一种雨水综合处理系统的制作方法

本发明属于水资源利用与保护领域，具体涉及一种雨水综合处理系统，适用于处理轻度污染的雨水。

背景技术：

由于不透水路面比例的增加，雨水在降落和冲刷路面的过程中，易携带大气中及地面上的悬浮物(ss)、氮、磷等污染物质而进入受纳水体或排水管网。

对雨水进行收集和净化是水资源综合利用的一种新途径。目前对雨水的人工处理普遍采用传统处理工艺，主要的工艺单元包括筛网和格栅，混凝，沉淀，过滤；其中混凝、沉淀，过滤等装置占地面积较大，运行成本较高。

对雨水的自然处理主要是采用雨水花园，现有雨水花园基本都是从上到下垂向层级结构，依次是植被，蓄水层，覆盖层，种植土层，填料层和砾石层。通过土壤渗滤和生态滞留等作用，雨水花园可以有效削减雨洪流量，多地雨洪监测结果显示，雨水花园平均减少75％～80％的地面雨水径流量。

雨水花园除了能够有效地进行雨水渗透之外，还具有多方面功能；能够有效去除径流中的悬浮物，有机污染物以及重金属离子，病原体等有害物质；通过合理的植物配置，利用植物的蒸腾作用可以调节环境中空气的湿度与温度，改善小气候环境。此外，与传统的草坪景观相比，雨水花园的建造成本较低，且维护管理较为简单，能够给人以新的景观感知与视觉感受。但如果地面雨水径流中的泥沙等悬浮物含量过大，或者长时间流经雨水花园，会不断沉积在雨水花园表层，不易清理，严重影响雨水花园的削减雨洪水量和污染负荷功能的发挥。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种更好地对轻度污染雨水进行综合处理的系统。该系统的处理工艺流程为除砂装置，雨水花园，过滤器，蓄水池，依次通过这些结构单元的协同除污染作用，对雨水中的污染物进行处理，净化雨水。以此来改善人们的生活环境。

本发明采用如下技术方案来实现：

一种雨水综合处理系统，包括除砂装置、雨水花园、砂滤池和蓄水池；其中，

除砂装置包括除砂装置，设置在除砂装置中的ss探头，设置在除砂装置底部出水口处的电动阀门，以及与ss探头的输出端连接的控制器，该控制器的输出端与电动阀门的控制端连接，用于控制电动阀门的启动和关闭，电动阀门的出水口连通至市政污水管网；除砂装置的上部出水口处由内至外依次为第一覆盖层、第一填料层、第一砾石层和集水渠；

雨水花园包括自上而下依次设置的蓄水层、第二覆盖层、种植土层、第二填料层和第二砾石层，集水渠与蓄水层相连通，且蓄水层的上部出水口通过溢流管连通至市政污水管网；

第二砾石层的出水口连通至砂滤池，砂滤池内设置有滤层，砂滤池与蓄水池之间形成水循环回路，且砂滤池的上部出水口连通至市政污水管网。

本发明进一步的改进在于，电动阀门采用电动蝶阀。

本发明进一步的改进在于，砂滤池内设置有承托层，滤层设置在该承托层上。

本发明进一步的改进在于，砂滤池与蓄水池连通的管道上设置有水泵。

本发明进一步的改进在于，除砂装置的底部宽度同上部分宽度之比为1:2，除砂装置右侧上部到底部之间的距离与底部宽度之比为4.8:1。

本发明进一步的改进在于，除砂装置的底部为锥形段，其倾角为80度。

本发明进一步的改进在于，第二砾石层是由直径不超过50mm的砾石组成，厚度200～300mm。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的雨水综合处理系统，首先雨水经过沉沙池，利用沉沙池独特的水力结构产生旋流，达到雨水和泥沙分离的目的。将沉沙池1的结构尺寸定为；沉沙池底部宽度同上部分宽度之比为1:2，沉沙池右侧上部到底部之间的距离与底部宽度之比为4.8:1，其中沉沙池底部锥形段的倾角为80度。在沉沙池中设有ss控制装置，利用ss探头可以检测进水的ss值，当ss值超过设定值时，控制装置会控制阀门的开启，使得雨水通过排水管流入市政污水管网；当检测到的ss值低于设定值，则控制装置会控制阀门关闭，雨水在具有独特结构的沉沙池中。除砂装置建于地下，后接雨水花园。

