一種基于海綿城市的雨污循環系統的制作方法

本發明屬于海綿城市設計技術領域，具體涉及一種基于海綿城市的雨污循環系統。

背景技術：

目前，中國城市已經進入“城市病”集中爆發期。城市人口的快速膨脹、規劃缺乏預見性以及城市基礎設施的承載力限制等因素導致了交通擁堵、秩序紊亂、運營低效、抗風險能力差等一系列問題，制約著城市的發展。一方面，城市面臨嚴重的內澇威脅，另一方面，中國又是一個水資源相對貧乏的國家，隨著我國城市化進程的加快和國民經濟的高速發展，水資源單向循環，水資源短缺和水環境污染日趨嚴重。隨著海綿城市概念的提出，協調城市發展與雨水控制，對雨水資源進行有效保護和綜合治理，已經到了刻不容緩的階段。

城市廢水處理主要存在以下缺點：一、在雨季，由于排水管網的排水能力有限，大量雨水無法及時排出，造成城市內澇；二、現有技術中的雨水和污水分流需兩套管網進行工作，造成工程量增加，施工復雜等問題；三、現有的廢水處理都是廢水經長距離管道進入污水廠，不僅需占用大量管道，而且管內廢水的水頭損失很大，需要泵站來提水到污水廠，耗費大量的能量，不符合綠色社會的發展需求；四、目前國內外城市減輕內澇的儲水系統基本位于地下，造成地下管網系統異常復雜，不利于城市長期的排水處理。

因此，本領域技術人員亟需提供一種能夠克服城市排水管網排澇能力有限及城市水資源缺乏的問題，同時可以對污水就地處理大大降低工程量的基于海綿城市的雨污循環系統。

技術實現要素：

針對上述現有技術中的不足，本發明提供了一種能夠克服城市排水管網排澇能力有限及城市水資源缺乏的問題，同時可以對污水就地處理大大降低工程量的基于海綿城市的雨污循環系統。該系統在調蓄雨洪，減輕內澇的同時，可對雨水等多種廢水同時加以循環利用，轉化為生產要素。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于海綿城市的雨污循環系統，包括雨污集水池，通過第一閥門與雨污集水池順連的雨污處理池，依次通過第二閥門、流量傳感器與雨污處理池順連的腔體，及設在城市樓頂的初水箱；所述腔體內設有彈性傳壓容納體，所述彈性傳壓容納體的口部穿過混凝土腔體通過第三閥門與自來水管網相接、通過第四閥門與低水頭自來水用戶儲水箱相接；所述雨污處理池與腔體的連接管道在第二閥門與流量傳感器之間設有由第五閥門控制的通往樓頂初水箱的初水管道；其中，所述流量傳感器用于監測腔體及彈性傳壓容納體中的水量。

在本技術方案中，引導雨水、生活以及部分工業廢水進入雨污集水池，然后匯入處理池進行初步凈化，然后利用城市無處不在的自來水管網壓力，對初水進行提水處理，使初水上升到位于樓頂的初水箱內儲藏，用戶可利用樓頂初水解決大量生活和工業的用水問題；在雨季，通過該系統可將大量積水上揚至樓頂初水箱，使初水箱作為調蓄雨洪、減輕內澇的重要力量。其中，初水是經雨污處理池初步凈化的水，能作為掃除沖廁等用途，初水箱用于儲存初水。雨污處理池只對雨水和污水共同進行簡單快速處理，讓其達到能沖廁等粗糙用水程度，因此能及時將城市內澇水量及時排到樓頂水箱進行利用，同時緩解排水管道壓力。優選的，所述腔體設為混凝土或鋼罐類堅固腔體。

進一步的，所述彈性傳壓容納體用于傳遞自來水管網壓力，且將容納體內自來水與腔體內初水分離，從而避免容納體內自來水與腔體內初水混合；所述彈性傳壓容納體充滿水后形狀與腔體基本一致。

