初期雨水智能收集分流雨水口及分流方法与流程

2021-01-17 11:01:16|

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本发明涉及初期雨水智能收集分流雨水口及分流方法，属于初期雨水控制技术领域。

背景技术：

初期雨水一般指前15min、20min或30min降雨过程中的雨水，或前7mm降雨量的雨水径流。初期雨水内一般含有有机物、ss、tp、重金属等污染物，污染负荷高且难以控制。如果将初期雨水直接通过雨水管道排入自然水体，将会对自然水体造成非常严重的污染，同时也会影响后续雨水的再利用。目前对初期雨水的源头处理方法主要有，雨水口截污和初期雨水弃流。

雨水口截污，主要通过雨水篦子、截污挂篮等拦截树叶和塑料等大尺寸垃圾，避免管道堵塞、雨水排出不畅。同时，一些初期雨水过滤滞留装置还承担有截留大部分泥沙、细石等细小无机颗粒和部分bod、cod等溶解性污染物的功能。但雨水口截污对初期雨水中细小颗粒和有机污染物的去除作用有限，且由于各地区的土质、雨量、暴雨强度、汇流表面情况等因素存在差异，造成雨水中悬浮固体颗粒的粒径大小、分布及沉速等不尽相同，有机污染物种类、含量不同，截流效果波动较大。而过滤之类装置占用空间较大，成本较高，滤料使用寿命有待明确。

初期雨水弃流装置多采用机械弃流。机械弃流多采用杠杆、滑轮、浮球阀等部分控制阀门闭合，在控制精度上存在不足。且无法根据降雨量和降雨历时综合判断阀门开闭时机，无法针对不同地区下垫面和功能区有效界定初期雨水。一方面，若初期雨水所界定的流量值大于实际流量值，则可能带来初期雨水控制的处理设备的不充分利用；另一方面，若初期雨水所界定的流量值小于实际流量值，可能导致对初期雨水的弃流不完全，使得部分初期雨水直接进入河道，对水体造成污染。传统初期雨水弃流装置对初期雨水界定条件较为单一，多造成雨水管或回用水管的污染，或其不充分利用；也会造成流入市政污水管和污水处理厂的雨水量超过设计流量。

技术实现要素：

本发明为实现对初期雨水收集过程的智能化、精细化、环保化，能综合降雨地面径流量和降雨历时，且根据下垫面和功能分区有效准确分离初期雨水，提供了初期雨水智能收集分流雨水口及分流方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，位于道路平面上的平篦雨水口布置在雨水竖井上，平篦雨水口位于路牙一侧，雨水竖井的与市政污水管相连通；位于雨水竖井的一侧还有设有独立的雨水竖井一，路牙面向平篦雨水口的一侧设有侧向雨水口，侧向雨水口上设有可开启与闭合的挡板，侧向雨水口与下方的独立的雨水竖井一相通，雨水竖井与雨水竖井一之间通过连接管相连通，雨水竖井一上还设有雨水管或回用水管。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，位于平篦雨水口的下方设有雨量计，侧向雨水口一侧设有传感设备及电机；电机的驱动端与侧向雨水口内的挡板相连，电机驱动挡板开启与闭合；

所述的传感设备包括计时器、处理器、存储器；所述的雨量计、计时器、存储器与处理器的信号接收端相连，处理器的信号输出端与电机相连。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，所述的雨水竖井与雨水竖井一之间的连接管上设有连接阀门，市政污水管上设有阀门，雨水竖井一内的连接管的入口端与雨水管或回用水管的出口端之间的井身端设有滤料层。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，所述的滤料层为两层层状结构，两层层状结构分别为石英砂层、砾石层；石英砂层位于砾石层上。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，所述的雨水管或回用水管的水平高度高于市政污水管的水平高度。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口的分流方法，步骤如下：

步骤1、由平篦雨水口内的雨量计判断是否有降雨，设定雨量计内降雨量预设值；

步骤2、雨量计判断降雨量是否达到降雨量预设值，若达到降雨量预设值，雨量计将信息反馈至处理器，由处理器控制侧向雨水口内挡板开启；

步骤3、处理器控制侧向雨水口内挡板开启后，相应开启连接管上的连接阀门，关闭市政污水管上阀门；

步骤4、雨量计持续监测降雨量，若降雨量小于预设值，处理器控制侧向雨水口内挡板关闭，相应关闭连接管上的连接阀，开启市政污水管上阀门；

步骤5、等待相应的时间后返回步骤1，初始监测状态。

有益效果

本发明采用的初期雨水智能收集分流雨水口，可运用在不同地区、不同功能区时，针对初期雨水界定标准不同，能独立灵活设定该地区的初期雨水界定地面径流量和降雨历时，实现具化到每个模块的精细化分流。且由于不用地区雨水冲刷、污染特性不同，故初期雨水所包含污染物种类和浓度也有较大差别，本发明可分别连接雨水管将非初期雨水排入自然水体、海绵设施，或连接回用水管，实现轻污染雨水的回用。

