一种截流过滤的在线处理池及其控制方法及雨水处理系统与流程

本发明涉及雨水预处理，具体地指一种截流过滤的在线处理池及其控制方法及雨水处理系统。

背景技术：

面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水、土壤或大气环境。其具有的随机性、广泛性、滞后性、模糊性、潜伏性等特点，加大了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。城市雨污分流改造之后，面源污染是迫切需要解决的问题，如果不对雨水中的颗粒物和漂浮物进行拦截处理就直接排到自然水体，就会对自然水体造成污染，另外污水错接混接进入雨水管道也很难得到彻底解决。

因此，雨水降到地面形成径流，会含有大量的泥沙等颗粒和漂浮物，如果不对雨水中的颗粒物和漂浮物进行拦截处理就直接排到自然水体，就会对自然水体造成污染，因此需要在在线池内将这些污染物与雨水进行分离。目前对雨水大多采用滤网过滤的处置方式，将雨水进行简单的过滤预处理，但这种滤网过滤的方式会带来很多问题，如滤网可能会堵塞，阻碍雨水的排放造成城市的内涝，漂浮物拦截后却没有收集，清理十分不便，并且这种方式形式单一，只能去除漂浮物，无法去除雨水中的颗粒物。

公开号为CN 107601628 A的中国发明专利申请公开了一种可变形颗粒分离器、在线处理池及在线处理系统，这种在线处理池设有浮箱式颗粒分离器，对进入在线处理池中的初期雨水进行沉淀处理，但是在雨量较大行洪时，大量雨水必须流经浮箱、溢流槽、溢水墙后排出，这一系列结构均对水流造成阻碍，影响了行洪速度，因此，需要开发出一种既能对初期雨水进行深层过滤处理、又能在雨量较大时快速行洪的在线处理池及其控制方法及雨水处理系统。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种既能对初期雨水进行深层过滤处理，又能在雨量较大时快速行洪的截流过滤在线处理池及其控制方法及雨水处理系统。

本发明的技术方案为：

一种截流过滤的在线处理池，包括池体及其池体上开设有进水口和出水口，其特征在于：还包括安装于所述池体内的挡墙，所述挡墙将所述池体分割成过水廊道和过滤处理区，所述进水口和所述出水口位于所述过水廊道所在的池体侧壁上，且所述过水廊道内设有垂直于水流方向的水力开关，所述水力开关将所述过水廊道分割成第一区和第二区，所述进水口与所述第一区连通，所述出水口与所述第二区连通；

所述过滤处理区内设有颗粒过滤装置和排水装置，所述挡墙位于所述第一区的部分上开设有进水孔，所述进水孔用于连通所述过滤处理区和所述第一区，所述排水装置用于联通所述过滤处理区和所述第二区。

优选的，还包括控制单元和用于检测水质和/或水位和/或时间和/或流量的检测装置，所述检测装置设置于所述第一区，且所述控制单元输入端与所述检测装置的输出端相连，所述控制单元输出端与所述水力开关相连，所述控制单元用于根据所述检测装置检测到的检测值，控制所述水力开关的开关。有利于根据实际情况对水力开关进行自动控制，反应灵敏同时节省人力。

优选的，所述水力开关为液动下开式堰门、电动闸门或液动旋转堰门。以此有利于根据实际情况对水力开关形式进行选择，适于多种安装环境。

进一步的，所述过水廊道底部为水平且沿水流方向降低的第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面位于第一区，所述第二台阶面位于第二区，所述水力开关为液动旋转堰门，所述液动旋转堰门设置在第一台阶面上临近第二台阶面处。以此有利于液动旋转堰门的安装，既形成安装面又顺应雨水方向使液动旋转堰门下游底面降低，便于雨水向下游排出。

更进一步的，颗粒过滤装置为多个布置在池底的圆筒过滤器，所述圆筒过滤器底部设有出水端口，排水装置包括与各个出水端口对应的竖直管以及将竖直管底部连通至所述第二区的水平管。以此有利于将圆筒过滤器处理过的雨水汇聚至水平管完全排出。

