CN213171806U - 一种用于道路雨水净化的一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于道路雨水净化的一体化装置，该装置设置在道路雨水汇集处，包括初级净化区和过滤净化区，初级净化区与过滤净化区之间设置分隔壁，分隔壁上方开设连通初级净化区与过滤净化区的导流口；所述的过滤净化区中设置一体化式功能性过滤滤芯，所述的初级净化区和过滤净化区均通过过滤净化区底部的排水管对外输出净化水至雨水管网。本实用新型一体化装置既可以保证排水安全需求，又可以同时实现对雨水污染物主要指标TSS、TN、TP和COD高效净化效果，并且具备高效的抗菌杀菌功能。

Description

一种用于道路雨水净化的一体化装置

技术领域

本实用新型涉及水环境领域，涉及一种设置于雨水管网前端，用于道路雨水汇流净化、削减初期雨水污染的一体化装置；具体为一种用于道路雨水净化的一体化装置。

背景技术

鉴于多数城市的雨水管网设计现状，来自路面的大量雨水径流冲刷携带大量树木枝叶、泥沙、固体悬浮颗粒以及其他污染物如含氮、磷化合物、石油烃类化合物、重金属以及致病病原体等，未经处理直接排入市政雨水管网之中。一是造成雨水排水管网***沉积物淤积、黑臭，如果得不到及时清理，将会造成管网排水不畅，极大影响快速排水***的性能；二是污染物得不到拦截净化，排入下游水体中，造成了水体不可逆的污染，大大增加了末端水体治理的成本。因此需要设置一种在雨水排水管网前端用于雨水汇流净化的装置，以从前端解决雨水径流污染问题，减少对传输***管网和河湖末端的污染输入，保证城市水环境***的健康、可持续发展。

基于现有产品调研发现，目前，对于雨水口的主流改造方法，一种是井盖排口下增加拦截挂篮，或在井盖处增加旋流装置，以截留大粒径的垃圾、树木枝叶等；或是在进水口前端设置截留井，对大颗粒的泥沙、垃圾等进行截留、沉淀。但是，这些方式仅仅是在一定程度上截留了雨水夹带的部分较大颗粒的污染物，无法实现对于悬浮或胶态的污染物以及离子态污染物(对终端水体水质造成关键影响)以及病原体的有效去除，有待进一步改进提升。除此之外，目前的雨水口的主流改造方法中，针对于雨水污染物中的主要监测指标悬浮固体(TSS)、含氮污染物(TN)、含磷污染物(TP)、COD和大肠杆菌综合净化能力关注很少，这些污染物的输入对终端水体水质造成了严重的污染，增加了环境污染，并且极大地增加了后期水处理的工作量和经济成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种可用于道路雨水净化的一体化装置，该一体化装置既可以保证排水安全需求，又可以同时实现对悬浮颗粒污染物、总氮、总磷和有机化合物高效净化去除效果，并且具备高效的抗菌杀菌功能，其中抗菌材料通过回收可以重复使用。

本实用新型的目的是通过以下方式实现的：

一种用于道路雨水净化的一体化装置，该装置设置在道路雨水汇集处，包括初级净化区和过滤净化区，初级净化区与过滤净化区之间设置分隔壁，分隔壁上方开设连通初级净化区与过滤净化区的导流口；所述的过滤净化区中设置一体化式功能性过滤滤芯，所述的初级净化区和过滤净化区均通过过滤净化区底部的排水管对外输出净化水至雨水管网。

优选上述初级净化区和过滤净化区的体积比为0.3～1.2之间，优选体积比0.5～1。

优选初级净化区上表面设置金属栅栏式排水口，排水口下方设有过滤网；所述的过滤网为侧式设置，过滤网靠近过滤净化区的一端位置高于导流口；所述的初级净化区底部结构为开放式渗透结构。

