一种无人值守的初期雨水收集、处理与回用装置的制作方法

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种无人值守的初期雨水收集、处理与回用装置。

背景技术：

随着经济发展及城市化推进，城市道路大面积硬化，地面透水率大大降低，导致累积在地面上的污染物，经过雨水冲刷形成重污染初期雨水径流。加之，近几年空气污染严重，雨水夹杂更多空气中的污染物，初期雨水中的cod(化学需氧量)、tn(总氮)、tp(总磷)等含量较高，使得受纳水体超过《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)的ⅴ类水标准。由于气候原因，南方地区降水较多，河流池塘遍布，大多住宅、厂房依河而建。虽然生活污水、工业废水得以接管处理，但是初期雨水直接流入河流或池塘，仍对河流和池塘造成污染。使其降低甚至丧失自净能力，出现大量黑臭河道、池塘。

2015年4月2日国务院颁布了《水污染防治行动计划》(国发〔2015〕17号)，引导地方政府不断加大河湖治理投入，建立河长、湖长制，推荐多种雨污分流、污水截流等工程技术，从政策、资金等层面鼓励一些城市进行海绵城市建设试点。近年来，各地均加大了城市、城镇雨水的收集与处理力度，一定程度改善了生活污水、工业污水引起的河道、湖泊污染。鉴于初期雨水对河湖、池塘的污染贡献及治理难题，迫切需要一种经济、简便治理技术，本发明提供一种无人值守的初期雨水收集、处理与回用装置，可填补这一技术空缺。

技术实现要素：

本发明的目的是针对初期雨水污染问题设计一种占地面积小、无人值守的初期雨水收集、处理与回用装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种初期雨水收集、处理与回用装置，包括过渡双暗井，沉淀调节池，污水处理系统，沉淀池，消毒回用储水池，浮球阀，污水提升泵，清水泵，法兰盘接口，清水溢流沟渠，plc(可编程逻辑控制器)控制柜。所述装置按接收雨水的顺序依次是过渡双暗井、沉淀调节池、污水处理系统，沉淀池、消毒回用储水池、法兰盘接口或清水溢流沟渠。

所述的过渡双暗井两侧井壁分别与雨水进水管与泄洪管连接，后侧井壁通过波纹管与沉淀调节池连接，井内还设有格栅。

进一步的，所述的沉淀调节池在高于排洪管管底标高位置设有浮球阀，并在远离波纹管一端设置污水提升泵，并在污水提升泵周围设置铁丝网，所述的污水提升泵与污水处理系统连接。

进一步的，所述的污水处理系统，包括厌氧池、ⅰ级好氧接触氧化池、ⅱ级缺氧接触氧化池、ⅲ级好氧接触氧化池。所述的污水提升泵与厌氧池连接，厌氧池的出水管与ⅰ级好氧接触氧化池连接，ⅰ级好氧接触氧化池的出水管与ⅱ级缺氧接触氧化池连接，ⅱ级缺氧接触氧化池的出水管与ⅲ级好氧接触氧化池连接。

进一步的，所述的沉淀池分别与ⅲ级好氧接触氧化池和消毒回用储水池连接。

进一步的，所述的消毒回用储水池设置清水泵与法兰盘接口连接，也通过清水溢流沟渠与河道连接。

本发明的有益效果：

(1)本方法采用原位修复原理处理初期雨水，无需将初期雨水排入污水管网，节省了接管和处理费用。实现就地取水、就地处理、就地回用或排放。

(2)采用过渡双暗井自动实现初期雨水与后期无污染雨水的分离。

(3)采用沉淀调节池自动控制被截留的初期雨水量，避免了后期雨水也进入处理系统，减少不必要的处理量，节省运营成本。

(4)泵送、曝气、回用或排放通过plc按设定的处理工序和参数控制运行，实现该系统自动化运行，减少人力成本。

(5)本发明消毒后的出水既可满足《生活杂用水水质标准》(cj25.1-89)中总大肠杆菌≤3个/l，cod≤50mg/l，nh4⁺-n≤20mg/l的要求，又满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)的一级a标准中cod≤50mg/l，tn≤15mg/l，tp≤0.5mg/l的排放要求。

