一种处理雨水的一体化沉砂池及处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种处理雨水的一体化沉砂池及处理方法，处理雨水的一体化沉砂池包括配水区与沉砂区，配水区包括配水井，配水井的一侧设有进水管，配水井内壁上设有进水槽，进水槽底设有配水管；进水管的一端连接到进水槽中；配水区与沉砂区之间设有穿孔花墙，穿孔花墙中下部设有过水孔；沉砂区设有集泥槽，集泥槽的底部设有排泥管；调节池末端出水侧设有吸水坑，吸水坑中设有潜污泵；潜污泵出水管穿过池壁将雨水送至后续处理设施。本发明一方面能解决当前雨水处理中调节池容积大带来池底排泥不良而积泥等问题，另一方面避免了单独设置沉砂池造成的池体容积浪费、池体造价高从而增加雨水处理成本。
【专利说明】一种处理雨水的一体化沉砂池及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理【技术领域】，具体地说，涉及一种处理雨水的一体化沉砂池及处理方法。
【背景技术】
[0002]雨水处理是对城市地区汇集的降雨径流(雨水、融雪水)的净化处理过程。根据不同的管道系统排水体制(分流制或合流制)，雨水处理可以单独处理或与生活污水、工业废水合并进行处理。随着我国城市化进程的快速推进，城市不透水面积不断增加，削弱了雨洪向地下的渗透能力，降雨径流大量通过城市内河及管道外排，无法实现自然下渗，明显改变了城区的水文循环。此外，原有城市内河的渠道化导致更快的产流和更高的洪峰，引起城市雨水排泄不畅，增加了城市排水系统和防洪工程的投资以及雨洪灾害的风险，更重要的是造成了雨水资源白白浪费。另一方面，我国城市发展普遍面临不同程度“资源型缺水”与“水质型缺水”的局面。开展雨水综合利用即是解决这一矛盾的有效途径，也是未来城市水资源高效综合利用的重要发展方向。
[0003]收集到的雨水往往不能直接使用，需要对收集到的雨水中的杂质和颗粒进行沉淀和过滤。例如，中国专利申请号:201120337765.6，申请日:2011年09月09日，该实用新型公开了一种小区雨水处理利用系统，其特征在于，包括雨水收集处理系统和雨水喷灌利用系统；其中，雨水收集处理系统包括屋面雨水收集处理装置和路面雨水收集处理装置；屋面雨水收集处理装置包括:渗流池、渗滤管、渗滤通道，与蓄水池相连；路面雨水收集处理装置包括:沉淀池、过滤通道，与蓄水池相连；其中，雨水喷灌利用系统包括:喷灌设备、水泵、与蓄水池相连。该实用新型的小区雨水处理利用系统将工程措施和生态环境有机结合，使雨水、地表水、包气带中土壤水构成一个相对封闭的循环体系。
[0004]雨水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏后续处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm,密度大于2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。调节池指的是用以调节进、出水流量的构筑物。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。
[0005]由于降雨具有间歇性，暴雨期间汇集的雨水量往往较大，雨水处理设施的处理能力难以和暴雨期的雨水量相匹配，因此，雨水收集处理设施通常需要较大的调节容积进行调蓄。此外，由于雨水汇集过程中对地面冲刷带入的泥砂等杂质较多,雨水往往具有含泥砂量较高的特点，需要对进水进行沉砂以减轻对后续处理设施影响，现有处理工艺多数单独设置沉砂池或者直接利用调节池沉砂。例如，中国专利申请号:201310697747.2，申请日:2013年12月18日，该实用新型公开了一种合流制管网溢流雨水拦截分流控制装置，包括合流制管网和沉砂池，所述合流制管网和沉砂池之间还设有跃流井和分流井，所述合流制管网、跃流井、分流井和沉砂池的底面由高到低依地势设置，所述合流制管网的输出口与跃流井的输入口相连，所述跃流井和分流井的雨水输出口分别与分流井和沉砂池的雨水输入口相连，所述跃流井的污水输出口与市政污水管道相连。该实用新型能够将生活污水和雨天径流分流、将雨天中期径流和后期径流分流、对污水和雨天径流的处理更有效、对环境影响小、结合地形地势、工艺简单、建设及维护成本低，可以广泛应用于面源污染治理领域。
