專利名稱：復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)及其雨水生態(tài)凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體凈化技術(shù)，特別是涉及一種復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)及其雨水生態(tài)凈化方法的技術(shù)。
背景技術(shù)：
雨水凈化利用是一項新型的綜合性技術(shù)，此項技術(shù)除了能達到對非傳統(tǒng)水資源有效利用和節(jié)水的目的外，從維持良性水循環(huán)系統(tǒng)角度來說，高效的雨水凈化利用技術(shù)更有助于實現(xiàn)污染物控制，水資源合理調(diào)配，改善生態(tài)環(huán)境等一系列復(fù)雜的環(huán)保目標。雨水水質(zhì)情況比較復(fù)雜，區(qū)域、匯水面、季節(jié)、降雨特征等的不同都會導(dǎo)致其水質(zhì)上的差別。首先，由于受大氣污染的影響，降水中會伴有污染物，如SS、C0D、硫化物，氮氧化物等；其次，雨水在被收集之前接觸的屋面材料和非降雨期屋面上積累的大氣沉降物對徑流水質(zhì)影響很大，尤其是屋面材料，如浙青油氈類屋面，材料老化和夏季的高溫曝曬，徑流中的污染物濃度都會有顯著的升高，在初期徑流中，濃度為數(shù)百甚至數(shù)千毫克/升；最后， 路面材料、汽車排泄物，生活垃圾、裸露或植被地帶沖出的泥沙等，都會使雨水徑流受到不同程度的污染。一旦被收集利用，上述因素引起的受污染雨水會在儲存過程中發(fā)酵，變黑變臭，水質(zhì)嚴重惡化，因此，對收集雨水進行一定凈化處理以確保其后續(xù)的回用效果是十分必要的。現(xiàn)有雨水利用技術(shù)多為簡單的物理凈化，其主要流程從前至后依次為集水、篩選、沉淀、砂濾、停留槽、處理水槽(供水槽)；這種簡單的物理凈化無法解決雨水在儲存期變黑變臭后的水質(zhì)改善問題。另外，考慮到初期雨水水質(zhì)較差且技術(shù)本身對雨水中污染物去除率較低，大部分雨水收集利用技術(shù)將初期雨水大量拋棄，在雨量較小的季節(jié)及區(qū)域，雨水實際收集量被大大縮減，此舉進一步增加了雨水利用的局限性。當然，也有通過添加化學(xué)藥劑來改善雨水水質(zhì)的方法，但此方法出水中化學(xué)藥劑殘留問題不可避免，極易導(dǎo)致用水環(huán)境的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種能有效避免用水環(huán)境二次污染，且雨水資源利用率高，雨水凈化效果好的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)及其雨水生態(tài)凈化方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井及用于凈化水體的介質(zhì)復(fù)合型人工濕地；
所述介質(zhì)復(fù)合型人工濕地鋪設(shè)于地表，由從下至上依次層疊的襯底層、襯墊層、介質(zhì)凈化層構(gòu)成，所述介質(zhì)凈化層的上方以平鋪方式鋪設(shè)有用于向其布水的多根布水管，其底部以平鋪方式鋪設(shè)有用于匯集水體的多根集水管；
所述蓄水池、清水池共用同一面豎墻作為一側(cè)池壁，該豎墻的上部設(shè)有一清水溢流Π ；
所述蓄水池的池壁上部設(shè)有一蓄水溢流口，其池底的底面傾斜于水平面，其池底底面的高位部設(shè)有一雨水提升泵，其池底底面的低位部設(shè)有一向下凹陷的沉泥槽，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并經(jīng)一污水管接到外部污水排放點；
所述沉沙井設(shè)于利于雨水匯集的地勢低洼處，其下部井壁設(shè)有一出水口，其出水口經(jīng)一連通管接到蓄水池，所述連通管高于蓄水池的蓄水溢流口 ；
所述雨水提升泵的出水口經(jīng)一進水總管接到各布水管的進水口；
所述控制井高于清水池，其上部設(shè)有一進水口，其下部設(shè)有一出水口，其內(nèi)設(shè)有一控制管，其進水口經(jīng)一集水總管接到各集水管的出水口，其出水口經(jīng)管道接到清水池的池腔，所述控制管兩端開放，其一端管口與控制井的進水口對接；
