一种基于同步截污和清洗的模块化旋转海绵体装置的制作方法

本发明涉及城市雨水径流的截污技术领域，具体地说是一种基于同步截污和清洗的模块化旋转海绵体装置。

背景技术：

在面临迅速的城市化和极端天气这两大挑战的情况下，我国正采取一种新策略：将城市变成巨大的“海绵”，城市“海绵化”改造已被提上日程，促进雨水资源化利用和生态环境保护的“海绵城市”建设正日益受到重视。海绵城市对于系统解决城市发展中的雨洪灾害以及雨水径流污染物削减问题，具有举足轻重的意义。

海绵体作为海绵城市建设过程中的核心组成部分，对海绵城市建设具有重要作用。常见的海绵体有雨水花园、植草沟、绿色屋顶等，相关研究表明，海绵体中填料发生堵塞会直接影响其系统运行的稳定性乃至使用寿命，最终影响海绵城市建设总体效果。1986年，lindsey等在美国马里兰州对雨水过滤系统展开现场调查，结果发现，在所勘察的207个海绵体中，约33%由于发生堵塞而不能正常运转，且这些系统中大部分仅有两年的工作时间，该研究团队在后续再次复查时发现结果显示该数值上升至50%。其它研究也报导了类似结论。

综上所述，目前所在建的海绵体堵塞问题显著，且均不具有防止堵塞的功能，因此，非常有必要研发一种截污效果好且不易堵塞的新型海绵体。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于同步截污和清洗的模块化旋转海绵体装置，采用四个独立净化单元的旋转式截污系统与管式清洗系统，构成同步截污和清洗的模块化旋转型海绵体，其旋转式截污系统每隔一段时间旋转90°，使得位于上方的独立净化单元始终进行截污，位于下方的净化单元始终被管式清洗系统清洗，如此循环往复，可实现旋转式截污系统用于实现雨水径流中污染物的续批式截留，管式清洗系统可对旋转式截污系统进行周期性清洗，四个净化单元依次工作，使得整个装置实现连续、同步的截污和清洗功能，较常规海绵体而言具有高效、持久的径流污染截污效果，具有良好的防堵塞性能和兼容性，极大地提高了海绵体的运行年限，装置的长宽比可调，而且可以根据现场情况进行并联串联等方式的安装，装置采用太阳能供电，且装置间歇性地每隔一段时间旋转90°，能耗低且节能环保，建造成本低，维护方便，有利于大量推广应用，对雨水径流污染具有净化作用，有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题。

本发明的目的是这样实现的：一种基于同步截污和清洗的模块化旋转海绵体装置，其特点是该装置由设置在驱动机构上的截污系统和管式清洗系统组成，管式清洗系统套装在截污系统内，且由驱动机构进行每次为90°的整体翻转，构成同步截污和清洗的旋转海绵体，所述截污系统为模块化挡板与导流网罩、混合填料和透水土工布构成截面为正方形的细长海绵体；所述模块化挡板为“×”形结构设置，其外由导流网罩围成四个直角三棱柱状的独立净化单元；所述独立净化单元内设有与模块化挡板为固定连接的透水土工布和弧形排水管；所述导流网罩与模块化挡板和透水土工布构成的三棱柱体内填充混合填料；所述弧形排水管为均布排水孔的弧形板，且与相邻的模块化挡板固定连接，构成1/4圆柱的排水通道，其内设有单向流给水管；所述管式清洗系统套装在截污系统内，其两端设有与截污系统和管式清洗系统为活动连接的挡板，其中一个挡板上设有排水口和进水口的异向流接头。

所述管式清洗系统由单向流给水管对截污系统进行周期性清洗。

所述截污系统为细长状长方体，其横截面呈正方形。

所述混合填料为轻质陶粒、斜发沸石、瓜子片或两种以上的混合，填充率为80~95%。

所述单向流给水管为均布锥形出水口的喷水管，其一端为密闭，另一端与进水口连通。

所述弧形排水管一端为密闭，另一端管口与排水口连通。

所述旋转式截污系统与管式清洗系统、弧形排水管和单向流给水管为等长设置。

所述排水口和进水口为上、下排列且与模块化挡板呈“×”形结构的上、下空间对应设置，所述排水口的孔径≥单向流给水管的管径；所述进水口的孔径≤单向流给水管的管径。

所述驱动机构由固定设置在模块化挡板外侧的轮毂，以及与轮毂啮合的传动齿轮组成，驱动机构为两两对称设置。

本发明与现有技术相比具有结构简单，使用方便，在实现雨水径流高效截污的同时可以有效防止填料堵塞，同时具有稳定性强、维护简便、寿命持久等优点，同时具有以下显著特点：

（1）利用模块化设计将旋转式截污系统分为四个独立的净化单元，各净化单元独立、互不影响地运行，从而为各单元依次实现序批式截污和周期性清洗的功能提供条件，利用导流网罩实现水流的合理分配，同时又可对雨水径流中大颗粒物质进行粗截留；将整个装置设计成较大的长宽比，以减少水力负荷与污染负荷，从而提高装置的处理能力。

（2）利用周期性旋转的方式实现各个净化单元之间的序批式工作，同时实现整个装置连续截污作用及同步清洗功能，并借助重力作用自上而下地进行填料的清洗，相比传统填料清洗技术降低了对清洗水压要求，利用旋转的方式实现导流网罩上方截留物的自动收集，减少了人为维护工作。

