一种城市雨水的净化方法及其使用的水跃式过滤器与流程

本发明涉及一种城市雨水的净化方法及其使用的水跃式过滤器。

背景技术：

随着城市化进程的加快，蒸发、下渗等自然水文循环过程的严重受阻，极端天气的增多，暴雨洪涝灾害的频繁发生，导致城市内涝多发、水环境污染、雨水资源大量流失等问题，甚至出现了逢雨必涝的态势，然而地下水位却连年降低，城市缺水极为严重，很多城市和地区的自来水供应已难以同步跟上城市化发展的步伐。如今人们越来越关注水资源的开发与利用，雨水作为一种宝贵的水资源，如若有效收集并利用，将对节约能源做出巨大贡献。初期雨水，顾名思义就是降雨初期时的雨水。由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物质，前期雨水的污染程度较高，甚至超出普通城市污水的污染程度。目前城市的雨水系统主要采取直排的方式排水，降落到地面的雨水经雨水管直排入河道，排水方式单一，无疑将会引起水资源污染。目前，降水径流污染已成为地表水环境污染的主要原因之一，需要人为地实施一些水处理方法，便于雨水的回收和再利用，以便于减缓城区雨水洪涝和地下水位下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等。由于我国大气污染情况较严重，收集到的雨水杂质较多，污染物源复杂，现有的雨水净化装置处理得到的再利用水还是存在水质太差的问题，不能很好的满足城市系统的使用，收集的雨水综合利用率低，没有满足海绵城市建设和生态环境保护的理念和要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种城市雨水的净化方法及其使用的水跃式过滤器，该方法充分将雨水收集净化，在确保城市防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市范围内的收集、渗透、净化和利用，可以有效缓解和减少城市内涝的压力，净化效率高，有效提高处理后的雨水水质，促进雨水资源的利用，满足海绵城市建设的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种城市雨水的净化方法，包括如下步骤：

步骤一、雨水收集

掉落到地面上的初期雨水沿着引流槽进入到漏斗形的集雨器进行收集，集雨器上的过滤筛网先将雨水进行初步过滤，去除雨水中夹带的落叶、垃圾，集雨器内的刺针再次将初步过滤后的雨水中的颗粒物质进行粉碎，然后雨水通过集雨器，沿着收集管道流入到收集池内；

步骤二、雨水检测

利用取水器，采集收集池内至少四处不同方位和不同高度的雨水进行检测；

步骤三、沉淀处理

a、当检测到水体中的重金属离子超出标准时，打开通道一，将收集池内的雨水通入到重金属沉淀池，雨水沿着相互交错的倾斜板进入到重金属沉淀池内，倾斜板上设置的凸纹对雨水起到拦截作用，然后打开第一加料阀，向重金属沉淀池中加入金属沉淀剂，同时启动重金属沉淀池底部的搅拌装置进行搅拌，使重金属形成沉淀去除，降低重金属对水体的危害程度；

b、当检测到雨水中的悬浮尘埃粒子超出标准时，打开通道二，将收集池内的雨水通入到尘埃沉淀池，进入到尘埃沉淀池的雨水首先与尘埃沉淀池上层的波浪形的吸附板接触，吸附板上的吸附剂将雨水中悬浮尘埃粒子吸附，并去除异味和异色，水流则通过吸附板上的流水孔进入到尘埃沉淀池的下层，然后打开下层的第二加料阀，通过旋转喷头向尘埃沉淀池的下层加入混凝剂，混凝剂与水体中的悬浮物和胶体杂质反应，反应时间为30min，形成沉淀物下沉；

