CN103936178A - 一种屋面暴雨径流自动除砂装置 - Google Patents

一种屋面暴雨径流自动除砂装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种针对屋面暴雨径流进行泥砂自动去除的装置，尤其适用于高层建筑屋面，该装置由集水管、整流管、主体除砂装置三部分组成；所述集水管由雨水斗和排水立管组成；所述整流管主要由与主体除砂装置入水口同管径的排水立管组成；所述主体除砂装置由两级除砂装置组成，一级除砂装置由储砂室、离心分离管组成，二级除砂装置以旋流式除砂器为主体组成。该装置具有以下优点：充分利用屋面暴雨径流势能转化为动能时产生的高流速，实现暴雨径流中泥砂的自动离心分离，不需动力；对于颗粒态以及以颗粒态为主要赋存形态的污染物有较高的去除效率；整个装置占地面积小，易于实现。装置出水可应用于城市绿化，充分利用了城市雨水资源，在干旱地区意义尤为重大。

Description

一种屋面暴雨径流自动除砂装置
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及屋面暴雨径流中颗粒态污染物的去除，尤其适用于高层建筑屋面暴雨径流泥砂的去除。
背景技术
不断加快的城市化步伐迅速改变了原有的土地利用方式，大量的城市绿地被屋面或混凝土路面所取代，城市不透水下垫面迅速增加，雨天暴雨冲刷引起的城市面源污染已成为城市水环境污染的主要来源。城市屋面是城市暴雨径流产生的主要场地之一，在高密度建筑区，城市屋面面积甚至占到城市不透水下垫面总面积的40-50%（Palla A, Gnecco I, Lanza L G. Unsaturated 2D modelling of subsurface water flow in the coarse-grained porous matrix of a green roof[J]. Journal of Hydrology, 2009, 379:193–204）；此外，城市不透水屋面暴雨径流中含有大量的污染物，其污染物浓度甚至高于城市路面暴雨径流（Gromaire M C, Garnaud S．Contribution of different sources to the pollution of wet weather flows in combined sewers [J]. Water Research,2001,35(2):521-533）。因此，加强城市屋面暴雨径流的控制至关重要。据报道，除氮素外，城市屋面暴雨径流中的其余污染物主要以固体形式存在（王彪,李田,孟莹莹,等.屋面径流中营养物质的分布形态研究[J].环境科学,2008,29(11):3035-3043），如何简易高效的去除屋面暴雨径流中的颗粒态污染物成为城市屋面暴雨径流污染控制的关键所在。
已公开的中国专利展示了几种城市屋面暴雨径流调控的方法。专利文献CN202370033U “一种高滤池过滤屋面雨水收集利用***”提出一种屋面暴雨径流的净化措施，但该技术长期运行存在一定程度的堵塞问题；专利文献CN202117109U “屋面雨水收集利用装置”提出了一种屋面雨水的收集利用技术，但该技术复杂程度相对较高；专利文献CN201762757U “一种屋面雨水利用***”提出一种城市屋面雨水的利用方法，但该技术同样存在长期运行易堵塞的问题；专利文献201459804U “平一种屋面雨水收蓄节水池”提出一种屋面雨水收集利用***，但该***并未将澄清池沉淀的泥砂及时分离出去，沉淀的污染物可能会重新释放到水体中。因此，发明一种防堵塞、效率高、使用简单的屋面暴雨径流净化装置很有必要。
发明内容
城市建筑屋面暴雨径流是城市面源污染的重要组成部分，除此之外，屋面暴雨径流还拥有一定的重力势能，高层建筑尤为突出，本发明针对屋面暴雨径流污染特性，提出一种适合屋面暴雨径流污染控制的装置。该装置可以高效截留泥砂等固态污染物，管理简单，不需动力，可广泛用于屋面暴雨径流的颗粒态污染物去除，出水可回用或排放。
本发明的技术方案如下：
一种针对屋面暴雨径流泥砂自动高效去除的装置，其特征在于：所述装置由集水管、整流管和主体除砂装置三部分组成；所述集水管由雨水斗和排水立管组成，可在原有屋面雨水排水立管的基础上改建而成，其上部结构与原来相同，底部3-5米管段替换成整流管；所述整流管由管径DN25的立管构成，长度为3-5米，通过管径转换与集水管下部无缝连接；所述主体除砂装置由一体化两级除砂装置组成，一级除砂装置利用高空屋面暴雨径流高速流动的离心力将颗粒态污染物甩离主水体，并添加隔板使分离出的泥砂滑落至储砂室，同时防止已沉淀泥砂再悬浮；二级除砂装置充分利用剩余水头，借助旋流装置产生的离心力，将剩余颗粒物进一步离心分离，提高颗粒态污染物的去除效率。
为减少建造成本，集水管特征在于集水管部分可充分利用原有排水立管，无需彻底重建，只需将原排水立管底部3米长度管段改造成整流管即可。
为确保进入主体装置的水流稳定且具有一定流速，整流管特征在于管径为DN25，高度为3-5米，以确保水流在管道内处于满流状态。
为实现暴雨径流中泥沙的高效去除，离心管和二级除砂器的特征在于主体除砂装置中，一级除砂器离心管管径为DN25，离心半径为0.2米，且在离心力集中区域在离心管上每隔30mm开宽度为3mm、长度为20mm的缝隙，离心管下部加设挡板，挡板倾角为60°，使离心分离的泥砂沿挡板滑至储砂室；二级除砂器由上部直径为0.4米的旋流除砂器构成，以除去3mm以上的泥砂，同时稳定小颗粒泥砂去除效率；二级除砂器出水管设在顶部中心位置，管径为DN32，且除砂器内部长度为0.4米。
本发明的主要优点如下：（1）、实现了屋面暴雨径流泥砂和水体的自动分离，不需动力，对于泥砂以及以固态形式存在的有机物、磷、重金属等有明显去除效果，出水可回用。（2）、装置占地小，布置灵活，安装方便，不易堵塞，不影响城市景观，尤其适用于高层建筑屋面暴雨径流的泥砂去除。
附图说明
图1是该装置的整体布置示意图；
图2是主体除砂装置平面图；
图3是图2的A-A剖面图;
图4是图2离心分离管的大样图。
具体实施方式
参见图1-图4，该装置由集水管、整流管和主体除砂装置三部分组成，其中，主体除砂装置又有两级除砂装置构成。
雨天降雨开始时，屋面暴雨径流通过集水管1集中收集排放，收集的暴雨径流流经整流管2（管径为25mm，长度为3-5米）时，变为满管流排放，为主体除砂装置3提供流态稳定的进水（如图1所示）。屋面暴雨径流通过离心分离管进水口4进入主体除砂装置时具有一定的流速，在离心力的作用下，泥砂通过离心分离管10上的缝隙脱离水体，并沿挡板8滑落至储砂室6，其中，离心分离管管径为25mm，离心分离半径为200mm，在离心管上每隔30mm开宽度为3mm、长度为20mm的缝隙（如图4所示）；经初次净化后的暴雨径流沿离心分离管进入旋流除砂器5（半径200mm），在剩余水头的作用下，暴雨径流在旋流除砂器5内进行二次离心分离后排出，出水管4管径为32mm。经过两次离心分离净化后的屋面暴雨径流可回用于城市绿化。

