区段的配水渗透管21，缺氧箱18顶面布置草坪层10；

如图2、图3和图5所示，雨水进水立管6上连接进水渗透管8，进水渗透管8采用90°弯管插入第一好氧硝化区段的种植土层16中，化学除磷填料模块3的出水区设置有连通自用水水箱13的连通口12，在自用水水箱13底部对应好氧硝化区段设置有嵌入填料层5中的回用水穿孔配水管1，回用水穿孔配水管1的主管上装有单向阀14 ，自用水水箱13上部设置有溢流出水管15，溢流出水管15与雨水收集立管11连通。

所述雨水进水立管6与进水渗透管8的连接口处能起到均匀分配雨水的作用。

如图5所示，所述的缺氧箱18进水侧的底部设置进水孔20，进水孔20设置粗格栅。缺氧箱设置折流板19，折流板间距采用由窄渐宽布置方式，防止出现短流。所述的缺氧箱18出水侧设置配水渗透管21，配水渗透管21埋在种植土层16的表层，起到均匀配水的作用。

所述的化学除磷填料模块3可定期更换，出水与无机金属盐药剂的接触，使水中溶解性的盐类（如磷酸盐）反应生成颗粒状、非溶解性的物质。

如图5所示，在与进水渗透管8连接处下方的雨水进水立管6上开有溢流口7，溢流口7的标高应介于种植土层16顶部标高和雨水净化生态槽体2四周顶部标高之间。

如图2所示，所述的回用水穿孔配水管1的主管上设置单向阀14，可根据填料层5和种植土层16中水头的大小控制自身的阀门的启闭，起到及时补水的作用。填料层5的特性比表面积大，吸附性能好，离子交换能力强，化学性能稳定，水力传导率较大，可使装置的复氧能力增强，提高污染物的去除效果。

所述的种植土层16上层铺设一层原生土壤，采用土壤与陶粒混合，可适量添加少量铝盐和铁盐。

所述的绿化植物17最好选用乡土植物，存活率高，维护成本较低。选用的植物需满足浅根、耐贫瘠、耐寒、耐旱的强阳性或强阴性攀援植物为主。

根据当地的暴雨强度及环境条件进行小试后确定，调整本发明装置各部分的尺寸、材质、植物，达到优良的运行工况。

本发明的工作原理是：

降雨初期，雨水在屋顶汇集形成径流，雨水沿着雨水斗进入雨水进水立管，通过进水渗透管8流入好氧硝化区段的种植土层，植物光合作用产生的氧气通过通气组织输送到根部，在根区还原态的介质中形成氧化态的微环境，有氧区域促进微生物发生硝化作用，富含硝态氮的雨水渗透过种植土层16、填料层5，由缺氧箱的进水孔20进入缺氧箱18，经过缺氧箱18内部折流板19的导流作用，增加了雨水的缺氧时间，在反硝化菌的作用下发生反硝化反应，实现雨水一级脱氮。然后雨水从缺氧箱18进入配水渗透管21，由配水渗透管21的开孔进入下一级的种植土层16，重复以上的过程，实现了多级串联处理，强化了雨水的脱氮效果。在最后一级采用化学除磷填料模块3，保证出水磷浓度达标。然后由连通孔12进入自用水水箱13，多余的雨水通过溢流出水管15进入雨水收集立管11，雨水收集立管11末端可接收集池，供后续绿化等用水。

随着雨量的增加，屋面径流的增加，导致建筑垂直绿化雨水收集与回用装置的表面积水过多，多余的雨水通过溢流口7进入雨水进水立管6，供给下一层建筑垂直绿化雨水收集与回用装置的进水。

无雨阶段，储存的雨水通过自用水水箱13底部的多个回用水穿孔配水管1，由于自用水水箱13与种植土层16、填料层5 的水头差，自动打开每个回用水穿孔配水管1的主管上的单向阀14，流入填料层5，通过毛细作用补给种植土层16中植物根系的生长。当自用水水箱13与种植土层16、填料层5两侧的水头相等时，单向阀14关闭，停止供水。

本发明应用在高层建筑中，由一根雨水进水立管6、一根雨水收集立管11和配置在外墙的多层雨水净化生态槽体2与自用水水箱13组合体构成，雨水进水立管6的进水为屋面收集的雨水，雨水进水立管6分别通过多个进水渗透管8配水于多层雨水净化生态槽体2，且其末端与小区雨水管网相连。雨水收集立管11与多层自用水水箱13的溢流出水管15相连，且其末端接入小区雨水收集池，供后续绿化等其他用途。所以本发明具有扩展性，既能用于低层建筑，也适用于高层建筑。

本发明的具有优点是：1、布置在建筑垂直立面，充分利用了建筑的高程空间；2、利用垂直绿化装置的蓄水能力，起到削减雨量，减轻雨水管网的过流压力的作用；3、在降低的SS、CODcr等污染物的同时，采用好氧硝化菌和缺氧反硝化菌的交替处理作用能强化雨水的脱氮效果，在装置末端出水采用了化学除磷模块，保证出水的磷浓度达标；4、每个装置单独配有自用水水箱，通过单向阀实现水箱对装置的自动补水，无需消耗其他能源，解决了绿色植物在干旱期的供水问题，多余的雨水通过雨水收集立管输送供后续他用；5、与现有海绵城市建设指南的低影响开发设施（绿色屋顶、下凹式绿地、生态树池等）联合使用，尤其在水平空间用地紧张的地区，节约用地；6、实现了降噪、滞尘、减少光污染、改善环境小气候、对建筑表面保护、污染物削减、雨水利用和径流控制等多重功效。