步骤四、酸碱度处理

a、打开通道三，将经过步骤三处理的水体通入到酸碱处理池内，通过酸度计测量酸碱处理池内的水体的ph值；

b、若检测结果显示为酸性，通过控制系统打开碱性控制阀，通入与雨水相适应的碱剂，加入的碱剂为na2co3、nahco3或者石灰，然后启动搅拌器，同时将搅拌轴上下移动，从而带动搅拌桨搅动整个水层，反应20min后，再次采集水体，进行检测，若检测结果仍没有达到标准，则再次进行上述步骤，直至检测结果符合标准；

c、若检测结果显示为碱性，通过控制系统打开酸性控制阀，根据通入的雨水的量加入与雨水相适应的酸剂，然后启动搅拌器，同时将搅拌轴上下移动，从而带动搅拌桨搅动整个水层，反应20min后，再次采集水体，进行检测，若检测结果仍没有达到标准，则再次进行上述步骤，直至检测结果符合标准；

步骤五、曝气处理

a、将经过步骤四处理的水体通入到曝气处理池内，启动鼓风机，通过曝气管和曝气喷头向水体从下到上通入气体，同时曝气管还沿着铺设在曝气池底部的轨道移动，扩大曝气的范围；

b、曝气池底部的微气泡释放器释放气泡；

c、曝气池上部的机械叶轮转动，搅动曝气池内的水体，使空气中的氧溶入水中，促使池内废水不断循环流动，不断更新气液接触面以增大吸氧量；

步骤六、生物净化

经过步骤五曝气处理的水体接着进入到生物净化池，生物净化池内设置了生物架，生物架上的安装孔处设置了生物管，生物管内充满生物填料，水体逐个与生物管相接触，通过生物管内的微生物净化水体；

步骤七、精过滤

经过步骤六处理后的水体从进水口进入到水跃式过滤器内进行精过滤，水跃式过滤器内的检测头检测到水体符合城市用水要求后，发送信息到控制器，控制器将开启储水罐的电动阀打开，将精过滤后的水送入到储水罐；

步骤八、储存

雨水经过水跃式过滤器过滤后，存储到储水罐内，然后通过智能用水系统，分配到各个用水点，实现雨水的再利用。

进一步，在步骤二中，取水器的取水过程包括：

1)、启动动力器，带动取水器移动到取水点处，并通过定位仪反馈具体位置信息，达到取水点后，停止动力器，伸长取水器的取水杆，通过高度检测器确定取水罐的高度，然后打开取水罐的取水口，使雨水进入到取水罐内，待水位检测器检测到取水罐内的水量达到标准后，关闭取水罐的取水口，通过输送管将取水罐内的雨水输送到检测室内；

2)、用干净的清水清洗取水罐，然后再次伸长取水器的取水杆，将取水罐放入到与上次不同的高度水位处，然后重复上述步骤，使得取水罐取得不同高度水位处的水；

3)、待此处的取水点的水检测完成后，再次启动动力器，带动取水器移动到其他的取水点处进行水体检测。

进一步，水体检测包括在检测室内设置了相互独立的重金属离子检测室和悬浮尘埃粒子检测室，将取得的检测水体分别输送到两个检测室内进行单独检测，检测结果显示在控制室中，检测完成后，清洗检测室内的样品皿，保证下次检测结果的准确性，避免后一次的检测结果受到前一次检测的影响，提高检测的准确性和稳定性。

