本發(fā)明屬于一種環(huán)境綠化設(shè)施，具體涉及一種建筑垂直綠化雨水收集與回用裝置。

背景技術(shù)：

從 20 世紀(jì) 80 年代開始，隨著園林綠化發(fā)展步伐開始加快，我國的綠化覆蓋率越來越大，而綠化相關(guān)技術(shù)也在不斷更新。隨著城市化的進(jìn)程，“花園城市”、“園林城市”、“生態(tài)城市”等成為了國內(nèi)城市建設(shè)的目標(biāo)，推動了城市綠化的發(fā)展。北京市、上海市、深圳市等我國一線城市在我國的垂直綠化中起著帶頭領(lǐng)軍的作用，我國各地城市都相繼開展了垂直綠化建設(shè)的研究和實踐工作。隨著人們對城市生態(tài)環(huán)境認(rèn)識的不斷加深，城市綠化的重要性日益顯現(xiàn)出來，而垂直綠化也逐漸成為我國提高城市綠化覆蓋率、加強(qiáng)城市生態(tài)建設(shè)的重要手段之一。目前，我國的垂直綠化工作正處在快速發(fā)展的階段。垂直綠化已經(jīng)具有一定水平，但是地域發(fā)展不均衡、新型應(yīng)用模式尚未開發(fā)等是存在的比較突出的問題。

近年來，由于我國城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，如何科學(xué)、有效地解決城市內(nèi)澇成為政府與專業(yè)人員關(guān)注的熱點。據(jù)統(tǒng)計，2012 年我國有 144 個縣級以上城市遭受了不同程度的內(nèi)澇災(zāi)害，給城市造成很大的損失和負(fù)面影響。除城市內(nèi)澇外，雨水徑流污染是我國城市水污染治理過程中必須面對的另一重大課題。

現(xiàn)有的垂直綠化技術(shù)手段是：1、標(biāo)準(zhǔn)立體綠化，采用預(yù)制綠化模塊，形成單體式綠墻、區(qū)塊式綠墻和綜合式綠墻。2、利用爬滕植物的墻面綠化，一般采用地植的方式，通過附壁式、牽引附壁式等方式形成的墻體綠化，多適用于低層建筑，利用附架式可以應(yīng)用于高層建筑。3、墻面種植箱、種植槽，利用墻面花斗、墻頂花槽、墻基花池的形式構(gòu)成的墻體綠化。以上三種形式的垂直綠化方式，均只能起到對建筑的遮蔽、降噪、滯塵、減少光污染、改善環(huán)境小氣候、對建筑表面保護(hù)等作用。但是這三種形式都需要采用較為復(fù)雜的管道供水，對天然降雨的利用效果甚微。中國專利文獻(xiàn)CN 105821523 A 公開的“一種建筑墻面垂直綠化雨水利用結(jié)構(gòu)”，該技術(shù)雖然能減少雨水排放對城市管網(wǎng)造成的壓力，能夠節(jié)約收集屋面雨水作為垂直綠化系統(tǒng)的供水水源，但存在的問題是：（1）通過垂直綠化雨水利用結(jié)構(gòu)的出水不能達(dá)到《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)》（GB/T14190-2002）的城市綠化標(biāo)準(zhǔn)及《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2006）中規(guī)定的處理后雨水CODcr、SS指標(biāo)。（2）需要較大的集水池收集種植槽的濾后水及潛水泵供給各種植槽植物的用水，沒有充分利用天然雨水的高程優(yōu)勢，還消耗了能源。（3）僅適合于較低層的建筑，若利用于高層建筑，必然存在水箱和潛水泵較多，管理維護(hù)不便、能耗大、隔音效果不好時噪聲大等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種建筑垂直綠化雨水收集與回用裝置，它既具有蓄水能力，削減雨水峰值，又能凈化雨水，在降低的SS、CODcr等污染物的同時，控制氮、磷濃度達(dá)標(biāo)，還能實現(xiàn)水箱對裝置的自動補(bǔ)水和環(huán)境綠化。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括有雨水進(jìn)水立管、雨水收集立管、雨水凈化生態(tài)槽體和自用水水箱，靠近墻壁的自用水水箱與雨水凈化生態(tài)槽體并排組合，雨水進(jìn)水立管和雨水收集立管分別設(shè)在雨水凈化生態(tài)槽體兩端，雨水凈化生態(tài)槽體分為若干區(qū)段，依次按好氧硝化區(qū)段與缺氧反硝化區(qū)段交替排布；雨水凈化生態(tài)槽體末尾區(qū)段為化學(xué)除磷填料模塊；

