一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置

摘要

本发明公开了一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，包括带有进水口和出水口的过滤腔体，所述过滤腔体包括：引流通道，向下引流来自进水口的水体；悬浮物分离区，包括上向流过滤水体的过滤通道以及填充在所述过滤通道内的漂浮滤层，所述过滤通道的进口与所述引流通道的出水端连通，所述过滤通道的出口与所述出水口连通，所述漂浮滤层包括悬浮颗粒滤料以及压紧和固定悬浮颗粒滤料的紧固件；沉泥区，位于悬浮物分离区下方，用于收集被悬浮物分离区过滤的杂质；本发明结构简单，成本较低，无需动力，养护方便，能有效去除水中的悬浮物及其上附着的其他污染物，漂浮滤层清洗方便且彻底。

权利要求

1.一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，包括带有进水口和出水口的过滤腔体，其特征在于，所述过滤腔体包括：引流通道，向下引流来自进水口的水体；

悬浮物分离区，包括上向流过滤水体的过滤通道以及填充在所述过滤通道内的漂浮滤层，所述过滤通道的进口与所述引流通道的出水端连通，所述过滤通道的出口与所述出水口连通，所述漂浮滤层包括悬浮颗粒滤料以及压紧和固定悬浮颗粒滤料的紧固件；

沉泥区，位于悬浮物分离区下方，用于收集被悬浮物分离区过滤的杂质；

所述紧固件包括围绕所述悬浮颗粒滤料的滤层边框，安装在滤层边框的两端用于限位悬浮颗粒滤料的上承托网和下承托网，所述上承托网和下承托网之间的距离可调。

2.如权利要求1所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述上承托网沿过滤通道长度方向活动安装在滤层边框上。

3.如权利要求2所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述上承托网通过连接上承托网和滤层边框的可拆卸弹簧固定。

4.如权利要求1～3任一权利要求所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述悬浮颗粒滤料采用泡沫塑料球。

5.如权利要求1～3任一权利要求所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述进水口和出水口相对布置，且位于同一水平面上。

6.如权利要求1～3任一权利要求所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述引流通道由溢流堰隔断所述过滤腔体形成，所述溢流堰上方为连通出水口的溢流口。

7.如权利要求6所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述溢流堰的堰顶略高于进水口的顶高。

8.如权利要求6所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述溢流堰的堰底与漂浮滤层的底面齐平。

9.如权利要求1～3任一权利要求所述的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，其特征在于，所述沉泥区延伸至所述引流通道的下方形成清掏区，所述沉泥区的底面朝清掏区方向向下倾斜。

说明书

一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置

技术领域

[0001] 本发明涉及雨水排水系统，特别涉及一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置。

背景技术

[0002] 悬浮物是雨水径流中的重要污染物之一，城市雨水径流中夹带有大量的悬浮物，它主要来自交通工具锈蚀产生的碎屑物质、机动车产生的废气、大气干湿沉降物、轮胎和刹车摩擦产生的物质以及居民烟囱释放出的烟尘等。悬浮物SS除本身污染性外，也是很多其他污染物(如重金属、N、P、油脂类物质、带有毒性的油烃(PHC)和多环芳烃(PAHS)等等)的载体，尤其是比表面积大的悬浮颗粒。排水管网中雨水径流在排入受纳水体前，进行悬浮颗粒的有效去除对减少雨水径流污染意义重大。

[0003] 在发达国家，为了解决分流制雨水系统初期雨水污染问题，开展了大量的初期雨水污染控制技术研究，研发了许多形式的初期雨水末端处理装置，比如Stormceptor、Solids Stormwater Interceptor(SSI)、Stormfilter等等。这些装置不但能有效去除雨水中的悬浮物，同时，也能清除水中漂浮物和浮油，成为雨水污染末端控制的主要技术手段。