所述清水池的池底設(shè)有一清水提升泵。進一步的，還包括一補水泵井，所述補水泵井設(shè)于河道內(nèi)，其內(nèi)設(shè)有一補水泵，該補水泵的出水口經(jīng)管道接到所述進水總管。進一步的，所述介質(zhì)凈化層上還設(shè)有豎向的監(jiān)測管，所述監(jiān)測管的底端管口連接集水管，其頂端管口高于介質(zhì)凈化層表面，并設(shè)有頂蓋。進一步的，所述介質(zhì)凈化層上種植有濕地植物。進一步的，所述襯墊層是防水隔膜，所述襯底層是夯實的自然土層。進一步的，所述介質(zhì)凈化層從上至下分成至少三個子層，上起第一個子層為布水子層，下起第一個子層為集水子層，其它子層為凈化子層；
所述布水子層由石粒填充而成，所述集水子層及各凈化子層均由石粒及砂粒混合填充 。進一步的，所述介質(zhì)凈化層從上至下分成五個子層；
上起第一個子層由30%的粗石、70%的細石混合而成，上起第二個子層由5%的粗石、35% 的細石、50%的粗砂混合而成，上起第三個子層由10%的粗石、30%的粗砂、60%的細沙混合而成，上起第四個子層由15%的細石、30%的粗砂、55%的細沙混合而成，上起第五個子層由 50%的細石、50%的粗砂混合而成。本發(fā)明所提供的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)的雨水生態(tài)凈化方法，其特征在于，具體步驟如下
利用沉沙井收集各個高于沉沙井的雨水聚集面匯入的雨水，并將雨水中夾雜的泥沙初步截留后，將雨水送入蓄水池儲存；
利用雨水提升泵，將蓄水池內(nèi)的雨水定時泵入各布水管，通過各布水管將雨水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地；
利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地內(nèi)的濕地植物及介質(zhì)凈化層共同營造的微生態(tài)環(huán)境，將雨水中的常規(guī)污染物降解凈化；
利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地底部的集水管，將介質(zhì)復(fù)合型人工濕地凈化后的出水收集后，通過控制管及控制井注入清水池，并通過對控制管的控制端管口高度控制，來控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地的水位，以控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地中有氧處理的比例；
利用清水提升泵，將清水池內(nèi)的水輸出至外部用水點。進一步的，通過蓄水池池壁上部的蓄水溢流口將超出蓄水池受納容量的雨水排放至外部污水排放點。進一步的，如果蓄水池中的水量不足，則通過補水泵將補水泵井中的河水定時泵入各布水管，通過各布水管將河水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地，以保證回用水量。本發(fā)明提供的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)及其雨水生態(tài)凈化方法，具有以下有益效果
1)雨水凈化效果好模擬天然濕地系統(tǒng)，并結(jié)合物理、化學(xué)及生物的三重作用放大濕地的水體凈化能力，可以高效的降解雨水中的常規(guī)污染物，且隨著濕地植物的生長成熟，濕地去污能力也會越來越高；
2)運營維護成本低沒有復(fù)雜的電機設(shè)備，也不需要添加任何化學(xué)藥劑，介質(zhì)復(fù)合型人工濕地日常運行成本十分低廉；
3)雨水資源利用率高實行時不需要大量的拋棄前期雨水，雨水收集過程中，前期雨水和后期雨水在蓄水池中混合，含高濃度污染物的前期雨水被逐步稀釋后再經(jīng)濕地系統(tǒng)的生態(tài)凈化，能完全達到雨水利用要求；
4)景觀配合度較高介質(zhì)復(fù)合型人工濕地造型類似于花壇，加之其表面栽種有大量的濕地植物，不僅能夠提高綠化率，而且與周邊景致相互映襯更能增加美學(xué)效果；
5)無二次污染介質(zhì)復(fù)合型人工濕地是具有較高生產(chǎn)力和較天然濕地有更好的污染物去除效果的生態(tài)系統(tǒng)，其主要組成包括介質(zhì)、植物、微生物等，所有材料取材于大自然，且來源廣泛，更不必擔心環(huán)境二次污染；
