CN107500482B - 基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统 - Google Patents

Abstract

提供一种基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统，包括隔油沉淀池、生物滞留池、水质在线监测装置、控制单元和排液泵；隔油沉淀池的进液口与雨水和/或事故水入口连通，出液口与生物滞留池的进液口连通，靠近其进液口处设有第一溢流管，中部位置设有第一挡板，靠近其出液口的位置设有与排液泵连接的第一排液管；生物滞留池内靠近其进液口的位置设有第二溢流管，出液口与排液泵通过第二排液管连通；水质在线监测装置设置在隔油沉淀池的进液口与雨水和/或事故水入口之间；控制单元与水质在线监测装置和排液泵通信连接。本系统可以在收集处理雨水径流的同时又在事故期间充分利用系统存储和处理事故水。

Description

基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统

技术领域

本发明属于环境风险防范、雨水资源化利用技术领域，特别是涉及一种结合低冲击雨水净化利用设施的市政道路化学品泄漏事故水应急处置系统。

背景技术

近些年，国内主要城市化学品泄漏事故发生率虽然呈下降趋势，但仍处在一个较高的水平。道路化学品泄漏事故不仅造成经济损失、威胁公众健康，而且还影响当地原有的生态系统。另一方面，道路降雨径流也是造成生态环境恶化的重要因素之一。随着对海绵城市理念认识的不断深入，低冲击开发(Low-Impact Development，简称LID)技术成为削减径流污染、实现雨水回用的重要手段和措施。目前，雨水处理与事故水处置系统一般是单独设置的，如中国专利申请201310295792.5的公布了一种事故排水与清净雨水的分流系统，其核心是分流装置，但存在切换装置失灵、损坏等情况而影响系统的正常运行，造成二次污染。

发明内容

为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统，其结合低冲击雨水净化利用设施，作为市政道路雨水和事故水的处置设施，无需另设事故水处置系统。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统，包括隔油沉淀池、生物滞留池、水质在线监测装置、控制单元和排液泵；所述隔油沉淀池的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口连通，所述隔油沉淀池的另一侧上部的出液口通过第一管道与所述生物滞留池的一侧上部的进液口连通，所述隔油沉淀池内靠近其进液口的位置还设有第一溢流管，所述隔油沉淀池内的中部位置还设有从所述隔油沉淀池的顶部向下延伸并靠近其底部的第一挡板，所述隔油沉淀池内靠近其出液口的位置还设有第一排液管，所述第一排液管与所述排液泵连接；所述生物滞留池内靠近其进液口的位置还设有第二溢流管，所述生物滞留池的另一侧底部的出液口与所述排液泵通过第二排液管连通；所述水质在线监测装置用于监测是否有化学品泄漏产生的事故水，其设置在所述隔油沉淀池的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口之间；所述控制单元与所述水质在线监测装置和所述排液泵通信连接。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：

将冲击雨水净化利用技术和措施融入到市政道路化学品泄漏事故水处置系统中，其目的在于从源头处理道路雨水和化学品泄漏事故水，降低其对生态环境的冲击，本发明的系统能净化利用道路雨水的同时又能在事故期间充分存储和处理事故水，提高了系统的环境效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的市政道路化学品泄漏应急处置系统示意图；

图2是本发明另一实施方式中的市政道路化学品泄漏应急处置系统示意图；

图3是本发明又一实施方式中的市政道路化学品泄漏应急处置系统示意图；

图4为本发明中基于水质监测结果的自动化控制策略流程示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明具体实施方式提供一种基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统，其包括隔油沉淀池1、生物滞留池2、水质在线监测装置3、控制单元4和排液泵5；隔油沉淀池1的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口6连通，隔油沉淀池1的另一侧上部的出液口通过第一管道7与生物滞留池2的一侧上部的进液口连通，隔油沉淀池1内靠近其进液口的位置还设有第一溢流管8，隔油沉淀池内的中部位置还设有从隔油沉淀池的顶部向下延伸并靠近其底部的第一挡板9，隔油沉淀池内靠近其出液口的位置还设有第一排液管10，第一排液管10与排液泵5连接；生物滞留池2内靠近其进液口的位置还设有第二溢流管11，生物滞留池的另一侧底部的出液口与排液泵5通过第二排液管12连通；水质在线监测装置3用于监测是否有化学品泄漏产生的事故水，其设置在隔油沉淀池的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口之间；控制单元4与水质在线监测装置3和排液泵5通信连接。在本实施例中优选的是，还包括第三排液管13、第四排液管14、第一阀门15、第二阀门16、事故水运载容器17，第三排液管13的一端通过第一阀门15与排液泵5连接，另一端连通市政污水管网18；第四排液管14的一端通过第二阀门16与排液泵5连接，另一端连通事故水运载容器17；控制单元还可以用于控制第一阀门15和/或第二阀门16(图中未示出)，图1中的实心箭头表示液体流向。

