CN105089141A - 海绵小区雨水综合利用系统及利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，包括虹吸式屋面雨水收集系统、主雨水管网、初期雨水存储罐、储雨池和抽水水泵，特征在于：地面之上和之下分别设置有初期雨水存储罐和地下调节池，在雨水流向调节机构的作用下，由集水管流入的初期雨水可流入到初期雨水存储罐中，后期雨水则由出水管排入储雨池中。本发明的雨水利用方法，包括：a).屋顶初期雨水收集；b).地面初期雨水收集；c).初期雨水分流净化；d).初期雨水沉降；e).雨水的溢流；f).初期雨水的利用；g).储雨池中雨水的回用；h).绿地渗水的收集。本发明的雨水综合利用系统及方法，当初期雨水存储罐中水满时，后期雨水直接流入到地下储雨池，实现了初期雨水与后期雨水分离分流处理和利用，有益效果显著，便于推广应用。

Description

海绵小区雨水综合利用系统及利用方法

技术领域

本发明涉及一种海绵小区雨水综合利用系统及利用方法，更具体的说，尤其涉及一种可对初期雨水与后期雨水分开处理的海绵小区雨水综合利用系统及利用方法。

背景技术

水是生命之源，在人们追求经济增长和安逸生活的驱使下，地球上的水资源（尤其是淡水资源）消耗日益剧增，淡水资源为非可再生资源，节约、合理利用水资源不仅与国家的经济可持续发展、社会稳定紧密相连，而且与每个公民的日常生活息息相关。水资源的合理利用和节约，不仅仅依靠国家制定的宏观政策方针，实现水资源的合理布局和调控，而且还必须着眼于人们生产、生活的细节方面，挖掘、开发出合理利用水资源的方式、方法，开辟新的水源，实现水资源的循环利用。

雨水作为大陆地表水的一种重要补充方式，水质较好，具有明显的季节性和不连续性。雨水降到农田、池塘、河流、湖泊，可进行自然补水。而对于人们生活的社区来说，由于屋顶、地面均采用混凝土或油柏路硬化，不透水性地表面积增加，产流系数增大，洪峰时间产生时间短，大量的雨水直接排入下水道管网中，进而流入周边水体，从而白白的浪费掉了珍贵的水资源。为了综合利用雨水资源，实现雨水的循环利用，国家近期提出了海绵城市的概念，但还缺少相应的技术支撑。现在虽然有对屋顶雨水收集的装置，但均未对初期的雨水进行处理，初期雨水中的污染物浓度和颗粒物含量高，已接近生活污水，不能直接作为中水回收，也不能直接用于冲厕、路面洒水。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种海绵小区雨水综合利用系统及利用方法。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，包括虹吸式屋面雨水收集系统、主雨水管网、储雨池和抽水水泵，虹吸式屋面雨水收集系统中设置有用于收集建筑屋顶流下的雨水，主雨水管网用于收集地面和停车场流下雨水的集水管，储雨池设置于地面之下，用于对净化后的雨水进行暂存；抽水水泵设置于储雨池之中，用于将储雨池中的雨水抽出；其特别之处在于：所述地面之上和之下分别设置有初期雨水存储罐和地下调节池，初期雨水存储罐上设置有相互连通的进水管和出水管，集水管与进水管相连通，出水管的出口与储雨池相通；初期雨水存储罐中设置有雨水流向调节机构以及对初期雨水进行净化的陶粒，在雨水流向调节机构的作用下，由集水管流入的初期雨水可流入到初期雨水存储罐中，后期雨水则由出水管排入主雨水管网中；初期雨水存储罐中设置有用于将流入的雨水引入至底部陶粒中的第一导流管；