本发明采用的初期雨水智能收集分流雨水口，在雨水进入雨水管之前有两层滤料，可拦截后期雨水中的部分污染物和杂质。

本发明采用的初期雨水智能收集分流雨水口，装置占用空间较小：平篦雨水口设在道路平面，侧向雨水口设置在路牙侧面，地面上不占用过多空间，地下结构简单，能有效缩减占用空间，且不影响景观。

本发明采用的初期雨水智能收集分流雨水口的分流方法中，采用雨量计、计时器、存储器和处理器实现初期雨水的监测、界定和分流，较传统初期雨水机械弃流装置更智能，无需人工操作。且如有条件，雨量计和计时器可纳入城市的在线监测系统使用，实现初期雨水在线监测。排雨及时：当地面径流较大时，同时由侧向雨水口和平篦雨水口排水，能及时排出雨水，防止城市内涝。

附图说明

图1为发明的结构示意图，

图2为本发明用在道路上的安装位置正向图，

图3为雨量计安装位置示意图，

图4为传感器大样图，

图5为档板处于关闭状态时工作示意图，

图6为档板处于开启状态时工作示意图，

图7为传感器中执行器的执行步骤逻辑关系图。

图中，1—路牙；2—平篦雨水口；3—挡板；4—铰链；5—传感器；6—侧向雨水口；7—连接管；8—阀门；9—阀门；10—市政污水管；11—雨水管或回用水管；12—石英砂层；13—砾石层；14—雨量计；15—计时器；16—处理器；17—存储器；18—线路保护管；19—电机；20-雨水竖井；21-雨水竖井一。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所述的初期雨水智能收集分流雨水口，位于道路平面上的平篦雨水口2布置在雨水竖井20上，平篦雨水口位于路牙一侧，雨水竖井的与市政污水管相连通；位于雨水竖井20的一侧还有设有独立的雨水竖井一21，路牙1面向平篦雨水口2的一侧设有侧向雨水口，侧向雨水口上设有可开启与闭合的挡板3，侧向雨水口与下方的独立的雨水竖井一10相通，雨水竖井20与雨水竖井一21之间通过连接管7相连通，雨水竖井一21上还设有雨水管或回用水管11。

侧向雨水口旁有雨量计14，可与计时器15一起用于监测降雨时的降雨量和降雨历时，并控制电机19带动档板3、阀门8和9的开闭，在雨水流入雨水管或回用水管11之前，有两层滤料12和13，用于对非初期雨水和少量流入的初期雨水进行截污。

本发明在降雨初期地面径流较小时，侧面挡板3闭合，连接管7上的阀门8关闭，污水管10上的阀门9开启，污染较大的初期雨水通过平篦雨水口2收集排入市政污水管10，与市政污水一起送至污水处理厂处理。平篦雨水口2上的栅条能有效拦截如树叶、塑料等大尺寸垃圾，避免大尺寸垃圾堵塞污水管。初期雨水往往径流量较小，仅通过该雨水口便能迅速有效地将其收集和排入市政污水管。

随着降雨历时增加，地面雨水径流量超过所在地区设定的阈值时，便由雨量计14检测到，并由处理器16控制电机19以开启挡板3和连接管7上阀门8，关闭污水管阀门9。此时雨水通过平篦雨水口2和侧向雨水口6同时收集排入雨水管或回用水管11。此时左侧竖井中收集的雨水通过连接管7进入右侧竖井。

当降雨历时达到所在地区设定值，但降雨量未达到阈值，雨量计14未带动相应部件工作时，传感器5中的计时器15也可带动处理器16控制电机19带动挡板3、连接管阀门8的开启和污水管阀门9的关闭。

当大量雨水通过平篦雨水口2和侧向雨水口6收集后，将由石英砂层12和砾石层13两层滤料层截污后方进入雨水管或回用水管11，以清除非初期雨水和少量混入的初期雨水中的无机细颗粒等杂质，防止管道淤积和减轻水体污染。

