专利名称：收集处理河网区村落初期雨水的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种收集处理河网区村落初期雨水的装置和方法，特别适用于路面硬化的村落的初期雨水的收集和处理，防止初期雨水中的氮、磷随径流大量向水体迁移，加剧水体富营养化。属于环境污染治理领域。
背景技术：
随着农村的建设和发展，村落地表不透水的面积不断增加，而村落降雨径流产生的面源污染越来越严重地污染着周围的水环境。初期雨水在降雨初期溶解了空气中的酸性气体，降落后，又由于冲刷浙青油毡屋面、水泥路面、雨污渠道中存积的污水、污泥及垃圾等，使得雨水中含有大量的有机物、病原体、油脂、悬浮固体等污染物质。因此初期雨水的污染程度较高，通常超过了普通的村落生活污水的污染程度。如果将初期雨水直接排入河道或者自然承受水体，将会对水体造成非常严重的污染，所以必须对初期雨水进行收集、处理。为了控制这类污染，目前城市初期雨水收集与处理采取了一些工程措施，如修建沉淀池、渗漏坑、多孔透水路面、蓄水池和后续处理污染物的构筑物等，这些方法能很好达到消减其中污染物质的目的，但是由于成本的原因，很少运用在农村地区。因此，需要研究和开发适合于农村地区，因地制宜的村落初期雨水的收集与处理的装置与方法。
发明内容
本发明提供一种收集处理河网区村落初期雨水的装置和方法，适合于农村地区的初期雨水收集与处理。所述收集处理河网区村落初期雨水的装置，包括收集雨水的沟渠、储存池和布水管，储存池通过进水管与沟渠连接，储存池连接至基本沿河流走向布置于河岸边坡顶端的布水管，沟渠内靠近进水管连接处的下游位置设有挡板，储存池池顶不高于挡板顶，河岸边坡地表种植牧草形成人工湿地，布水管朝向人工湿地的一侧分布有滴灌孔，沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管后，以滴灌漫流形式向人工湿地中布水，滴灌孔的孔间距沿布水管内的水流方向由大到小逐渐变化。优选，滴灌孔孔径为2 4mm，孔间距为IOcm 3cm，人工湿地的坡降为1/1000 3/1000，水力负荷为3-6cm/d。优选，储存池分为左右独立的沉淀区和储存区，进水管伸至沉淀区的底部，沉淀区和储存区之间的分隔装置的中上部设有过水孔，沉淀区和储存区的体积比为1 2 1 4。作为本发明的改进，人工湿地底部设有基本沿河流走向布置的排水渠，排水渠连接至排水管，使雨水经人工湿地净化后在排水渠中汇流再经排水管排入河流。储存池与布水管之间的连接管路上还可以设有水泵。采用上述装置收集处理河网区村落初期雨水的方法为沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管后，以滴灌漫流形式向人工湿地中布水，经牧草净化后排入河流。所述初期雨水即为降雨初期的雨水，一般是指降雨初期15分钟内的雨水。本发明由雨水收集输送的沟渠(可采用明沟或现成的农灌渠)、自动收集初期雨水的地下储存池和边坡漫流人工湿地三部分组成。初期雨水通过沟渠收集输送，依靠明沟或农灌渠与地下储存池连接处的挡板自动截留前15分钟内的初期雨水径流进入地下储存池。挡板高度优选与储存池池顶齐平，使低于挡板的初期雨水径流被截留进入地下储存池。 待储存池水满后，明沟或农灌渠道中的水面逐渐上升直至与储存池池顶齐平，之后雨水不能进入而通过挡板溢流排入附近水体。地下储存池用隔墙分为两格，分别为沉淀区和储存区，通过中间隔墙上过水孔连通，过水孔可以开上下两处，满足不同水量初期雨水的需求。 储存池截留的初期雨水，可以通过浮球阀和时间继电器自动控制水泵被投配至边坡漫流人工湿地，经净化后排入小河浜。边坡漫流人工湿地，利用河岸边坡种植经济牧草，用穿孔管均勻布水，控制初期雨水以漫流形式流过湿地，使携带的氮、磷和有机污染物质被拦截、吸附、降解和吸收，氮、磷削减率达到50%的目标。长长的牧草经收割后还可就近供应渔业养殖的需要，产生一定经济效益。
图1—本发明流程示意2-—图1的A-A剖面3-—图1的B-B剖面图