地下调节池与储雨池相邻设置，地下调节池的顶部开设有与储雨池相通的溢流口，底部设置有对雨水进行净化的陶粒，主雨水管网与地下调节池相连通，地下调节池中设置有用于将主雨水管网中流入的雨水引入底部陶粒中的第二导流管。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，所述雨水流向调节机构由与进水管和出水管均相连通的进水口和与进水口相配合的密封盖组成，密封盖由密封板和塑料泡沫组成，塑料泡沫设置于密封板下侧，密封板通过转轴转动固定于进水口的外壁上；进水口的下端设置有环形凸起，密封板上开设有与环形凸起相配合的环形凹槽；塑料泡沫在雨水的浮力作用下可使密封板压向进水口，并使环形凸起嵌入环形凹槽中实现对进水口的密封。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，所述初期雨水存储罐的下方设置有排水管，排水管上设置有可控制其通断状态的阀门；排水管通过与其相通的延长管或明渠将初期雨水存储罐中处理后的雨水排出，在采用明渠的情况下，明渠中种植有水生植物。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，所述储雨池的上方为种植有植物的绿地，绿地的下方为可渗水性地面，绿地的上层土壤中均匀设置有若干布水管；储雨池中设置有灌溉水泵，灌溉水泵的出水口通过灌溉管网与布水管相通。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统，所述布水管上均匀开设有若干出水孔，布水管的外表面上包裹有一层防止泥土进入布水管内部空腔的土工布。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统的雨水利用方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：a).屋顶初期雨水收集，虹吸式屋面雨水收集系统实现对雨水的高效收集，在降水的初期阶段，由屋顶汇集的雨水经过虹吸原理快速流入至集水管中，集水管中的雨水经进水管、进水口流入至初期雨水存储罐中，并由第一导流管将雨水导流至底部的陶粒中，实现对初期雨水的收集；b).地面初期雨水收集，由地面和停车场汇集的雨水流入主雨水管网中，并由主雨水管网和第二导流管流入地下调节池中；c).初期雨水分流净化，当初期雨水存储罐中雨水的水位达到顶端时，雨水流向调节机构将进水口关闭，集水管中的后期雨水依次经进水管、出水管流入至储雨池中；初期雨水存储罐中的初期雨水，在陶粒中厌氧微生物和好氧微生物的的共同作用下，实现净化，初期雨水在初期雨水存储罐中停留的时间为3-5天；d).初期雨水沉降，地面和停车场汇集的初期雨水经主雨水管网和第二导流管流入地下调节池后，雨水中的泥土、固体杂质在重力的作用下沉降；同时，地下调节池中的雨水在陶粒中厌氧微生物和好氧微生物的共同作用下，实现净化处理；e).雨水的溢流，当地下调节池中的雨水水位越过溢流口后，会自动、缓慢地流入储雨池中，通过储雨池对雨水进行暂存；f).初期雨水的利用，待初期雨水在初期雨水存储罐中净化完毕后，通过阀门将排水管打开，使初期雨水存储罐中的雨水通过明渠流入至绿地中，实现对植物的浇灌；g).储雨池中雨水的回用，储雨池中的雨水一部分经抽水水泵抽至中水管网中，可供冲厕、路面洒水之用；当绿地干旱时，利用灌溉水泵将储雨池中的雨水抽至布水管中，以实现对绿地中植物的灌溉；h).绿地渗水的收集，由明渠、布水管或降水进入至绿地中的水分，经过绿地下方地面的渗透、过滤之后，流入至储雨池中，以供循环利用。

本发明的有益效果是：本发明的海绵小区雨水综合利用系统及方法，在地面之上设置有初期雨水存储罐，地面之下设置有储雨池和地下调节池，屋顶汇集的雨水经虹吸式屋面雨水收集系统进入初期雨水存储罐之后，在厌氧和好氧微生物的共同作用下实现净化，解决了现有雨水收集系统对初期雨水不能净化的问题。而后期相对清洁的雨水则在雨水流向调节机构的作用下，直接流入储雨池进行存储，以供后续之用。地面上汇集的雨水由主雨水管网流入地下调节池，并在地下调节池中实现沉降和净化，实现了对地面雨水的收集和净化处理。本发明的雨水综合利用系统及方法，解决了现有对初期雨水不能进行处理、净化，或者净化处理不合理的弊端，实现了雨水资源的综合利用，节约了有限的淡水资源，有益效果显著，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明的海绵小区雨水综合利用系统的原理图；