(6)本发明符合海绵城市理念——即下雨时吸水、净水并蓄水，干旱时“释水”(作为生活杂用水回用)。

附图说明

图1是初期雨水收集、处理与回用装置的平面布置图。

其中：l1—沉淀调节池宽度；l2—沉淀调节池长度；l3—污水处理系统中每个池子的长度及宽度；

1—过渡双暗井；2—沉淀调节池；3—厌氧池；4—ⅰ级好氧接触氧化池；5—ⅱ级缺氧接触氧化池；

6—ⅲ级好氧接触氧化池；7—沉淀池；8—消毒回用储水池；9—浮球阀；10—污水提升泵；11—清水泵；12—法兰盘接口；13—清水溢流沟渠；14—plc控制柜。

图2是过渡双暗井平面布置图。

其中：a—雨水进水管；b—排洪管；c—波纹管；d—格栅。

图3是过渡双暗井剖面布置图。

其中：a—雨水进水管；b—排洪管；c—波纹管；d—格栅。

具体实施方式

结合说明书附图对本发明采用的技术方案作进一步阐述：

参见附图1，本发明包括初期雨水自动收集、初期雨水自动净化、初期雨水存贮、回用与排放三部分。

初期雨水自动收集主要由过渡双暗井1和沉淀调节池2完成。如附图2、3所示，过渡双暗井1中设置格栅，格栅既可以将过渡双暗井1分割成2个暗井室(暗井室①、暗井室②)，又可以防止大颗粒漂浮进入河道。暗井室①与沉淀调节池2通过波纹管连接；暗井室②通过排洪管与河道连接。由于波纹管位置低于排洪管，且沉淀调节池2的大部分位置在波纹管之下，故初期雨水先进入沉淀调节池2，待沉淀调节池2水位达到排洪管管底标高位置，雨水自动流入河道。

初期雨水自动净化主要由污水处理系统和沉淀池7完成。如附图1所示，本发明中污水处理系统由厌氧池3、ⅰ级好氧接触氧化池4、ⅱ级缺氧接触氧化池5、ⅲ级好氧接触氧化池6组成。厌氧池中间设置进水口和连接管，并在池中填加弹性填料，通过回流液补充微生物，最后由供气管系在底部适当供氧，厌氧微生物大量繁殖并在弹性填料上自然生物挂膜，形成厌氧生物膜。ⅰ级好氧接触氧化池和ⅲ级好氧接触氧化池由射流曝气机在plc控制下实现自动间歇曝气。好氧微生物在弹性填料上自然生物挂膜，形成好氧生物膜。初期雨水中的有机物先进入厌氧池3中进行水解酸化反应，然后流入ⅰ级好氧接触氧化池进行碳化、氨化及硝化反应，将nh4⁺-n转化成no2^—、no3^—；再流入ⅱ级缺氧接触氧化池中反硝化脱氮，同时活性污泥进行交替释磷/吸磷进程(即ⅱ级缺氧接触氧化池与iii级好氧接触氧化池间交替)，并在沉淀池中沉淀排泥实现生物除磷。净化后的初期雨水进入沉淀池进行泥水分离。

初期雨水存贮、回用与排放主要由消毒回用储水池、清水泵、法兰盘接口及清水溢流沟渠完成。

沉淀池沉淀后的初期雨水自流进入消毒回用储水池，通过投加缓释型clo2消毒块达到《生活杂用水水质标准》(cj25.1-89)要求。

消毒回用储水池中设置清水泵，消毒后的初期雨水通过清水泵及法兰盘接口实现回用。

某市汇水面积为sm²的区域，根据该地暴雨强度公式，按照暴雨重现期p＝5年，降水历时t＝30min，不同的径流系数ψ，计算出暴雨强度q及雨水流量q，再根据区域地形落差取5-20min的雨水量为拟收集的初期雨水量。按照初期雨水量的1.2倍设计各池长宽l1、l2、l3及池深h(如附图1所示)。

本发明的径流系数选用方法：根据该汇水区域的绿地率，计算出绿地和草地的面积s1，剩余汇水面积为各种屋面、混凝体和沥青路面的面积s2。s1的径流系数ψ1为0.15，s2的径流系数ψ2为0.9。

本发明可将总cod从66.1～73.1mg/l降至22.1～23.1mg/l，ss从189～231mg/l降至5～10mg/l，nh4⁺-n从30.38～38.31mg/l降至6.0～6.9mg/l，tp从1.0～1.5mg/l降至0.32～0.38mg/l，满足《生活杂用水水质标准》(cj25.1-89)的要求并达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中一级a标准。

以下提供5个实施例进一步说明本发明。实施例用于说明本发明内容，而不是限定本发明内容。

实例1：以江苏省常州市为例

常州某个汇水面积为20000m²的住宅小区，雨水管网收集了该区域的雨水，就近排入河道。根据常州暴雨强度公式按照重现期p＝5,降雨历时t＝30min，计算出暴雨强度为195.57l/s·ha。按居住区绿地率为35％计算，s1＝7000㎡，ψ1＝0.15，则s1的雨水流量为73.93m³/h；s2＝13000㎡，ψ2＝0.9，则s2的雨水流量为823.74m³/h；该区域s1+s2总雨水流量为897.67m³/h。取前10min的雨水为初期雨水，则初期雨水量为149.61m³。在接入河道的雨水排口处设置过渡双暗井，沉淀调节池的体积按照初期雨水量的1.2倍设置后取整，故该沉淀调节池体积为180m³。此处取l1为10m，l2为6m，l3为5m，池深h为3m。经过处理，可将此次雨水的cod从70.2mg/l降至22.2mg/l，ss从231mg/l降至10mg/l，tn从30.38mg/l降至6.5mg/l，tp从1.0mg/l降至0.34mg/l。