在另一个实施方式中，如图2所示，该系统还包括第三阀门20，生物滞留池的出液口还通过第三阀门20与第二管道21连通，第二排液管12位于第三阀门20和生物滞留池的出液口之间，控制单元4还与第三阀门20通信连接，在发生化学品泄漏时关闭第三阀门20。其中，隔油沉淀池1作为雨水和/或事故水预处理环节和调节池，可以采用钢筋混凝土修筑并已做防渗透处理。隔油沉淀池采用上进上出(从一侧的上部进液，并从另一侧的上部出液至后续的生物滞留池)。在化学品泄漏事故发生期间，与后续处理单元生物滞留池共同作为事故水的临时储存和处理单元。其可去除雨水和事故水中的部分有机物、悬浮颗粒，在中部设置的第一挡板9可以减缓流速，增加事故水在池内的停留时间。泄漏事故结束后，可以人工开启，也可以通过控制单元的控制开启排液泵5排出其中的事故水与雨水、稀释液等到事故水运载容器17中，以保证事故水的临时储存和处理单元有足够的体积蓄纳下一次降雨径流或事故水汇流。降雨期间无法及时排至后端生物滞留池的后期雨水则可根据现场条件通过溢流管8排入周围环境或市政雨水管网或市政污水管网32；降雨结束后可以通过控制单元开启排液泵5，将储存的初雨排入市政污水管网18，避免初雨直接排入环境造成污染。可以定期清洁隔油沉淀池底部的淤泥，保证隔油沉淀池的处理效果，防止隔油沉淀池堵塞。

生物滞留池2为雨水和/或事故水处理池，已做防渗透处理，可以采用上进下出(从一侧的上部进液，从另一侧的下部出液)的模式。事故发生后可以人工开启，也可以通过控制单元的控制开启排液泵5排出事故水与雨水、稀释液等到事故水运载容器17，如果生物滞留池2的出液口还设有第三阀门和第二管道(如上图2所示的实施方式)，则事故发生时，应关闭第三阀门。降雨期间过量的后期雨水可以通过溢流管11排入周围环境或市政雨水管网或污水管网32。生物滞留池处理的雨水可以通过排液泵5排至市政污水管网18(如图1所示的实施方式)，也可以进入后续水柜(见下方图3所示的实施方式)；当不设置水柜时，处理后的雨水可通过第三阀门和第二管道排入周围环境或市政雨水管网或污水管网32中(如上方图2所示的实施方式)。生物滞留池内部有填料分层布置，如包括树皮覆盖层、换土层、砂层和砾石层等，通过植物吸附、填料的渗透过滤等作用将雨水和事故水污染物截留、就地处理。

在又一个实施方式中，如图3所示，与图2所示实施方式相比，区别在于：系统还包括水柜19，生物滞留池2的出液口与水柜19的一侧上部的进液口通过第二管道21连通，第三阀门20设置在第二排液管12与水柜19的进液口之间的第二管道21上；在发生化学品泄漏时水柜19与生物滞留池2通过第三阀门20隔断。较优的是，水柜19内的骨架由多个塑料模块(如PVC模块)拼接而成(未图示)，在水柜19内的底部还设有微孔曝气装置22，在水柜内靠近其进液口的位置还设有从水柜的顶部向下延伸并靠近其底部的第二挡板23，在第二挡板23和水柜的进液口之间还设有第三溢流管24；控制单元4还与微孔曝气装置22通信连接；进一步的，在水柜的另一侧的出液口通过第三管道25与回用水泵26连接，还包括与回用水泵连接的雨水回用管27，在雨水回用管27上还设有用于监测回用水水质的第二水质在线监测装置28，第二水质在线监测装置28、回用水泵26均与控制单元4通信连接。更进一步的，在第二水质在线监测装置28和回用水泵26之间还设有第三排液管29和对回用水进行消毒处理的消毒装置30；第三排液管29的一端通过第四阀门31与雨水回用管27连通，另一端连通市政污水管网18。