[0004] 这些装置对悬浮物SS的去除机理，有的基于旋流或平流沉淀原理，有的基于过滤原理。其中旋流沉淀时，由于进水流量和流速的不稳定性，水力旋流效果难以稳定控制，势必影响沉淀效果，总悬浮物的去除率很难得到保证和提高；而对于平流式沉淀池，由于雨水的停留时间是决定悬浮物沉淀的主要因素，因此，平流式沉淀的雨水末端处理装置存在容积较大，对场地面积要求较高的问题，影响了推广和应用；而基于过滤原理的悬浮物SS去除装置，则存在滤层易堵塞，滤料清洗困难，后期维护麻烦的问题。

[0005] 目前，国内针对悬浮物SS去除主要采用的分流制雨水排水系统末端净化装置也主要采用平流沉淀原理或旋流沉沙池。例如公告号为CN103334484A的中国专利文献公开了一种分流制雨水排水系统末端雨水净化井，所述末端雨水净化井带有在水平方向上相对布置的进水口和出水口，进水口和出水口之间的连线为参考路径，所述末端雨水净化井的内部包括由进水口至出水口依次连通的清掏区、沉泥区和悬浮物分离区，所述悬浮物分离区通过折板组件分隔成若干个与所述参考路径相垂直的通道，通道的底部为承接沉泥区的入口，通道的顶部为与出水口相通的出口；所述折板组件包括相互平行布置的至少两块折板，所有折板均立置在悬浮物分离区中，上述装置克服雨水系统中初期雨水径流对受纳水体的污染问题，在原有雨水井的基础上，运用浅池理论通过加装折板组件，促进雨水中的悬浮物在末端雨水净化井内高效沉淀分离。

[0006] 虽然现有技术对悬浮物具有一定的去除效果，但是存在占地较大，造价较高，水力条件要求较为苛刻，水头损失较大的问题，雨水污染控制的效果不能满足越来越高的水质要求。

发明内容

[0007] 本发明提供了一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，增设漂浮式过滤层采用上向流过滤雨水径流，提高雨水井对的悬浮物SS的截留率。

[0008] 一种分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置，包括带有进水口和出水口的过滤腔体，所述过滤腔体包括：

[0009] 引流通道，向下引流来自进水口的水体；

[0010] 悬浮物分离区，包括上向流过滤水体的过滤通道以及填充在所述过滤通道内的漂浮滤层，所述过滤通道的进口连通所述引流通道的出水端，出口连通所述出水口，所述漂浮滤层包括悬浮颗粒滤料以及压紧和固定悬浮颗粒滤料的紧固件；

[0011] 沉泥区，位于悬浮物分离区下方，用于收集被悬浮物分离区过滤的杂质。

[0012] 本发明使用时，随着降雨径流的产生，雨水自进水口流入过滤腔体，流量较小、污染较重的初期雨水被引流通道向下引流至悬浮物分离区的过滤通道的进口，在过滤通道内，雨水通过上向流过滤法过滤，即雨水在过滤通道内自下而上过滤，在所述漂浮滤层的过滤作用下，悬浮物被截留，雨水得以净化。

[0013] 本发明在原有雨水井的基础上，增设漂浮滤层采用上向流过滤雨水径流，提高雨水井对杂质(主要是悬浮物SS)的截留率，采用悬浮颗粒滤料过滤，克服了传统砂滤池表面已形成泥膜、滤层易堵塞、滤料清洗困难的弊端。

[0014] 为了方便清洗悬浮颗粒滤料，实现重复利用，优选的，所述紧固件包括围绕所述悬浮颗粒滤料的滤层边框，安装在滤层边框的两端用于限位悬浮颗粒滤料的上承托网和下承托网，所述上承托网和下承托网之间的距离可调。

[0015] 保持上承托网和下承托网之间的距离较小时，悬浮颗粒滤料被压紧，较密实，用于过滤，进行漂浮滤层清洗时，增大上承托网和下承托网之间的距离，由于存在密度关系ρSS颗粒>ρ水>ρ滤料，通过水流清洗时，悬浮颗粒滤料自动散开，较松散，而粘附在漂浮滤层内的杂质(主要是悬浮物SS颗粒)则在自身重力作用下掉落，轻松实现悬浮颗粒滤料与悬浮物SS颗粒的分离，清洗完成后，减小上承托网和下承托网之间的距离，重新压紧悬浮颗粒滤料，使其变得密实，可以继续进行过滤。