进一步，在步骤三的a步骤中，倾斜板与水平面之间的夹角为30～60度，倾斜板从上至下布设有4～6块，金属沉淀剂采用石灰、naoh或者na2s。

进一步，在步骤三的b步骤中，吸附板从上至下布设有3～7层，流水孔的孔径为φ20mm～φ30mm，进水水流速度为0.15m/s～0.20m/s。

进一步，在步骤六中，根据生物净化池的反应速度和效率，将生物管在生物架上自由抽取，增加或者减少生物管，以符合水体净化的要求。

一种如上述的城市雨水的净化方法中使用的水跃式过滤器，包括壳体、上盖、底座、进水口和出水口，进水口和出水口分别位于壳体的下部和上部，壳体的内部设有同轴的第一过滤筒和第二过滤筒，第一过滤筒位于第二过滤筒的下方，进水口通过进水管与第一过滤筒连接，出水口处设有检测腔，检测腔内设有进水端、检测头、控制器、第一出水阀、第二出水阀、第一出水端和第二出水端，第二过滤筒上设有出水管，出水管与进水端连接，第一出水端与出水口连接，第二出水端通过回流管与进水管连接，第一出水阀位于第一出水端处，第二出水阀位于第一出水端处，控制器分别与检测头、第一出水阀和第二出水阀连接。第一过滤筒和第二过滤筒对水体进行双重过滤，提高过滤效果，从第二过滤筒过滤后的水体进入到检测腔进行检测，检测头将检测到的结果发送到控制器，若符合出水质量，则控制器控制第一出水阀打开，第二出水阀关闭，水体从出水口进入到储水罐进行储存，若不符合出水质量，则控制器控制第二出水阀打开，第一出水阀关闭，水体通过回流管再次进入到第一过滤筒和第二过滤筒进行过滤处理。

进一步，壳体的外部设有观察窗。通过观察窗可以观察到第一过滤筒和第二过滤筒的过滤情况，一旦发现过滤筒上脏污现象严重，即可停止使用，将过滤筒进行清洗或者替换，以保证水跃式过滤器的有效过滤。

进一步，壳体的内部还设有消毒装置，消毒装置包括消毒仓和消毒灯，消毒灯置于消毒仓内，消毒仓采用透明材料。通过消毒装置对水体进行消毒处理，提高水质。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过漏斗形的集雨器，便于收集地表的雨水，并通过引流槽的引流作用，提高收集雨水的准确性和快捷性，设置的过滤筛网对初期雨水进行初步过滤，防止落叶、塑料袋等垃圾进入到集雨器内，设置的刺针再次对初期雨水中夹带的大颗粒物质进行粉碎，使其变得细小，避免堵塞收集管道，减少流入收集池内的杂质，便于后期的水质处理；

2、采集多个不同的取水点处的雨水，对雨水的水质进行检测，提高检测的准确性，并针对检测到的不同水质分别采取不同的处理方法，处理针对性强，效果更好，从而有效提高处理的效率，减少资源、人力的浪费，节省时间、降低成本；

3、雨水从交错的倾斜板落下，延长雨水流入到重金属沉淀池的时间，设置的凸纹不仅延缓雨水的下落时间，增加雨水与金属沉淀剂的反应时间，还将雨水中的部分杂质拦截，减少落入到重金属沉淀池内的污染物质，同时通过搅拌装置的搅拌作用，扩大雨水与金属沉淀剂的接触面积，提高反应效果；

4、雨水进入到尘埃沉淀池，吸附板起到吸附雨水中尘埃物质的作用，同时通过波浪形的设计，起到一定的阻流作用，增大雨水与吸附板的接触面积，提高吸附效率，旋转喷头的喷洒药剂面积更广，更均匀。

5、雨水中很大一部分污染物会导致雨水的酸化，因此需要对雨水进行酸碱度的调节，使其保持适应的范围内，适合人们的日常使用，通过可上下移动的搅拌桨，可对各个水层均进行搅拌，加快药剂与雨水的反应速度；

6、在曝气处理池内通过曝气管、微气泡释放器和机械叶轮三种方式分别在各个水层上对水体进行曝气处理，大大提高了曝气的范围和效率，同时也可以根据实际情况选择性地使用其中一种或者两种进行曝气处理，使曝气处理更具有针对性；

7、通过生物净化池进行生物净化，并可以根据生物净化池的反应速度和效率，将生物管在生物架上自由抽取，增加或者减少生物管，以符合水体净化的要求；通过水跃式过滤器进行最后的处理，并对出水进行检测，只有符合条件的水体方可送入到储水罐内进行储存，保证储水罐内水体的质量。

