公布日：2022.04.12
申请日：2021.11.17
分类号：C02F1/00(2006.01)I;C02F1/52(2006.01)I;E03B3/02(2006.01)I;E03F5/10(2006.01)I;E03F5/14(2006.01)I;E03F5/18(2006.01)I;E03F5/26(2006.01)I
摘要
本发明设计一种初期雨水集蓄净化池和净化工艺，包括：池体透气、雨水进水、混凝剂投加、排泥水配气、集蓄池排空5个系统，是利用雨水调蓄所需空间，在集蓄功能的基础上，兼具雨水净化及污泥排除功能，可实现水中杂质分离，无需再另行建设独立的净水构筑物；池体底部采用往复式牵引吸泥车组收集淤泥杂物，池体内无带电设备；所述净化工艺是以间歇运行方式，由配置的工控机自动控制，循序完成雨水集蓄→投加混凝剂→混凝沉淀→排泥→排（清）水→待机等过程，混凝工艺采用空气泡搅拌方式，具有用地省、工程设施利用效率高，净水效果可靠，构造简单，运行管理方便，自动化程度高等优点；且具有投资省、运行维护成本低。
权利要求书
1.一种初期雨水集蓄净化池，包括：池体（1），所述池体（1）呈下凹的长方体状，池体（1）中自上至下依次设置有：池体透气系统、雨水进水系统、混凝剂投加系统、排泥水配气系统、集蓄池排空系统；其特征在于：所述池体透气系统包括：透气管（2）；所述透气管（2）均匀分布于池体（1）顶部；所述雨水进水系统包括：水位传感器（24）、进水阀（25）；所述水位传感器（24）用于测量池体中的水位是否处于高水位或低水位或排空水位；所述进水阀（25）用于引入外部雨水；所述混凝剂投加系统包括：加药阀（3）、加药管（4）；加药阀（3）通过加药管（4）向池体（1）内加入混凝剂类沉淀药物；所述排泥水配气系统包括：排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）、牵引式双向潜水吸泥车（7）、吸泥车轨道（22）、牵引导向轮（10）、牵引绳（13）、联杆（11）和卷扬机（14）、排泥水泵（20）、鼓风机（27）、输气管（15）、输气阀（26）、排泥水管（18）、排泥阀（16）、排水阀（17）、在线浊度仪（23）；所述在线浊度仪（23）用于检测池体（1）中水体的浑浊度；所述牵引式双向潜水吸泥车（7）上固连有穿孔吸泥管（8），所述穿孔吸泥管（8）的上部与柔性连接软管（9）连接，柔性连接软管（9）的上部与排泥水配气管道（5）连接，排泥水配气管道（5）的另一端分别与排泥水泵（20）入口和输气管（15）对接；输气管（15）通过输气阀（26）与鼓风机（27）对接；排泥泵（20）出口并联排泥阀（16）和排水阀（17）；工作中的同一时段，排泥水泵（20）和鼓风机（27）仅有一台运转且，排泥阀（16）和排水阀（17）也仅有一个打开；排泥水泵（20）运转时，依次通过排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）、穿孔吸泥管（8）吸入池体（1）中沉淀的泥或水，并经排泥水管（18）向外排出；鼓风机（27）工作时，外部空气依次通过输气阀（26）、输气管（15）、排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）和穿孔吸泥管（8），向池体（1）内加入压缩空气；所述牵引式双向潜水吸泥车（7）沿池体（1）底部的长度方向呈列状串联分布，各串联的牵引式双向潜水吸泥车（7）之间通过联杆（11）铰接，构成单列吸泥车组；所述单列吸泥车组中牵引式双向潜水吸泥车（7）的数量依据池体（1）的长度设定，再根据池体（1）