优选过滤净化区的顶端设置透水盖，透水盖下方为过滤槽；所述的透水盖包括金属框架结构和可渗透层，可渗透层通过金属框架结构固定；所述的可渗透层由透水混凝土以及砂石颗粒构成，渗透系数大于0.1mm/s。

优选功能性过滤滤芯整体镶嵌于过滤槽中，功能性过滤滤芯底部与过滤槽紧密贴合，功能性过滤滤芯的上表面与过滤槽的两个侧壁形成排水安全区；所述功能性过滤滤芯底端设置排水管，排水管连接至雨水管网。

优选过滤槽远离导流口的一侧侧壁设置溢流口，溢流口高度不高于导流口高度，溢流口流出最小流量高于或等于导流口流入最高流量。

优选所述的排水口、透水盖和功能性过滤滤芯均为活动镶嵌式结构。

优选所述的过滤网和透水盖的表面均涂有纳米抗菌材料；所述的纳米抗菌材料为纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂。

上述功能性过滤滤芯从上到下依次为防冲刷层，过滤层，过渡层和排水层；所述的防冲刷层高度为10～30mm，过滤层高度为300mm～500mm，过渡层高度为150～200mm，排水层高度为100～200mm。

上述防冲刷层填料主要为粒径5～20mm砾石或鹅卵石，所述的过滤层填料主要为粒径0.075～1mm～石英砂，所述的过渡层填料主要为粒径不超过2mm的粗砂，所述的排水层填料主要为粒径不超过7mm的砾石；所述过滤层填料中分别均匀混合3％～5％的活性炭和海绵铁混合物颗粒，活性炭和海绵铁混合物颗粒二者质量比优选为2:1～5:1。

优选过滤层表层以下100mm处均匀添加10％～15％的磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合抗菌剂，可以起到抗菌、杀菌、吸附作用，并且磁性材料可回收重复使用。

与现有技术比较本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型的用于道路雨水净化的一体化装置，既可以保证雨水排口的设计达到正常排水安全的需求，又可以对雨水径流面源污染进行预处理，尤其能够有效处理初期雨水中的高浓度污染物，达到对面源污染的控制，不仅有效地截留去除了大颗粒污染物，而且能够高效地去除TSS、TN、TP和COD，还具有高效的抗菌和杀菌功能。

(2)本实用新型的功能性过滤滤芯上表面与过滤槽的两个侧壁共同形成排水安全区，以及透水盖中的可渗透层渗透系数大于0.1mm/s，既保证了排水渗透系数达到正常排水安全的需求，又通过物理作用对雨水进行初级净化处理，达到对雨水面源污染良好的控制效果。

(3)本实用新型一体化装置中，功能性过滤滤芯为预制的带有功能性填料滤芯的整体结构，整体安装于过滤净化区过滤槽中，拆卸、更换较为方便，并且功能性过滤滤芯为整体结构，可批量化生产，安装和维护快速简单，时间成本和人工成本相对较低。

(4)本实用新型的功能性过滤滤芯防冲刷层、过滤层、过渡层和排水层特定的高度级配设计和填料组分满足了非以排洪通道为主要功能的道路一般雨水流量的设计需求，保证了安全排水的同时能够针对性地去除雨水污染物中的TSS、TN、TP和COD；并且过滤网和透水盖的表面涂有的纳米抗菌材料以及滤料中的抗菌剂能够达到良好的抗菌杀菌的效果。

(5)本实用新型的用于道路雨水净化的一体化装置，不但由可批量生产的标准化构件拼接而成，并预留吊装和维护结构，根据材料寿命，进行局部和整体结构更换，而且外形美观，安装维护方便，可进行单独使用，也可形成组合结构，大面积使用。

附图说明

图1为可用于道路雨水径流净化的雨水过滤结构的结构图。

图中，1、初级净化区，2、过滤净化区，3、排水口，4、过滤网，5、透水盖，6、导流口，7、过滤槽，8、功能性过滤滤芯，9、排水管。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型进行进一步解释说明：