本发明充分将雨水收集，在确保城市防涝安全的前提下，利用沉淀法将雨水中的金属离子、尘埃粒子去除，通过酸碱度的处理调节雨水的酸碱性，通过曝气、生物净化和精过滤，彻底将雨水净化，利用多重手段处理，最大限度地实现雨水在城市范围内的收集、渗透、净化和利用，可以有效缓解和减少城市内涝的压力，净化效率高，有效提高处理后的雨水水质，促进雨水资源的利用，满足海绵城市建设的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种城市雨水的净化方法的流程图；

图2为本发明一种城市雨水的净化方法的结构示意图；

图3为本发明中吸附板的内部结构示意图；

图4为本发明中生物架的结构示意图；

图5为本发明中水跃式过滤器的内部结构示意图；

图6为本发明中水跃式过滤器的外部结构示意图。

附图标记：1、集雨器；11、刺针；12、收集管道；2、收集池；21、通道一；22、通道二；31、重金属沉淀池；32、倾斜板；33、第一加料阀；34、搅拌装置；35、尘埃沉淀池；36、吸附板；37、流水孔；38、第二加料阀；39、旋转喷头；41、通道三；42、酸碱处理池；43、碱性控制阀；44、搅拌轴；45、搅拌桨；46、酸性控制阀；5、曝气处理池；51、鼓风机；52、曝气管；53、曝气喷头；54、轨道；55、微气泡释放器；56、机械叶轮；6、生物净化池；61、生物架；62、安装孔；63、生物管；7、水跃式过滤器；71、壳体；72、上盖；73、底座；74、进水口；75、出水口；76、第一过滤筒；761、进水管；77、第二过滤筒；771、出水管；78、观察窗；8、检测腔；81、进水端；82、检测头；83、控制器；84、第一出水阀；85、第二出水阀；851、回流管；86、消毒装置；87、消毒仓；88、消毒灯；9、储水罐。

具体实施方式

如图1-6所示，为本发明的一种城市雨水的净化方法，包括如下步骤：

步骤一、雨水收集

掉落到地面上的初期雨水沿着引流槽进入到漏斗形的集雨器1进行收集，集雨器1上的过滤筛网先将雨水进行初步过滤，去除雨水中夹带的落叶、垃圾，集雨器1内的刺针11再次将初步过滤后的雨水中的颗粒物质进行粉碎，然后雨水通过集雨器1，沿着收集管道12流入到收集池2内；通过漏斗形的集雨器1，便于收集地表的雨水，并通过引流槽的引流作用，提高收集雨水的准确性和快捷性，设置的过滤筛网对初期雨水进行初步过滤，防止落叶、塑料袋等垃圾进入到集雨器1内，设置的刺针11再次对初期雨水中夹带的大颗粒物质进行粉碎，使其变得细小，避免堵塞收集管道12，减少流入收集池2内的杂质，便于后期的水质处理。

步骤二、雨水检测

利用取水器，采集收集池2内至少四处不同方位和不同高度的雨水进行检测；采集多个不同的取水点处的雨水，对雨水的水质进行检测，提高检测的准确性，并针对检测到的不同水质分别采取不同的处理方法，处理针对性强，效果更好，从而有效提高处理的效率，减少资源、人力的浪费，节省时间、降低成本。

取水器的取水过程包括：

1)、启动动力器，带动取水器移动到取水点处，并通过定位仪反馈具体位置信息，达到取水点后，停止动力器，伸长取水器的取水杆，通过高度检测器确定取水罐的高度，然后打开取水罐的取水口，使雨水进入到取水罐内，待水位检测器检测到取水罐内的水量达到标准后，关闭取水罐的取水口，通过输送管将取水罐内的雨水输送到检测室内；