发明中将雨水花园的左侧一部分的层级结构，依次从左到右横向设计有覆盖层，填料层，砾石层，集水渠。将雨水花园右侧部分的层级结构，依次从上到下垂向设计有蓄水层，覆盖层，种植土层，填料层，砾石层。当雨水量较少时，雨水首先进入左侧横向层级结构，完成一系列入渗和净化过程，然后经过雨水花园底部的集水管流入系统的下一个单元。当雨水量较大时，通过旋流沉砂的雨水除通过雨水花园的左侧层级结构渗透进入雨水花园以外，还从左侧层级结构顶部进入雨水花园右侧层级结构，完成一系列的渗透和净化过程。最终通过雨水花园底部的集水管流入到下一个装置。雨水花园中的右侧部分设有溢流装置，当雨水量超过雨水花园的负载量时，多余的雨水可以通过溢流管流入市政污水管网。

雨水花园中的蓄水层为暴雨提供暂时的储存空间，使得泥沙等部分悬浮物在此层沉淀，促使附着在悬浮物表面的有机物和金属离子得以去除，其高度可取100～250mm，具体根据周边地形和当地降雨特性等因素而定。覆盖层一般采用树皮覆盖，可以保持土壤的湿度，避免表层土壤板结而造成渗透性降低；在树皮与土壤层界面上营造了一个微生物环境，有利于微生物的生长和有机物的降解，也有助于减少径流雨水的侵蚀。覆盖层最大深度可取50～80mm。植被以及种植土层，为植物根系吸附以及微生物降解氮，磷，有机物，金属离子等污染物提供了良好场所，有较好的过滤、吸附和生物降解作用。一般选用渗透系数较大的砂质土壤，其主要成分中砂子含量为60％～85％，有机成分含量为5％～10％，粘土含量不超过5％，种植土层厚度根据植物类型而定，当采用草本植物时一般厚度为250mm左右。雨水花园种植多年生植物，植物可以短时间耐水涝。填料层选用渗透性较强的天然或人工材料，其厚度应根据当地的降雨特性，雨水花园的服务面积等确定，多为0.5～1.2m。当选用砂质土壤时，其主要成分与种植土层一致。砾石层是由直径不超过50mm的砾石组成，厚度200～300mm。雨水花园的后续系统单元为滤池，滤池可以进一步实现对雨水的净化。

最后经过滤池的雨水流入蓄水池，达到雨水处理的最终目的。利用反冲洗装置可以完成对滤料的清洗工作，反冲洗的水来自于蓄水池，反冲洗之后的水流入到市政污水管网中。

因此，本发明提供的是一种将兼具横向和垂向层级结构的雨水花园与具有水力构造的沉沙池结合的雨水综合处理系统。雨水综合处理系统可以节约成本，达到防止雨水溢流，有效处理雨水的效果，实现雨水的再利用。本系统将传统水处理方法与新兴的雨水花园结合，充分发挥除砂装置的独特旋流除砂作用，削减后续雨水花园和滤池的处理负荷，巧妙利用雨水花园独特的渗透和净水能力，有效削减雨洪流量和污染负荷；再通过后续滤池的把关过滤作用，最终净化雨水，通过发挥除砂装置、雨水花园和滤池的协同除污染作用，实现雨水再利用。具有降低雨洪风险的显著功效，并减少工艺环节，减小占地面积等优点。