進一步的，所述腔體設為橢球狀。

優選的，所述彈性傳壓容納體設為橡膠或PVC的彈性氣球。

優選的，所述雨污處理池與腔體的連接管道上設有用于輔助雨污處理池內初水排入腔體的小型水泵。本技術方案在連接管道上通過小型水泵稍微加壓，使處理池處理后的初水有較大的動力匯入腔體，同時輔助彈性傳壓容納體內自來水通過第四閥門被壓出供低水頭用戶使用。

優選的，所述通往樓頂初水箱的初水管道上設有供水栓，使初水箱內水不會逆流至腔體。

優選的，所述雨污集水池、雨污處理池設為與空氣接觸的池體，以保證對雨污的初步凈化效果；所述腔體設于地下或地上，可根據實際布局需要進行選擇，相應的減輕地下管網系統的復雜程度。

進一步的，當雨污處理池內初水流入腔體時，將彈性傳壓容納體內自來水擠出腔體，并流向低水頭用戶；當彈性傳壓容納體內無水或少量水時，利用強大的自來水壓力控制第三閥門使自來水管網的水流入彈性傳壓容納體，進而將腔體內初水排出，擠入樓頂初水水箱。同時，用戶可通過樓內管道，利用箱內初水進行沖廁、掃除及部分工業生產等對水質要求不高的工作。

進一步的，所述第五閥門所在的初水管道上設有多條分支管道，多條分支管道并聯通向對應數量的多個樓頂初水箱形成初水箱群，形成龐大的雨污處理效果，減小地下系統尤其在澇季的排水壓力。

本發明的有益效果在于：

1)、本發明首先引導雨水、部分生活以及部分工業廢水進入雨污集水池，然后匯入雨污處理池進行初步凈化，使其達到初水品質(本文中雨污處理池可根據實際處理需要設為一級或者多級，以達到沖廁或其它對水質要求不高用途的初水品質)；然后利用城市無處不在的自來水管網壓力，對初水進行提水處理，使初水上升到位于樓頂的初水箱內儲藏，用戶可利用樓頂初水解決大量生活和工業的用水問題。不僅如此，在澇雨季，此系統只需通過處理池對雨水進行初步沉降凈化即可將大量積水上揚至樓頂初水箱/初水箱群，使大樓屋頂初水箱/初水箱群作為調蓄雨洪、減輕內澇的重要力量，初水箱/初水箱群中的水后期通過供水栓可用于澇災后的城市清理工作。

本發明利用樓房頂樓進行儲水，不僅可以緩解內澇時儲水系統壓力，而且用戶可對這部分儲水進行有效利用，緩解城市供水壓力；廢水能夠就地進行初步處理，可以承擔部分對水質要求不高的的工作。

2)、本發明的結構設計把初步凈化后的城市雨污水揚到樓頂水箱，轉變了把澇季雨水存到地底的概念，具有節水供水，減小雨季排水壓力，減輕澇災等優勢，為海綿城市的發展提供了新的思路。

3)、城市中自來水管網壓力至少為28m，基本可將初水提水至7樓以上的水箱，從而本發明可應用于小高層的樓頂上；若對于更高的城市高樓，可在通往樓頂初水箱的分支管道上增設揚水泵，提高腔體中水的揚程。

附圖說明

圖1為本發明系統的結構示意圖。

圖2為圖1中虛線框部分的放大圖。

圖3、圖4為本發明系統在自來水管網壓力下對雨污的循環處理轉移過程。

圖5為多個樓頂初水箱形成初水箱群的結構示意圖。

圖中標注符號的含義如下：

1-雨污集水池 2-雨污處理池 3-腔體 4-彈性傳壓容納體

5-初水箱 50-供水栓 6-小型水泵 7-低水頭自來水用戶儲水箱

a1-第一閥門 a2-第二閥門 a3-第三閥門

a4-第四閥門 a5-第五閥門 b-流量傳感器

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

如圖1、2所示，一種基于海綿城市的雨污循環系統，包括雨污集水池1，通過第一閥門a1與雨污集水池1順連的雨污處理池2，依次通過第二閥門a2、流量傳感器b與雨污處理池2順連的腔體3，及設在城市樓頂的初水箱5；腔體3內設有彈性傳壓容納體4，彈性傳壓容納體4的嘴口穿過腔體3后通過第三閥門a3與自來水管網相接、通過第四閥門a4與低水頭自來水用戶儲水箱7相接；雨污處理池2與腔體3的連接管道在第二閥門a2與流量傳感器b之間設有由第五閥門a5控制的通往樓頂初水箱5的初水管道；其中，流量傳感器b用于監測腔體3及彈性傳壓容納體4中的水量。雨污處理池2與腔體3的連接管道上還設有12V的小型水泵6。

