CN109836017A - 一种居民小区雨水收集与利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种居民小区雨水收集与利用系统，该系统包括雨水收集设施、雨水传输设施、初雨分离池、沉淀池和清水池，雨水收集设施与初雨分离池的进口通过雨水传输设施连接，初雨分离池的出口与沉淀池的进口连接，沉淀池的出口与清水池的进口连接。通过雨水收集设施汇集屋顶、路面及绿化区域的雨水，经雨水传输设施进入初雨分离池、沉淀池净化后储存于清水池，并按需分配给各用水单元。该系统适用于南方多雨地区城市小区内建筑、道路、绿化区域内的雨水滞蓄下渗、收集、净化与利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种居民小区雨水收集与利用系统，属于海绵城市生态建设工程技术领域。
背景技术
在当前的城市化建设过程中，对城市原有下垫面进行了大量的硬化改造处理，降低了自然状态下雨水下渗能力，使得地表径流总量增加、汇水时间减小，这些将直接诱导城市内涝的频发。在南方地区，由于雨量更加充沛，城市内涝问题更是严峻。而居民小区作为城市的重要组成部分，如果能够将小区内的雨水优先下渗并进行有效收集利用，不仅能够缓解城市市政管道行洪压力降低内涝机率，又能避免水资源的浪费。
另一方面，由大气沉降、机动车磨损及尾气排放等作用导致屋面及路面积累的污染物随降雨地表径流进入自然水体，已经成为城市水体的主要污染源。研究表明，小区屋面、道路雨水径流中主要污染物是悬浮物和有机污染物，其中初雨期水中COD最高可达到300mg/L，SS浓度可达到500mg/L，部分地区其污染数值甚至更高，远远超出《地表水环境质量标准》中Ⅴ类水的水质标准，若直接就近排放自然水体必将引起水环境恶化。
国内大多数居民小区都没有专门的雨水收集系统，通常是通过雨污管道进入污水处理厂或直接进入自然水体，较少考虑雨水的收集与利用。因此，实现雨水的高效综合利用是十分有意义的。
发明内容
基于此，本发明提出一种居民小区雨水收集与利用系统，该系统用于小区建筑、绿地及道路等区域，以达到降低降雨时市政管网的运行压力、减少城市面源污染物进入河湖水体、提高雨水资源的利用率、降低小区基础设施建设、管理维护及生态景观用水成本、促进城市水生态环境良好发展的目的。
为实现上述目的，本发明采用的具体技术手段如下。
一种居民小区雨水收集与利用系统，包括雨水收集设施、雨水传输设施、初雨分离池、沉淀池和清水池，雨水收集设施与初雨分离池的进口通过雨水传输设施连接，初雨分离池的出口与沉淀池的进口连接，沉淀池的出口与清水池的进口连接。通过雨水收集设施汇集屋顶、路面及绿化区域的雨水，经雨水传输设施进入初雨分离池、沉淀池净化后储存于清水池，并按需分配给各用水单元。用水单元可以是小区绿化灌溉、道路洒水、洗车等方面。
进一步地，所述的雨水收集设施包括屋面集水沟、落雨管和路边浅沟，屋面集水沟设于小区屋面之下，落雨管一端与屋面集水沟连接，落雨管另一端与雨水传输设施连接；路边浅沟设于道路旁边，并与雨水传输设施连接。屋面集水沟用于收集小区房屋屋面上的雨水，路边浅沟用于收集道路上的雨水。
进一步地，所述的雨水传输设施包括生态草沟、卵石浅沟、旱溪或下沉式绿地。各部分均为透水结构，具有下渗、蓄水、滞水等作用；生态草沟由梯形土渠铺设植生毯而成，卵石浅沟由U型土渠铺垫不同粒径卵石而成等。雨水传输设施高程满足雨水自流汇水要求，且具有一定的净化处理作用。
进一步地，还包括人工雨水景观湿地，清水池上部设有溢流孔，溢流孔与人工雨水景观湿地通过排水管道连接。清水池内多余水量从溢流孔排出，经过排水管道，进入人工雨水景观湿地。
进一步地，初雨分离池内设有输水管，输水管底面设有浮动门，输水管一端作为初雨分离池的进口，输水管另一端作为初雨分离池的出口。浮力门在初雨期保持打开状态，从输水管一端流入的雨水落入初雨分离池内；待水位触及浮力门时，由于浮力作用，浮力门自动关闭，雨水从输水管另一端流出，此时后期雨水则进入沉淀池。