具体实施例方式如图1所示，村落降雨汇流至明沟(或现有的农灌渠)1，经明沟或农灌渠输送至尽头的处理设施所在位置。在明沟或农灌渠的尽头一侧修建地下储存池，通过暗管与明沟或农灌渠垂直相连，在连接处明沟或农灌渠内设置挡板2，挡板高度与储存池池顶齐平，当渠中水面高度不超过2的高度时，初期雨水经由管道3进入地下储存池的沉淀区4，再经由中间隔板上的过水孔进入地下储存区5。沉淀区4与储存区5的体积比为1 3。待储存池水满后，农灌渠道中的水面逐渐上升直至与储存池池顶齐平，之后雨水通过挡板溢流出去。 此时由于农灌渠中的水与储存池中的水没有对流扩散，仅靠管道3中的浓度梯度形成的浓差扩散很难达到水体交换，所以储存池中收集的是初期高污染物浓度的雨水。当地下储存池中的初期雨水收集到一定容量时，利用浮球阀和时间继电器自动控制水泵6将其抽送至穿孔布水管7。穿孔管朝向湿地方向开一排直径为3mm的小孔，沿着水流方向，孔间距由疏到密逐渐变化，初期雨水通过布水管上的穿孔以滴灌漫流形式向利用村落周边小河浜的河岸边坡建造的边坡漫流人工湿地中均勻布水。根据实际水质水力负荷设置为5cm/d。边坡漫流人工湿地设置1/1000的坡降以利于水流缓慢流经。利用边坡漫流人工湿地的经济牧草及土壤的生物、生态作用净化初期雨水。经过净化的初期雨水在排水渠8中汇流经由排水管9排入小河浜。沉淀区定期清淤。如图2所示，明沟或农灌渠中挡板2的高度与地下储存池的池顶齐平，初期雨水经由进水管3进入地下储存池中的沉淀区。当沉淀区蓄水量到达一定高度后再经由过水孔 10、11进入到储存区。过水孔10适用于产生较少初期雨水情况。利用浮球阀12和时间继电器自动控制水泵6抽取地下储存池中初期雨水至利用村落周边小河浜的河岸边坡建造的边坡漫流人工湿地处理。 如图3所示，在布水管道7上开一排直径为3mm的小孔，由于水泵压力可能导致水管布水不均勻，所以沿着水流方向，孔间距由疏到密逐渐变化。初期雨水经过布水管道以滴灌漫流形式流经经济牧草区，坡降为1/1000。经过湿地净化的初期雨水在湿地底部的排水渠8中汇流经由排水管9排入小河浜。砖砌挡墙13的作用是防止边坡土壤向河道滑坡。一般高出地面IOcm左右即可。
权利要求
1.一种收集处理河网区村落初期雨水的装置，其特征在于，包括收集雨水的沟渠、储存池和布水管，储存池通过进水管与沟渠连接，储存池连接至基本沿河流走向布置于河岸边坡顶端的布水管，沟渠内靠近进水管连接处的下游位置设有挡板，储存池池顶不高于挡板顶，河岸边坡地表种植牧草形成人工湿地，布水管朝向人工湿地的一侧分布有滴灌孔，沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管后，以滴灌漫流形式向人工湿地中布水，滴灌孔的孔间距沿布水管内的水流方向由大到小逐渐变化。
2.如权利要求1所述的收集处理河网区村落初期雨水的装置，其特征在于，滴灌孔孔径为2 4mm，孔间距为IOcm 3cm，人工湿地的坡降为1/1000 3/1000，水力负荷为 3_6cm/d0
3.如权利要求1所述的收集处理河网区村落初期雨水的装置，其特征在于，储存池分为左右独立的沉淀区和储存区，进水管伸至沉淀区的底部，沉淀区和储存区之间的分隔装置的中上部设有过水孔，沉淀区和储存区的体积比为1 2 1 4。
4.如权利要求1-3中任一项所述的收集处理河网区村落初期雨水的装置，其特征在于，人工湿地底部设有基本沿河流走向布置的排水渠，排水渠连接至排水管，使雨水经人工湿地净化后在排水渠中汇流再经排水管排入河流。
5.如权利要求1-3中任一项所述的收集处理河网区村落初期雨水的装置，其特征在于，储存池与布水管之间的连接管路上还设有水泵。
6.利用权利要求1-5中任一项所述装置收集处理河网区村落初期雨水的方法，其特征在于，沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管后，以滴灌漫流形式向人工湿地中布水，经牧草净化后排入河流。
全文摘要
本发明涉及收集处理河网区村落初期雨水的装置和方法，适合于农村地区的初期雨水收集与处理。所述收集处理河网区村落初期雨水的装置包括收集雨水的沟渠、储存池和布水管，储存池通过进水管与沟渠连接，储存池连接至基本沿河流走向布置于河岸边坡顶端的布水管，沟渠内靠近进水管连接处的下游位置设有挡板，河岸边坡地表种植牧草形成人工湿地，布水管朝向人工湿地的一侧分布有滴灌孔，沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管。采用上述装置收集处理河网区村落初期雨水的方法为沟渠内被挡板截留的初期雨水经进水管进入储存池，储存池内储存的雨水进入布水管后，以滴灌漫流形式向人工湿地中布水，经牧草净化后排入河流。
文档编号E02B11/00GK102409718SQ20111023276
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者叶皖红, 吕锡武, 吴磊, 宋海亮, 盛翼 申请人:东南大学