一种初期雨水自动弃流装置及弃流方法

本发明属于雨水处理，具体涉及一种初期雨水自动弃流装置及弃流方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的不断推进，水资源危机愈加严重，为适应城市布局和应对降雨带来的一系列问题，我国提出了建设“海绵城市”。实现城市雨水资源化利用对缓解当前水资源危机和改善水污染问题有着重要意义。雨水本身是洁净的，但降雨初期会对大气污染物进行溶解，并冲刷地表径流，导致初期雨水中携带着大量的杂质、泥沙、cod、bod、总磷、总氮等污染物，若不对初期雨水进行处理，将会严重污染城市地下水和河道水源。雨水收集分流井能有效地分离初期雨水和中后期雨水，控制雨水径流中的大部分污染物不混入中后期雨水，方便收集中后期干净雨水。然而，现有的自控型雨水弃流装置存在一些问题：如弃流量难以控制，对不同降雨类型弃流效果存在一定差异，不能精确控制弃流；采用排空孔或排空管实现装置复位，会导致整个降雨过程始终处于弃流状态。

2、已公开的专利“一种雨水收集用雨水弃流装置及其使用方法”，公开号cn113944209a，依靠不同降雨量对弹簧的冲击来控制弃流的启闭，降雨强度的不同会导致弃流量不足和过分弃流。

3、已公开的专利“一种初期雨水控制装置”，公开号cn113622498a，利用连接管和排水口的管径差来累积液面，降雨强度为持续小雨时，液面难以上升，收集口无法打开，始终处于弃流状态。

4、已公开的专利“一种适用于海绵城市的初期雨水自动弃流装置及弃流方法”，公开号cn114673242a，利用传感器检测雨水ph值，控制不同水泵工作达到弃流目的，但装置成本较高，不适合大量建设；且安装复杂，设备维护周期长。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种初期雨水自动弃流装置及弃流方法，以解决现有的弃流装置弃流量难以控制、不能精确控制弃流、过分弃流等问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种初期雨水自动弃流装置，包括井座和固定设置在井座上的收口井体；井座上部一侧设有进水承接口，远离进水承接口的井座下部一侧设有出水承接口，出水承接口下方的井座侧壁上设有弃流承接口；进水管通过进水承接口与固定设置在井座内的分流池连通，出水管通过出水承接口与分流池连通，弃流管通过弃流承接口连接至井座底部，其端口处设置有变径阀门ⅰ；分流池下方固定设有变径阀门ⅱ，变径阀门ⅱ与分流池连通；

4、在分流池、变径阀门ⅰ和变径阀门ⅱ之间设置有一号浮子-阀塞结构，该结构由位于分流池内的浮子ⅰ、位于变径阀门ⅰ处的阀塞ⅰ以及穿过变径阀门ⅱ并将浮子ⅰ和阀塞ⅰ进行连接的连接杆组成；连接杆通过设置在分流池底部出水口处的限位环进行限位，并竖直设置；

5、在一号浮子-阀塞结构的连接杆上套设有二号浮子-阀塞结构，该结构由位于分流池内的浮子ⅱ、位于变径阀门ⅱ处的阀塞ⅱ以及套设在连接杆上、将浮子ⅱ和阀塞ⅱ进行连接的套管；位于分流池内的套管上设有环形突起；

6、一号浮子-阀塞结构和二号浮子-阀塞结构滑动连接；连接杆和套管通过设置在分流池底部出水口处的限位环进行限位。

7、较佳地，在分流池与出水管之间设置有虹吸管，该虹吸管为倒u型结构；虹吸管两端的长度不同，位于分流池一端的长度小于位于出水管一端的长度。

8、较佳地，浮子ⅰ和浮子ⅱ均为空心圆柱体结构，采用304不锈钢制成；浮子ⅰ的浮力大于阀塞ⅰ的重力，浮子ⅱ的浮力大于与阀塞ⅱ的重力。

9、较佳地，弃流管为l型结构，带转角的一端位于井座内，且端口朝上，变径阀门ⅰ设置在该端口；在弃流管上安装有止回阀和蝶阀。

10、较佳地，变径阀门ⅰ和变径阀门ⅱ的颈口处均设置有o形密封圈；阀塞ⅰ的直径大于变径阀门ⅰ颈口的内径，阀塞ⅱ的直径大于变径阀门ⅱ颈口的内径。

11、较佳地，弃流量的大小通过调节进水管与变径阀门ⅱ的流量差进行调整。

12、较佳地，限位环由环形圈和固定在环形圈内的十字形连接架组成，在十字形连接架中间处开设有用以让连接杆和套管通过的过孔。

13、本发明还提供了上述初期雨水自动弃流装置的弃流方法：

14、1）当降雨强度为小雨时，初期雨水由进水管进入分流池，经变径阀门ⅱ流入弃流池，由于分流池流入跟流出的雨水量相同，分流池内部液面无法累积上升，两套浮子-阀塞结构保持阀塞ⅱ打开、阀塞ⅰ关闭的初始状态，初期雨水在弃流池累积上升；当液面上升至分流池底部，分流池雨水无法流出，在进水管持续补水下，液面逐渐上升，当液面上升到浮子ⅱ底部位置时，在浮力的作用下，浮子ⅱ带动阀塞ⅱ上升，关闭变径阀门ⅱ；液面继续上升至浮子ⅰ底部位置，浮子ⅰ带动阀塞ⅰ上升，打开变径阀门ⅰ，弃流池雨水经弃流管排出；

