一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置的製作方法

2023-07-19 13:24:26 1

專利名稱：一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型專利屬於環境保護技術領域，具體涉及屋面暴雨徑流中顆粒態汙染物的去除，尤其適用於高層建築屋面暴雨徑流泥砂的去除。
背景技術：
不斷加快的城市化步伐迅速改變了原有的土地利用方式，大量的城市綠地被屋面或混凝土路面所取代，城市不透水下墊面迅速增加，雨天暴雨衝刷引起的城市面源汙染已成為城市水環境汙染的主要來源。城市屋面是城市暴雨徑流產生的主要場地之一，在高密度建築區，城市屋面面積甚至佔到城市不透水下墊面總面積的40-50% (Palla A,Gnecco I， Lanza L G.Unsaturated 2D modelling of subsurface water flow in thecoarse-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徑流中含有大量的汙染物，其汙染物濃度甚至高於城市路面暴雨徑流(Gromaire M C，Garnaud S.Contribution of differentsources to the pollution of wet weather flows in combined sewers [J].WaterResearch, 2001，35 (2): 521-533)。因此，加強城市屋面暴雨徑流的控制至關重要。據報導，除氮素外，城市屋面暴雨徑流中的其餘汙染物主要以固體形式存在(王彪，李田，孟瑩瑩，等.屋面徑流中營養物質的分布形態研究[J].環境科學，2008，29 (11):3035-3043)，如何簡易高效的去除屋面暴雨徑流中的顆粒態汙染物成為城市屋面暴雨徑流汙染控制的關鍵所在。已公開的中國專利展·示了幾種城市屋面暴雨徑流調控的方法。專利文獻CN202370033U 「一種高濾池過濾屋面雨水收集利用系統」提出一種屋面暴雨徑流的淨化措施，但該技術長期運行存在一定程度的堵塞問題；專利文獻CN202117109U 「屋面雨水收集利用裝置」提出了一種屋面雨水的收集利用技術，但該技術複雜程度相對較高；專利文獻CN201762757U 「一種屋面雨水利用系統」提出一種城市屋面雨水的利用方法，但該技術同樣存在長期運行易堵塞的問題。因此，發明一種防堵塞、效率高、使用簡單的屋面暴雨徑流淨化裝置很有必要。
發明內容城市建築屋面暴雨徑流是城市面源汙染的重要組成部分，除此之外，屋面暴雨徑流還擁有一定的重力勢能，高層建築尤為突出，本發明針對屋面暴雨徑流汙染特性，提出一種適合屋面暴雨徑流汙染控制的裝置。該裝置可以高效截留泥砂等固態汙染物，管理簡單，不需動力，可廣泛用於屋面暴雨徑流的顆粒態汙染物去除，出水可回用或排放。本實用新型專利的技術方案如下:一種針對屋面暴雨徑流泥砂自動去除的簡易裝置，其特徵在於:所述裝置由集水管(I)、整流管(2)和主體除砂裝置(3)三部分組成；所述集水管(I)由雨水鬥和排水立管組成，可在原有屋面雨水排水立管的基礎上改建而成，其上部結構與原來相同，底部3-5米管段替換成整流管；所述整流管(2)由管徑DN25的立管構成，長度為3-5米，通過管徑轉換與集水管(I)下部無縫連接；所述主體除砂裝置(3)由一體化兩級除砂裝置組成，一級除砂裝置利用高空屋面暴雨徑流高速流動的離心力將顆粒態汙染物甩離主水體，並添加隔板使分離出的泥砂滑落至儲砂室(6)，同時防止已沉澱泥砂再懸浮；二級除砂裝置充分利用剩餘水頭，藉助旋流裝置產生的離心力，將剩餘顆粒物進一步離心分離，提高顆粒態汙染物的去除效率。為減少建造成本，集水管特徵在於集水管部分可充分利用原有排水立管，無需徹底重建，只需將原排水立管底部3米長度管段改造成整流管即可。為確保進入主體裝置的水流穩定且具有一定流速，整流管特徵在於管徑為DN25，高度為3-5米，以確保水流在管道內處於滿流狀態。為實現暴雨徑流中泥沙的高效去除，離心管和二級除砂器的特徵在於主體除砂裝置中，一級除砂裝置離心管管徑為DN25，離心半徑為0.2米，且在離心力集中區域在離心分離管(10)上每隔30mm開寬度為3mm、長度為20mm的縫隙，離心分離管下部加設擋板(8)，擋板傾角為60°，使離心分離的泥砂沿擋板滑至儲砂室；二級除砂裝置由上部直徑為0.4米的旋流除砂器(5)構成，以除去3_以上的泥砂，同時穩定小顆粒泥砂去除效率；二級除砂裝置出水管(4)設在頂部中心位置，管徑為DN32，且除砂裝置內部長度為0.4米。本實用新型專利的主要優點如下:1、實現了屋面暴雨徑流泥砂和水體的自動分離，不需動力，對於泥砂以及以固態形式存在的有機物、磷、重金屬等有明顯去除效果，出水可回用。2、裝置佔地小，布置靈活，安裝方便，不易堵塞，不影響城市景觀，尤其適用於高層建築屋面暴雨徑流的泥砂去除。