水柜可以按需设置，设置的水柜已做防渗透处理，用来储存、净化雨水，并在一段时间内维持其水质，使其满足杂用水水质标准。在化学品泄漏事故发生期间与前端的隔油沉淀池和生物滞留池通过电动阀门(第三阀门20)隔断。水柜的骨架可以由多个塑料模块(如PVC)拼接而成，其形状可根据当地特点和需求进行调节。根据实验结果，雨水进入水柜后，在塑料模块上会附着生长生物膜，其可以维持储水水质在15天内能满足杂用水标准，水柜内设置的二挡板23可以减少进液对塑料模块上生物膜的冲刷。储存的回用水可用于市政道路周围的绿化，道路、车辆清洗及道路事故水的冲刷和稀释等。水柜出水口处设置消毒装置30，其作用在于对回用水进行使用前的消毒处理，保障回用水安全。水柜内设置微孔曝气装置22，其作用在于当水柜出水水质不达标时，通过控制单元4开启微孔曝气装置22进行曝气，以提高回用水中的溶解氧含量，提高好氧微生物活性，从而提高对回用水中有机物的去除能力，改善出水水质；当水质持续不达标或水柜等需要维修时，通过控制单元或人工操作开启回用水泵26排空水柜，将回用水排至市政污水管网18。其中，连通生物滞留池2和水柜19的第二管道21伸入生物滞留池内的部分的底部设有穿孔(图中未示出)。

水质在线监测装置用于监测进水水质，即是否有化学品泄漏产生的事故水，第二水质在线监测装置用于检测出水水质，通过连接控制单元来控制各个阀门、泵及微孔曝气装置等的启闭，以保障系统正常运行和回用水安全。

控制单元，其输入端连接水质在线监测装置和第二水质在线监测装置的信号输出端，输出端可以根据需要有选择的接入各个阀门、泵及微孔曝气装置的输入端。控制单元在自动运行的同时也可人工操作控制，可以人工调试系统，确保系统的正常运行，同时在事故发生时可以人工操作协助系统处理事故水。控制单元内还可以设有远程传感器，在事故期间传输事故信号给交通管理部门，确保事故后事故水的妥善处置。

可以由一个控制单元控制整个系统，也可以由多个控制单元分别控制不同的单元，如控制单元可以包括进水控制单元和出水控制单元，进水控制单元存储进水水质指标，其目的在于监测事故水，控制阀门20使水柜在事故期间与生物滞留池隔断，防止事故水污染水柜回用水；同时控制雨水和事故水排液泵5，使其在降雨后开启，及时排空隔油沉淀池和生物滞留池，保证它们始终有足够有效容积。出水控制单元存储出水水质指标，其目的在于监测回用水水质，通过控制回用水泵26和微孔曝气装置22等，保障回用水的供水稳定和安全，如图4所示，为基于水质监测结果的自动化控制策略流程示意图。其中(a)图为进水控制单元控制的流程示意图，(b)图为出水控制单元控制的示意流程图。

在未发生化学品泄漏事故的正常工况下：汇水区域降雨径流通过市政道路两侧排水管渠先汇入隔油沉淀池，预处理后进入生物滞留池进行渗透过滤，吸附降解其中有机物和颗粒物，设置有雨水回用单元的系统(水柜等)将生物滞留池处理后的雨水排入水柜储存净化雨水；未设置雨水回用单元的系统将生物滞留池出水排入周围环境或市政雨水/污水管网。超出设施容量的后期雨水通过溢流管排入市政雨水管网，降雨结束后依据实际情况，通过控制单元开启排液泵将隔油沉淀池和/或生物滞留池内储存的初雨排入市政污水管网。进入水柜的雨水利用回用水泵向外输送雨水，在输送之前经过消毒装置对回用水消毒处理，同时第二水质监测装置监测回用水水质。当回用水水质不达标时，通过控制单元关闭回用水泵，同时开启微孔曝气装置，对水柜内储水进行曝气充氧，直到储水水质达标。不达标的回用水通过回用水泵排至市政污水管网。

在发生化学品泄漏事故的应急事故状态下：事故发生时，市政道路汇水区内的事故水随事故水稀释液等汇入隔油沉淀池，在进入隔油沉淀池前水质监测装置做出反应，通过控制单元关闭第三阀门20，将水柜与生物滞留池隔断。隔油沉淀池和生物滞留池临时储存并处理事故水与稀释液等的混合水。当汇水流量超过设计容积时，通过设置在隔油沉淀池进液端的溢流管排入市政污水管网。事故发生的同时控制单元发出信号通知交通部门，协助系统处理泄漏事故；事故发生后，关闭隔油沉淀池连接市政污水管网的排液管的阀门15，通过人工或控制单元控制开启排液泵将隔油沉淀池及生物滞留池内的事故水排至事故水运载容器；同时在事故发生后清理隔油沉淀池及生物滞留池。