实施例1

一种用于道路雨水净化的一体化装置，该装置设置在道路雨水汇集处，包括初级净化区1和过滤净化区2，初级净化区1与过滤净化区2之间设置分隔壁，分隔壁上方开设连通初级净化区1与过滤净化区2的导流口6；所述的过滤净化区2中设置一体化式功能性过滤滤芯8，所述的初级净化区1和过滤净化区2均通过过滤净化区2底部的排水管9对外输出净化水至雨水管网。所述的初级净化区1和过滤净化区2的体积比为1:1。

所述的初级净化区1上表面设置金属栅栏式排水口3，排水口3下方设有过滤网4；所述的过滤网4为侧式设置，过滤网4靠近过滤净化区2的一端位置高于导流口6；所述的初级净化区1底部结构为开放式渗透结构。

所述的过滤净化区2的顶端设置透水盖5，透水盖5下方为过滤槽7；所述的透水盖5包括金属框架结构和可渗透层，可渗透层通过金属框架结构固定；所述的可渗透层由透水混凝土以及砂石颗粒构成，渗透系数大于0.1mm/s。所述功能性过滤滤芯8整体镶嵌于过滤槽7中，功能性过滤滤芯8底部与过滤槽7紧密贴合，功能性过滤滤芯8的上表面与过滤槽7的两个侧壁形成排水安全区；所述功能性过滤滤芯8底端设置排水管9，排水管9连接至雨水管网。所述的过滤槽7一侧侧壁设置溢流口，溢流口高度低于或等于导流口6高度，溢流口设计流出最小流量高于或等于导流口6流入最高流量。所述的排水口3、透水盖5和功能性过滤滤芯8均为活动镶嵌式结构。所述的过滤网4和透水盖5的表面均涂有纳米抗菌材料；优选所述的纳米抗菌材料为市售的纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂。

所述的功能性过滤滤芯8从上到下依次为防冲刷层，过滤层，过渡层和排水层；所述的防冲刷层高度为20mm，过滤层高度为300mm，过渡层高度为150mm，排水层高度为200mm。所述的防冲刷层填料主要为砾石或鹅卵石，所述的过滤层填料主要为0.075～1mm混合均匀的石英砂，所述的过渡层填料主要为<2mm的粗砂，所述的排水层填料主要为2～7mm砾石；所述过滤层填料中混合3％的活性炭和海绵铁混合物颗粒(二者质量比为2:1)。

实施例2：

实施例1中的一体化装置的过滤净化的实现方式为：道路上汇集的携带大量污染物的雨水从排水口3进入初级净化区1，排水口3具备传统雨水篦结构的形状特征和功能，雨水中大的树叶和树枝、垃圾被排水口3拦截，雨水通过自然重力作用通过侧式的过滤网4进入过滤网4下方的区域，通过排水口3进入装置的树叶、垃圾、及大颗粒物再次被收集、拦截，通过过滤网4的雨水在初级净化区中受到沉淀作用和缓冲作用去除泥沙等颗粒物，经沉淀过的雨水进一步通过导流口6流入过滤净化区2的过滤槽7中，并通过功能性过滤滤芯8进行净化处理，雨水经过层层物理过滤、吸附、氧化还原反应、杀菌，去除掉剩余大部分的污染物，过滤净化后的雨水通过过滤槽7底部的出水口进入雨水管网。

多于功能性过滤滤芯8的设计处理量的雨水，通过功能性过滤滤芯8上表面与过滤槽7两侧壁形成的排水安全区的导排，及时排出到雨水管网，一方面考虑了排水安全问题，另一方面解决了雨水径流污染问题，大大减少对传输***管网和河湖末端的污染输入，保证排水***的健康、可持续运行。

过滤净化区2上方的透水盖5中含有可渗透层，同样具备了初级的污染物拦截作用，且可渗透层较大的渗透系数保证了雨量较大的情况时，雨水能够通过透水层5进入过滤槽7进行过滤，进一步通过功能性过滤滤芯8净化。