6)回用水質(zhì)安全可靠雨水生態(tài)凈化過程無需加藥，因此不必擔心出水中化學(xué)藥劑的殘留問題。


圖I是本發(fā)明實施例的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)中的蓄水池及清水池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。如圖I-圖2所示，本發(fā)明實施例所提供的一種復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于包括蓄水池3、清水池8、控制井5、沉沙井1，及用于凈化水體的介質(zhì)復(fù)合型人工濕地6 ；
所述介質(zhì)復(fù)合型人工濕地6鋪設(shè)于地表，由從下至上依次層疊的襯底層、襯墊層、介質(zhì)凈化層構(gòu)成，所述介質(zhì)凈化層的上方以平鋪方式鋪設(shè)有用于向其布水的多根布水管，其底部以平鋪方式鋪設(shè)有用于匯集水體的多根集水管；
所述蓄水池3、清水池8共用同一面豎墻84作為一側(cè)池壁，該豎墻84的上部設(shè)有一清水溢流口 83 ；
所述蓄水池3的池壁上部設(shè)有一蓄水溢流口 33，其池底的底面傾斜于水平面，其池底底面的高位部設(shè)有一雨水提升泵31，其池底底面的低位部設(shè)有一向下凹陷的沉泥槽32，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并經(jīng)一污水管接到外部污水排放點；
所述沉沙井I設(shè)于利于雨水匯集的地勢低洼處，其下部井壁設(shè)有一出水口，其出水口經(jīng)一連通管2接到蓄水池3，所述連通管2高于蓄水池3的蓄水溢流口 ；
所述雨水提升泵31的出水口經(jīng)一進水總管9接到各布水管的進水口 ；
所述控制井5高于清水池8，其上部設(shè)有一進水口，其下部設(shè)有一出水口，其內(nèi)設(shè)有一控制管51，其進水口經(jīng)一集水總管接到各集水管的出水口，其出水口經(jīng)管道接到清水池8 的池腔，所述控制管51兩端開放，其兩端分別為連接端、控制端，其連接端管口與控制井5 的進水口對接；
所述清水池8的池底設(shè)有一清水提升泵81。本發(fā)明實施例中，還包括一補水泵井4，所述補水泵井4設(shè)于河道內(nèi)，其內(nèi)設(shè)有一補水泵41，該補水泵41的出水口經(jīng)管道接到所述進水總管9。本發(fā)明實施例中，各布水管均勻鋪設(shè)于介質(zhì)凈化層上方，各集水管均勻鋪設(shè)于介質(zhì)凈化層底部。本發(fā)明實施例中，所述介質(zhì)凈化層上還設(shè)有豎向的監(jiān)測管，所述監(jiān)測管的底端管口連接集水管，其頂端管口略高于介質(zhì)凈化層表面，并設(shè)有頂蓋。本發(fā)明實施例中，還包括一用于控制雨水提升泵運行的自動控制裝置，以達到向介質(zhì)復(fù)合型人工濕地自動布水的目的。本發(fā)明實施例中，所述介質(zhì)凈化層上種植有濕地植物，所述襯墊層是防水隔膜，所述襯底層是夯實的自然土層；
所述濕地植物包括黃菖蒲、小香蒲、長葉毛茛、美人蕉、旱傘草、蘆葦、鳶尾、千屈菜等， 可配合景觀效果要求選取配比種植，整個介質(zhì)凈化層綜合了物理、化學(xué)、生物三種協(xié)調(diào)作用，能長期高效的去除雨水中的ss、C0D、氮氧化物及病原體等污染物。本發(fā)明實施例中，所述介質(zhì)凈化層從上至下分成五個子層，上起第一個子層為布水子層，下起第一個子層為集水子層，其它子層為凈化子層；
所述布水子層由石粒填充而成，所述集水子層及各凈化子層均由石粒及砂粒混合填充而成，所述凈化子層用于為微生物提供厭氧、兼氧及好氧反應(yīng)所需的環(huán)境。所述介質(zhì)凈化層中，上起第一個子層由30%的粗石、70%的細石混合而成，上起第二個子層由5%的粗石、35%的細石、50%的粗砂混合而成，上起第三個子層由10%的粗石、 30%的粗砂、60%的細沙混合而成，上起第四個子層由15%的細石、30%的粗砂、55%的細沙混合而成，上起第五個子層由50%的細石、50%的粗砂混合而成，此五個子層的介質(zhì)配比組合方式能按凈化處理要求控制水體在人工濕地的流量、流速，控制空氣和氧氣在人工濕地介質(zhì)間的擴散速度，能有效培養(yǎng)各個好氧、厭氧及兼氧類微生物群，達到生態(tài)凈化處理的最佳效果。本發(fā)明實施例中，所述粗石是指粒徑在40 60mm的石粒，所述細石是指粒徑在 10 30mm的石粒，所述粗砂是指粒徑在I 2mm的砂粒，所述細砂是指粒徑在O. 5 O. 8mm 的砂粒。本發(fā)明實施例的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)的雨水生態(tài)凈化方法，其特征在于，具體步驟如下