的宽度，设定单列吸泥车组的列数；所述单列吸泥车组的二端连接有牵引绳（13），所述牵引绳（13）通过牵引导向轮（10）与卷扬机（14）连接，所述卷扬机（14）用于牵引牵引式双向潜水吸泥车（7）在吸泥车轨道（22）上往复运动；所述集蓄池排空系统包括：排水泵（12）、排水管（19）和单向排水阀（21）；排水泵（12）的入口位于穿孔吸泥管（8）的入口之下，排水泵（12）用排空积沉于池体（1）中最低位置处的水；所述配属于池体（1）上的各类机电设备、控制阀件由与之相连的工控机自动控制。
2.基于权利要求1所述一种初期雨水集蓄净化池的净化工艺，其特征在于：初期雨水集蓄净化池在工作中设定为间歇运行方式，由配置的工控机自动控制，循序完成雨水集蓄→投加混凝剂→混凝沉淀→排泥→排（清）水→待机过程，分别如下：雨水集蓄：初期雨水通过市政雨水收集系统由进水阀（25）入池体（1）；当池内水面上升至设计水位时，通过水位传感器（24）高水位信号关闭进水阀（25），由此实现雨水调蓄功能；投加混凝剂：进水阀（25）关闭后，开启加药阀（3），将一定量的混凝剂通过加药管（4）定量投加至池内水中；混凝剂投加完成后，关闭加药阀（3）；混凝沉淀：投药完成后，开启鼓风机（27）、输气阀（26）以及卷扬机（14），关闭排泥阀（16）和排水阀（17）；空气经由输气管（15）、排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）和穿孔吸泥管（8）从池底以气泡的形式进入水中，通过气泡上升过程中对水体的扰动，完成混凝剂的混合和混凝反应；同时，卷扬机（14）通过牵引绳（13）、吸泥车联杆（11）带动牵引式双向潜水吸泥车（7）组沿吸泥车轨道（22），在一定行程内作双向往复运动，实现平面上的均匀配气，利用空气搅拌作用，完成混凝反应；设定：空气搅拌时间为20~30分钟，达到空气搅拌时间后，关闭鼓风机（27）、输气阀（26）以及卷扬机（14）；此后，水中悬浮物经混凝反应所形成的絮凝体开始静置沉淀，水中絮凝体沉降至池底，形成积泥层，池体（1）中雨水逐步得到澄清；排泥及排（清）水：经4~6小时的静置沉淀，池体（1）中绝大部分悬浮物沉至池底，再开启卷扬机（14）、排泥水泵（20）和排泥阀（16），卷扬机（14）通过牵引绳（13）、吸泥车联杆（11）带动牵引式双向潜水吸泥车（7）沿吸泥车轨道（22）在吸泥车轨道（22）上往复运动，池体（1）底部聚积的淤泥通过穿孔吸泥管（8）吸入，再经由柔性连接软管（9）、排泥水配气管道（5）、排泥泵（20）、排泥水管（18）和排泥阀（16）排至池外；当在线浊度仪（23）检测到池体（1）中雨水浑浊度低于设定值时，关闭卷扬机（14）和排泥阀（16），开启排水泵（12）和排水阀（17），将净化后的雨水排出池外；当池中水位降至设计低水位时，利用水位传感器（24）低水位信号关闭排泥水泵（20）；水池排空及待机：当雨水池内的余水排空时，利用水位传感器（24）排空水位信号关闭排水泵（12）和排水阀（17）；然后，开启进水阀（25），整个系统恢复待机状态，直至下场雨到来，重复上述过程。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术所述问题，设计一种初期雨水集蓄净化池及净化工艺，初期雨水集蓄净化池包括：池体透气、雨水进水、混凝剂投加、排泥水配气、集蓄池排空5个系统，是利用雨水调蓄所需空间，在集蓄功能的基础上，兼具雨水净化及污泥排除功能，可实现水中杂质分离，无需再另行建设独立的净水构筑物；池体底部采用往复式牵引吸泥车组收集淤泥杂物，池体内无带电设备；所述净化工艺是以间歇运行方式，由配置的工控机自动控制，循序完成雨水集蓄→投加混凝剂→混凝沉淀→排泥→排（清）水→待机等过程，混凝工艺采用空气泡搅拌方式，具有用地省、工程设施利用效率高，净水效果可靠，构造简单，运行管理方便，自动化程度高等优点；且具有投资省、运行维护成本低。