此外，隔油沉淀池可以按照能容纳汇水区域内初期雨水量设计；隔油沉淀池与生物滞留池总容积可以按照能容纳事故水量、事故排除期间降雨径流量及事故水冲洗水量设计，其目的在于使系统在最不利情况下仍能有效收集和处理事故水；水柜的容积可按照日设计降雨量和日需水量确定。当日需水量大于汇水区域的设计日降雨可收集水量时，雨水收集利用量宜采用设计日降雨量，设计日降雨厚度(mm)根据当地日降雨量资料选取；当汇水区域的可收集水量大于日需水量时，用需水量计算雨水收集利用量，可以按照储水量为三至五倍日需水量来确定水柜容积，其目的在于使得回用水单元日收集的雨水量能在三至五天内用完。这主要是考虑尽可能利用收集雨水，降低自来水用水量；同时能够在不增加池容的基础上，利用后续降雨来水补充水柜，提高雨水回用的利用效率，使雨水回用更加经济。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于低冲击雨水设施的市政道路化学品泄漏应急处置系统，其特征在于：包括隔油沉淀池、生物滞留池、水质在线监测装置、控制单元和排液泵；

所述隔油沉淀池的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口连通，所述隔油沉淀池的另一侧上部的出液口通过第一管道与所述生物滞留池的一侧上部的进液口连通，所述隔油沉淀池内靠近其进液口的位置还设有第一溢流管，所述隔油沉淀池内的中部位置还设有从所述隔油沉淀池的顶部向下延伸并靠近其底部的第一挡板，所述隔油沉淀池内靠近其出液口的位置还设有第一排液管，所述第一排液管与所述排液泵连接；

所述生物滞留池内靠近其进液口的位置还设有第二溢流管，所述生物滞留池的另一侧底部的出液口与所述排液泵通过第二排液管连通；

所述水质在线监测装置用于监测是否有化学品泄漏产生的事故水，其设置在所述隔油沉淀池的一侧上部的进液口与雨水和/或事故水入口之间；

所述控制单元与所述水质在线监测装置和所述排液泵通信连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括第三排液管、第四排液管、第一阀门、第二阀门、事故水运载容器；所述第三排液管的一端通过所述第一阀门与所述排液泵连接，另一端连通市政污水管网；所述第四排液管的一端通过所述第二阀门与所述排液泵连接，另一端连通事故水运载容器；所述控制单元还用于控制所述第一阀门和/或第二阀门。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括第三阀门，所述生物滞留池的出液口还通过所述第三阀门与第二管道连通，所述第二排液管位于所述第三阀门和所述生物滞留池的出液口之间，所述控制单元还与所述第三阀门通信连接，在发生化学品泄漏时关闭所述第三阀门。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述系统还包括水柜，所述第二管道与所述水柜的一侧上部的进液口连通。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述水柜内的骨架由多个塑料模块拼接而成，在所述水柜内的底部还设有微孔曝气装置，在所述水柜内靠近其进液口的位置还设有从所述水柜的顶部向下延伸并靠近其底部的第二挡板，在所述第二挡板和所述水柜的进液口之间还设有第三溢流管；所述控制单元还与所述微孔曝气装置通信连接。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述水柜的另一侧的出液口通过第三管道与回用水泵连接，还包括与所述回用水泵连接的雨水回用管，在所述雨水回用管上还设有用于监测回用水水质的第二水质在线监测装置，所述第二水质在线监测装置、所述回用水泵均与所述控制单元通信连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：在所述第二水质在线监测装置和所述回用水泵之间还设有第三排液管和对回用水进行消毒处理的消毒装置；所述第三排液管的一端通过第四阀门与所述雨水回用管连通，另一端连通市政污水管网。

8.如权利要求1-7任意一项所述的系统，其特征在于：所述控制单元内还设有远程传感器。

9.如权利要求3或4所述的系统，其特征在于：所述第二管道伸入所述生物滞留池内的部分的底部设有穿孔。

10.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述隔油沉淀池、生物滞留池和水柜均已经过防渗透处理。