图2为本发明中初期雨水存储罐的结构示意图；

图3为图2中A区域的局部放大图；

图4为图3中的进水口处于密封状态时的结构示意图；

图5为本发明中布水管与灌溉管网相配合的结构示意图。

图中：1集水管，2初期雨水存储罐，3主雨水管网，4地下调节池，5储雨池，6灌溉水泵，7抽水水泵，8绿地，9陶粒，10进水管，11出水管，12进水口，13密封盖，14屋顶，15网状格栅，16排水管，17阀门，18明渠，19水生植物，20溢流口，21灌溉管网，22抽水管网，23布水管，24植物，25中水管网，26地面，27密封板，28塑料泡沫，29转轴，30环形凸起，31环形凹槽，32出水孔，33土工布，34溢流口，35第一导流管，36第二导流管，37固定架。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了发明的海绵小区雨水综合利用系统的原理图，其包括集水管1、初期雨水存储罐2、主雨水管网3、地下调节池4、储雨池5、灌溉水泵6、抽水水泵7、绿地8、明渠18；所述的初期雨水存储罐2设置于地面26之上，储雨池5和地下调节池4均设置于地面26之下。初期雨水存储罐2的顶端设置有进水管10和出水管11，下端设置有排水管16，内部空腔的底部放置有陶粒9，进水管10与出水管11相通。屋顶14上汇集的雨水经虹吸式屋面雨水收集系统中的集水管1的收集后进入初期雨水存储罐2中。屋顶14流入主雨水管网3的开口处设置有网状格栅15，以对屋顶14上汇集的杂质物体进行过滤。

位于初期雨水存储罐2中的管路上设置有进水口12和密封盖13，进水管10和出水管11均与进水口12相通，进水口12和密封盖13就形成了雨水流向调节机构，当初期雨水存储罐2的雨水未满时，允许初期雨水进入，当雨水已满时，则不在雨水通过进水口12流入，而是通过出水管11流入储雨池5中。进水口12的下方设置有第一导流管35，第一导流管35通过固定架37固定在初期雨水存储罐2中，由进水口12流下的初期雨水经第一导流管35导流至下方的陶粒9中。为了估算初期雨水存储罐2内部空腔的体积，其体积应满足Q=，其中为径流系数，q为前15-30min内的降雨量，F为屋顶的汇水面积。

由于屋顶14所收集的初期雨水中的颗粒、杂质含量最高，通常情况下不能直接利用，进入初期雨水存储罐2中的初期雨水在陶粒9中厌氧微生物和好氧微生物的共同作用下，实现净化。初期雨水在初期雨水存储罐2中的停留时间以3-5天为宜，以实现对初期雨水的彻底净化。净化完毕后，通过打开底部的阀门17，让净化完毕后的雨水从排水管16中排出。由排水管16排出的净化后的雨水，经延长管或明渠18流入绿地8中，以实现对绿地中植物24的灌溉。在采用明渠18的情况下，可以在明渠18中种植水生植物19。

所示的主雨水管网3用于对地面或停车场上的雨水进行收集，主雨水管网3与地下调节池4相通，由主雨水管网3收集的雨水进入第二导流管36中，由第二导流管36将雨水引至底部的陶粒9中。地下调节池4的顶端设置有与储雨池5相通的溢流口20，下部设置有陶粒9。雨水由主雨水管网3流入地下调节池4中之后，雨水中的固体物质在自身的重力作用下开始沉降，通过在底部陶粒9中厌氧微生物和好氧微生物的共同作用下，对雨水中的有机物和氮、磷元素进行消耗，实现对雨水的净化和综合利用。

当地下调节池4中水位过高时，水分会经过溢流口20流入储雨池5中，储雨池5中设置有灌溉水泵6和抽水水泵7，绿地8位于储雨池5的顶部，绿地8下方的地面为可渗水性地面。由于屋顶14汇集的初期雨水在初期雨水存储罐2中进行了净化处理，地面汇集的雨水在地下调节池4中进行了净化处理，使得流入储雨池5中雨水水质较好，可通过抽水水泵7和抽水管网22抽至中水管网25中，进行重新利用，如进行冲厕、洒水等之用。但绿地8中的植物24干旱时，通过灌溉水泵6和灌溉管网21将雨水抽至绿地中，对绿地中的植物进行灌溉。在设计储雨池5时，为了保证其容积足够大，可将其设计为可存储50或100年一遇的暴雨量。

如图2所示，给出了本发明中初期雨水存储罐的结构示意图，所示的雨水流行调节结构由进水口12和密封盖13组成，所示的进水管10和出水管11均与进水口12相通。如图3给出了图2中A区域的放大图，所示的密封盖13由密封板27和固定于密封板27下方的塑料泡沫28组成，密封板2通过转轴29转动固定于进水口12的外壁上。所示进水口12的下端设置有环形凸起30，密封板27上设置有与环形凸起30相配合的环形凹槽31。