（3）利用管式清洗系统实现位于上方的净化单元的截污出水与位于下方的净化单元的清洗进水，利用模块化挡板实现混合填料重力的分散，从而提高系统的稳定性，利用旋转的方式实现各个净化单元的序批式工作，同时可达到翻动填料的作用，便于填料的清洁。

（4）四个净化单元依次工作，使得整个装置实现连续、同步的截污和清洗功能，较常规海绵体而言具有高效、持久的径流污染截污效果，具有防堵塞功能，极大地提高了海绵体的运行年限。

（5）对雨水径流污染具有净化作用，有效防止径流污染导致的城市水体黑臭问题，具有一定社会意义。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的a-a截面结构示意图；

图3为异向流接头结构示意图；

图4为本发明具体运行的水流路径示意图；

图5为图4的b-b截面结构示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本发明由设置在驱动机构18上的截污系统1和管式清洗系统2组成，管式清洗系统2套装在截污系统1内，且由驱动机构18进行每次为90°的整体翻转，构成同步截污和清洗的旋转海绵体，所述管式清洗系统2套装在截污系统1内，其两端设有与截污系统1和管式清洗系统2为活动连接的挡板29，其中一挡板29上设有异向流接头21；所述驱动机构18由可编程逻辑控制器进行每次为90°的旋转运行控制，实现截污系统1和管式清洗系统2的整体翻转；所述管式清洗系统2由单向流给水管24对截污系统1进行周期性清洗；所述单向流给水管24为均布锥形出水口28的喷水管，其一端口密闭；所述截污系统1为正方形的细长状长方体，其宽：高：长=1:1:8~1:1:12；所述驱动机构18由固定设置在模块化挡板10外侧的轮毂，以及与轮毂啮合的传动齿轮组成，驱动机构18为两两对称设置在截污系统1的外围，且由驱动机构18采用编程逻辑控制器，实现截污系统1和管式清洗系统2的整体为90°的翻转控制。

参阅附图2，所述截污系统1为模块化挡板10与导流网罩11、混合填料12和透水土工布13构成截面为正方形的细长海绵体；所述模块化挡板10为“×”形结构设置，其外由导流网罩11围成四个直角三棱柱状的独立净化单元151；所述独立净化单元151内设有与模块化挡板10为固定连接的透水土工布13和弧形排水管23；所述导流网罩11与模块化挡板10和透水土工布13构成的三棱柱体内填充混合填料12；所述混合填料12为轻质陶粒、斜发沸石、瓜子石或其两种以上的混合，填充率为80~95%；所述弧形排水管23两侧边与相邻的模块化挡板10焊接，构成1/4圆柱的排水通道，其内设有单向流给水管24；所述驱动机构18由固定设置在模块化挡板10外侧的轮毂，以及与轮毂啮合的传动齿轮组成，驱动机构18为两两对称设置；所述模块化挡板10的横截面呈“×”形结构，从而在空间上形成四个直角三棱柱状的独立净化单元151，实现混合填料12的支撑，以及截污系统1的单元化分割。

参阅附图3，所述异向流接头21为设有排水口291和进水口292的法兰片，所述排水口291和进水口292为上、下排列，且与模块化挡板10呈“×”形结构的上、下空间对应设置，排水口291的孔径为单向流给水管24管径的120%。排水口292的孔径为单向流给水管24管径的90%。

通过以下具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参阅附图4~图5，本发明由截污系统1外形呈横截面为正方形的细长状长方体，宽：高：长=1:1:10，具体为1m×1m×10m，旋转式截污系统1的横截面呈“×”形结构，从而在空间上形成四个直角三棱柱状的独立净化单元151，导流网罩11固定在模块化挡板10的外边界，实现混合填料12的支撑，以及截污系统1的单元化分割，驱动机构18在编程逻辑控制器的控制下，实现截污系统1和管式清洗系统2每次为90°的整体翻转，其旋转中心轴为模块化挡板10的中轴线17。

本发明是这样制作和安装的：所述模块化挡板10的材质采用q235型钢板；所述导流网罩11材质采用q215型钢板，小孔的孔径为6mm，用于大粒径物质的截留；所述混合填料12为轻质混合填料，具体为轻质陶粒、斜发沸石、瓜子石或其的混合，混合比例为1:1:1，混合填料12放置于四个独立净化单元151内，且介于模块化挡板10、导流网罩11和透水土工布13之间。每个单元内混合填料12的填充率为90%；所述透水土工布13的铺设位置为混合填料12和管式清洗系统2之间，将透水土工布13的延伸部分采用ks土工布专用胶，将其胶接固定在模块化挡板10上；所述穿孔排水管23位于透水土工布13和中轴线17之间；所述弧形排水管23与相邻的模块化挡板10对中轴线17形成圆柱形包裹状，呈现以中轴线17为中心轴的四个1/4圆柱的通道，即在四个独立净化单元151内组成四个1/4圆柱的排水管道，其管径为85mm，弧形排水管23为单侧密闭，其开放端与异向流接头21的排水口291连通；所述弧形排水管23采用q215型开孔钢板，其孔径为3mm，弧形排水管23的圆柱侧面与模块化挡板10为焊接，焊缝处做防腐防锈处理；所述单向流给水管24位于弧形排水管23形成的排水管道内且靠近中轴线17；所述单向流给水管24单侧密闭，其开放端与异向流接头21的进水口292连通；所述单向流给水管24的管壁上均布锥形出水口28，用于产生单向流给水管24由内到外的单一水流方向，其材质为加厚pvc；所述弧形排水管23与单向流给水管24的管长相等，且与旋转式截污系统1和管式清洗系统2等长。

以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。