本发明的技术方案是：一种初期雨水集蓄净化池及净化工艺，所述初期雨水集蓄净化池包括：池体（1），所述池体（1）呈下凹的长方体状，池体（1）中自上至下依次设置有：在雨水调蓄所需构造空间内，通过配置相应的机电设备、管道阀件，水位水质传感器以及与之相连的自动化控制设备，形成：池体透气系统、雨水进水系统、混凝剂投加系统、排泥水配气系统、集蓄池排空系统。
所述池体透气系统包括：透气管（2）；所述透气管（2）均匀分布于池体（1）顶部；所述雨水进水系统包括：水位传感器（24）、进水阀（25）；所述水位传感器（24）用于测量池体中的水位是否处于高水位或低水位或排空水位；所述进水阀（25）用于引入外部雨水；所述混凝剂投加系统包括：加药阀（3）、加药管（4）；加药阀（3）通过加药管（4）向池体（1）内加入混凝剂类沉淀药物；所述排泥水配气系统包括：排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）、牵引式双向潜水吸泥车（7）、吸泥车轨道（22）、牵引导向轮（10）、牵引绳（13）、联杆（11）和卷扬机（14）、排泥水泵（20）、鼓风机（27）、输气管（15）、输气阀（26）、排泥水管（18）、排泥阀（16）、排水阀（17）、在线浊度仪（23）；所述在线浊度仪（23）用于检测池体（1）中水体的浑浊度；所述牵引式双向潜水吸泥车（7）上固连有穿孔吸泥管（8），所述穿孔吸泥管（8）的上部与柔性连接软管（9）连接，柔性连接软管（9）的上部与排泥水配气管道（5）连接，排泥水配气管道（5）的另一端分别与排泥水泵（20）入口和输气管（15）对接；输气管（15）通过输气阀（26）与鼓风机（27）对接；排泥泵（20）出口并联排泥阀（16）和排水阀（17）；工作中的同一时段，排泥水泵（20）和鼓风机（27）仅有一台运转且，排泥阀（16）和排水阀（17）也仅有一个打开；排泥水泵（20）运转时，依次通过排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）、穿孔吸泥管（8）吸入池体（1）中沉淀的泥或水，并经排泥水管（18）向外排出；鼓风机（27）工作时，外部空气依次通过输气阀（26）、输气管（15）、排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）和穿孔吸泥管（8），向池体（1）内加入压缩空气；所述牵引式双向潜水吸泥车（7）沿池体（1）底部的长度方向呈列状串联分布，各串联的牵引式双向潜水吸泥车（7）之间通过联杆（11）铰接，构成单列吸泥车组；所述单列吸泥车组中牵引式双向潜水吸泥车（7）的数量依据池体（1）的长度设定，再根据池体（1）的宽度，设定单列吸泥车组的列数；单列吸泥车组的二端连接有牵引绳（13），所述牵引绳（13）通过牵引导向轮（10）与卷扬机（14）连接，所述卷扬机（14）用于牵引牵引式双向潜水吸泥车（7）在吸泥车轨道（22）上往复运动；所述集蓄池排空系统包括：排水泵（12）、排水管（19）和单向排水阀（21）；排水泵（12）的入口位于穿孔吸泥管（8）的入口之下，排水泵（12）用排空积沉于池体（1）中最低位置处的水；所述配属于池体（1）上的各类机电设备、控制阀件由与之相连的工控机自动控制。