更进一步的，所述过滤处理区底面为高于第二台阶面的第三平面，所述水平管埋于第三平面以下且最低处不低于第二台阶面，所述竖直管上端高于第三平面与出水端口连接。以此有利于水平管的埋设，使水平管位于第三平面、第二台阶面之间，处理过的雨水通过水平管出口端到达第二区时就可直接从第二台阶面上排出，便于雨水直接排放至水力开关下游。

更进一步的，多个圆筒过滤器沿池体横向布置成行，多行圆筒过滤器沿池体纵向布置成列，所述过滤处理区分为分别与第一区和第二区对应的上游过滤区和下游过滤区，水平管包括直线型水平管和L型水平管，下游过滤区内各行圆筒过滤器的竖直管通过直线型水平管直接通至第二台阶面上，上游过滤区内各行圆筒过滤器的竖直管由L型水平管从第一台阶面下方通至第二台阶面上。以此有利于无论是上游过滤区还是下游过滤区处理过的雨水，都可直接从第二区的第二台阶面处排出，便于雨水直接排放至水力开关下游。

本发明还提供一种上述截流过滤的在线处理池的控制方法，其特征在于，步骤为：

设定：控制单元内设有警戒水位H1和旱流水位H2，设有可排放污染物浓度Q；

a.晴天时，液动旋转堰门为关闭状态，雨水管网的污水经第一区进入过滤处理区，过滤处理区处理后的水通过排水装置经第二区从出水口排出；

b.降雨时，水力开关位于关闭状态：

当检测装置检测到的水位低于警戒水位H1，或水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，雨水从排水孔进入过滤处理区，经颗粒过滤装置处理后从排水装置排出；

当检测装置检测到的水位超过警戒水位或水质低于可排放污染物浓度时，控制单元控制水力开关开启，雨水经第一区和第二区从出水口排出；

c.水力开关位于开启状态，检测装置检测到第一区内的水位低于旱流水位H2或者第一区内的水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，控制单元控制水力开关关闭。

本发明还提供一种雨水处理系统，包括上述的截流过滤的在线处理池和颗粒分离装置，所述颗粒分离装置位于截流过滤的在线处理池的上游使经过颗粒分离装置处理后的雨水进入截流过滤的在线处理池中。

优选的，所述颗粒分离装置包括井体及井体前后端的前进水口和前出水口，所述前出水口与进水口管道连接，还包括

至少一前挡墙，所述前挡墙设置于所述井体底部，位于所述前进水口和前出水口之间，且所述前挡墙的顶部不高于所述前进水口的最低进水位置，所述前挡墙将所述井体分割成若干隔档区，其中一所述隔档区的所述井体侧壁上开设有截污口；

拦渣滤网框，所述拦渣滤网框安装于所述前挡墙上，且所述拦渣滤网框为开口朝向所述前进水口一侧具有过滤腔体的网框结构；

浮动挡板，所述浮动挡板安装于所述井体内，位于所述拦渣滤网框和所述前出水口之间，当所述浮动挡板浮动至最高位置时，所述浮动挡板的顶部高于所述前出水口的最高进水位置。

本发明的有益效果为：

1、降雨时，雨水进入在线处理池的过水廊道内，在过水廊道内水力开关的截流下，初期雨水从侧墙底部进水孔进入圆筒过滤器，经深度过滤处理后，清水从出水口排入过水廊道的下游，最后流入市政雨水管网，能够根据雨水管路的实际情况，选择水力开关是否开启，可操作性强，适用范围广，污水处理效果好，能够有效避免污水经雨水管道入河。

2、当降雨强度较大时，水力开关前的水位超过设定的警戒水位时或初雨全部处理完毕时，旋转堰门迅速开启，后期较干净的雨水无需经过圆筒过滤器直接排放到下游，在无任何阻挡情况下快速及时行洪。

3、结构简单，操作方便，在线处理池既能在降雨初期将雨水深度过滤，又能在流量较大时快速行洪，减少了对自然水体的污染，保证了在线处理系统的雨水处理效果。

4、雨水处理系统在晴天将生活污水直接从截污口进入污水处理厂，避免了生活污水经在线处理池排至自然水体，而初雨时颗粒分离装置可对雨水中的颗粒物进行阻拦沉积以及将漂浮物拦截收集，在线处理池中的圆筒过滤器对初雨进行再次深度过滤处理，水质良好的清水流入市政雨水管网。雨水处理系统对初雨进行双重处理，雨水中无漂浮物且水中颗粒物含量低，处理效果好，防止水体污染。