[0006]但是单独设置沉砂池会增加构筑物，造价和成本增加，且往往单设的沉砂池容积较小，抗水量冲击负荷能力弱。在直接利用调节池沉砂的实际应用中，由于调节池容积和面积较大，如果池底坡度太小，沉砂难以滑入沉砂槽(坑)，造成池底严重积泥，而增加坡度又带来池底坡降大，从而大大增加了池体埋深，也不便施工。因此，迫切需要一种能解决当前雨水处理中沉砂池和调节池分设带来的容积浪费和池底排泥不良而积泥等问题的方案。
【发明内容】
[0007]1、要解决的问题
[0008]针对雨水中含有的泥砂较多，现有处理工艺多数单独设置沉砂池或者直接利用调节池沉砂。单独设置沉砂池不仅增加处理设施容积，且往往由于沉砂池容积较小，抗水量冲击负荷能力弱，效果不好，而直接利用调节池沉砂的实际应用中普遍存在池底严重积泥而不利排泥。本发明提供一种处理雨水的一体化沉砂池及处理方法，该方案通过合理的池体设计和水流组织，利用调节池的部分容积实现了良好的沉砂效果，沉砂区容积也同时兼具水量调节作用，解决了当前雨水处理中沉砂池和调节池分设带来的容积浪费和直接利用调节池沉砂带来的池底排泥不良而积泥等问题，在减少构筑物容积和降低成本的同时实现了良好的沉砂效果，为后续处理提供了水质保证，具有广泛的应用前景。
[0009]2、技术方案
[0010]为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下。
[0011]一种处理雨水的一体化沉砂池，包括配水区与沉砂区，所述的配水区包括配水井；所述的配水井的一侧设有进水管；所述的配水井内壁上设有进水槽，进水槽底设有配水管；所述的进水管的一端连接到进水槽中；所述的配水区与沉砂区之间设有穿孔花墙，穿孔花墙中下部设有过水孔；所述的沉砂区包括集泥槽，集泥槽和穿孔花墙之间的底面为斜面，集泥槽的底部设有排泥管；调节池的末端出水侧底部设有吸水坑，吸水坑中设有潜污泵；所述的潜污泵的出水管穿过池壁将雨水送至后续处理设施；所述的调节池末端出水侧还设有溢流管。
[0012]优选地，所述的配水井底部的坡度大于等于5%，配水井的宽度1.2-1.5m。
[0013]优选地，所述的进水管的管口位于进水槽的底部上方30cm ;所述的进水槽的宽度和深度均为0.4-0.5m。
[0014]优选地，所述的配水管数量为4-6根，材质为PVC ;所述的配水管的底部离配水区的底部的距离为0.5m ;所述的配水管的末端处转向水平方向。
[0015]优选地，所述的穿孔花墙的过水孔开在穿孔花墙下部从池底往上1.2-1.5m范围内交错开孔；过水孔的尺寸为边长150mm?200mm的方孔，开孔率为20-35% ;所述的穿孔花墙贴池底部设置一排过水孔。
[0016]优选地，所述的集泥槽和穿孔花墙之间的底面的坡度大于等于10% ;所述的集泥槽纵截面的两侧为斜面，底部为平面，集泥槽两侧的斜面与底部的夹角为120-135°。
[0017]优选地，所述的溢流管距离池顶的高度为0.3-0.5m ;所述的吸水坑与集泥槽之间的池底坡度为5%。
[0018]一种调节池沉砂处理雨水的方法，其步骤为:
[0019]一、通过进水管将收集到的雨水汇入进水槽；
[0020]二、进水槽中的雨水通过配水管末端水平方向进入配水井，水流通过穿孔花墙上的过水孔进入沉砂区，同时，落入配水区底部的部分沉砂通过穿孔花墙底部过水孔冲入沉砂区；
[0021]三、通过穿孔花墙过水孔进入沉砂区的雨水中的泥砂沉降到池底，在重力作用及水平水流的推动下滑入集泥槽中；集泥槽底部的沉砂通过排泥管排至装置之外；
[0022]四、启动潜污泵，潜污泵将吸水坑中的雨水通过出水管提升至后续雨水处理装置；
[0023]五、雨水量过大时，多余的雨水通过溢流管排至室外雨水检查井。
[0024]3、有益效果
