地埋式高效初期雨水处理装置.pdf

本发明公开了地埋式高效初期雨水处理装置，该装置集混凝沉淀、气浮、快速过滤技术和智能检测为一体，具有占地面积小、处理效率高，抗负荷能力强等特点，不仅具有按水质状况自动调节初期雨水的处理力度，快速地对初期雨水进行混凝沉淀、气浮、水体复氧和过滤等处理，既节能又能达到理想的去污效果，而且具有远程监控能力，管理人员可随时随地地监视排水管网的流量和水质状况，以及该水处理装置内雨污水处理的状态，并可以进行远程智能控制，极大地方便了对雨污水管网的管理，达到了提高人们对雨污水治理的掌控能力的目的。

权利要求书
1.  地埋式高效初期雨水处理装置，其特征是它包括智能截污系统、内置智能控制柜的控制室、内置鼓风机组、储气罐和搅拌机的泵房、内置垃圾池的清污间、内置格栅的格栅过滤池、混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池、快滤池和冲洗池等，所述智能截污系统包括进水管道、溢流管道、截污管道和截流井，所述截流井内适配有分别与智能控制柜信号连接的水位检测探头、第一水质检测探头和水力翻板，所述截污管道通过与智能控制柜信号连接的第一速闭阀门和格栅过滤池连通，所述清污间位于格栅过滤池上方，所述格栅过滤池一端通过与智能控制柜信号连接的第二速闭阀门和污水管网连通，所述格栅过滤池、混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池依次连通，所述冲洗池通过与智能控制柜信号连接的气动冲洗闸门分别与混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池底部连通，所述搅拌机的搅拌叶伸入混凝沉淀池内，所述气浮池内适配有与智能控制柜信号连接的微孔曝气盘/管，所述微孔曝气盘/管通过排气管道和储气罐连通，所述快滤池一侧设有出水口，出水口低于混凝沉淀池进水口，所述冲洗池一侧适配有冲洗池进水口，所述冲洗池进水口与出水口等高，所述出水口和冲洗池进水口上均适配有拍门，所述快滤池内出水口下方间适配有悬浮填料过滤层，所述快滤池内还设有第二水质检测探头。

2.  如权利要求1所述的地埋式高效初期雨水处理装置，其特征是所述气浮池包括依次排列连通的第一同向气浮池、逆向气浮池和第二同向气浮池，所述第一同向气浮池与混凝沉淀池的底部连通，所述逆向气浮池和第一同向气浮池之间设有将气浮池垂直隔断的第一隔板，所述第一隔板顶部开设有连通口，所述第二同向气浮池和逆向气浮池之间设有将气浮池垂直隔断的第二隔板，所述第二隔板底部开设有连通口，所述第二同向气浮池和缓流分离池之间设有将气浮池垂直隔断的第三隔板，所述第三隔板顶部开设有连通口，所述的第一隔板和第三隔板顶面高度相等，均低于出水口下沿口，所述微孔曝气盘/管在气浮池内底部沿水平方向分布。

3.  如权利要求2所述的地埋式高效初期雨水处理装置，其特征是所述缓流分离池的横截面大于混凝沉淀池、第一同向气浮池、逆向气浮池和第二同向气浮池中任一个的横截面。

4.  如权利要求1所述的地埋式高效初期雨水处理装置，其特征是所述混凝沉淀池、逆向气浮池和缓流分离池内底部设有集泥槽，所述集泥槽位于与气动冲洗闸门相对的一侧，所述集泥槽内适配有泥浆泵。

5.  如权利要求1所述的地埋式高效初期雨水处理装置，其特征是所述悬浮填料过滤层包括上滤网、下滤网和填充在上滤网与下滤网之间的悬浮式过滤填料，所述悬浮填料过滤层距离出水口下沿不小于500mm。