本发明除砂装置利用独特的水力结构产生旋流条件，可以减少动力设备的使用，降低成本。相比于普通的雨水花园，该种雨水综合处理系统中的雨水花园有其独特的构造，除了设置普通的从上到下的垂向层级结构以外，还在雨水花园的左侧设置从左到右的横向层级结构，水量大时候，水会通过除砂装置上部排水管流入雨水花园右侧层级过滤结构。在雨水花园中设有溢流装置，当遇大雨量时，多余的雨水可以通过溢流装置流入市政污水管网，如此可以达到对雨水很好的处理效果。再者，通过该系统处理过的雨水，可以用于绿化景观等。考虑到雨水从沉砂装置渗透到雨水花园的时候，部分雨水会从雨水花园的下部分结构中直接流入到雨水花园底部的集水管，使得部分雨水没有得到雨水花园的处理，发明中，将与沉砂装置结合的雨水花园左侧部分的结构重新设置，为了以上弊端的出现，将雨水花园做的层级结构，覆盖层，填料层，砾石层依次从左向右横向设计，并且在雨水花园左侧与右侧部分之间设置一个集水渠，可以起到缓冲的作用。

本发明中利用产生旋流的除砂装置，以及引入人工景观雨水花园，不仅可以减小过滤装置的规模，增加过滤的速度。而且利用雨水处理系统的协同作用能够达到更好的处理雨水的效果。

附图说明

图1为本发明一种雨水综合处理系统的结构示意图。

图中：1-除砂装置，2-ss探头，3-控制器，4-第一覆盖层，5-第一填料层，6-第一砾石层，7-集水渠，8-蓄水层，9-第二覆盖层，10-种植土层，11-第二填料层，12-第二砾石层，13-溢流管，14-砂滤池，15-滤层，16-承托层，17-蓄水池。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1所述，本发明提供的一种雨水综合处理系统，包括除砂装置、雨水花园、砂滤池14和蓄水池17；其中，除砂装置包括除砂装置1，设置在除砂装置1中的ss探头2，设置在除砂装置1底部出水口处的电动阀门，以及与ss探头2的输出端连接的控制器3，该控制器3的输出端与电动阀门的控制端连接，用于控制电动阀门的启动和关闭，电动阀门的出水口连通至市政污水管网；除砂装置1的上部出水口处由内至外依次为第一覆盖层4、第一填料层5、第一砾石层6和集水渠7；雨水花园包括自上而下依次设置的蓄水层8、第二覆盖层9、种植土层10、第二填料层11和第二砾石层12，集水渠7与蓄水层8相连通，且蓄水层8的上部出水口通过溢流管13连通至市政污水管网；第二砾石层12的出水口连通至砂滤池14，砂滤池14内设置有滤层15，砂滤池14与蓄水池17之间形成水循环回路，且砂滤池14的上部出水口连通至市政污水管网。

其中，电动阀门采用电动蝶阀。砂滤池14内设置有承托层16，滤层15设置在该承托层16上。

工作时，雨水通过管道进入除砂装置1。利用除砂装置1的结构设计，使得进入除砂装置1的雨水产生旋流作用，使得泥砂可以分离出来，沉淀在除砂装置1底部。在除砂装置1中设有ss探头2，用来检测水中ss含量，如果超过设定值，则控制器3会启动电动蝶阀，将雨水排入到市政污水管网。

除砂之后的雨水通过渗透作用，从除砂装置1的上部渗透进入雨水花园，考虑到水量小和水量大的情况，在雨水花园左侧过滤结构采用横向设计，这样可以使得过滤比较充分，当水量比较小的时候，雨水通过除砂装置1上部排水管流入雨水花园的右侧结构。利用雨水花园的生态功能进一步对雨水处理。考虑到雨水花园的蓄水和处理能力有限，在雨水花园中设有溢流装置，当遇到大雨量时，超过雨水花园处理负荷，多余的雨水会经过溢流装置流入到市政污水管网中去。在雨水花园的最深一层砾石层12，设有收集管道，将雨水引入下一个水处理装置。

经过雨水花园的雨水需要进行过滤作用方能达到处理要求，滤层15需要进行反冲洗，反冲洗的水是滤后水，反冲洗废水流入市政污水管网。反冲洗要设置反冲洗水泵。

处理之后的水可以流入蓄水池17，用于景观绿化等。

水资源和水环境是城市发展的根基，当前我国城市迅速扩大和不断发展，给水资源和水环境带来数量和水质上的要求，应该开发雨水这一新型水利资源，形成改善水质，处理雨水的措施，使得城市发展的水资源更为丰富。