当初期雨水存储罐2中的雨水没有达到与塑料泡沫28的接触位置时，在密封板27和塑料泡沫28的共同作用下，进水口12处于打开状态，此时由进水管10流入的雨水可进入初期雨水存储罐2中。随着水位的上升，如图4所示，塑料泡沫28和密封板27在水面浮力的作用下，不断上移，直至密封板27上的环形凹槽31与环形凸起30紧密配合在一起，实现对进水口12的密封，此时屋顶14汇集的雨水会通过出水管11流入主雨水管网3中。

如图5所示，给出了本发明中布水管与灌溉管网相配合的结构示意图，所示的布水管23均匀设置于绿地8的上层土壤中，灌溉管网21与布水管23相通，布水管23上均匀开设有出水孔32，布水管23的外表面还包裹有一层土工布33，以防止泥土通过出水孔32进入布水管23中。使用时，灌溉水泵6将储雨池5中的雨水抽至布水管23中，水分经布水管23上的出水孔32流出，实现对绿地中植物24的灌溉。

本发明的海绵小区雨水综合利用系统的雨水利用方法，通过以下步骤来实现：

a).屋顶初期雨水收集，虹吸式屋面雨水收集系统实现对雨水的高效收集，在降水的初期阶段，由屋顶汇集的雨水经过虹吸原理快速流入至集水管中，集水管中的雨水经进水管、进水口流入至初期雨水存储罐中，并由第一导流管将雨水导流至底部的陶粒中，实现对初期雨水的收集；

b).地面初期雨水收集，由地面和停车场汇集的雨水流入主雨水管网中，并由主雨水管网和第二导流管流入地下调节池中；

c).初期雨水分流净化，当初期雨水存储罐中雨水的水位达到顶端时，雨水流向调节机构将进水口关闭，集水管中的后期雨水依次经进水管、出水管流入至储雨池中，再由主雨水管网流入地下调节池中；初期雨水存储罐中的初期雨水，在陶粒中厌氧微生物和好氧微生物的的共同作用下，实现净化，初期雨水在初期雨水存储罐中停留的时间为3-5天；

d).初期雨水沉降，地面和停车场汇集的初期雨水经主雨水管网和第二导流管流入地下调节池后，雨水中的泥土、固体杂质在重力的作用下沉降；同时，地下调节池中的雨水在陶粒中厌氧微生物和好氧微生物的共同作用下，实现净化处理；

e).雨水的溢流，当地下调节池中的雨水水位越过溢流口后，会自动、缓慢地流入储雨池中，通过储雨池对雨水进行暂存；

f).初期雨水的利用，待初期雨水在初期雨水存储罐中净化完毕后，通过阀门将排水管打开，使初期雨水存储罐中的雨水通过明渠流入至绿地中，实现对植物的浇灌；

g).储雨池中雨水的回用，储雨池中的雨水一部分经抽水水泵抽至中水管网中，可供冲厕、路面洒水之用；当绿地干旱时，利用灌溉水泵将储雨池中的雨水抽至布水管中，以实现对绿地中植物的灌溉；

h).绿地渗水的收集，由明渠、布水管或降水进入至绿地中的水分，经过绿地下方地面的渗透、过滤之后，流入至储雨池中，以供循环利用。

Claims (6)

1.一种海绵小区雨水综合利用系统，包括虹吸式屋面雨水收集系统、主雨水管网（3）、储雨池（5）和抽水水泵（7），虹吸式屋面雨水收集系统中设置有用于收集建筑屋顶（14）流下雨水的集水管（1），主雨水管网用于收集地面和停车场流下的雨水，储雨池设置于地面（26）之下，用于对净化后的雨水进行暂存；抽水水泵设置于储雨池之中，用于将储雨池中的雨水抽出；其特征在于：所述地面（26）之上和之下分别设置有初期雨水存储罐（2）和地下调节池（4），初期雨水存储罐上设置有相互连通的进水管（10）和出水管（11），集水管与进水管相连通，出水管的出口与储雨池相通；初期雨水存储罐中设置有雨水流向调节机构以及对初期雨水进行净化的陶粒（9），在雨水流向调节机构的作用下，由集水管流入的初期雨水可流入到初期雨水存储罐中，后期雨水则由出水管（11）排入主雨水管网（3）中；初期雨水存储罐中设置有用于将流入的雨水引入至底部陶粒（9）中的第一导流管（35）；

