专利名称：一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集雨器，尤其涉及一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，属于雨水收集领域。
背景技术：
我国地域广闼，气候差异大，年降雨量分布很不均匀，大体上从东南沿海的年平均1600ram向西北内陆递减至200mm以下。长江以南地区，雨量充沛，年降雨量均在IOOOmm以上。全年雨水绝大部分多集中在夏季降落，且常为大雨或暴雨，从而在极短时间内形成大量的积水，因此，建筑屋面需要设置雨水排水系统，有组织、有系统的将屋面、路面雨水及时排除、利用，否则会造成四处溢流或屋面漏水形成水患，影响人们的生活和生产活动。降雨开始后，屋面、路面雨水形成径流，把空气中沉积在屋顶、路面的污染颗粒物一起带走，此时雨水径流污染较大，水质较差，无法直接利用。因此，对雨水收集初期弃流的研究具有重大意义。有研究表明，降雨开始后，当降雨量达到2cm — 3cm时水质明显变好，此时收集雨水比较适宜。但是由于季节及地区的影响，初期降雨所需弃流量控制点并不为一个定值。并且，通过我们对降雨历时中雨水水质监测发现，降雨强度与雨水水质有具有一定的关系，当雨强越小，雨水水质越差，雨强越大，雨水水质越好，当雨强小于一个很小的值时，此时的雨水也必须弃流。目前国内外已有的雨水收集装置无法根据实际情况灵活调节初期降雨的弃流量，并且没有考虑雨强与雨水水质的关系。且弃流池能耗多，体积大，造价高，导致雨水收集零效益，甚至负效益。同时弃雨水直接排放对地下水造成了不可恢复的污染。
发明内容
本发明提供了一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，解决了背景技术中的不足，本发明提供的集雨器既考虑了雨强与雨水水质的关系，同时又能够灵活调节降雨初期的弃流量；而且被弃流的雨水经过处理后排出，防止了弃流雨水污染地下水。该装置还可以进行全自动反冲洗，提高了集雨器的使用效益，同时，还能够将雨水的势能转化为电能，为集雨器自身供电，高效环保。实现本发明上述目的所采用的技术方案为:一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，至少包括自动控制系统以及与自动控制系统连接的弃流感应器和雨水收集前处理及分流装置，弃流感应器至少包括弃流调节室以及安装于弃流调节室内的光电液位传感器，弃流调节室的顶部为开口，底部设有出水口，出水口上通过导管连接有流量计，弃流调节室内竖直安装有导轨，光电液位传感器安装于导轨上且能够沿导轨上下移动；雨水收集前处理及分流装置至少包括底座以及安装在底座上的雨水分流处理池，雨水分流处理池由上至下依次为减势吸附腔、分流腔以及沉淀收集腔，雨水分流处理池的顶部为进水口，进水口下方为减势吸附腔，雨水由进水口处进入减势吸附腔内且流速降低，并均匀分散在减势吸附腔内，减势吸附腔与其下方的分流腔之间设有隔板A，隔板A上设有一过水口，分流腔内设有三通管和过滤盒，三通管的顶部进口连接过水口，三通管的底部两出口分别与两根导管连接，且两导管上均安装有电磁阀，分别为电磁阀A和电磁阀B，分流腔与其下方的沉淀收集腔之间设有隔板B，电磁阀A所在的导管的底端穿过隔板B与沉淀收集腔连通，电磁阀B所在的导管的底端与过滤盒连通，过滤盒的底部设有通向外界的导管；所述的沉淀收集腔的上方设有侧边孔有机玻璃板，侧边孔有机玻璃板上除中心处的周边部位上均匀分布有通孔，沉淀收集腔的底部呈中心凸起状，凸起部位为盛装有滤料的滤料盒，沉淀收集腔的底部与滤料盒相接触的部位设有通向外界的出水管；自动控制系统至少包括电源、单片机以及导线，其中光电液位传感器、电磁阀A、电磁阀B以及电源均通过导线与单片机连接。还设有反冲洗系统，反冲洗系统至少包括反冲洗雨水收集池、过滤盒冲洗管路和沉淀池冲洗管路,其中过滤盒冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入过滤盒的底部并由过滤盒的顶部流向外界；沉淀池冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入沉淀收集腔内并由沉淀收集腔的底部流向外界。