所述好氧硝化區(qū)段由下至上依次設(shè)有填料層、種植土層和綠化植物；所述缺氧反硝化區(qū)段包括缺氧箱，缺氧箱內(nèi)裝有上下交錯的折流板，折流板之間填充生物卵石填料，缺氧箱進(jìn)水側(cè)的底部設(shè)置多個連通前一個好氧硝化區(qū)段的進(jìn)水孔，缺氧箱出水側(cè)的上部裝有連通后一個好氧硝化區(qū)段的配水滲透管，缺氧箱頂面布置草坪層；

雨水進(jìn)水立管上連接進(jìn)水滲透管，進(jìn)水滲透管采用90°彎管插入第一好氧硝化區(qū)段的種植土層中，化學(xué)除磷填料模塊的出水區(qū)設(shè)置有連通自用水水箱的連通口，在自用水水箱底部對應(yīng)好氧硝化區(qū)段設(shè)置有嵌入填料層中的回用水穿孔配水管，回用水穿孔配水管的主管上裝有單向閥，自用水水箱上部設(shè)置有溢流出水管，溢流出水管與雨水收集立管連通。

本發(fā)明技術(shù)效果是：

本發(fā)明布置在建筑垂直立面，充分利用了建筑的高程空間；利用雨水凈化生態(tài)槽體和自用水水箱的蓄水能力，起到削減雨量，減輕雨水管網(wǎng)的過流壓力的作用；在降低的SS、CODcr等污染物的同時，采用好氧硝化菌和缺氧反硝化菌的交替處理作用能強(qiáng)化雨水的脫氮效果，在裝置末端出水采用了化學(xué)除磷模塊，保證出水的磷濃度達(dá)標(biāo)；每個裝置單獨(dú)配有自用水水箱，通過單向閥實現(xiàn)水箱對裝置的自動補(bǔ)水，無需消耗其他能源，解決了綠色植物在干旱期的供水問題，多余的雨水通過雨水收集立管輸送供后續(xù)他用；實現(xiàn)了降噪、滯塵、減少光污染、改善環(huán)境小氣候、對建筑表面保護(hù)、污染物削減、雨水利用和徑流控制等多重功效。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下：

圖1為本發(fā)明上表層的平面圖；

圖2為本發(fā)明內(nèi)低面的平面圖；

圖3為圖1中B-B的剖視圖；

圖4為圖1中A-A的剖視圖；

圖5為圖1中C-C的剖視圖。

圖中：1、回用水穿孔配水管；2、雨水凈化生態(tài)槽體；3、化學(xué)除磷填料模塊；4、好氧硝化區(qū)段；5、填料層； 6、雨水進(jìn)水立管；7、溢流口；8、進(jìn)水滲透管；9、缺氧反硝化區(qū)段； 10、草坪層；11、雨水收集立管；12、連通口；13、自用水水箱；14、單向閥；15、溢流出水管；16、種植土層； 17、綠化植物；18、缺氧箱；19、折流板；20、進(jìn)水孔；21、配水滲透管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括有雨水進(jìn)水立管6、雨水收集立管11、雨水凈化生態(tài)槽體2和自用水水箱13，靠近墻壁的自用水水箱13與雨水凈化生態(tài)槽體2并排組合，雨水進(jìn)水立管6和雨水收集立管11分別設(shè)在雨水凈化生態(tài)槽體2兩端，雨水凈化生態(tài)槽體2分為若干區(qū)段，依次按好氧硝化區(qū)段4與缺氧反硝化區(qū)段9交替排布；雨水凈化生態(tài)槽體2末尾區(qū)段為化學(xué)除磷填料模塊3；