Claims (4)

1.一种针对屋面暴雨径流泥砂自动高效去除的装置，其特征在于：所述装置由集水管、整流管和主体除砂装置三部分组成；所述集水管由雨水斗和排水立管组成，可在原有屋面雨水排水立管的基础上改建而成，其上部结构与原来相同，底部3-5米管段替换成整流管；所述整流管由管径DN25的立管构成，长度为3-5米，通过管径转换与集水管下部无缝连接；所述主体除砂装置由一体化两级除砂装置组成，一级除砂装置利用高空屋面暴雨径流高速流动的离心力将颗粒态污染物甩离主水体，并添加隔板使分离出的泥砂滑落至储砂室，同时防止已沉淀泥砂再悬浮；二级除砂装置充分利用剩余水头，借助旋流装置产生的离心力，将剩余颗粒物进一步离心分离，提高颗粒态污染物的去除效率。
2.如权利要求1所述的针对屋面暴雨径流泥砂自动高效去除的装置，其特征在于集水管部分可充分利用原有排水立管，无需彻底重建，只需将原排水立管底部3-5米长度管段改造成整流管即可。
3.如权利要求1所述的针对屋面暴雨径流泥砂自动高效去除的装置，其特征在于管径为DN25，高度为3-5米，以确保水流在管道内处于满流状态。
4.如权利要求1所述的针对屋面暴雨径流泥砂自动高效去除的装置，其特征在于主体除砂装置中，一级除砂装置离心管管径为DN25，离心半径为0.2米，且在离心力集中区域在离心管上每隔30mm开宽度为3mm、长度为20mm的缝隙，离心管下部加设挡板，挡板倾角为60°，使离心分离的泥砂沿挡板滑至储砂室；二级除砂装置由上部直径为0.4米的旋流除砂器构成，以除去3mm以上的泥砂，同时稳定小颗粒泥砂去除效率；二级除砂装置出水管设在顶部中心位置，管径为DN32，且除砂装置内部长度为0.4米。
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