專利名稱：收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置和方法，特別適用于路面硬化的村落的初期雨水的收集和處理，防止初期雨水中的氮、磷隨徑流大量向水體遷移，加劇水體富營養(yǎng)化。屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)村的建設(shè)和發(fā)展，村落地表不透水的面積不斷增加，而村落降雨徑流產(chǎn)生的面源污染越來越嚴(yán)重地污染著周圍的水環(huán)境。初期雨水在降雨初期溶解了空氣中的酸性氣體，降落后，又由于沖刷浙青油氈屋面、水泥路面、雨污渠道中存積的污水、污泥及垃圾等，使得雨水中含有大量的有機(jī)物、病原體、油脂、懸浮固體等污染物質(zhì)。因此初期雨水的污染程度較高，通常超過了普通的村落生活污水的污染程度。如果將初期雨水直接排入河道或者自然承受水體，將會對水體造成非常嚴(yán)重的污染，所以必須對初期雨水進(jìn)行收集、處理。為了控制這類污染，目前城市初期雨水收集與處理采取了一些工程措施，如修建沉淀池、滲漏坑、多孔透水路面、蓄水池和后續(xù)處理污染物的構(gòu)筑物等，這些方法能很好達(dá)到消減其中污染物質(zhì)的目的，但是由于成本的原因，很少運(yùn)用在農(nóng)村地區(qū)。因此，需要研究和開發(fā)適合于農(nóng)村地區(qū)，因地制宜的村落初期雨水的收集與處理的裝置與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置和方法，適合于農(nóng)村地區(qū)的初期雨水收集與處理。所述收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，包括收集雨水的溝渠、儲存池和布水管，儲存池通過進(jìn)水管與溝渠連接，儲存池連接至基本沿河流走向布置于河岸邊坡頂端的布水管，溝渠內(nèi)靠近進(jìn)水管連接處的下游位置設(shè)有擋板，儲存池池頂不高于擋板頂，河岸邊坡地表種植牧草形成人工濕地，布水管朝向人工濕地的一側(cè)分布有滴灌孔，溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管后，以滴灌漫流形式向人工濕地中布水，滴灌孔的孔間距沿布水管內(nèi)的水流方向由大到小逐漸變化。優(yōu)選，滴灌孔孔徑為2 4mm，孔間距為IOcm 3cm，人工濕地的坡降為1/1000 3/1000，水力負(fù)荷為3-6cm/d。優(yōu)選，儲存池分為左右獨(dú)立的沉淀區(qū)和儲存區(qū)，進(jìn)水管伸至沉淀區(qū)的底部，沉淀區(qū)和儲存區(qū)之間的分隔裝置的中上部設(shè)有過水孔，沉淀區(qū)和儲存區(qū)的體積比為1 2 1 4。作為本發(fā)明的改進(jìn)，人工濕地底部設(shè)有基本沿河流走向布置的排水渠，排水渠連接至排水管，使雨水經(jīng)人工濕地凈化后在排水渠中匯流再經(jīng)排水管排入河流。儲存池與布水管之間的連接管路上還可以設(shè)有水泵。采用上述裝置收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的方法為溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管后，以滴灌漫流形式向人工濕地中布水，經(jīng)牧草凈化后排入河流。所述初期雨水即為降雨初期的雨水，一般是指降雨初期15分鐘內(nèi)的雨水。本發(fā)明由雨水收集輸送的溝渠(可采用明溝或現(xiàn)成的農(nóng)灌渠)、自動收集初期雨水的地下儲存池和邊坡漫流人工濕地三部分組成。初期雨水通過溝渠收集輸送，依靠明溝或農(nóng)灌渠與地下儲存池連接處的擋板自動截留前15分鐘內(nèi)的初期雨水徑流進(jìn)入地下儲存池。擋板高度優(yōu)選與儲存池池頂齊平，使低于擋板的初期雨水徑流被截留進(jìn)入地下儲存池。 待儲存池水滿后，明溝或農(nóng)灌渠道中的水面逐漸上升直至與儲存池池頂齊平，之后雨水不能進(jìn)入而通過擋板溢流排入附近水體。地下儲存池用隔墻分為兩格，分別為沉淀區(qū)和儲存區(qū)，通過中間隔墻上過水孔連通，過水孔可以開上下兩處，滿足不同水量初期雨水的需求。 儲存池截留的初期雨水，可以通過浮球閥和時間繼電器自動控制水泵被投配至邊坡漫流人工濕地，經(jīng)凈化后排入小河浜。邊坡漫流人工濕地，利用河岸邊坡種植經(jīng)濟(jì)牧草，用穿孔管均勻布水，控制初期雨水以漫流形式流過濕地，使攜帶的氮、磷和有機(jī)污染物質(zhì)被攔截、吸附、降解和吸收，氮、磷削減率達(dá)到50%的目標(biāo)。長長的牧草經(jīng)收割后還可就近供應(yīng)漁業(yè)養(yǎng)殖的需要，產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。


圖1—本發(fā)明流程示意2-—圖1的A-A剖面3-—圖1的B-B剖面圖