所述的弃流感应器中弃流调节室固定安装在底座上，弃流调节室的顶部通过固定环以及螺栓安装有能够防止大颗粒物进入的筛网，弃流调节室的侧壁上设有溢流管，弃流调节室的底部出水口的导管上还安装有流量控制器。所述的导轨包括滑轨、齿轮、齿条、螺杆、旋转手柄以及紧固头，其中滑轨固定在弃流调节室的内壁上，紧固头固定在弃流调节室的外壁上，齿轮和齿条相啮合，共同安装于滑轨内，螺杆穿过紧固头和弃流调节室的侧壁进入弃流调节室内，齿轮套在螺杆上，旋转手柄固定在螺杆的端部上，当螺杆旋转时带动齿条沿着滑轨升降，光电液位传感器通过有机玻璃条固定在齿条上。所述的雨水分流处理池的顶端设有顶盖，顶盖的一侧下方的雨水分流处理池的侧壁上均匀分布有矩形进水口，且进水口上覆盖有纱网。所述的减势吸附腔内固定有上下层叠的两块多孔有机玻璃板，且两块多孔有机玻璃板之间填充有砾石。所述的过滤盒为密封结构，其内部分为左右两部分，左侧为上宽下窄的微型沉淀池，右侧为过滤池，微型沉淀池与过滤池的顶部连通，其中电磁阀B所在的导管的底端进入微型沉淀池内，微型沉淀池的上部设有多孔有机玻璃板，所述的过滤池从左至右依次设有四层带孔有机玻璃板，第一层带孔有机玻璃板上设有两排直径为4mm的孔，第二层带孔有机玻璃板上设有两排直径为2mm的孔，第三层带孔有机玻璃板上设有两排直径为Imm的孔，第四层带孔有机玻璃板上设有两排直径为0.5mm的孔，每相邻的两层带孔有机玻璃板上孔的位置上下交错，第一、二层带孔有机玻璃板之间填充有直径为3-4_的核桃壳滤料，第二、三层带孔有机玻璃板之间填充有直径为l_3mm的无烟煤滤料，第三、四层带孔有机玻璃板之间填充有直径为0.5-lmm的磁铁矿滤料。分流腔内与过滤盒对应的部位设有开口，过滤盒能够从开口内取出，所述开口上设有能够将开口密封的硅胶扣板。沉淀收集腔底部的出水管上设有水流发电装置，水流发电装置通过导线与电源连接。本发明提供的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器与现有技术相比有以下优点:一是可以通过季节及区域要求灵活调节降雨初期的弃流量，从而保证所收集雨水的水质。二是考虑了降雨强度与雨水水质的关系，将降雨强度小于预设强度时的雨水弃流，进一步保证了所收集雨水的水质。三是出水管上设有水流发电装置，能够将雨水的势能转化为电能，为集雨器自身供电，从而减低能源消耗。四是该装置结构简单、安装方便快捷、成本低廉，具有很强的推广性。五是本发明提供的装置能够实现全自动化弃流及半自动化反冲洗，而且将弃流雨水通过处理后排出，防止雨水污染地下水。本发明所提供的装置可以广泛应用于雨水收集利用中，对利用雨水进行回灌地下水、解决屋顶漏水等生态、生活问题具有重要作用。
图1为本发明提供的集雨器的弃流感应器结构示意图；图2为雨水收集前处理及分流装置的结构示意图；图中:1-电磁阀A，2_电磁阀B，3-电磁阀C，4_电磁阀D，5_电磁阀E，6_电磁阀F，7-电磁阀G，8-电磁阀H，9-顶盖，10-反冲洗雨水收集池，11-多孔有机玻璃板，12-硅胶扣板，13-导线，14-砾石，15-过滤盒，16-导管，17-侧边孔有机玻璃板，18-沉淀收集腔，19-滤料盒，20-单片机，21-底座，22-筛网，23-筛网固定环，24-螺检，25-固定环，26-紧固头，27-滑轨，28-齿条，29-螺杆，30-旋转手柄，31-齿轮，32-有机玻璃条，33-流量控制器，34-光电液位传感器，35-流量计，36-溢流管，37-水流发电装置，38-电源。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。本实施例中所使用导管、弯管及三通管均为PVC管。本实施例所提供的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器由自动控制系统、弃流感应器、雨水收集前处理及分流装置和反冲洗系统组成，弃流感应器的结构如图1所示，弃流感应器的主体结构为弃流调节室，弃流调节室安装于底座上，弃流调节室的顶部为开口，顶部开口处设有固定环25，固定环25上还设有一圈筛网固定环23，螺栓24将固定环25以及筛网固定环23之间进行固定，筛网22被夹在固定环25与筛网固定环23之间，能够防止大颗粒物进入，所述筛网22的孔径小于100目。