2)、用干净的清水清洗取水罐，然后再次伸长取水器的取水杆，将取水罐放入到与上次不同的高度水位处，然后重复上述步骤，使得取水罐取得不同高度水位处的水；

3)、待此处的取水点的水检测完成后，再次启动动力器，带动取水器移动到其他的取水点处进行水体检测。

水体检测包括在检测室内设置了相互独立的重金属离子检测室和悬浮尘埃粒子检测室，将取得的检测水体分别输送到两个检测室内进行单独检测，检测结果显示在控制室中，检测完成后，清洗检测室内的样品皿，保证下次检测结果的准确性，避免后一次的检测结果受到前一次检测的影响，提高检测的准确性和稳定性。

步骤三、沉淀处理

a、当检测到水体中的重金属离子超出标准时，打开通道一21，将收集池2内的雨水通入到重金属沉淀池31，雨水沿着相互交错的倾斜板32进入到重金属沉淀池31内，倾斜板32上设置的凸纹对雨水起到拦截作用，然后打开第一加料阀33，向重金属沉淀池31中加入金属沉淀剂，同时启动重金属沉淀池31底部的搅拌装置34进行搅拌，使重金属形成沉淀去除，降低重金属对水体的危害程度；倾斜板32与水平面之间的夹角为30～60度，倾斜板32从上至下布设有4～6块，金属沉淀剂采用石灰、naoh或者na2s。雨水从交错的倾斜板32落下，延长雨水流入到重金属沉淀池31的时间，设置的凸纹不仅延缓雨水的下落时间，增加雨水与金属沉淀剂的反应时间，还将雨水中的部分杂质拦截，减少落入到重金属沉淀池31内的污染物质，同时通过搅拌装置34的搅拌作用，扩大雨水与金属沉淀剂的接触面积，提高反应效果。

b、当检测到雨水中的悬浮尘埃粒子超出标准时，打开通道二22，将收集池2内的雨水通入到尘埃沉淀池35，进入到尘埃沉淀池35的雨水首先与尘埃沉淀池35上层的波浪形的吸附板36接触，吸附板36上的吸附剂将雨水中悬浮尘埃粒子吸附，并去除异味和异色，水流则通过吸附板36上的流水孔37进入到尘埃沉淀池35的下层，然后打开下层的第二加料阀38，通过旋转喷头39向尘埃沉淀池35的下层加入混凝剂，混凝剂与水体中的悬浮物和胶体杂质反应，反应时间为30min，形成沉淀物下沉；吸附板36从上至下布设有3～7层，流水孔37的孔径为φ20mm～φ30mm，进水水流速度为0.15m/s～0.20m/s。雨水进入到尘埃沉淀池35，吸附板36起到吸附雨水中尘埃物质的作用，同时通过波浪形的设计，起到一定的阻流作用，增大雨水与吸附板36的接触面积，提高吸附效率，旋转喷头39的喷洒药剂面积更广，更均匀。

步骤四、酸碱度处理

a、打开通道三41，将经过步骤三处理的水体通入到酸碱处理池42内，通过酸度计测量酸碱处理池42内的水体的ph值；

b、若检测结果显示为酸性，通过控制系统打开碱性控制阀43，通入与雨水相适应的碱剂，加入的碱剂为na2co3、nahco3或者石灰，然后启动搅拌器，同时将搅拌轴44上下移动，从而带动搅拌桨45搅动整个水层，反应20min后，再次采集水体，进行检测，若检测结果仍没有达到标准，则再次进行上述步骤，直至检测结果符合标准；

c、若检测结果显示为碱性，通过控制系统打开酸性控制阀46，根据通入的雨水的量加入与雨水相适应的酸剂，然后启动搅拌器，同时将搅拌轴44上下移动，从而带动搅拌桨45搅动整个水层，反应20min后，再次采集水体，进行检测，若检测结果仍没有达到标准，则再次进行上述步骤，直至检测结果符合标准。雨水中很大一部分污染物会导致雨水的酸化，因此需要对雨水进行酸碱度的调节，使其保持适应的范围内，适合人们的日常使用，通过可上下移动的搅拌桨45，可对各个水层均进行搅拌，加快药剂与雨水的反应速度。