附图说明

图1为本发明在线处理池平面图

图2为图1中A-A剖面图

图3为图1中B-B剖面图

图4为本发明雨水处理系统平面图

图5为图4中C-C剖面图

其中：1-池体 2-进水口 3-出水口 4-挡墙 5-过水廊道 6-过滤处理区 7-液动旋转堰门 8-进水孔 9-排水装置 10-第一台阶面 11- 第二台阶面 12-安装座 13-转轴 14-门板 15-油缸 16-圆筒过滤器 17-出水端口 18-竖直管 19-水平管 19.1-L型水平管 19.2-直线型水平管 20-第三平面 21-上游过滤区 22-下游过滤区 10.1-安装面 51- 第一区 52-第二区 101-井体 102-前进水口 103-前出水口 104-第一挡墙 105-第二挡墙 106-浮动挡板 107-拦渣滤网框 108-截污口 109-限流闸门 110-支撑框架 111-滤网 112-衔接部件 113-第一侧边框 114-第二侧边框 115-底边框 116-排水口 117-间隙 118-限位块 119-过滤腔体 120-井盖 161-安装槽 162-隔渣浮板。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-3所示，本发明提供一种截流过滤的在线处理池，包括池体1及其池体1前后端相对设置的进水口2和出水口3，还包括安装于池体1内沿水流方向设置的挡墙4，挡墙4与池体1前后端、底部连接，挡墙4将池体1分割成过水廊道5和过滤处理区6，且过水廊道5内设有垂直于水流方向的水力开关(水力开关可以为液动下开式堰门、电动闸门或液动旋转堰门，本实施例中为液动旋转堰门7)，水力开关将过水廊道5分割成第一区51和第二区52，进水口2与第一区51连通，出水口3与第二区52连通，过滤处理区 6内设有颗粒过滤装置和排水装置9，挡墙4位于第一区51的底部开设有进水孔8，进水孔8用于连通过滤处理区6和所述第一区51，排水装置9用于联通过滤处理区6和第二区52。

池体1上方设置多个上盖23，本实施例中前后向即图1中左右向，即水流方向，横向即图1中上下向。

过水廊道5底部为水平且沿水流方向降低的第一台阶面10和第二台阶面11，第一台阶面10位于第一区51，第二台阶面11位于第二区52，第一台阶面10上临近第二台阶面11处下凹形成水平的安装面10.1，安装面10.1高于第二台阶面11，液动旋转堰门7具体结构参见公开号为CN 104131537A的中国发明专利，液动旋转堰门7包括设置在安装面10.1上的安装座12以及位于安装座12内的转轴13，门板14底部与转轴13铰接，门板14上端通过设置在池体1侧壁上的油缸15驱动。门板14顶部高度不低于出水口3顶部，门板14顶部高度不高于挡墙4顶部。

颗粒过滤装置为多个布置在池底的圆筒过滤器16，圆筒过滤器 16具体结构参见公开号为CN105435508A的中国实用新型专利，圆筒过滤器16底部设有出水端口17，排水装置9包括与各个出水端口对应的竖直管18以及将竖直管18底部连通至液动旋转堰门7下游的水平管19。

多个圆筒过滤器16沿池体横向布置成行，多行圆筒过滤器16 沿池体纵向布置成列，为使过滤处理区4设置更多的圆筒过滤器16，相邻两行圆筒过滤器16间横向交错设置。过滤处理区4分为分别第一区51、第二区52对应的上游过滤区21和下游过滤区22，L型水平管19包括L型水平管19.1和直线型水平管19.2，下游过滤区 22内各行圆筒过滤器的竖直管18通过直线型水平管19.2直接通至第二台阶面11上，上游过滤区21内各行圆筒过滤器的竖直管18 由L型水平管19.1从第一台阶面10下方通至第二台阶面11上。L 型水平管19.1包括将上游过滤区21内各行竖直管18连通至过水廊道5的横向管以及与横向管垂直连接的纵向管，纵向管在过水廊道 5内，穿过第一台阶面10与第二台阶面11间过渡连接的竖直面，到达液动旋转堰门7下游。