15、2）当降雨强度为中雨及以上时，初期雨水由进水管进入分流池，部分经变径阀门ⅱ流入弃流池，在进水管和变径阀门ⅱ管径差的作用下，流入分流池的雨水大于流出分流池的雨水，分流池内液面逐渐上升；当液面上升到浮子ⅱ底部位置时，在浮力的作用下，浮子ⅱ带动阀塞ⅱ上升，关闭变径阀门ⅱ；液面继续上升至浮子ⅰ底部位置，浮子ⅰ带动阀塞ⅰ上升，打开变径阀门ⅰ，弃流池雨水经弃流管排出。

16、较佳地，在进水管雨水的持续补充下，变径阀门ⅱ始终保持关闭状态，中后期雨水的收集包括两个途径：

17、1）当分流池液面达到出水管高度时，中后期雨水经出水管流出；

18、2）当分流池液面超过虹吸管最高点时，在压强差的作用下，分流池内雨水经虹吸管流入出水管，协助收集中后期干净雨水。

19、较佳地，降雨结束后，分流池中没有多余雨水的补充，内部雨水在虹吸管的作用下持续排出，浮子ⅰ随液面下降，阀塞ⅰ堵住变径阀门ⅰ；当液面下降至虹吸管进水口高度时，虹吸现象被破坏，虹吸停止，此时浮子ⅱ随液面高度下降，打开变径阀门ⅱ，分流池剩余雨水完全排空，弃流装置恢复降雨前初始状态，等待下一次循环。

20、本发明装置的工作原理：本发明分流装置分流池配备了两套浮子-阀塞体系，在不同液面高度的作用下，两套浮子-阀塞体系先后协同作用，共同控制雨水的分流与弃流。降雨强度不同，初期雨水弃流量与弃流时间也不同，降雨强度小时，分流池液面是和弃流池液面同步上升，弃流量较大；降雨强度较大时，地表污染物能被迅速清洗，分流池液面主要由进水管和变径阀门ⅱ管径差导致的流量差迅速上升，弃流量较小，本发明根据不同降雨强度可自动实现精确弃流。此外，在弃流时，通过变径阀门ⅰ与变径阀门ⅱ入口处管径迅速收缩，形成携物漩涡，漩涡中心雨水流速快，形成压差吸引周围泥沙从阀口排出，出口处管径扩张形成负压增大排量，达到迅速弃流与自清洁的效果。根据各地区降雨量的不同，可通过调节蝶阀的开度，达到弃流量可控的目的，以满足不同弃流需求，同时，利用虹吸管的虹吸现象，在降雨停止时能够排空分流池内剩余雨水，使浮子-阀塞体系复位，等待下一次循环。

21、在弃流初期雨水时，弃流装置前端需进行预处理，雨水从雨水口进入，过滤掉水中较大的悬浮物、泥沙等杂质，再流经弃流井，弃流井将初期cod、bod、总磷、总氮超标的水进行弃流进入污水处理厂，中后期雨水从出水管流出集中储存。

22、发明的有益效果：

23、（1）本发明不依赖雨势，可根据不同降雨强度、不同降雨时间来精确控制弃流量，采用两套浮子-阀塞阀门体系，协同作用，弃流分流可靠，有效解决现有弃流装置弃流量难以控制的问题。

24、（2）本发明巧妙利用液位、浮力、虹吸、携物漩涡和o形环密封，能够很好的达到定量弃流要求。

25、（3）本发明弃流池与分流池相互分开，有效避免进水管水流对弃流池雨水的冲击搅动，从而影响收集中后期干净雨水的质量。

26、（4）本发明浮子-阀塞体系采用水力控制弃流的启闭，灵敏度高，能够实现自动复位，阀塞与变径阀门采用o型环密封形式，密封可靠。

27、（5）本发明设置变径阀门，液面高度一定时，易产生携物漩涡，能搅动并裹挟周围泥沙随水流排出，且入口开口坡度大，不易形成泥沙堆积，具有较好的自清洁效果。

28、（6）本发明浮子、连接杆、阀塞、蝶阀、止回阀等关键部件均采用耐腐蚀的304不锈钢、塑料和陶瓷等材料，可长期在潮湿地下稳定运行。

29、（7）本发明利用虹吸管排空分流池的雨水，虹吸管安装无特殊要求，排水高效，装置复位简单高效，避免中后期干净雨水的过分弃流。

30、（8）本发明分流装置结构简单，维护方便，运行可靠稳定，关键部件具有互换性，有效降低使用成本。

31、（9）本发明弃流管装有蝶阀和止回阀，蝶阀可调节弃流流量的大小，止回阀能有效防止污水逆流。

32、（10）本发明均采用传统的机械部件，无需外力作用即可自动实现雨水的弃流分流，装置纯机械运动，节能环保，结构简单高效，维护方便，造价成本低。

33、（11）本发明主要结构采用高密度聚乙烯模挤热压成型，质量轻便，安装人工成本低，建设、维护周期短。

34、（12）本发明初期雨水弃流效果好，能有效分流含cod、bod、总磷、总氮等雨水污染物的初期雨水，有效控制进入雨水主干管网或河道的雨水污染物。

35、（13）本发明能够对雨水进行精确的分流弃流，自动排放污染物超标的初期雨水至污水管网，有效降低污水处理的成本。

36、（14）本发明结构多元化，可根据地区、季节不同，通过调节进水管、变径阀门管径大小，浮子高度等，此外，弃流池还可设置开口，串联独立储水设备，改变弃流量大小，实现精确弃流。

37、（15）本发明应用范围广泛，可适用于大面积范围的景观和路面雨水弃流，也可适用于工程领域弃流。