步骤五、曝气处理

a、将经过步骤四处理的水体通入到曝气处理池5内，启动鼓风机51，通过曝气管52和曝气喷头53向水体从下到上通入气体，同时曝气管52还沿着铺设在曝气池底部的轨道54移动，扩大曝气的范围；

b、曝气池底部的微气泡释放器55释放气泡；

c、曝气池上部的机械叶轮56转动，搅动曝气池内的水体，使空气中的氧溶入水中，促使池内废水不断循环流动，不断更新气液接触面以增大吸氧量；

在曝气处理池5内通过曝气管52、微气泡释放器55和机械叶轮56三种方式分别在各个水层上对水体进行曝气处理，大大提高了曝气的范围和效率，同时也可以根据实际情况选择性地使用其中一种或者两种进行曝气处理，使曝气处理更具有针对性。

步骤六、生物净化

经过步骤五曝气处理的水体接着进入到生物净化池6，生物净化池6内设置了生物架61，生物架61上的安装孔62处设置了生物管63，生物管63内充满生物填料，水体逐个与生物管63相接触，通过生物管63内的微生物净化水体；还可以根据生物净化池6的反应速度和效率，将生物管63在生物架61上自由抽取，增加或者减少生物管63，以符合水体净化的要求。

步骤七、精过滤

经过步骤六处理后的水体从进水口74进入到水跃式过滤器7内进行精过滤，水跃式过滤器7内的检测头82检测到水体符合城市用水要求后，发送信息到控制器83，控制器83将开启储水罐9的电动阀打开，将精过滤后的水送入到储水罐9；通过水跃式过滤器7进行最后的处理，并对出水进行检测，只有符合条件的水体方可送入到储水罐9内进行储存，保证了储水罐9内水体的质量。

步骤八、储存

雨水经过水跃式过滤器7过滤后，存储到储水罐9内，然后通过智能用水系统，分配到各个用水点，实现雨水的再利用。

一种如上述的城市雨水的净化方法中使用的水跃式过滤器7，包括壳体71、上盖72、底座73、进水口74和出水口75，进水口74和出水口75分别位于壳体71的下部和上部，壳体71的内部设有同轴的第一过滤筒76和第二过滤筒77，第一过滤筒76位于第二过滤筒77的下方，进水口74通过进水管761与第一过滤筒76连接，出水口75处设有检测腔8，检测腔8内设有进水端81、检测头82、控制器83、第一出水阀84、第二出水阀85、第一出水端和第二出水端，第二过滤筒77上设有出水管771，出水管771与进水端81连接，第一出水端与出水口75连接，第二出水端通过回流管851与进水管761连接，第一出水阀84位于第一出水端处，第二出水阀85位于第一出水端处，控制器83分别与检测头82、第一出水阀84和第二出水阀85连接。第一过滤筒76和第二过滤筒77对水体进行双重过滤，提高过滤效果，从第二过滤筒77过滤后的水体进入到检测腔8进行检测，检测头82将检测到的结果发送到控制器83，若符合出水质量，则控制器83控制第一出水阀84打开，第二出水阀85关闭，水体从出水口75进入到储水罐9进行储存，若不符合出水质量，则控制器83控制第二出水阀85打开，第一出水阀84关闭，水体通过回流管851再次进入到第一过滤筒76和第二过滤筒77进行过滤处理。

壳体71的外部设有观察窗78。通过观察窗78可以观察到第一过滤筒76和第二过滤筒77的过滤情况，一旦发现过滤筒上脏污现象严重，即可停止使用，将过滤筒进行清洗或者替换，以保证水跃式过滤器7的有效过滤。壳体71的内部还设有消毒装置86，消毒装置86包括消毒仓87和消毒灯88，消毒灯88置于消毒仓87内，消毒仓87采用透明材料。消毒仓87用来保护消毒灯88，通过消毒装置86对水体进行消毒处理，提高水质。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。