如圖3所示，所述好氧硝化區(qū)段4由下至上依次設(shè)有填料層5、種植土層16和綠化植物17；如圖4和圖5所示，所述缺氧反硝化區(qū)段9包括缺氧箱18，缺氧箱18內(nèi)裝有上下交錯的折流板19，折流板19之間填充生物卵石填料，缺氧箱18進(jìn)水側(cè)的底部設(shè)置多個連通前一個好氧硝化區(qū)段的進(jìn)水孔20，缺氧箱18出水側(cè)的上部裝有連通后一個好氧硝化區(qū)段的配水滲透管21，缺氧箱18頂面布置草坪層10；

如圖2、圖3和圖5所示，雨水進(jìn)水立管6上連接進(jìn)水滲透管8，進(jìn)水滲透管8采用90°彎管插入第一好氧硝化區(qū)段的種植土層16中，化學(xué)除磷填料模塊3的出水區(qū)設(shè)置有連通自用水水箱13的連通口12，在自用水水箱13底部對應(yīng)好氧硝化區(qū)段設(shè)置有嵌入填料層5中的回用水穿孔配水管1，回用水穿孔配水管1的主管上裝有單向閥14 ，自用水水箱13上部設(shè)置有溢流出水管15，溢流出水管15與雨水收集立管11連通。

所述雨水進(jìn)水立管6與進(jìn)水滲透管8的連接口處能起到均勻分配雨水的作用。

如圖5所示，所述的缺氧箱18進(jìn)水側(cè)的底部設(shè)置進(jìn)水孔20，進(jìn)水孔20設(shè)置粗格柵。缺氧箱設(shè)置折流板19，折流板間距采用由窄漸寬布置方式，防止出現(xiàn)短流。所述的缺氧箱18出水側(cè)設(shè)置配水滲透管21，配水滲透管21埋在種植土層16的表層，起到均勻配水的作用。

所述的化學(xué)除磷填料模塊3可定期更換，出水與無機(jī)金屬鹽藥劑的接觸，使水中溶解性的鹽類（如磷酸鹽）反應(yīng)生成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)。

如圖5所示，在與進(jìn)水滲透管8連接處下方的雨水進(jìn)水立管6上開有溢流口7，溢流口7的標(biāo)高應(yīng)介于種植土層16頂部標(biāo)高和雨水凈化生態(tài)槽體2四周頂部標(biāo)高之間。

如圖2所示，所述的回用水穿孔配水管1的主管上設(shè)置單向閥14，可根據(jù)填料層5和種植土層16中水頭的大小控制自身的閥門的啟閉，起到及時補(bǔ)水的作用。填料層5的特性比表面積大，吸附性能好，離子交換能力強(qiáng)，化學(xué)性能穩(wěn)定，水力傳導(dǎo)率較大，可使裝置的復(fù)氧能力增強(qiáng)，提高污染物的去除效果。

所述的種植土層16上層鋪設(shè)一層原生土壤，采用土壤與陶?；旌?，可適量添加少量鋁鹽和鐵鹽。

所述的綠化植物17最好選用鄉(xiāng)土植物，存活率高，維護(hù)成本較低。選用的植物需滿足淺根、耐貧瘠、耐寒、耐旱的強(qiáng)陽性或強(qiáng)陰性攀援植物為主。

根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度及環(huán)境條件進(jìn)行小試后確定，調(diào)整本發(fā)明裝置各部分的尺寸、材質(zhì)、植物，達(dá)到優(yōu)良的運(yùn)行工況。