[0025]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0026](I)本发明的处理雨水的一体化沉砂池包括配水区与沉砂区，配水区包括配水井；配水井的一侧设有进水管；配水井内壁上设有进水槽，进水槽下端面设有配水管；进水管的一端连接到进水槽中；配水区与沉砂区之间设有穿孔花墙，穿孔花墙中下部设有过水孔；沉砂区包括集泥槽，集泥槽和穿孔花墙之间的底面为斜面，集泥槽的底部设有排泥管；调节池末端出水侧设置吸水坑，吸水坑中设有潜污泵；潜污泵的出水管穿过池壁将雨水送至后续处理设施；调节池末端出水侧还设有溢流管；本装置实现了调节池和沉砂池一体化，避免了单独设置沉砂池造成的池体容积浪费、池体造价高所带来的处理雨水成本增加；
[0027](2)本发明配水井底部的坡度大于等于5%，配水井的宽度1.2-1.5m，进水管的管口位于进水槽的底部上方30cm ;进水槽的宽度和深度均为0.4-0.5m ;配水管数量为4_6根，材质为PVC ;配水管的底部离配水区的底部的距离为0.5m ;配水管的末端处转向水平方向；可以有效地防止沉砂池在低水位情况下进水直接下落跌入配水井对井底沉砂的扰动；
[0028](3)本发明穿孔花墙的过水孔开在穿孔花墙下部从池底往上1.2-1.5m范围内，交错开孔；过水孔的尺寸为边长150mm-200mm的方孔，开孔率为20-35% ；;穿孔花墙主要作用是将进水均匀配送进入沉砂区，能控制雨水以0.15-0.2m/s的流速均匀进入沉砂区，进入沉砂区的泥砂沉至池底并在重力作用下滑入集泥槽；同时，雨水中的一部分泥砂杂质会在重力作用下直接沉至配水区的底部坡面上，该部分泥砂在进水冲刷作用下通过穿孔花墙底部的过水孔到达沉砂区；这样，雨水中的泥砂通过沉砂区得以良好分离，避免在调节池底积泥；
[0029](4)本发明集泥槽和穿孔花墙之间的底面的倾斜度大于等于10%，以确保沉砂在重力和水流的水平冲刷下滑入集泥槽；集泥槽纵截面的两侧为斜面，底部为平面，这样能保证更好的收集污泥，而且不容易导致污泥聚集，避免了排泥管的堵塞，集泥槽两侧的斜面与底部的夹角为120-135°，以保证沉砂滑入槽底而且不易对水流造成扰动而引起的浑浊，并通过槽底排泥管顺利排出装置之外；
[0030](5)本发明溢流管距离池顶的高度为0.3-0.5m，确保一定的保护高度，当汇入雨水量超出溢流水位时，超量进水通过溢流管溢流至雨水井，避免沉砂池外溢；吸水坑与集泥槽之间的池底为斜面，该斜面的坡度为5%，有利于池底的泥砂顺利的滑入集泥槽，不会因为沉砂池中水的扰动而二次混合到水中，确保沉降效果；
[0031](6)本发明的调节池沉砂处理雨水的方法，其步骤为:进水管将收集到的雨水汇入进水槽；进水槽中的雨水通过配水管末端转向水平方向，雨水通过穿孔花墙上的过水孔进入沉砂区，同时，一部分沉砂落入配水区底部的沉砂通过穿孔花墙底部的过水孔冲入集泥槽；进入沉砂区的雨水中的泥砂沉降到池底，在重力和水流推动下滑入集泥槽中；集泥槽底部的沉砂通过排泥管排至装置之外；启动潜污泵，潜污泵将吸水坑中的水通过出水管提升至后续装置；雨水量过大时，多余的雨水通过溢流管排至装置之外；沉砂区特征在于通过控制穿孔花墙下部进水，降低了泥砂颗粒的竖向沉淀高度，充分利用“浅池沉淀”理论缩短沉砂区长度和沉砂时间；沉砂池的最低水位即潜污泵要求的最低吸水水位，最高水位和最低水位之间的容积即为池子的调节容积，在起到水量调节的同时实现了良好的沉砂效果O
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的剖面示意图；
[0033]图2为本发明的结构示意图。
[0034]图中:1、配水井；2、进水槽；3、配水管；4、穿孔花墙；5、集泥槽；6、吸水坑；7、潜污泵；8、溢流管；9、进水管；10、出水管；11、排泥管。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明进行详细描述。
[0036]实施例1
[0037]一小区雨水利用工程处理设施位于小区中心花园地下，由于空间限制，建设了一个容积为200m3的雨水调蓄池。