地下调节池（4）与储雨池（5）相邻设置，地下调节池的顶部开设有与储雨池相通的溢流口（20），底部设置有对雨水进行净化的陶粒，主雨水管网与地下调节池相通，地下调节池中设置有用于将主雨水管网中流入的雨水引入底部陶粒中的第二导流管（36）。

2.根据权利要求1所述的海绵小区雨水综合利用系统，其特征在于：所述雨水流向调节机构由与进水管（10）和出水管（11）均相连通的进水口（12）和与进水口（12）相配合的密封盖（13）组成，密封盖由密封板（27）和塑料泡沫（28）组成，塑料泡沫设置于密封板下侧，密封板通过转轴（29）转动固定于进水口的外壁上；进水口的下端设置有环形凸起（30），密封板（27）上开设有与环形凸起相配合的环形凹槽（31）；塑料泡沫在雨水的浮力作用下可使密封板（27）压向进水口（12），并使环形凸起（30）嵌入环形凹槽（31）中实现对进水口（12）的密封。

3.根据权利要求1或2所述的海绵小区雨水综合利用系统，其特征在于：所述初期雨水存储罐（2）的下方设置有排水管（16），排水管上设置有可控制其通断状态的阀门（17）；排水管（17）通过与其相通的延长管或明渠（18）将初期雨水存储罐中处理后的雨水排出，在采用明渠（18）的情况下，明渠中种植有水生植物（19）。

4.根据权利要求1或2所述的海绵小区雨水综合利用系统，其特征在于：所述储雨池（5）的上方为种植有植物（24）的绿地（8），绿地的下方为可渗水性地面，绿地的上层土壤中均匀设置有若干布水管（23）；储雨池（5）中设置有灌溉水泵（6），灌溉水泵的出水口通过（21）灌溉管网（21）与布水管（23）相通。

5.根据权利要求4所述的海绵小区雨水综合利用系统，其特征在于：所述布水管（23）上均匀开设有若干出水孔（32），布水管的外表面上包裹有一层防止泥土进入布水管内部空腔的土工布（33）。

6.一种基于权利要求1所述的海绵小区雨水综合利用系统的雨水利用方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).屋顶初期雨水收集，虹吸式屋面雨水收集系统实现对雨水的高效收集，在降水的初期阶段，由屋顶（14）汇集的雨水经过虹吸原理快速流入至集水管（1）中，集水管中的雨水经进水管（10）、进水口（12）流入至初期雨水存储罐（2）中，并由第一导流管（35）将雨水导流至底部的陶粒（9）中，实现对初期雨水的收集；

b).地面初期雨水收集，由地面（26）和停车场汇集的雨水流入主雨水管网（3）中，并由主雨水管网和第二导流管（36）流入地下调节池（4）中；

c).初期雨水分流净化，当初期雨水存储罐中雨水的水位达到顶端时，雨水流向调节机构将进水口（12）关闭，集水管中的后期雨水依次经进水管（10）、出水管（11）流入至储雨池（5）中；初期雨水存储罐中的初期雨水，在陶粒（9）中厌氧微生物和好氧微生物的（9）的共同作用下，实现净化，初期雨水在初期雨水存储罐中停留的时间为3-5天；

d).初期雨水沉降，地面和停车场汇集的初期雨水经主雨水管网（3）和第二导流管（36）流入地下调节池（4）后，雨水中的泥土、固体杂质在重力的作用下沉降；同时，地下调节池中的雨水在陶粒中厌氧微生物和好氧微生物的共同作用下，实现净化处理；

e).雨水的溢流，当地下调节池（4）中的雨水水位越过溢流口（20）后，会自动、缓慢地流入储雨池（5）中，通过储雨池对雨水进行暂存；

f).初期雨水的利用，待初期雨水在初期雨水存储罐中净化完毕后，通过阀门（17）将排水管（16）打开，使初期雨水存储罐中的雨水通过明渠（18）流入至绿地（8）中，实现对植物（24）的浇灌；

g).储雨池中雨水的回用，储雨池（5）中的雨水一部分经抽水水泵（7）抽至中水管网（25）中，可供冲厕、路面洒水之用；当绿地（8）干旱时，利用灌溉水泵（6）将储雨池中的雨水抽至布水管（23）中，以实现对绿地中植物的灌溉；

h).绿地渗水的收集，由明渠（18）、布水管（23）或降水进入至绿地中的水分，经过绿地下方地面的渗透、过滤之后，流入至储雨池（5）中，以供循环利用。