试验例1

在实验室内采用人工模拟降雨污染对不同的道路雨水装置进行性能测试。

对于一体化装置，该一体化装置的整体体积为600mm*450mm*800mm，初级净化区与过滤净化区体积比为2:3。装置设计流量为0.12m³/h。一体化装置中，初级净化区1上表面设置金属栅栏式排水口3，初级净化区1内侧式设置过滤网4；过滤净化区2的顶端设置透水盖5，透水盖5下方为过滤槽7。将上述相同的一体化装置分别命名为装置一、装置二和装置三。

其中，装置一：过滤槽7中整体镶嵌功能性过滤滤芯8，功能性过滤滤芯8从上到下分布为：20mm防冲刷层，300mm过滤层，150mm过渡层，200mm排水层，过滤层填料中混合3％的活性炭和海绵铁；过滤层表层以下100mm处均匀添加10％的磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合抗菌剂。过滤网4和透水盖5的表面均涂有纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂。

装置二：过滤槽7中设置不同于装置一的普通过滤滤芯，从上到下结构为20mm防冲刷层，300mm过滤层，150mm过渡层，200mm排水层。过滤层不添加活性炭或海绵铁，过滤层表层以下100mm处均匀添加10％的磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合抗菌剂。过滤网4和透水盖5的表面均涂有纳米石墨烯-Fe3O4-Ag复合抗菌剂。

装置三：过滤网4和透水盖5的表面无纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂，过滤层表层以下100mm处不添加磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合抗菌剂，其他结构及滤芯组成与装置一同。

进行模拟实验，将装置一到装置三分别接入模拟雨水进水装置，采用人工采集的道路汇集雨水进行降雨模拟，雨水同时进入装置一到装置三中，分别取装置一到装置三对应的雨水网管中的进、出水进行TSS、TN、TP、COD以及大肠杆菌的测试。装置一的测试结果如表1所示；装置二的性能测试结果如表2所示；装置三的性能测试结果如表3所示。

表1

监测指标	5次平均进水浓度	5次平均出水浓度	去除率
				TSS	242mg/L	2.0mg/L	99.2％
TN	5.52mg/L	1.36mg/L	75.4％
				TP	1.45mg/L	0.53mg/L	63.4％
COD	86mg/L	15mg/L	82.6％
				大肠杆菌	3.5×10<sup>6</sup>个/L	未检出	100％

表2

监测指标	5次平均进水浓度	5次平均出水浓度	去除率
				TSS	242mg/L	2.3mg/L	99.0％
TN	5.52mg/L	1.85mg/L	66.5％
				TP	1.45mg/L	0.68mg/L	53.1％
COD	86mg/L	27mg/L	68.6％
				大肠杆菌	3.5×10<sup>6</sup>个/L	未检出	100％

表3

监测指标	5次平均进水浓度	5次平均出水浓度	去除率
				TSS	242mg/L	1.9mg/L	99.2％
TN	5.52mg/L	1.40mg/L	74.6％
				TP	1.45mg/L	0.59mg/L	59.3％
COD	86mg/L	19mg/L	77.9％
				大肠杆菌	3.5×10<sup>6</sup>个/L	5.30×10<sup>3</sup>个/L	99.8％

另外分别模拟小、中、大降水量(分别5、10、15mm/12h)进行装置排水能力测试，在保持水流均匀通畅的情况下，三个装置均未发生堵塞或溢流。

应用实施例1：

选取居民区街道道路一侧，将道路长约400米内原水平雨水篦替换为800*450mm*800mm规格的一体化装置，每10米设置一个，共替换三个。该一体化装置的初级净化区与过滤净化区体积比为3:5，设计流量为0.2m³/h。一体化装置中，初级净化区1上表面设置金属栅栏式排水口3，初级净化区1内侧式设置过滤网4；过滤净化区2的顶端设置透水盖5，透水盖5中设置由透水混凝土以及砂石颗粒构成的可渗透层，透水盖5下方为过滤槽7，过滤槽7中整体镶嵌功能性过滤滤芯8。功能性过滤滤芯8中从上到下依次设置为100mm砾石防冲刷层，300mm过滤层，150mm过渡层，200mm排水层，其中过滤层填料中混合3％的活性炭颗粒和海绵铁颗粒；过滤层表层以下100mm处均匀添加15％的磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合抗菌剂过滤网4和透水盖5的表面均涂有纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂。