圖1是該裝 置的整體布置示意圖；圖2是主體除砂裝置平面圖；圖3是圖2的A-A剖面圖；圖4是圖2離心分離管的大樣圖。圖中:I 一集水管2—整流管3—主體除砂裝置4 一旋流除砂器出水管5—旋流除砂器6—儲砂室7 一排砂口8—擋板9 一離心分離管進水口10—離心分離管具體實施方式
參見圖1-圖4，該裝置由集水管、整流管和主體除砂裝置三部分組成，其中，主體除砂裝置又有兩級除砂裝置構成。雨天降雨開始時，屋面暴雨徑流通過集水管(I)集中收集排放，收集的暴雨徑流流經整流管(2)(管徑為25mm,長度為3_5米)時,變為滿管流排放,為主體除砂裝置(3)提供流態穩定的進水(如圖1所示)。屋面暴雨徑流通過離心分離管進水口(4)進入主體除砂裝置時具有一定的流速，在離心力的作用下，泥砂通過離心分離管(10)上的縫隙脫離水體，並沿擋板(8)滑落至儲砂室(6)，其中，離心分離管管徑為25mm，離心分離半徑為200mm，在離心管上每隔30mm開寬度為3mm、長度為20mm的縫隙(如圖4所示)；經初次淨化後的暴雨徑流沿離心分離管進入旋流除砂器(5)(半徑200_)，在剩餘水頭的作用下，暴雨徑流在旋流除砂器(5)內進行二次離心分離後排出，出水管(4)管徑為32_。經過兩次離心分離淨化後的 屋面暴雨徑流可回用於城市綠化。
權利要求1.一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置，其特徵在於:所述裝置由集水管(I)、整流管(2)和主體除砂裝置(3)三部分組成；所述集水管(I)由雨水鬥和排水立管組成，可在原有屋面雨水排水立管的基礎上改建而成，其上部結構與原來相同，底部3-5米管段替換成整流管；所述整流管(2 )由管徑DN25mm的立管構成，長度為3_5米，通過管徑轉換與集水管(I)下部無縫連接；所述主體除砂裝置(3)由一體化兩級除砂裝置組成，一級除砂裝置利用高空屋面暴雨徑流高速流動的離心力將顆粒態汙染物甩離主水體，並添加隔板使分離出的泥砂滑落至儲砂室(6)，同時防止已沉澱泥砂再懸浮；二級除砂裝置充分利用剩餘水頭，藉助旋流裝置產生的離心力，將剩餘顆粒物進一步離心分離，提高顆粒態汙染物的去除效率。
2.如權利要求1所述的一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置，其特徵在於集水管部分可充分利用原有排水立管，無需徹底重建，只需將原排水立管底部3-5米長度管段改造成整流管即可。
3.如權利要求1所述的一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置，其特徵在於管徑為DN25mm，高度為3-5米，以確保水流在管道內處於滿流狀態。
4.如權利要求1所述的一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置，其特徵在於主體除砂裝置中，一級除砂裝置離心管管徑為DN25mm，離心半徑為0.2米，且在離心力集中區域在離心分離管(10)上每隔30mm開寬度為3mm、長度為20mm的縫隙，離心分離管下部加設擋板(8)，擋板傾角為60°，使離心分離的泥砂沿擋板滑至儲砂室；二級除砂裝置由上部直徑為0.4米的旋流除砂器(5)構成，以除去3_以上的泥砂，同時穩定小顆粒泥砂去除效率；二級除砂裝置出水管(4)設在頂 部中心位置，管徑為DN32mm，且除砂裝置內部長度為0.4米。
專利摘要本實用新型公開一種屋面暴雨徑流簡易除砂裝置，尤其適用於高層建築屋面，該裝置由集水管(1)、整流管(2)、主體除砂裝置(3)三部分組成；所述集水管(1)由雨水鬥和排水立管組成；所述整流管(2)主要由與主體除砂裝置入水口同管徑的排水立管組成；所述主體除砂裝置(3)由兩級除砂裝置組成，一級除砂裝置由儲砂室(6)、離心分離管(10)組成，二級除砂裝置以旋流式除砂器(5)為主體組成。該裝置具有以下優點充分利用屋面暴雨徑流勢能轉化為動能時產生的高流速，實現暴雨徑流中泥砂的自動離心分離，不需動力；對於顆粒態以及以顆粒態為主要賦存形態的汙染物有較高的去除效率；整個裝置佔地面積小，易於實現。裝置出水可應用於城市綠化，充分利用了城市雨水資源，在乾旱地區意義尤為重大。
文檔編號E04D13/08GK203097138SQ20132003701
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者王書敏, 朱啟紅, 蔣山泉 申請人:重慶文理學院