[0038]如图1和2所示，该一体化雨水沉砂池长12米，宽6米，高度3.Sm，有效设计水深(最高溢流水位至最低水位)3米。包括配水区与沉砂区，配水区包括配水井I ;配水井I的一侧设有进水管9 ;配水井I内壁上设有进水槽2，进水槽2下端面设有配水管3 ;配水区与沉砂区之间设有穿孔花墙4，穿孔花墙4中下部设有过水孔；沉砂区设置集泥槽5，集泥槽5和穿孔花墙4之间的底面为坡面，集泥槽5的底部设有排泥管11 ;调节池末端吸水坑6，吸水坑6中设有潜污泵7 ;潜污泵7 —端设有出水管10，出水管10穿过池壁至后续处理构筑物；调节池末端出水侧还设有溢流管8。
[0039]进水管9的管口位于进水槽2的底部上方30cm ;配水井I宽度1.5米，配水井I底部的坡度为5% ;进水槽2长度6米，宽度和深度均为0.45m，进水槽2底部每隔Im共设置4根PVC塑料管3，配水管3的底部末端离配水区的底部的距离为0.5m处转向水平方向；穿孔花墙从池底往上1.3m范围开方形过水孔，过水孔的尺寸为边长200mm的方孔，开孔率为25%;穿孔花墙4的底部设有一排过水孔，共44个过水孔；集泥槽5和穿孔花墙4之间的底面的坡度为10%，集泥槽5纵截面为梯形，底部为平面，集泥槽5两侧的斜面与底面的夹角为125°沉砂槽底设DN200排泥管11排泥。池体末端出水侧设置了一吸水坑6，设置两台潜污泵7将雨水提升至雨水处理机房。溢流管8距离池顶的高度为0.3m ;吸水坑6与集泥槽5之间的沉砂区为斜面,该斜面的坡度为5%。
[0040]上述调节池处理沉砂处理雨水的方法，其步骤为:
[0041]一、进水管9将收集到的雨水汇入进水槽2 ；
[0042]二、进水槽2中的雨水通过配水管3末端转向水平方向，通过穿孔花墙4上的过水孔进入沉砂区，同时，一部分落入配水区底部的沉砂通过穿孔花墙4底部过水孔冲入集泥槽5 ;
[0043]三、通过穿孔花墙4过水孔进入沉砂区的雨水中的泥砂沉降到池底，在重力和水流的水平推流作用下滑入集泥槽5中；集泥槽5底部的沉砂通过排泥管11排至装置之外；
[0044]四、启动潜污泵7，潜污泵7将吸水坑6中的水通过出水管10排至后续处理装置；
[0045]五、雨水量过大时，多余的雨水通过溢流管8排至装置之外。
[0046]通过雨水收集系统收集到的雨水从进水管9进入进水槽2，进水槽2中的雨水会通过配水管3流入配水井I中；雨水通过穿孔花墙4上的进水孔均匀进入沉砂区，在沉砂区沉入池底并在重力作用下滑入集泥槽5 ;同时，雨水中的部分粗大泥沙在重力作用下会沉至配水井I底，在水流冲刷下顺着坡面穿过穿孔花墙4底部的过水孔进入沉砂区，泥砂在重力和水流的水平冲刷下滑入集泥槽，最终通过槽底排泥管顺利排出装置之外。收集到的雨水经过本装置后得到了净化和处理；当汇入雨水量超出溢流水位时，进水通过溢流管溢流至雨水井，避免沉砂池外溢。收集到的雨水经过本装置后获得了良好的沉砂效果。在进入沉砂池之前，雨水的泥砂含量为52kg/m3 ;在经过调节池沉砂之后，雨水的泥砂含量为0.6kg/m3，确保了后续处理设施的良好运行。一体化调节沉砂池在不需要单设沉砂池，仅利用调节池部分共用容积达到了良好的沉砂效果，沉砂区的容积本身也可以作为调节容积，不影响调节池有效调节容积，在节约工程建设费用同时取得了良好水质处理效果。
[0047]实施例2
[0048]本实施例的一种处理雨水的一体化沉砂池，同实施例1，其不同之处在于，配水井I底部的坡度为7%，配水井I的宽度1.2m。进水管9的管口位于进水槽2的底部上方30cm ；进水槽2的宽度和深度均为0.4m。配水管3数量为3根；配水管3的底部离配水区的底部的距离为0.5m ;穿孔花墙4的过水孔开在穿孔花墙4下部从池底往上1.2m范围内交错开孔；过水孔的尺寸为边长150mm的方孔，开孔率为20%;集泥槽5和穿孔花墙4之间的底面的倾斜度为10% ;集泥槽5两侧的斜面与底部的夹角为120°。溢流管8距离沉砂区底面的高度为0.5m ;吸水坑6与集泥槽5之间的沉砂区为斜面，该斜面的坡度为5%。使用时，在进入沉砂池之前，雨水的泥砂含量为62kg/m3 ;在经过调节池沉砂之后，雨水的泥砂含量为0.7kg/m3，确保了后续处理设施的良好运行。
[0049]实施例3