在经历一次10mm/24h降雨后，分别取未替换的雨水篦排入雨水井的水质和替换的一体化装置排水取水样进行TSS、TN、TP、COD和大肠杆菌的监测。

监测指标	未替换处雨水排水	一体化装置雨水排水
			TSS	328mg/L	5.0mg/L
TN	5.68mg/L	1.42mg/L
			TP	1.33mg/L	0.49mg/L
COD	102mg/L	21mg/L
			大肠杆菌	1.4×10<sup>4</sup>个/L	未检出

从监测结果可看出，本实用新型一体化装置具有明显的污染物削减和杀菌作用。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，该装置设置在道路雨水汇集处，包括初级净化区（1）和过滤净化区（2），初级净化区（1）与过滤净化区（2）之间设置分隔壁，分隔壁上方开设连通初级净化区（1）与过滤净化区（2）的导流口（6）；所述的过滤净化区（2）中设置一体化式功能性过滤滤芯（8），所述的初级净化区（1）和过滤净化区（2）均通过过滤净化区（2）底部的排水管（9）对外输出净化水至雨水管网。

2.根据权利要求1所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的初级净化区（1）和过滤净化区（2）的体积比为0.3~1.2之间。

3.根据权利要求2所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的初级净化区（1）和过滤净化区（2）的体积比为0.5~1：1。

4.根据权利要求1所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的初级净化区（1）上表面设置金属栅栏式排水口（3），排水口（3）下方设有过滤网（4）；所述的过滤网（4）为侧式设置，过滤网（4）靠近过滤净化区（2）的一端位置高于导流口（6）；所述的初级净化区（1）底部结构为开放式渗透结构。

5.根据权利要求4所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的过滤净化区（2）的顶端设置透水盖（5），透水盖（5）下方为过滤槽（7）；所述的透水盖（5）包括金属框架结构和可渗透层，可渗透层通过金属框架结构固定；所述的可渗透层由透水混凝土以及砂石颗粒构成，渗透系数大于0.1mm/s。

6.根据权利要求5所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述功能性过滤滤芯（8）整体镶嵌于过滤槽（7）中，功能性过滤滤芯（8）底部与过滤槽（7）紧密贴合，功能性过滤滤芯（8）的上表面与过滤槽（7）的两个侧壁形成排水安全区；所述功能性过滤滤芯（8）底端设置排水管（9），排水管（9）连接至雨水管网。

7.根据权利要求5所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的过滤槽（7）远离导流口（6）的一侧侧壁设置溢流口，溢流口高度不高于导流口（6）高度，溢流口流出最小流量高于或等于导流口（6）流入最高流量。

8.根据权利要求5所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的排水口（3）、透水盖（5）和功能性过滤滤芯（8）均为活动镶嵌式结构。

9.根据权利要求5所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的过滤网（4）和透水盖（5）的表面均涂有纳米抗菌材料；所述的纳米抗菌材料为纳米石墨烯-Fe₃O₄-Ag复合抗菌剂。

10.根据权利要求1所述的用于道路雨水净化的一体化装置，其特征在于，所述的功能性过滤滤芯（8）从上到下依次为防冲刷层，过滤层，过渡层和排水层；所述的防冲刷层高度为10~30mm，过滤层高度为300mm~500mm，过渡层高度为150~200mm，排水层高度为100~200mm。

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