本發(fā)明的工作原理是：

降雨初期，雨水在屋頂匯集形成徑流，雨水沿著雨水斗進(jìn)入雨水進(jìn)水立管，通過進(jìn)水滲透管8流入好氧硝化區(qū)段的種植土層，植物光合作用產(chǎn)生的氧氣通過通氣組織輸送到根部，在根區(qū)還原態(tài)的介質(zhì)中形成氧化態(tài)的微環(huán)境，有氧區(qū)域促進(jìn)微生物發(fā)生硝化作用，富含硝態(tài)氮的雨水滲透過種植土層16、填料層5，由缺氧箱的進(jìn)水孔20進(jìn)入缺氧箱18，經(jīng)過缺氧箱18內(nèi)部折流板19的導(dǎo)流作用，增加了雨水的缺氧時間，在反硝化菌的作用下發(fā)生反硝化反應(yīng)，實現(xiàn)雨水一級脫氮。然后雨水從缺氧箱18進(jìn)入配水滲透管21，由配水滲透管21的開孔進(jìn)入下一級的種植土層16，重復(fù)以上的過程，實現(xiàn)了多級串聯(lián)處理，強(qiáng)化了雨水的脫氮效果。在最后一級采用化學(xué)除磷填料模塊3，保證出水磷濃度達(dá)標(biāo)。然后由連通孔12進(jìn)入自用水水箱13，多余的雨水通過溢流出水管15進(jìn)入雨水收集立管11，雨水收集立管11末端可接收集池，供后續(xù)綠化等用水。

隨著雨量的增加，屋面徑流的增加，導(dǎo)致建筑垂直綠化雨水收集與回用裝置的表面積水過多，多余的雨水通過溢流口7進(jìn)入雨水進(jìn)水立管6，供給下一層建筑垂直綠化雨水收集與回用裝置的進(jìn)水。

無雨階段，儲存的雨水通過自用水水箱13底部的多個回用水穿孔配水管1，由于自用水水箱13與種植土層16、填料層5 的水頭差，自動打開每個回用水穿孔配水管1的主管上的單向閥14，流入填料層5，通過毛細(xì)作用補(bǔ)給種植土層16中植物根系的生長。當(dāng)自用水水箱13與種植土層16、填料層5兩側(cè)的水頭相等時，單向閥14關(guān)閉，停止供水。

本發(fā)明應(yīng)用在高層建筑中，由一根雨水進(jìn)水立管6、一根雨水收集立管11和配置在外墻的多層雨水凈化生態(tài)槽體2與自用水水箱13組合體構(gòu)成，雨水進(jìn)水立管6的進(jìn)水為屋面收集的雨水，雨水進(jìn)水立管6分別通過多個進(jìn)水滲透管8配水于多層雨水凈化生態(tài)槽體2，且其末端與小區(qū)雨水管網(wǎng)相連。雨水收集立管11與多層自用水水箱13的溢流出水管15相連，且其末端接入小區(qū)雨水收集池，供后續(xù)綠化等其他用途。所以本發(fā)明具有擴(kuò)展性，既能用于低層建筑，也適用于高層建筑。

本發(fā)明的具有優(yōu)點是：1、布置在建筑垂直立面，充分利用了建筑的高程空間；2、利用垂直綠化裝置的蓄水能力，起到削減雨量，減輕雨水管網(wǎng)的過流壓力的作用；3、在降低的SS、CODcr等污染物的同時，采用好氧硝化菌和缺氧反硝化菌的交替處理作用能強(qiáng)化雨水的脫氮效果，在裝置末端出水采用了化學(xué)除磷模塊，保證出水的磷濃度達(dá)標(biāo)；4、每個裝置單獨(dú)配有自用水水箱，通過單向閥實現(xiàn)水箱對裝置的自動補(bǔ)水，無需消耗其他能源，解決了綠色植物在干旱期的供水問題，多余的雨水通過雨水收集立管輸送供后續(xù)他用；5、與現(xiàn)有海綿城市建設(shè)指南的低影響開發(fā)設(shè)施（綠色屋頂、下凹式綠地、生態(tài)樹池等）聯(lián)合使用，尤其在水平空間用地緊張的地區(qū)，節(jié)約用地；6、實現(xiàn)了降噪、滯塵、減少光污染、改善環(huán)境小氣候、對建筑表面保護(hù)、污染物削減、雨水利用和徑流控制等多重功效。