弃流调节室的底部设有出水口，出水口上通过导管连接有流量计35和流量控制器33，弃流调节室的侧壁上设有溢流管36。弃流调节室内竖直安装有导轨，所述的导轨包括滑轨27、齿轮31、齿条28、螺杆29、旋转手柄30以及紧固头26，其中滑轨27固定在弃流调节室的内壁上，紧固头26固定在弃流调节室的外壁上，齿轮31和齿条28相啮合，共同安装于滑轨27内，螺杆29穿过紧固头26和弃流调节室的侧壁进入弃流调节室内，齿轮31套在螺杆29上，旋转手柄30固定在螺杆29的端部上，当螺杆29旋转时带动齿条28沿着滑轨27升降，光电液位传感器34通过有机玻璃条32固定在齿条28上。雨水收集前处理及分流装置的结构如图2所示，其主体结构为安装在底座21上的雨水分流处理池，雨水分流处理池由上至下依次为减势吸附腔、分流腔以及沉淀收集腔18。雨水分流处理池的顶端设有顶盖9，顶盖9的一侧下方的雨水分流处理池的侧壁上均匀分布有矩形进水口，且进水口上覆盖有纱网，雨水从进水口处流进雨水分流处理池内，纱网能够防止颗粒物进入雨水分流处理池。进水口的下方为减势吸附腔，减势吸附腔能够将由进水口处进入的雨水的流速降低并且使雨水均匀分散在减势吸附腔内，所述的减势吸附腔内固定有上下层叠的两块多孔有机玻璃板11，且两块多孔有机玻璃板11之间填充有砾石14。减势吸附腔与其下方的分流腔之间设有隔板A，隔板A上设有一过水口，分流腔内设有三通管和过滤盒15，三通管的顶部进口连接过水口，三通管的底部两出口分别与两根导管连接，且两导管上均安装有电磁阀，分别为电磁阀Al和电磁阀B2，分流腔与其下方的沉淀收集腔之间设有隔板B，电磁阀Al所在的导管的底端穿过隔板B与沉淀收集腔连通，电磁阀B2所在的导管的底端与过滤盒15连通，过滤盒15的底部设有通向外界的导管；所述的过滤盒15为密封结构，其内部分为左右两部分，左侧为上宽下窄的微型沉淀池，右侧为过滤池，微型沉淀池与过滤池的顶部连通，其中电磁阀B2所在的导管的底端进入微型沉淀池内，微型沉淀池的上部设有多孔有机玻璃板，所述的过滤池从左至右依次设有四层带孔有机玻璃板，第一层带孔有机玻璃板上设有两排直径为4mm的孔，第二层带孔有机玻璃板上设有两排直径为2mm的孔，第三层带孔有机玻璃板上设有两排直径为Imm的孔，第四层带孔有机玻璃板上设有两排直径为0.5mm的孔，每相邻的两层带孔有机玻璃板上孔的位置上下交错，第一、二层带孔有机玻璃板之间填充有直径为3-4mm的核桃壳滤料，第二、三层带孔有机玻璃板之间填充有直径为l_3mm的无烟煤滤料，第三、四层带孔有机玻璃板之间填充有直径为0.5-lmm的磁铁矿滤料。分流腔内与过滤盒15对应的部位设有开口，过滤盒15能够从开口内取出，所述开口上设有能够将开口密封的娃胶扣板12。沉淀收集腔18的上方设有侧边孔有机玻璃板17，侧边孔有机玻璃板17上除中心处的周边部位上均匀分布有通孔，沉淀收集腔18的底部呈中心凸起状，凸起部位为盛装有滤料的滤料盒19，沉淀收集腔18的底部与滤料盒19相接触的部位设有通向外界的出水管，出水管上设有水流发电装置37，水流发电装置37通过导线13与电源38连接。反冲洗系统包括反冲洗雨水收集池10、过滤盒冲洗管路和沉淀池冲洗管路，其中过滤盒冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池10流出，经导管16流入过滤盒15的底部并由过滤盒15的顶部流向外界；沉淀池冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池10流出，经导管16流入沉淀收集腔18内并由沉淀收集腔18的底部流向外界。在过滤盒冲洗管路和沉淀池冲洗管路中设有六个电磁阀，分别为电磁阀C3、电磁阀D4、电磁阀E5、电磁阀F6、电磁阀G7和电磁阀H8，各电磁阀的位置以及冲洗管路的结构如图2中所示。自动控制系统包括电源38、单片机20以及导线13，电源38给单片机20以及电磁阀供电，单片机20与光电液位传感器34和所有电磁阀均通过导线13连接。单片机20上设有雨水收集处理工作开关、过滤盒反冲洗工作开关和沉淀池反冲洗工作开关，除此之外，还设置有显示灯，分别为雨水收集工作状态显示灯、雨水处理工作状态显示灯、过滤盒反冲洗工作状态显示灯和沉淀池反冲洗工作状态显示灯。