[0016] 调节上承托网和下承托网之间的距离，可以是调节上承托网或下承托网或同时调节上承托网和下承托网，优选的，所述上承托网沿过滤通道长度方向活动安装在滤层边框上。通过调节上承托网来增加距离，在冲洗悬浮颗粒滤料时，悬浮颗粒滤料会向上浮起来，推动上承托网上升，这个过程不仅会使悬浮颗粒滤料上的杂质更易掉落，提高清洗效果，而且不需要另外驱动调节上承托网，操作方便。

[0017] 为了方便调节，优选的，所述上承托网通过连接上承托网和滤层边框的可拆卸弹簧固定。弹簧连接上承托网和滤层边框时，拉紧或是压紧上承托网进行固定，拆卸弹簧后，约束消失，上承托网沿过滤通道长度方向活动，增加上承托网和下承托网之间的距离。所述弹簧贴靠滤层边框安装，围绕上承托网边沿设有至少三个。所述上承托网固定时，低于出水口的底端，所述上承托网活动的上限与出水口的底端齐平。

[0018] 优选的，所述悬浮颗粒滤料采用泡沫塑料球。泡沫塑料球价格便宜、容易取得，且泡沫塑料球由于密度较小，在水中能自然集聚与水体上层，在浮力作用下形成自然堆积。同时，在上向流作用下能保持颗粒相对稳定，起到有效过滤效果。

[0019] 泡沫塑料球粒径大小需根据去除悬浮颗粒的目标以及水头损失确定，若悬浮物目标去除率较高，则宜用较小粒径的(1～3mm)泡沫塑料球，但水头损失则会较大，同时也可适当增加泡沫塑料球滤料高度，反之则相反。

[0020] 泡沫塑料球的填充密实度宜为浮力作用下的自然推挤为主，避免过度堆积影响塑料球挤压，产生变形和机械强度的影响。同时，滤层上下承托网可适当大于塑料球滤滤层高度，便于泡沫颗粒滤料层的截留物清洗。

[0021] 为了使雨水可以高效排出，优选的，所述进水口和出水口相对布置，且位于同一水平面上。进水口布置的过低，水流无法正常排出，过高则会对装置造成较大冲击，上述布置使雨水在较小径流时，可以得到有效地过滤。

[0022] 为了防止过滤装置堵塞，优选的，所述引流通道由溢流堰隔断所述过滤腔体形成，所述溢流堰上方为连通出水口的溢流口。暴雨时，随着降雨增大，降雨径流逐渐加大，污染浓度也逐渐降低，此时安全排水成为系统的主要功能，此工况下，雨水系统内水量增大，水位上升，超设计负荷的流量通过溢流口直接排至出水口，确保上游不发生漫溢和内涝。

[0023] 优选的，所述溢流堰的堰顶略高于进水口的顶高。溢流堰的堰顶高度可以根据上游排水安全要求确定。

[0024] 为了尽可能地延长过滤层，提高过滤效果，优选的，所述溢流堰的堰底与漂浮滤层的底面齐平。

[0025] 优选的，所述沉泥区延伸至所述引流通道的下方形成清掏区，所述沉泥区的底面朝清掏区方向向下倾斜。经过滤分离后的杂质会在沉泥区沉积，并由于重力向清掏区堆积，可通过在清掏区定时清掏，将污染物排出系统，从而实现雨水初期污染的控制。