说明书地埋式高效初期雨水处理装置
技术领域
本发明涉及一种初期雨水处理的装置，该装置一般安装在城市合流制管道或雨水管道上，适用于在没有污水处理厂或污水处理厂处理能力不足以处理初期雨水的场合。
背景技术
近年来，我国环境污染问题甚是严重，恶臭水体、雾霾等现象相当普遍，举国上下高度重视，特别是水环境问题，对人们的生活影响巨大。目前，我国城市排水系统主要有合流制和分流制两种雨污水排水系统。其中合流制排水系统占据主导地位，城市雨污水管网错接乱接现象普遍，许多城市面临着污水处理厂的处理能力不足，每到下雨时节，污水处理厂被迫关闭污水管网，导致大量的初期雨水和污水外流，造成了严重的环境污染；一些发达城市花费大量人力物力进行雨污水分流改造工程，分流后的雨水直接排放到自然水体，这样一来污水得到了很好的控制，但是水环境污染却并没有因此而有所改善，反而日益严峻。经过再三研究分析，原来根源在于忽略了初期雨水污染。
初期雨水，在降雨初期溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体, 降落地面后, 冲刷沥青混凝土道路，加上雨污渠道中存积的污水、污泥及垃圾等, 使得雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质，因此，初期雨水的污染程度较高, 通常超过了普通的城市污水的污染程度。在科技高速发展的今天，人们面对初期雨水污染，仍然缺乏有效的治理措施和掌控手段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的排水系统对污染性初期雨水无法进行高效处理，初期雨水的任意排放造成大量污染，为此提供一种地埋式高效初期雨水处理装置。
    本发明的技术方案是：地埋式高效初期雨水处理装置，它包括智能截污系统、内置智能控制柜的控制室、内置鼓风机组、储气罐和搅拌机的泵房、内置垃圾池的清污间、内置格栅的格栅过滤池、混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池、快滤池和冲洗池等，所述智能截污系统包括进水管道、溢流管道、截污管道和截流井，所述截流井内适配有分别与智能控制柜信号连接的水位检测探头、第一水质检测探头和水力翻板，所述截污管道通过与智能控制柜信号连接的第一速闭阀门和格栅过滤池连通，所述清污间位于格栅过滤池上方，所述格栅过滤池一端通过与智能控制柜信号连接的第二速闭阀门和污水管网连通，所述格栅过滤池、混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池依次连通，所述冲洗池通过与智能控制柜信号连接的气动冲洗闸门分别与混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池底部连通，所述搅拌机的搅拌叶伸入混凝沉淀池内，所述气浮池内适配有与智能控制柜信号连接的微孔曝气盘/管，所述微孔曝气盘/管通过排气管道和储气罐连通，所述快滤池一侧设有出水口，出水口低于混凝沉淀池进水口，所述靠冲洗池一侧适配有冲洗池进水口，所述冲洗池进水口与出水口等高，所述出水口和冲洗池进水口上均适配有拍门，所述快滤池内出水口下方间适配有悬浮填料过滤层，所述快滤池内还设有第二水质检测探头。
    上述方案中所述气浮池包括依次排列连通的第一同向气浮池、逆向气浮池和第二同向气浮池，所述第一同向气浮池与混凝沉淀池的底部连通，所述逆向气浮池和第一同向气浮池之间设有将气浮池垂直隔断的第一隔板，所述第一隔板顶部开设有连通口，所述第二同向气浮池和逆向气浮池之间设有将气浮池垂直隔断的第二隔板，所述第二隔板底部开设有连通口，所述第二同向气浮池和缓流分离池之间设有将气浮池垂直隔断的第三隔板，所述第三隔板顶部开设有连通口，所述的第一隔板和第三隔板顶面高度相等，均低于出水口下沿口，所述微孔曝气盘/管在气浮池内底部沿水平方向分布。
    上述方案中所述缓流分离池的横截面大于混凝沉淀池、第一同向气浮池、逆向气浮池和第二同向气浮池中任一一个的横截面。
    上述方案中所述混凝沉淀池、逆向气浮池和缓流分离池内底部设有集泥槽，所述集泥槽位于与气动冲洗闸门相对的一侧，所述集泥槽内适配有泥浆泵。
    上述方案中所述悬浮填料过滤层包括上滤网、下滤网和填充在上滤网与下滤网之间的悬浮式过滤填料，所述悬浮填料过滤层距离出水口下沿不小于500mm。