其中，腔體3設為混凝土腔體或鋼罐類堅固腔體。彈性傳壓容納體4用于傳遞自來水管網壓力，且避免容納體內自來水與腔體3內初水混合；且彈性傳壓容納體4充滿水后形狀與腔體基本一致；彈性傳壓容納體4設為耐疲勞且可伸縮的橡膠或PVC的彈性氣球。如圖所示，腔體3可設為橢球氣球狀，當然也可設為其它形狀。

通往樓頂初水箱5的初水管道上設有供水栓50，使初水箱5的初水能夠用作城市清理。

其中，雨污集水池1、雨污處理池2設為與空氣接觸的池體；腔體3可設于地下、也可根據布設需求設于地上。

本實施例中，污水與自來水為分離狀態，如圖2所示，初水只會存在于腔體3與彈性氣球之間的區域內，自來水只會存在于彈性氣球內；當雨污處理池2內初水流入腔體3時，將彈性氣球內自來水擠出并流向附近的低水頭自來水用戶儲水箱7、供低水頭用戶比如灑水車、城市建設等使用，可進行環衛灑水、園林綠化、降溫除塵、臨時消防、抗旱運水、農藥噴灑、城市建設等活動；當彈性氣球內無水或少量水時，控制第三閥門a3使自來水管網的水流入彈性氣球，進而將腔體3內初水排出，擠入樓頂初水箱5。

如圖5所示，第五閥門a5所在的初水管道上設有多條分支管道，多條分支管道并聯通向對應數量的多個樓頂初水箱5形成初水箱群，形成龐大的雨污處理效果。

現實生活中的生活用水量，其中居民沖廁約占33％，辦公區甚至達到70％以上，若將初水箱群的這部分初水用于沖廁，不僅提高了對雨污的排澇排污能力；同時節約了大量的水資源。

下面結合附圖對本發明的工作過程作出如下的詳細說明。

S1、如圖3所示，雨水及部分生活工作廢水匯入雨污集水池1，雨污集水池1與雨污處理池2相連，打開第一閥門a1，將廢水流入處理池后進行初步處理轉變為初水；混凝土腔體位于處理池下游，腔體3內套有一個大型的彈性氣球，充滿水后的氣球與腔體3相同大小，氣球口穿過腔體3與自來水管網相連。假設初始條件為第三閥門a3和第五閥門a5為開啟狀態，彈性氣球中已經充滿自來水，體積已接近腔體3；

S2、當流量傳感器b監測到氣球內水量接近腔體容量，則關閉第三閥門a3和第五閥門a5，打開第二閥門a2和第四閥門a4，并開啟小型水泵6，處理池中初水由管道并通過小型水泵稍微加壓，匯入混凝土腔體3，進而大型彈性氣球內自來水被壓出通過第四閥門a4供低水頭用戶比如灑水車、城市建設等使用；

S3、接著，如圖4所示，當流量傳感器b監測到腔體3內初水水量接近腔體容量，則關閉第二閥門a2和第四閥門a4，打開第三閥門a3和第五閥門a5，自來水管網內水流通過第三閥門a3匯入大型的彈性氣球，使氣球變大，利用強大的自來水管網壓力，將腔體3內的初水通過第五閥門a5擠入樓頂初水箱5以減輕內澇。同時，用戶可通過樓內管道利用箱內初水進行沖廁、掃除的工作，或者進行部分工業生產等對水質要求不高的工作；

S4、重復循環S2及S3步驟，直至完成雨污的處理轉移工作。

此外，在澇雨季，本發明系統通過處理池對雨水進行初步沉降凈化即可將大量積水上揚至樓頂初水箱/初水箱群，待需要進行城市清理工作時，保持第五閥門a5關閉，打開供水栓50進行取水即可。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。