过滤处理区6底面为高于第二台阶面11的第三平面20，水平管19埋于第三平面20以下，水平管19最高处不高于安装面10.1，最低处不低于第二台阶面11，即L型水平管19.1从液动旋转堰门7 底部穿过与液动旋转堰门7下游的过水廊道5连通。竖直管18上端高于第三平面20与出水端口17连接。本实施例中第三平面20 与第一台阶面10高度相同或略高于第一台阶面10，第一台阶面10 不高于进水口2最低处，进水孔8位于挡墙4底部，进水孔8最低处与第三平面20高度相同。

本发明在线处理池还包括控制单元和用于检测水质和/或水位和/或时间和/或流量的检测装置，检测装置设置于第一区51，且控制单元输入端与所述检测装置的输出端相连，控制单元输出端与水力开关(液动旋转堰门7)相连，控制单元用于根据检测装置检测到的检测值，控制所述水力开关的开关。本实施例检测装置为液位传感器或水质传感器。

上述截流过滤的在线处理池的控制方法，步骤为：

设定：对于液位传感器，控制单元内设有警戒水位H1和旱流水位H2；对于水质传感器，控制单元内设有可排放污染物浓度Q；

a.晴天时，水力开关(液动旋转堰门7)为关闭状态，雨水管网的污水经第一区51进入过滤处理区6，过滤处理区6处理后的水通过排水装置9经第二区52从出水口3排出；

b.降雨时，水力开关位于关闭状态：

当降雨初期检测装置检测到的水位低于警戒水位H1，或水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，雨水从排水孔8进入过滤处理区6，经颗粒过滤装置处理后从排水装置9排出；

当降雨中后期检测装置检测到的水位超过警戒水位H1或水质低于可排放污染物浓度Q时，控制单元控制水力开关(液动旋转堰门7)开启，雨水经第一区51和第二区52从出水口3排出；

c.水力开关(液动旋转堰门7)位于开启状态，检测装置检测到第一区51内的水位低于旱流水位H2或者第一区51内的水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，控制单元控制水力开关(液动旋转堰门7)关闭。

如图4-5，本发明还提供一种雨水处理系统，包含上述截流过滤的在线处理池和颗粒分离装置，颗粒分离装置位于截流过滤的在线处理池的上游使水流经过颗粒分离装置后进入截流过滤的在线处理池中。

颗粒分离装置括截流井井体101及井体前后端的前进水口102 和前出水口103，还包括至少一前挡墙，前挡墙设置于井体101底部，位于前进水口102和前出水口103之间，且前挡墙的顶部不高于前进水口102的最低进水位置，前挡墙将井体101分割成若干隔档区。本实施例中前挡墙为两面，为前后设置的第一挡墙104、第二挡墙105，第一挡墙104、第二挡墙105将井体分割成3个隔挡区，第一挡墙104前方隔挡区的井体侧壁上设有通向污水处理厂的截污口108，井体侧壁在截污口108处设有常态开启的限流闸门 109。第一挡墙104、第二挡墙105上端设有开口朝向前进水口102 形成过滤腔体119的拦渣滤网框107，拦渣滤网框107与前出水口 103间设有浮动挡板。

浮动挡板106包括在井体101两侧壁上相对竖直设置的安装槽 161以及位于安装槽161内与安装槽滑动连接的隔渣浮板162，隔渣浮板162为中空漂浮于水面的板状结构，隔渣浮板162漂浮在水面的高度为隔渣浮板162总高度的1/2～2/3，安装槽161顶端设有限制隔渣浮板162上浮的限位块118，限位块118螺丝固定连接安装槽161顶端槽口处，限位块118避免了截流井内水位过高时隔渣浮板162上浮脱离安装槽161。