本发明还公开了一种初期雨水集蓄净化工艺，初期雨水集蓄净化池在工作中设定为间歇运行方式，由配置的工控机自动控制，循序完成雨水集蓄→投加混凝剂→混凝沉淀→排泥→排（清）水→待机等过程，分别如下：雨水集蓄：初期雨水通过市政雨水收集系统由进水阀（25）入池体（1）。当池内水面上升至设计水位时，通过水位传感器（24）高水位信号关闭进水阀（25），由此实现雨水调蓄功能；投加混凝剂：进水阀（25）关闭后，开启加药阀（3），将一定量的混凝剂通过加药管（4）定量投加至池内水中。混凝剂投加完成后，关闭加药阀（3）；混凝沉淀：投药完成后，开启鼓风机（27）、输气阀（26）以及卷扬机（14），关闭排泥阀（16）和排水阀（17）。空气经由输气管（15）、排泥水配气管道（5）、柔性连接软管（9）和穿孔吸泥管（8）从池底以气泡的形式进入水中，通过气泡上升过程中对水体的扰动，完成混凝剂的混合和混凝反应。同时，卷扬机（14）通过牵引绳（13）、吸泥车联杆（11）带动牵引式双向潜水吸泥车（7）组沿吸泥车轨道（22），在一定行程内作双向往复运动，实现平面上的均匀配气，利用空气搅拌作用，完成混凝反应。
达到设定的空气搅拌时间后（约20~30分钟），关闭鼓风机（27）、输气阀（26）以及卷扬机（14）。此后，水中悬浮物经混凝反应所形成的絮凝体开始静置沉淀，水中絮凝体沉降至池底，形成积泥层，池体（1）中雨水逐步得到澄清。
排泥及排（清）水：经长时间（约4~6小时）静置沉淀、水中绝大部分悬浮物沉至池底且水质达标后，开启卷扬机（14）、排泥水泵（20）、排泥阀（16）。卷扬机（14）通过牵引绳（13）、吸泥车联杆（11）带动牵引式双向潜水吸泥车（7）沿吸泥车轨道（22），在一定行程内作双向往复运动，池底集泥通过穿孔吸泥管（8）吸入，再经由柔性连接软管（9）、排泥水配气管道（5）、排泥泵（20）、排泥水管（18）和排泥阀（16）排至池外作另行处理与处置。
当在线浊度仪（23）检测到池体（1）中雨水浑浊度低于设定值时，关闭卷扬机（14）和排泥阀（16），开启排水泵（12）和排水阀（17），将净化后的雨水排出池外。当池中水位降至设计低水位时，利用水位传感器（24）低水位信号关闭排泥水泵（20）。
水池排空及待机：当雨水池内的余水排空时，利用水位传感器（24）排空水位信号关闭排水泵（12）和排水阀（17）。然后，开启进水阀（25），整个系统恢复待机状态，直至下场雨到来，重复上述过程。
水池排空时间可根据初雨污染治理系统的降雨控制频次（两场雨的间隔时间）而定。
由上述技术方案可知，本发明一种初期雨水集蓄净化池，是利用雨水调蓄池的构造空间，采用间歇式物理化学处理方法，循序实现雨水调蓄与处理功能，处理效果可操控性强，构造简单，运行、维护、管理方便，投资及运行成本低，自动化程度高。
从上述对技术方案的分析可知，与目前常用的初期雨水集蓄净化设施相比，本发明具有如下显著特点：（1）在同一个构筑物内短历时完成雨水集蓄和雨水处理功能。即，利用雨水调池空间，即可实现水中杂质分离，无需输送至城市污水厂处理或建设独立的初期雨水净化厂；（2）为适合构筑物工艺构造要求，混凝工艺采用空气泡搅拌方式。
（3）由于雨水处理采用间歇式运行方式，混凝及沉淀时间的具有高度的可调性，从而可获得比连续式运行方式更好的处理效果；（4）初期雨水净化及水池排空时间短，从处理到排空的全过程耗时可小于12小时，适用于降雨场次间隔较短的场合；（5）采用往复式牵引吸呢车组，除潜水排水泵外，水池内无其它机电设备，适用于雨水调蓄池地下埋设深度较大、池内环境潮湿的特点；（6）构造简单，运行、维护、管理方便，投资及运行成本低，自动化程度高。
（发明人：杨开;李献芳;李俊龙;田亚辉）