[0026] 本发明的有益效果：

[0027] (1)本发明结构简单，成本较低，无需动力，养护方便；

[0028] (2)本发明能有效去除水中的悬浮物及其上附着的其他污染物，尤其是初期小流量时的悬浮物质；

[0029] (3)本发明使用时水体上向流过滤通过漂浮滤层很好地克服了传统过滤装置表面易形成泥膜、滤层易堵塞、滤料清洗麻烦的弊端，漂浮滤层清洗方便且彻底。

附图说明

[0030] 图1为本发明的剖视结构示意图。

[0031] 图2为图1的俯视图。

[0032] 图3为本发明的漂浮滤层的立体结构示意图。

[0033] 图4为本发明的漂浮滤层的悬浮颗粒滤料压实的示意图。

[0034] 图5为本发明的漂浮滤层的悬浮颗粒滤料上浮的示意图。

[0035] 图中，1.清掏区、2.沉泥区、3.悬浮物分离区、4.溢流区、5.漂浮滤层、6.溢流堰、7.进水管、8.出水管、9.引流通道。

具体实施方式

[0036] 如图1～3所示，本实施例的分流制雨水排水系统末端漂浮式过滤装置包括带有进水口和出水口的过滤腔体，进水管7连接至进水口，出水管8连接出水口，进水管7与出水管8水平布置，进水口和出水口相对布置、且位于同一水平面。

[0037] 过滤腔体包括：引流通道9、清掏区1、沉泥区2、悬浮物分离区3、溢流区4、漂浮滤层5和溢流堰6。溢流堰6隔断过滤腔体形成引流通道9。引流通道9的下方为清掏区1，清掏区1连通沉泥区2，沉泥区2位于漂浮滤层5下方，溢流堰6上方为溢流区4(溢流口)，溢流堰6堰顶安装标高根据进水流量，上游排水安全要求而定，为保证装置出流水质，宜略高于进水管管顶标高(即进水口顶高)。

[0038] 悬浮物分离区3包括垂直布置的过滤通道以及填充在过滤通道内的漂浮滤层5，悬浮物分离区3采用上向流过滤雨水，截留其中的杂质(主要是悬浮物SS)。沉泥区2设于装置井底部，沉泥区2底面向清掏区1方向向下倾斜，便于截留的杂质的集中沉积和清掏。

[0039] 漂浮滤层5布满整个悬浮物分离区3的水平截面，漂浮滤层5的厚度则根据不同流量下的目标悬浮物SS去除率、水头损失限值进行设计。

[0040] 漂浮滤层5包括填充粒径均匀的泡沫塑料球51作为滤料，滤层的上、下承托网的孔径略小于滤料粒径，承托网为尼龙网，用于网住泡沫塑料球。泡沫塑料球51四周为矩形的刚性边框52，上承托网53和刚性边框之间连接有弹簧54，本实施例中，弹簧54设有4个，分别固定在矩形的刚性边框52的四个脚部，上承托网可通过弹簧控制沿刚性边框(刚性边框与过滤通道具有相同的长度方向)上下移动，从而改变上、下承托网之间的距离，改变漂浮滤层5的高度。

[0041] 无降雨期间，进行滤料清洗时，打开弹簧，即解除弹簧对上承托网的约束，上、下承托网间距增大，滤料上浮，变得疏松，如图4所示，同时漂浮滤层5内截留的颗粒物在重力作用下沉淀至沉泥区2，清洗完成后，将弹簧压回，即重新形成约束，如图5所示，上、下承托网的间距缩小，漂浮滤层5内部填充的滤料颗粒被压紧，从而恢复密实，具有过滤效果，不至于在上向水流冲刷下在上、下承托层间浮动。

[0042] 当降雨径流的产生，雨水沿图1中箭头方向流动，流量较小、污染较重的初期雨水从进水管7流入本实施例中，在溢流堰6的阻挡下，通过引流通道9向下流入悬浮物分离区3。水流经沉泥区2上部流入悬浮物分离区3，并通过上向流经由漂浮滤层5出流，雨水中的杂质(主要是悬浮物SS)因漂浮滤层5内部与滤料颗粒间的粘附作用，以及漂浮滤层5下表面的拦截作用而被截留，雨水得以净化。

[0043] 而随着降雨增大，降雨径流逐渐加大，污染浓度也逐渐降低，此时安全排水成为系统主要的主要功能。此工况下，雨水系统内水量增大，水位上升，超过设计负荷的流量经溢流堰6上方的溢流区4直接溢流，并由漂浮滤层5顶面直接排至出水管8，再通过出水管8直接排放，确保上游不发生漫溢和内涝。