[实用新型]用于屋面初期雨水处理的落水管混凝药剂自动投加装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用落水管中雨水重力势能实现初期雨水识别与混凝药剂自动投加的装置。

背景技术

在城镇建设与发展过程中，雨水资源化日益得到重视。高效的雨水收集与利用在减轻城市内涝的同时，可以显著减缓城市发展中面临的水资源短缺压力，同时也可以有效控制由于降水冲刷引起的面源污染。雨水资源化已经成为目前海绵城市建设的主要内容之一。

研究表明，雨水作为一种相对水质较为好的水资源，经过初步处理可以作为城市杂用水用于道路浇洒、绿化及冲厕。基于雨水产汇流特点和污染负荷变化规律，降雨初期雨水处理是改善雨水水质的有效措施。降雨形成径流后的前30分钟内，初雨的污染SS、COD、氨氮和总磷负荷占比高达69％、83％、73％和80％(详见图2)。有效的初期雨水处理可以实现雨水源头就地回用，并实现径流量消峰、蓄滞的作用。

初期雨水径流及污染特征与下垫面特征密切相关，楼宇屋面初期雨水中的污染物主要有树木枝叶、风吹杂物和大气降尘，其中树木枝叶和风吹杂物可以通过屋面雨水口栅网有效分离，由于大气降尘所产生的SS是屋面初雨的主要处理对象。SS类污染物的显著特征是粒径小、难沉淀，初期雨水进入地面后由于颗粒物粒径小、易堵塞，因此致使在可渗透区域的下渗能力也受到限制。在回收利用时也需要增加处理难度和成本。

屋面初期雨水由于其中所含的污染物质浓度较高，为控制雨水系统排放对受纳水体污染，在现有城市的雨水系统构建时多采用“初期高浓度雨水直接弃流进入污水管道、后期雨水收集利用或排放”的模式，但这对于排水系统负荷的冲击不可避免。

屋面初期雨水弃流处置的具体方式多样，但都遵循一般性的操作流程。降雨初期时，降落到屋面上的前2～5mm的雨水冲刷屋面，一般污染较为严重，但流量较小，因此在最前端的雨水井中，通过结构优化和专有设备，将初期雨水分流排放至临近的污水管道中；在径流量增大时，利用水动力变化启动相应的阀板关闭排污管，雨水开始进入相应的雨水系统中。

现有的初期雨水弃流模式存在的主要不足主要包括以下几方面。首先，弃流的雨水通过污水管网转输最终进入污水厂或者人工湿地进行处理，相对于流量比较稳定的城镇污水量，雨水径流弃流进入污水系统后对污水处理厂的负荷冲击巨大，导致污水处理厂设计规模和运行成本上升。其次，降雨事件存在较大的随机性，初期雨水弃流量和弃流污染物浓度的巨大变化范围，也对污水管网和处理设施的设计运行提出了更高的要求。第三点，现有的雨水弃流设施的控制方式主要包括手动和自动控制两种方式。手动控制弃流设施需要在降雨时人工去开启，需要大量的人力资源支持，仅用于大管道的节点控制，同时也可能存在诸如阀板关闭不及时、不可靠，导致的初期污染雨水全部直接排放等问题；自动切换是在降雨开始到15～20min时通过自控设备关闭污水阀，同时开启清水阀，将后期清净雨水切换到雨水管线内或直排系统，自动切换系统工作可靠节省人力但费用高，同时由于工作环境较差，自控系统的故障频发。

与本申请相关的申请举例如下：申请号：CN201410210848.7，实用新型名称为一种落水管上的初期雨水弃流系统，该装置过于复杂，需要不定期的清洗，由于结构复杂清洗也比较困难，而且该实用新型使用的材料为钢铁，且易产生生锈污染雨水，建设费用较高，同时操作复杂、且不具有初期雨水污染物处理的能力。

实验研究表明，在屋面径流形成后到的20～30分钟径流中，投加一定量混凝剂，通过混凝可以有效实现SS类污染物的沉淀截留，其浊度、TN、TP和COD的去除率分别为95％、74％、82％和91％。同时由于雨水中颗粒物经过混凝处理粒径增大，减缓了细小颗粒对下渗介质的堵塞，改善了初期雨水在绿地中的下渗能力。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种利用屋面落水管中雨水的重力势能实现初期雨水中液态混凝药剂的自动投加的装置。该装置填补了现今屋面径流初期雨水处理的空白，通过在落水管上中加入一个简单的装置起到对建筑屋顶溢流初期雨水的处理作用。本装置能够有效处理降落到地面屋面以及道路桥梁路面流到落水管的溢流雨水，在不影响其落水管正常排放屋面的前提下，对其进行混凝处理，形成的絮体经落水管出口之后的绿地或水体中沉淀截留，可显著降低初期雨水径流中污染物浓度。装置制造简单、造价低，不需要外加动力；结合自然蒸发过程设计的控制系统具有调节简便的特点，可以实现初期雨水的自动识别；该装置安装简便，处理效果好，可用于新建楼宇或老旧楼宇改造，具有较好的应用前景。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。