具體實施例方式如圖1所示，村落降雨匯流至明溝(或現(xiàn)有的農(nóng)灌渠)1，經(jīng)明溝或農(nóng)灌渠輸送至盡頭的處理設(shè)施所在位置。在明溝或農(nóng)灌渠的盡頭一側(cè)修建地下儲存池，通過暗管與明溝或農(nóng)灌渠垂直相連，在連接處明溝或農(nóng)灌渠內(nèi)設(shè)置擋板2，擋板高度與儲存池池頂齊平，當(dāng)渠中水面高度不超過2的高度時，初期雨水經(jīng)由管道3進(jìn)入地下儲存池的沉淀區(qū)4，再經(jīng)由中間隔板上的過水孔進(jìn)入地下儲存區(qū)5。沉淀區(qū)4與儲存區(qū)5的體積比為1 3。待儲存池水滿后，農(nóng)灌渠道中的水面逐漸上升直至與儲存池池頂齊平，之后雨水通過擋板溢流出去。 此時由于農(nóng)灌渠中的水與儲存池中的水沒有對流擴(kuò)散，僅靠管道3中的濃度梯度形成的濃差擴(kuò)散很難達(dá)到水體交換，所以儲存池中收集的是初期高污染物濃度的雨水。當(dāng)?shù)叵聝Υ娉刂械某跗谟晁占揭欢ㄈ萘繒r，利用浮球閥和時間繼電器自動控制水泵6將其抽送至穿孔布水管7。穿孔管朝向濕地方向開一排直徑為3mm的小孔，沿著水流方向，孔間距由疏到密逐漸變化，初期雨水通過布水管上的穿孔以滴灌漫流形式向利用村落周邊小河浜的河岸邊坡建造的邊坡漫流人工濕地中均勻布水。根據(jù)實際水質(zhì)水力負(fù)荷設(shè)置為5cm/d。邊坡漫流人工濕地設(shè)置1/1000的坡降以利于水流緩慢流經(jīng)。利用邊坡漫流人工濕地的經(jīng)濟(jì)牧草及土壤的生物、生態(tài)作用凈化初期雨水。經(jīng)過凈化的初期雨水在排水渠8中匯流經(jīng)由排水管9排入小河浜。沉淀區(qū)定期清淤。如圖2所示，明溝或農(nóng)灌渠中擋板2的高度與地下儲存池的池頂齊平，初期雨水經(jīng)由進(jìn)水管3進(jìn)入地下儲存池中的沉淀區(qū)。當(dāng)沉淀區(qū)蓄水量到達(dá)一定高度后再經(jīng)由過水孔 10、11進(jìn)入到儲存區(qū)。過水孔10適用于產(chǎn)生較少初期雨水情況。利用浮球閥12和時間繼電器自動控制水泵6抽取地下儲存池中初期雨水至利用村落周邊小河浜的河岸邊坡建造的邊坡漫流人工濕地處理。 如圖3所示，在布水管道7上開一排直徑為3mm的小孔，由于水泵壓力可能導(dǎo)致水管布水不均勻，所以沿著水流方向，孔間距由疏到密逐漸變化。初期雨水經(jīng)過布水管道以滴灌漫流形式流經(jīng)經(jīng)濟(jì)牧草區(qū)，坡降為1/1000。經(jīng)過濕地凈化的初期雨水在濕地底部的排水渠8中匯流經(jīng)由排水管9排入小河浜。磚砌擋墻13的作用是防止邊坡土壤向河道滑坡。一般高出地面IOcm左右即可。
權(quán)利要求
1.一種收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，其特征在于，包括收集雨水的溝渠、儲存池和布水管，儲存池通過進(jìn)水管與溝渠連接，儲存池連接至基本沿河流走向布置于河岸邊坡頂端的布水管，溝渠內(nèi)靠近進(jìn)水管連接處的下游位置設(shè)有擋板，儲存池池頂不高于擋板頂，河岸邊坡地表種植牧草形成人工濕地，布水管朝向人工濕地的一側(cè)分布有滴灌孔，溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管后，以滴灌漫流形式向人工濕地中布水，滴灌孔的孔間距沿布水管內(nèi)的水流方向由大到小逐漸變化。
2.如權(quán)利要求1所述的收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，其特征在于，滴灌孔孔徑為2 4mm，孔間距為IOcm 3cm，人工濕地的坡降為1/1000 3/1000，水力負(fù)荷為 3_6cm/d0
3.如權(quán)利要求1所述的收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，其特征在于，儲存池分為左右獨(dú)立的沉淀區(qū)和儲存區(qū)，進(jìn)水管伸至沉淀區(qū)的底部，沉淀區(qū)和儲存區(qū)之間的分隔裝置的中上部設(shè)有過水孔，沉淀區(qū)和儲存區(qū)的體積比為1 2 1 4。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，其特征在于，人工濕地底部設(shè)有基本沿河流走向布置的排水渠，排水渠連接至排水管，使雨水經(jīng)人工濕地凈化后在排水渠中匯流再經(jīng)排水管排入河流。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置，其特征在于，儲存池與布水管之間的連接管路上還設(shè)有水泵。
6.利用權(quán)利要求1-5中任一項所述裝置收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的方法，其特征在于，溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管后，以滴灌漫流形式向人工濕地中布水，經(jīng)牧草凈化后排入河流。
全文摘要
本發(fā)明涉及收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置和方法，適合于農(nóng)村地區(qū)的初期雨水收集與處理。所述收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的裝置包括收集雨水的溝渠、儲存池和布水管，儲存池通過進(jìn)水管與溝渠連接，儲存池連接至基本沿河流走向布置于河岸邊坡頂端的布水管，溝渠內(nèi)靠近進(jìn)水管連接處的下游位置設(shè)有擋板，河岸邊坡地表種植牧草形成人工濕地，布水管朝向人工濕地的一側(cè)分布有滴灌孔，溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管。采用上述裝置收集處理河網(wǎng)區(qū)村落初期雨水的方法為溝渠內(nèi)被擋板截留的初期雨水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入儲存池，儲存池內(nèi)儲存的雨水進(jìn)入布水管后，以滴灌漫流形式向人工濕地中布水，經(jīng)牧草凈化后排入河流。
文檔編號E02B11/00GK102409718SQ20111023276
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者葉皖紅, 呂錫武, 吳磊, 宋海亮, 盛翼 申請人:東南大學(xué)