[0050]本实施例的一种处理雨水的一体化沉砂池，同实施例1，其不同之处在于，配水井I底部的坡度为1%，配水井I的宽度为2.0m。进水管9的管口位于进水槽2的底部上方40cm ;进水槽2的宽度和深度均为0.5m。配水管3数量为6根；配水管3的底部离配水区的底部的距离为0.5m ;穿孔花墙4的过水孔开在穿孔花墙4下部从池底往上1.5m范围内交错开孔；过水孔的尺寸为边长200mm的方孔，开孔率为35%;集泥槽5和穿孔花墙4之间的底面的倾斜度为10% ;集泥槽5两侧的斜面与底部的夹角为130°。溢流管8距离沉砂区底面的高度为0.3m ;吸水坑6与集泥槽5之间的沉砂区为斜面，该斜面的坡度为5%。使用时，在进入沉砂池之前，雨水的泥砂含量为49kg/m3 ;在经过调节池沉砂之后，雨水的泥砂含量为0.5kg/m3，确保了后续处理设施的良好运行。
【权利要求】
1.一种处理雨水的一体化沉砂池，包括配水区与沉砂区，其特征在于:所述的配水区包括配水井(I);所述的配水井(I)的一侧设有进水管(9);所述的配水井(I)内壁上设有进水槽(2)，进水槽(2)底部设有配水管(3);所述的进水管(9)的连接到进水槽(2)中；所述的配水区与沉砂区之间设有穿孔花墙(4)，穿孔花墙(4)中下部设有过水孔；所述的沉砂区设有集泥槽(5)，集泥槽(5)和穿孔花墙(4)之间的底面为斜面，集泥槽(5)的底部设有排泥管(11);沉砂池末端出水侧底部设有吸水坑￠)，吸水坑￠)中设有潜污泵(7);所述的潜污泵(7)的出水管(10)穿过池壁将雨水送至后续处理设施；所述的调节池末端出水侧还设有溢流管(8)。
2.根据权利要求书I所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的配水井(I)底部的坡度大于等于5%，配水井(I)的宽度为1.2-1.5m。
3.根据权利要求书I所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的进水管(9)的管口位于进水槽⑵的底部上方30cm ;所述的进水槽⑵的宽度和深度均为0.4-0.5mο
4.根据权利要求书I所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的配水管(3)数量为4-6根，材质为PVC ;所述的配水管(3)底部末端离配水区的池底部距离为0.5m ;所述的配水管(3)的末端处转向水平方向。
5.根据权利要求书I所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的穿孔花墙(4)的过水孔开在穿孔花墙(4)下部从池底至往上1.2-1.5m范围内交错开孔；过水孔的尺寸为边长150mm?200mm的方孔，开孔率为20-35% ;所述的穿孔花墙(4)贴池底部设置一排过水孔。
6.根据权利要求书I所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的集泥槽(5)和穿孔花墙(4)之间的底面的坡度大于等于10%;所述的集泥槽(5)纵截面为梯形，底部为平面，集泥槽(5)两侧的斜面与底部的夹角为120-135°。
7.根据权利要求书1-6中任意一项所述的一种处理雨水的一体化沉砂池，其特征在于:所述的溢流管(8)距离池顶的高度为0.3-0.5m ;所述的吸水坑(6)与集泥槽(5)之间的池底坡度为5%。
8.根据权利要求书I所述的一种调节池沉砂处理雨水的方法，其步骤为: 一、通过进水管(9)将收集到的雨水汇入进水槽(2); 二、进水槽(2)中的雨水通过配水管(3)末端水平方向进入配水井，水流通过穿孔花墙(4)上的过水孔进入沉砂区，同时，落入配水区底部的部分沉砂通过穿孔花墙(4)底部过水孔冲入沉砂区； 三、通过穿孔花墙(4)过水孔进入沉砂区的雨水中的泥砂沉降到池底，在重力作用下滑入集泥槽(5)中；集泥槽(5)底部的沉砂通过排泥管(11)排至装置之外； 四、启动潜污泵(7)，潜污泵(7)将吸水坑(6)中的雨水通过出水管(10)提升至后续雨水处理装置； 五、雨水量过大时，多余的雨水通过溢流管(8)排至室外雨水检查井。
【文档编号】E03F5/14GK104174191SQ201410407487
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】赵金辉, 陆毅, 王艳霞, 徐斌, 许志焕 申请人:南京工业大学