拦渣滤网框107包括位于第一挡墙104、第二挡墙105上端的支撑框架110，以及包覆在支撑框架上的滤网111，支撑框架110 在过滤腔体119前端临近前进水口102管口处形成顶部敞开的衔接部件112，衔接部件112包括沿井体横向相对设置的第一侧边框113、第二侧边框114以及底边框115连接而成的U型结构，第一侧边框113、第二侧边框114位于前进水口102管口左右两侧，底边框115 为从前至后朝上倾斜设置且临近前进水口102管口的一端开有排水口116，滤网111还布置在第一侧边框113、第二侧边框114以及底边框115除排水口116处区域。第一侧边框113为两个直角梯形边缘相对连接形成，位于上部的梯形结构其斜边正对前进水口且从前向后朝上倾斜，位于下部的梯形结构其斜边正对井体101底部且从前向后朝上倾斜。第二侧边框114与第一侧边框113形状相同。

衔接部件112的底边框115最前端低于前进水口102最低点，从而有利于所有进入的雨水都从底边框115上通过。底边框115为从前至后朝上倾斜的设置既增大了过滤面积，又形成坡度利于颗粒沉降。

过滤腔体119处的支撑框架110为开口朝向排水管的立方体框架结构，滤网111还包括设置在该立方体框架结构上的顶部滤网、底部滤网、两侧的侧边滤网和临近前出水口的后部滤网，过滤腔体 119由顶部滤网、底部滤网、两侧边滤网、后部滤网连接形成。支撑框架110可以通过支撑脚固定在井体底部，也可以直接固定在第一挡墙104、第二挡墙105上，无论何种固定方式，底部滤网与第一挡墙104、第二挡墙105顶部设有供雨水流过的间隙117。

本实施例中，浮动挡板106的安装槽161顶端高于拦渣滤网框 107顶端，且隔渣浮板162浮动至最高位置时，顶部高于前出水口 103的最高进水位置。第一挡墙104、第二挡墙105沿井体101横向设置且与井体101横向两侧、底部连接，第一挡墙104、第二挡墙105顶部与前进水口102最低处平齐。截污口108最高进水位置低于前进水口102最低进水位置，拦渣滤网框107过滤腔体119顶端高于前进水口102最高进水位置。井体101上方设置多个井盖 120，便于拦渣滤网框107、浮动挡板106的安装、维护以及清理。

当分流颗粒分离装置与在线处理池距离较近时，前出水口103 与进水口2通过一根水平管道连接。

本系统中截流过滤的在线处理池中控制单元输出端还与颗粒分离装置中的限流闸门109输入端信号连接。

本发明雨水处理系统的控制方法，步骤为：

设定：对于液位传感器，控制单元内设有警戒水位H1和旱流水位H2；对于水质传感器，控制单元内设有可排放污染物浓度Q；

a.晴天时，混入雨水管网中的生活污水从分流颗粒分离装置的前进水口102进入，由于流量较小，生活污水从排水口116进入第一挡墙104前方与井体101形成的隔挡区内，由于限流闸门109常态开启，直接从截污口108进入污水处理厂，避免了生活污水通过雨水管道排至自然水体，对自然水体造成污染，而且生活污水未经拦渣滤网框107过滤处理，减轻日常拦渣滤网框107负担；

b.降雨时，水力开关位于关闭状态：

当降雨初期检测装置检测到的水位低于警戒水位H1，或水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，雨水先经过颗粒分离装置，部分雨水从截污口108截留至进入污水处理厂，并对处理不了的雨水进行漂浮物和悬浮物的拦截收集，雨中较大颗粒物阻挡沉降后，再进入在线处理池，由于水力开关(液动旋转堰门7)为关闭状态，初雨从排水孔8进入过滤处理区6，经圆筒过滤器16处理后从排水装置排出，最终流入市政雨水管道；

当降雨中后期检测装置检测到的水位超过警戒水位H1或水质低于可排放污染物浓度Q时，控制单元控制水力开关(液动旋转堰门7)开启，同时关闭限流闸门109，雨水经第一区51和第二区52 从出水口3排出；

c.水力开关(液动旋转堰门7)位于开启状态，检测装置检测到第一区51内的水位低于旱流水位H2或者第一区51内的水质高于水质达到可排放污染物浓度Q时，控制单元控制水力开关(液动旋转堰门7)关闭，限流闸门109开启。