进一步地，输水管前段设有拦污栅。拦污栅用于拦截大体积杂物。
进一步地，初雨分离池底部设有排污阀。排污阀可连通市政污水管道，需要时排出前期雨水。
进一步地，沉淀池由隔板分隔为初沉区、沉淀区和清水区，以延长雨水滞留水力停留时间，有利于砂石颗粒沉降。
进一步地，清水池内设有潜水泵。潜水泵用于将雨水按需输送至各用水单元。
本发明的有益效果：通过雨水收集设施汇集屋顶、路面及小区绿化区域雨水，经雨水传输设施依次进入初雨分离池、沉淀池，净化后储存于清水池，并能够按需分配给各用水单元，对多余水量通过设置在清水池上端的溢流口排入人工雨水湿地。本发明结合居民小区布局汇集并净化雨水，满足小区内道路洒水、绿化景观等用水需求，节约了水资源，且基本杜绝了雨污混接问题，不仅有较高的经济价值，另外有一定的调蓄能力，有效提升小区内涝抵御能力。该系统具有以下优点：第一充分利用小区空间收集利用雨水，并能够优先满足地下水补给下渗需求，有效降低降雨时市政管网的运行压力，减少城市面源污染物进入河湖水体。实现雨水的自然下渗和生态循环利用，改善小区的生态环境。第二雨水主要通过雨水传输设施实现下渗和自然排放，小区内不需要埋设专门的雨水排水管道，降低小区基础建设费用和养护成本。
附图说明
图1为本发明的一种居民小区雨水收集与利用系统的平面示意图。
图2为本发明的初雨分离池的纵剖面图。
图3为本发明的沉淀池的结构示意图。
图4为本发明的雨水收集净化与利用流程图。
在图中：1、屋顶；2、落雨管；3、屋面集水沟；4、卵石浅沟；5、路边浅沟；6、生态草沟；7、道路；8、沉淀池；9、清水池；10、水泵；11、用水单元；12、雨水湿地；13、绿化地；14、初雨分离池；15、浮动门；16、输水管；17、池壁；18、排污阀；19、埋设涵管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，一种居民小区雨水收集与利用系统包括雨水收集设施、雨水传输设施、初雨分离池14、沉淀池8、清水池9和人工雨水景观湿地12。
雨水收集设施包括屋面集水沟3、落雨管2和路边浅沟5。屋面集水沟3在小区房屋屋面之下，收集屋面的雨水。落雨管2连接屋面集水沟3，雨水流经落雨管2至雨水传输设施。路边浅沟5为砖砌结构，砂浆抹面，路边浅沟5上方可铺设盖板，汇集路面雨水，道路7下方可布置涵管19(连通管道)，用于连接传输由硬化路面隔断的集水区域。路边浅沟5截面尺寸30cm*20cm，可满足一般小区内路面排水要求。
在屋面1及道路7四周设置雨水传输设施，雨水传输设施可以是卵石浅沟4、生态草沟6等生态传输沟渠。可以理解为所述生态传输沟渠可以布置在建筑物及道路周围任意一处，用于收集、汇流雨水，雨水经过生态传输设施时优先满足下渗需求，当雨量超过下渗负荷时，雨水将沿雨水传输设施汇流至初雨分离池14。道路7的纵坡与横坡的设计应满足相应的道路设计规范，生态传输沟渠的布置应满足雨水自流要求。卵石浅沟4为在普通土筑沟渠内铺垫卵石，生态草沟6为为在普通土筑沟渠内铺设植生毯，且卵石浅沟4与生态草沟6与周围绿地平顺连接，一方面汇集落雨管2、路边浅沟5来水，另一方面可以汇集周围绿化地表漫流，实现滞水、沉沙、下渗及输送雨水。
如图1、图2所示，初雨分离池14为砖砌结构，包括输水管16、浮动门15、池壁17和排污阀18。在初雨期，浮动门15保持打开状态，雨水落入池内；随着池内水位的上升，在浮力作用下浮动门15逐渐闭合，雨水经上部输水管16进入沉淀池8。在输水管16的进水口与出水口分别设置拦污栅，过滤较大漂浮物。通过人工定期排放初雨分离池14内废水及拦污栅上残留物，进行安全处理。