本实施例所提供的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器的工作原理以及使用方法如下:本实施例所提供的装置中的雨水收集前处理及分流装置放于现有小区雨水管道汇水处，进水口处设置的纱网能够防止大的颗粒进入雨水收集分流池。弃流感应器安放在雨水收集前处理及分流装置顶部，根据当地实际情况调节光电液位传感器的位置。打开单片机上的雨水收集处理工作开关，其余开关关闭。当降雨时，降雨初期的雨强较小，雨水内污染物含量较高。降雨初期的雨水经弃流调节室流出，不会在弃流调节室内存储较多雨水，未达到光电液位传感器位置，此时电磁阀B、F开，电磁阀A、C、D、E、G、H关闭，雨水处理工作状态显示灯亮，雨水经过滤盒处理后排出弃流。当降雨较弱时，雨水的水质也较差，雨水经弃流调节室内流出，由于雨强较小，因此也不会在弃流调节室内存储较多雨水，未达到光电液位传感器位置，此时电磁阀B、F开，电磁阀A、C、D、E、G、H关闭，雨水处理工作状态显示灯亮，雨水经过滤盒处理后排出弃流。当雨强较大并且降雨一段时间后，雨水达到收集指标。此时一部分雨水流出弃流调节室，另一部分储存在弃流调节室内，并使雨水液面抬高至光电液位传感器的位置，光电液位传感器发出信号，经导线传给单片机，单片机控制电磁阀A开，电磁阀B、C、D、E、F、G、H关闭，此时为雨水收集阶段，雨水收集工作状态显示灯亮。合格的雨水经电磁阀A流入沉淀收集腔，由于侧边孔有机玻璃板上只有周边部位设置有通孔，因此雨水由周边部位流入，在沉淀收集腔的底部进行沉淀，随着雨水的越积越多，当液面高于滤料盒时，雨水流入滤料盒中，并经滤料盒中的滤料过滤后由出水管流出，由于出水管上设置有水流发电装置，因此可以给电源进行充电。在长期使用后，雨水分流处理池中的过滤盒和沉淀收集腔中积累了较多杂质，需要反冲洗。在对过滤盒反冲洗时打开过滤盒反冲洗工作开关，此时电磁阀C、D、F、G开，电磁阀A、B、E、H关闭，雨水由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入过滤盒的底部并由过滤盒的顶部流向外界。此时过滤盒反冲洗工作状态显示灯亮。在对沉淀收集腔反冲洗时，打开沉淀池反冲洗工作开关，此时电磁阀E、G、H开。电磁阀A、B、C、D、F关闭，沉淀池反冲洗工作状态显示灯亮。水流由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入沉淀收集腔内并由沉淀收集腔的底部流向外界，完成反冲洗。
权利要求
1.一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:至少包括自动控制系统以及与自动控制系统连接的弃流感应器和雨水收集前处理及分流装置，弃流感应器至少包括弃流调节室以及安装于弃流调节室内的光电液位传感器，弃流调节室的顶部为开口，底部设有出水口，出水口上通过导管连接有流量计，弃流调节室内竖直安装有导轨，光电液位传感器安装于导轨上且能够沿导轨上下移动；雨水收集前处理及分流装置至少包括底座以及安装在底座上的雨水分流处理池，雨水分流处理池由上至下依次为减势吸附腔、分流腔以及沉淀收集腔，雨水分流处理池的顶部为进水口，进水口下方为减势吸附腔，雨水由进水口处进入减势吸附腔内且流速降低，并均匀分散在减势吸附腔内，减势吸附腔与其下方的分流腔之间设有隔板A，隔板A上设有一过水口，分流腔内设有三通管和过滤盒，三通管的顶部进口连接过水口，三通管的底部两出口分别与两根导管连接，且两导管上均安装有电磁阀，分别为电磁阀A和电磁阀B，分流腔与其下方的沉淀收集腔之间设有隔板B，电磁阀A所在的导管的底端穿过隔板B与沉淀收集腔连通，电磁阀B所在的导管的底端与过滤盒连通，过滤盒的底部设有通向外界的导管；所述的沉淀收集腔的上方设有侧边孔有机玻璃板，侧边孔有机玻璃板上除中心处的周边部位上均匀分布有通孔，沉淀收集腔的底部呈中心凸起状，凸起部位为盛装有滤料的滤料盒，沉淀收集腔的底部与滤料盒相接触的部位设有通向外界的出水管；自动控制系统至少包括电源、单片机以及导线，其中光电液位传感器、电磁阀A、电磁阀B以及电源均通过导线与单片机连接。