利用沉沙井收集各個高于沉沙井的雨水聚集面(如屋頂、路面等)匯入的雨水，并將雨水中夾雜的泥沙初步截留后，將雨水送入蓄水池儲存，超出蓄水池受納容量的水通過蓄水池池壁上部的蓄水溢流口排放至外部污水排放點，蓄水池內(nèi)雨水中殘留的泥沙沉淀入池底的沉泥槽；
利用雨水提升泵，將蓄水池內(nèi)的雨水定時泵入各布水管，通過各布水管將雨水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地，如果蓄水池中的水量不足，則通過補水泵將補水泵井中的河水定時泵入各布水管，通過各布水管將河水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地，以保證回用水量； 利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地內(nèi)的濕地植物及介質(zhì)凈化層共同營造的微生態(tài)環(huán)境，將布入的水體中的常規(guī)污染物降解凈化；
利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地底部的集水管，將介質(zhì)復(fù)合型人工濕地凈化后的出水收集后，通過控制管及控制井注入清水池，并通過對控制管的控制端管口高度控制，來控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地的水位，以控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地中有氧處理的比例；
利用清水提升泵，將清水池內(nèi)的水輸出至外部用水點(如綠化澆灌、消防用水等)，超出清水池受納容量的水體則通過清水溢流口流入蓄水池等待再次凈化利用。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井及用于凈化水體的介質(zhì)復(fù)合型人工濕地；所述介質(zhì)復(fù)合型人工濕地鋪設(shè)于地表，由從下至上依次層疊的襯底層、襯墊層、介質(zhì)凈化層構(gòu)成，所述介質(zhì)凈化層的上方以平鋪方式鋪設(shè)有用于向其布水的多根布水管，其底部以平鋪方式鋪設(shè)有用于匯集水體的多根集水管；所述蓄水池、清水池共用同一面豎墻作為一側(cè)池壁，該豎墻的上部設(shè)有一清水溢流Π ；所述蓄水池的池壁上部設(shè)有一蓄水溢流口，其池底的底面傾斜于水平面，其池底底面的高位部設(shè)有一雨水提升泵，其池底底面的低位部設(shè)有一向下凹陷的沉泥槽，所述蓄水溢流口低于清水溢流口，并經(jīng)一污水管接到外部污水排放點；所述沉沙井設(shè)于利于雨水匯集的地勢低洼處，其下部井壁設(shè)有一出水口，其出水口經(jīng)一連通管接到蓄水池，所述連通管高于蓄水池的蓄水溢流口 ；所述雨水提升泵的出水口經(jīng)一進水總管接到各布水管的進水口；所述控制井高于清水池，其上部設(shè)有一進水口，其下部設(shè)有一出水口，其內(nèi)設(shè)有一控制管，其進水口經(jīng)一集水總管接到各集水管的出水口，其出水口經(jīng)管道接到清水池的池腔，所述控制管兩端開放，其一端管口與控制井的進水口對接；所述清水池的池底設(shè)有一清水提升泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于還包括一補水泵井，所述補水泵井設(shè)于河道內(nèi)，其內(nèi)設(shè)有一補水泵，該補水泵的出水口經(jīng)管道接到所述進水總管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)凈化層上還設(shè)有豎向的監(jiān)測管，所述監(jiān)測管的底端管口連接集水管，其頂端管口高于介質(zhì)凈化層表面，并設(shè)有頂蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)凈化層上種植有濕地植物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于所述襯墊層是防水隔膜，所述襯底層是夯實的自然土層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)凈化層從上至下分成至少三個子層，上起第一個子層為布水子層，下起第一個子層為集水子層，其它子層為凈化子層；所述布水子層由石粒填充而成，所述集水子層及各凈化子層均由石粒及砂粒混合填充 。