由于城镇化进程的加快，不透水地面和屋面的增加，使得雨季时的雨水由于得不到及时有效的排放和处理，由于雨水在降落过程中和冲刷路面时，雨水会携带各种污染物，对人们的正常生活和环境造成了严重的威胁。本发明是在符合现代城市发展理念，在传统的雨水处理基础上加以改造创新了一种新型的地下雨水处理工艺。其中主要引用了具有独特结构的除砂装置和雨水花园。

本发明节约用地，结构简单，工艺单元的结合能充分发挥水处理的能力。其大致流程为：首先雨水经过除砂装置，利用除砂装置独特的水力结构产生旋流，可以达到雨水和泥砂分离的目的。将除砂装置1的结构尺寸定为；除砂装置底部宽度同上部分宽度之比为1:2，除砂装置1右侧上部到底部之间的距离与底部宽度之比为4.8:1，其中除砂装置底部锥形段的倾角为80度。在除砂装置中设有控制装置，利用ss探头可以检测进水的ss值，当ss值超过设定值，控制装置会控制阀门的开启，使得雨水通过排水管流入市政污水管网，当检测到的ss值低于设定值，则控制装置会控制阀门关闭，雨水在具有独特结构的除砂装置中，通过旋流达到雨水与泥砂分离的目的。下一步的系统单元是被称之为海绵城市主力军的雨水花园，发明中将雨水花园的左侧层级结构，覆盖层，填料层，砾石层，集水渠依次横向设计。雨水花园右侧部分的层级结构，蓄水层，覆盖层，种植土层，填料层，砾石层依次从上到下设计。在除砂装置与雨水花园结合的上部分边壁具有渗透功能，当雨水量比较少的时候，雨水通过渗透进入到雨水花园左侧，完成一系列净水过程，最后经过雨水花园底部的集水管流入系统的下一个装置。当雨水量较大的时候，通过旋流除砂装置的雨水可以通过左侧层级结构的顶部流入雨水花园的右侧，完成一系列的净水过程。最终通过雨水花园底部的集水管流入到下一个装置。雨水花园中的右侧部分设有溢流装置，当雨水量超过雨水花园的负载量时，多余的雨水可以通过溢流管流入市政污水管网。雨水花园中的蓄水层为暴雨提供暂时的储存空间，使得部分泥沙等悬浮物在此层沉淀，促使附着在悬浮物上的有机物和金属离子得以去除，其高度根据周边地形和当地降雨特性等因素而定。一般多为100～250mm。覆盖层一般采用树皮覆盖，可以保持土壤的湿度，避免表层土壤板结而造成渗透性降低。在树皮与土壤层界面上营造了一个微生物环境，有利于微生物的生长和污染物的降解，也有助于减少径流雨水的侵蚀。其最大深度一般为50～80mm。植被以及种植土层，种植土层为植物根系吸附以及微生物降解氮，磷，有机物，金属离子等污染物提供了良好场所，有较好的过滤和吸附作用。一般选用渗透系数较大的砂质土壤，其主要成分中砂子含量为60％～85％，有机成分含量为5％～10％，粘土含量不超过5％，种植土层厚度根据植物类型而定，当采用草本植物时一般厚度为250mm左右。雨水花园种植多年生植物，可以短时间耐水涝。填料层多选用渗透性较强的天然或人工材料，其厚度应根据当地的降雨特性，雨水花园的服务面积等确定，多为0.5～1.2m。当选用砂质土壤时，其主要成分与种植土层一致。砾石层是由直径不超过50mm的砾石组成，厚度200～300mm。雨水花园的后续系统装置为滤池，滤池可以进一步实现对雨水的净化，最后经过滤池的雨水流入到蓄水池，达到雨水处理的最终目的。考虑到滤层中滤料的堵塞问题，利用反冲洗装置完成对滤料的清洗工作，反冲洗的水来自于蓄水池，反冲洗之后的水流入到市政污水管网。通过这种雨水综合处理系统处理后的雨水可以用于景观绿化，喷洒道路等，控制雨水径流污染，改善城市生态环境，实现经济和社会的可持续发展。