2.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:还设有反冲洗系统，反冲洗系统至少包括反冲洗雨水收集池、过滤盒冲洗管路和沉淀池冲洗管路，其中过滤盒冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入过滤盒的底部并由过滤盒的顶部流向外界；沉淀池冲洗管路中水流由反冲洗雨水收集池流出，经导管流入沉淀收集腔内并由沉淀收集腔的底部流向外界。
3.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:所述的弃流感应器中弃流调节室固定安装在底座上，弃流调节室的顶部通过固定环以及螺栓安装有能够防止大颗粒物进入的筛网，弃流调节室的侧壁上设有溢流管，弃流调节室的底部出水口的导管上还安装有流量控制器。
4.根据权利要求1所述 的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:所述的导轨包括滑轨、齿轮、齿条、螺杆、旋转手柄以及紧固头，其中滑轨固定在弃流调节室的内壁上，紧固头固定在弃流调节室的外壁上，齿轮和齿条相啮合，共同安装于滑轨内，螺杆穿过紧固头和弃流调节室的侧壁进入弃流调节室内，齿轮套在螺杆上，旋转手柄固定在螺杆的端部上，当螺杆旋转时带动齿条沿着滑轨升降，光电液位传感器通过有机玻璃条固定在齿条上。
5.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:所述的雨水分流处理池的顶端设有顶盖，顶盖的一侧下方的雨水分流处理池的侧壁上均匀分布有矩形进水口，且进水口上覆盖有纱网。
6.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:所述的减势吸附腔内固定有上下层叠的两块多孔有机玻璃板，且两块多孔有机玻璃板之间填充有砾O
7.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:所述的过滤盒为密封结构，其内部分为左右两部分，左侧为上宽下窄的微型沉淀池，右侧为过滤池，微型沉淀池与过滤池的顶部连通，其中电磁阀B所在的导管的底端进入微型沉淀池内，微型沉淀池的上部设有多孔有机玻璃板，所述的过滤池从左至右依次设有四层带孔有机玻璃板，第一层带孔有机玻璃板上设有两排直径为4mm的孔，第二层带孔有机玻璃板上设有两排直径为2mm的孔，第三层带孔有机玻璃板上设有两排直径为Imm的孔，第四层带孔有机玻璃板上设有两排直径为0.5mm的孔，每相邻的两层带孔有机玻璃板上孔的位置上下交错，第一、二层带孔有机玻璃板之间填充有直径为3-4mm的核桃壳滤料，第二、三层带孔有机玻璃板之间填充有直径为l_3mm的无烟煤滤料，第三、四层带孔有机玻璃板之间填充有直径为0.5-lmm的磁铁矿滤料。
8.根据权利要求7所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:分流腔内与过滤盒对应的部位设有开口，过滤盒能够从开口内取出，所述开口上设有能够将开口密封的硅胶扣板。
9.根据权利要求1所述的可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，其特征在于:沉淀收集腔底部的出水管上设有水流发电装 置，水流发电装置通过导线与电源连接。
全文摘要
本发明提供了一种可自动反冲洗的截污弃流式集雨器，包括自动控制系统以及弃流感应器和雨水收集前处理及分流装置，弃流感应器至少包括弃流调节室以及安装于弃流调节室内的光电液位传感器；雨水收集前处理及分流装置至少包括底座以及安装在底座上的雨水分流处理池，雨水分流处理池由上至下依次为减势吸附腔、分流腔以及沉淀收集腔；自动控制系统至少包括电源、单片机以及导线。发明提供的集雨器既考虑了雨强与雨水水质的关系，同时又能够调节降雨初期的弃流量；被弃流的雨水经过处理后排出，防止了弃流雨水污染地下水。该装置还可以进行全自动反冲洗，提高了集雨器的使用效益，同时还能够将雨水的势能转化为电能，为集雨器自身供电。
文档编号E03F5/14GK103195130SQ20131010848
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者和泽康, 彭浩, 范奇, 周孔松, 李秀文, 王斌, 孙小溪, 张晶, 王宗星, 闫海虎, 任天琳, 张晨 申请人:中国地质大学(武汉)