实例2：以江苏省南京市为例

南京某个汇水面积为50000m²的校园，雨水管网收集了该区域的雨水，就近排入河道。根据南京暴雨强度公式按照重现期p＝5,降雨历时t＝30min，计算出暴雨强度为215.48l/s·ha。按学校绿地率为60％计算，s1＝30000㎡，ψ1＝0.15，则s1的雨水流量为349.07m³/h；s2＝20000㎡，ψ2＝0.9，则s2的雨水流量为1396.30m³/h；该区域s1+s2总雨水流量为1745.37m³/h。取前10min的雨水为初期雨水，则初期雨水量为290.89m³。在接入河道的雨水排口处设置过渡双暗井，沉淀调节池的体积按照初期雨水量的1.2倍设置，故该沉淀调节池体积为350m³。此处取l1为10m，l2为10m，l3为5m，池深h为3.5m。经过处理，可将此次雨水的cod从66.1mg/l降至22.1mg/l，ss从199mg/l降至8mg/l，tn从32mg/l降至6.7mg/l，tp从1.2mg/l降至0.33mg/l。

实例3：以江苏省无锡市为例

无锡某个汇水面积为40000m²的商住区，雨水管网收集了该区域的雨水，就近排入河道。根据常州暴雨强度公式按照重现期p＝5,降雨历时t＝30min，计算出暴雨强度为228.29l/s·ha。按商住区绿地率为30％计算，s1＝12000㎡，ψ1＝0.15，则s1的雨水流量为147.93m³/h；s2＝28000㎡，ψ2＝0.9，则s2的雨水流量为2071.08m³/h；该区域s1+s2总雨水流量为2219.01m³/h。取前10min的雨水为初期雨水，则初期雨水量为369.84m³。在接入河道的雨水排口处设置过渡双暗井，沉淀调节池的体积按照初期雨水量的1.2倍设置后取整，故该沉淀调节池体积为450m³。此处取l1为15m，l2为10m，l3为7.5m，池深h为3m。经过处理，可将此次雨水的cod从73.1mg/l降至22.8mg/l，ss从213mg/l降至9.5mg/l，tn从38.31mg/l降至6.8mg/l，tp从1.5mg/l降至0.38mg/l。

实例4：以江苏省镇江市为例

镇江某个汇水面积为10000m²的商住区，雨水管网收集了该区域的雨水，就近排入河道。根据常州暴雨强度公式按照重现期p＝5,降雨历时t＝30min，计算出暴雨强度为208.94l/s·ha。按商住区绿地率为32％计算，s1＝3200㎡，ψ1＝0.15，则s1的雨水流量为36.11m³/h；s2＝6800㎡，ψ2＝0.9，则s2的雨水流量为460.34m³/h；该区域s1+s2总雨水流量为496.45m³/h。取前10min的雨水为初期雨水，则初期雨水量为82.74m³。在接入河道的雨水排口处设置过渡双暗井，沉淀调节池的体积按照初期雨水量的1.2倍设置，故该沉淀调节池体积为100m³。此处取l1为10m，l2为4m，l3为5m,池深h为2.5m。经过处理，可将此次雨水的cod从68.4mg/l降至20.5mg/l，ss从189mg/l降至6.5mg/l，tn从29.9mg/l降至6.0mg/l，tp从1.0mg/l降至0.32mg/l。

实例5：以江苏省扬州市为例

扬州某个汇水面积为15000m²的住宅小区，雨水管网收集了该区域的雨水，就近排入河道。根据扬州暴雨强度公式按照重现期p＝5,降雨历时t＝30min，计算出暴雨强度为210.15l/s·ha。按住宅小区绿地率为30％计算，s1＝4500㎡，ψ1＝0.15，则s1的雨水流量为51.07m³/h；s2＝10500㎡，ψ2＝0.9，则s2的雨水流量为714.93m³/h；该区域s1+s2总雨水流量为766m³/h。取前10min的雨水为初期雨水，则初期雨水量为128m³。在接入河道的雨水排口处设置过渡双暗井，沉淀调节池的体积按照初期雨水量的1.2倍设置，故该沉淀调节池体积为150m³。此处取l1为10m，l2为5m，l3为5m,池深h为3m。经过处理，可将此次雨水的cod从68.6mg/l降至23.1mg/l，ss从201mg/l降至7mg/l，tn从33mg/l降至6.9mg/l，tp从1.3mg/l降至0.34mg/l。