当雨量计14检测到无降雨径流时，由处理器16控制电机19以关闭挡板3和连接管阀门8，开启污水管阀门9，恢复起始状态直至下一次循环。

本发明通过执行器对雨水分流控制方法如下：

步骤1：采集雨量计14信息，判断是否有降雨；若是，则执行步骤2，否则，执行步骤7；

步骤2：继续采集雨量计14信息，判断降雨量是否超过设定值；若是，则执行步骤3，否则，执行步骤4；

步骤3：控制开启档板3和阀门8，关闭阀门9；然后执行步骤5；

步骤4：采集传感器中计时器15信息，判断降雨历时是否达到预设值；若是，则返回执行步骤3，否则，执行步骤5；

步骤5：继续采集雨量计14信息，判断是否存在径流；若是，则继续执行步骤5，否则，执行步骤6；

步骤6：控制关闭档板3和阀门8，开启阀门9；然后执行步骤7；

步骤7：等待一段时间，返回执行步骤1。

实施例1：

一种初期雨水智能收集分流雨水口，应用于华东地区，以苏州市老城区行车道为例。苏州市多年平均年降水量在1093mm左右，4~9月降水量占全年降水量70%左右，道路径流污染物以ss和cod为主。根据苏州老城区道路5月降雨变化曲线图和径流污染物变化曲线图可得，设置雨量计14弃流量阈值为7mm，传感器5中计时器15阈值为30min，雨水管11连接雨水排水管。

在降雨初期时，侧面挡板3闭合，连接管7上的阀门8关闭，污水管10上的阀门9开启，污染较大的初期雨水通过平篦雨水口2收集排入市政污水管10，与市政污水一起送至污水处理厂处理。平篦雨水口2上的栅条能有效拦截如树叶、塑料等大尺寸垃圾，避免大尺寸垃圾堵塞污水管。初期雨水往往径流量较小，仅通过该雨水口便能迅速有效地将其收集和排入市政污水管。

随着降雨历时增加，降雨量超过设定的7mm时，便由雨量计14检测到，并由处理器16控制电机19以开启挡板3和连接管7上阀门8，关闭污水管阀门9。此时雨水通过平篦雨水口2和侧向雨水口6同时收集排入雨水管11。此时左侧竖井中收集的雨水通过连接管7进入右侧竖井。

当大量雨水通过平篦雨水口2和侧向雨水口6收集后，将由石英砂层12和砾石层13两层滤料层截污后方进入雨水管11，以清除非初期雨水和少量混入的初期雨水中的无机细颗粒等杂质，防止管道淤积和减轻水体污染。

当雨量计14检测到无降雨径流时，由处理器16控制电机19以关闭挡板3和连接管阀门8，开启污水管阀门9，恢复起始状态直至下一次循环。

实施例2：

一种初期雨水智能收集分流雨水口，应用于西北地区，以西安市西咸新区沣西新城行车道为例。西安市多年平均年降水量在520mm左右，7~9月降水量占全年降水量50%左右，广场径流污染物以ss和cod为主。根据沣西新城广场降雨径流污染物变化曲线图可得，设置雨量计14弃流量阈值为8mm，传感器5中计时器15阈值为35min，雨水管11连接回用水管。

在降雨初期地面径流较小时，侧面挡板3闭合，连接管7上的阀门8关闭，污水管10上的阀门9开启，污染较大的初期雨水通过平篦雨水口2收集排入市政污水管10，与市政污水一起送至污水处理厂处理。平篦雨水口2上的栅条能有效拦截如树叶、塑料等大尺寸垃圾，避免大尺寸垃圾堵塞污水管。初期雨水往往径流量较小，仅通过该雨水口便能迅速有效地将其收集和排入市政污水管。

随着降雨历时增加至35min，降雨量仍未超过设定的8mm，由传感器5中计时器15检测到，并由处理器16控制电机以开启挡板3和连接管7上阀门8，关闭污水管阀门9。此时雨水通过平篦雨水口2和侧向雨水口6同时收集排入雨水管11。此时左侧竖井中收集的雨水通过连接管7进入右侧竖井。

当雨量计14检测到无降雨径流时，由处理器16控制电机19以关闭挡板3和连接管阀门8，开启污水管阀门9，恢复起始状态直至下一次循环。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

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