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)凈化層從上至下分成五個子層；上起第一個子層由30%的粗石、70%的細石混合而成，上起第二個子層由5%的粗石、35% 的細石、50%的粗砂混合而成，上起第三個子層由10%的粗石、30%的粗砂、60%的細沙混合而成，上起第四個子層由15%的細石、30%的粗砂、55%的細沙混合而成，上起第五個子層由 50%的細石、50%的粗砂混合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)的雨水生態(tài)凈化方法，其特征在于，具體步驟如下利用沉沙井收集各個高于沉沙井的雨水聚集面匯入的雨水，并將雨水中夾雜的泥沙初步截留后，將雨水送入蓄水池儲存；利用雨水提升泵，將蓄水池內(nèi)的雨水定時泵入各布水管，通過各布水管將雨水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地；利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地內(nèi)的濕地植物及介質(zhì)凈化層共同營造的微生態(tài)環(huán)境，將雨水中的常規(guī)污染物降解凈化；利用介質(zhì)復(fù)合型人工濕地底部的集水管，將介質(zhì)復(fù)合型人工濕地凈化后的出水收集后，通過控制管及控制井注入清水池，并通過對控制管的控制端管口高度控制，來控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地的水位，以控制介質(zhì)復(fù)合型人工濕地中有氧處理的比例；利用清水提升泵，將清水池內(nèi)的水輸出至外部用水點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水生態(tài)凈化利用系統(tǒng)的雨水處理方法，其特征在于通過蓄水池池壁上部的蓄水溢流口將超出蓄水池受納容量的雨水排放至外部污水排放點。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合型介質(zhì)的雨水生態(tài)凈化利用系統(tǒng)的雨水處理方法，其特征在于如果蓄水池中的水量不足，則通過補水泵將補水泵井中的河水定時泵入各布水管，通過各布水管將河水均勻布入介質(zhì)復(fù)合型人工濕地，以保證回用水量。
全文摘要
一種復(fù)合型介質(zhì)的雨水資源化利用系統(tǒng)及其雨水生態(tài)凈化方法，涉及水體凈化技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是雨水生態(tài)凈化的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括蓄水池、清水池、控制井、沉沙井、介質(zhì)復(fù)合型人工濕地；所述介質(zhì)復(fù)合型人工濕地上鋪設(shè)有多根布水管，其底部鋪設(shè)有多根集水管；所述蓄水池、清水池共用同一面豎墻作為一側(cè)池壁，該豎墻的上部設(shè)有一清水溢流口；所述蓄水池的池壁上部設(shè)有一蓄水溢流口，其池底設(shè)有雨水提升泵；所述沉沙井設(shè)于利于雨水匯集的地勢低洼處，并經(jīng)一連通管接到蓄水池；所述雨水提升泵連接各布水管；所述控制井的進水口接到各集水管，其出水口接到清水池；所述清水池的池底設(shè)有一清水提升泵。本發(fā)明提供的系統(tǒng)及方法，雨水資源利用率高。
文檔編號C02F3/32GK102603072SQ20121005968
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者陸效軍 申請人:舟山市達人環(huán)保科技有限公司