如图3所示，沉淀池8为平流式沉淀池，砼结构，整体现浇半密封池体。沉淀池8分为三段，分别为初沉区、沉淀区、清水区。水流呈S型走向，以延长雨水滞留时间，提高沉淀效果。雨水由进水口进入初沉区时，过水面积增大，水流流速逐渐降低，泥沙等物质逐渐沉降。根据沉沙池设计规范，有效水深不大于1.2米，一般为0.25～1.0m；雨水中夹带的无机颗粒在重力作用下下沉，雨水在池内最大流速为0.3m/s，最小为0.15m/s，雨水最大量时参考停留时间不小于30s。经沉降后的澄清雨水，由出水口管道进入清水池9存储。
清水池9为砼结构，整体现浇全封闭池体，连接沉沙池8的出水口；四周进行防渗处理，能够有效避免雨污水渗漏造成污染。清水池9上端设置溢流孔，多余水量溢出进入连接的雨水湿地12，整体构成生态净化平衡系统。清水池9内设置潜水泵10，为用水单元11输送净化后的雨水。清水池9内设置警戒水位，当储水量低于警戒水位时，将停止对用水单元供水。雨水在人工湿地12中经植物物理过滤、植物吸附生化降解等协同作用，氮磷等有机物大量减少，进一步净化水质。
用水单元11通过潜水泵10从清水池9中取水，用于包括绿地浇灌、道路洒水、补充景观用水、冲洗车辆等，实现雨水再利用。
用水单元11和雨水湿地12再连通雨水传输设施，进入小区雨水收集利用系统，实现雨水的生态循环利用。
利用上述系统，雨水经卵石浅沟4、生态草沟6等初步沉淀过滤后，进入初雨分离池14、沉淀池8，经过拦截、过滤、吸附、沉淀处理，最终进入清水池9储蓄。清水池9内的净化后的雨水，供用水单元11使用。
以上所述案例的各实施技术特征可以根据小区实际情况进行任意组合扩展，为使描述简洁，未对案例中各实施技术特征所有可能组合都进行展开描述。并且，只要这些实施技术特征的组合不存在矛盾性问题，都可视为本说明记载的范围。应当指出的是，对于在本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思和范围的情况下，可以针对所在实际工程情况，做出适当的变形和改进，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：包括雨水收集设施、雨水传输设施、初雨分离池、沉淀池和清水池，雨水收集设施与初雨分离池的进口通过雨水传输设施连接，初雨分离池的出口与沉淀池的进口连接，沉淀池的出口与清水池的进口连接。
2.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：所述的雨水收集设施包括屋面集水沟、落雨管和路边浅沟，屋面集水沟设于小区屋面之下，落雨管一端与屋面集水沟连接，落雨管另一端与雨水传输设施连接；路边浅沟设于道路旁边，并与雨水传输设施连接。
3.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：所述的雨水传输设施包括生态草沟、卵石浅沟、旱溪或下沉式绿地。
4.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：还包括人工雨水景观湿地，清水池上部设有溢流孔，溢流孔与人工雨水景观湿地通过排水管道连接。
5.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：初雨分离池内设有输水管，输水管底面设有浮动门，输水管一端作为初雨分离池的进口，输水管另一端作为初雨分离池的出口。
6.根据权利要求5所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：输水管前段设有拦污栅。
7.根据权利要求5所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：初雨分离池底部设有排污阀。
8.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：沉淀池由隔板分隔为初沉区、沉淀区和清水区。
9.根据权利要求1所述的居民小区雨水收集与利用系统，其特征在于：清水池内设有潜水泵。
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