上述方案中所述水位检测探头和第一水质检测探头靠近进水管道，所述第一水质检测探头距离截流井底部10～20cm，所述第二水质检测探头靠近出水口且位于悬浮填料过滤层上方10～20cm。
上述方案中所述格栅过滤池的格栅安装角度与水平成50°～80°。
上述方案中所述混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池的顶部分别适配有人孔，所述清污间、泵房和控制室分别适配有门窗。
本发明的有益效果是该装置集混凝沉淀、气浮、快速过滤技术和智能检测为一体，具有占地面积小、处理效率高，抗负荷能力强等特点，可快速地对初期雨水进行混凝沉淀、气浮、水体复氧和过滤等处理，有效去除由初期雨水从合流制管道中带来的雨污水中的SS悬浮物和油污，SS悬浮物去除率可达90%—99.5%以上，色度的去除率可达到70%—95%，并消减COD、和BOD等污染源（消减60%以上）；同时，可到达对处理后的水高效复氧的目的，并且通过智能监控极大地提高了人们对雨污水治理的掌控能力，具有技术性能稳定可靠，处理负荷高、抗水量和水质变化能力较强、处理效率高，投资省，占地少，维护方便等优点，适用于在没有污水处理厂或污水处理厂处理能力不足以处理初期雨水的场合。
附图说明
图1是地埋式高效初期雨水处理装置的工艺原理图 ；
图2是地埋式高效初期雨水处理装置的平面布置图 ；
图3是图2的A-A剖面图；
图4是图2的B-B的剖面图；
图5是图3的C-C的剖面图；
图中，1、进水管道，2、截污管道，3、溢流管道，4、截流井， 5、水位检测探头，6、第一水质检测探头，7、水力翻板，8、第一速闭闸门，9、格栅，10、格栅过滤池，11、第二速闭闸门，12、污水管网，13、混凝沉淀池，14、集泥槽，15、泥浆泵，16、第一同向气浮池，17、逆向气浮池，18、第二同向气浮池，19、气动冲洗闸门，20、缓流分离池，21、快滤池，22、冲洗池，23、出水口，24、拍门，25、冲洗池进水口，26、清污间，27、垃圾池，28、智能控制柜，29、控制室，30、鼓风机组，31、储气罐，32、搅拌机，33、泵房，34、人孔，35、门窗，36、排气管道，37、微孔曝气盘/管，38、第二水质探头，39、悬浮填料过滤层，40、第一隔板，41、第二隔板，42、第三隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图5所示，本发明主要包括智能截污系统、内置智能控制柜28的控制室29、内置鼓风机组30、储气罐31和搅拌机32的泵房33、内置垃圾池27的清污间26、内置格栅9的格栅过滤池10、混凝沉淀池13、气浮池、缓流分离池20、快滤池21和冲洗池22，所述智能截污系统包括进水管道1、溢流管道3、截污管道2和截流井4，所述截流井4内适配有分别与智能控制柜信号连接的水位检测探头5、第一水质检测探头6和水力翻板7，所述截污管道通过与智能控制柜信号连接的第一速闭阀门9和格栅过滤池10连通，所述清污间26位于格栅过滤池10上方，所述格栅过滤池10一端通过与智能控制柜信号连接的第二速闭阀门11和污水管网12连通，所述格栅过滤池10、混凝沉淀池13、气浮池、缓流分离池20和快滤池21依次连通，混凝沉淀池13与气浮池的连通处位于混凝沉淀池的底部，所述冲洗池22通过与智能控制柜信号连接的气动冲洗闸门19分别与混凝沉淀池13、气浮池、缓流分离池20和快滤池21等底部连通，所述搅拌机32的搅拌叶伸入混凝沉淀池13内，气浮池可以包括依次排列连通的第一同向气浮池16、逆向气浮池17和第二同向气浮池18，所述第一同向气浮池16与混凝沉淀池13的底部连通，使得水流经过时由混凝沉淀池13的底部进入第一同向气浮池16，所述所述逆向气浮池17和第一同向气浮池16之间设有将气浮池垂直隔断的第一隔板40，所述第一隔板40顶部开设有连通口，使得水流经过时由第一同向气浮池16的顶部漫入逆向气浮池17，所述第二同向气浮池18和逆向气浮池17之间设有将气浮池垂直隔断的第二隔板41，所述第二隔板41底部开设有连通口，使得水流经过时由逆向气浮池17的底部流入第二同向气浮池18，所述第二同向气浮池18和缓流分离池20之间设有将气浮池垂直隔断的第三隔板42，所述第三隔板42顶部开设有连通口，使得水流经过时由第二同向气浮池18的顶部漫入缓流分离池20。所述气浮池内适配有与智能控制柜信号连接的微孔曝气盘/管37，,所述微孔曝气盘/管37在气浮池内底部沿水平方向分布，所述微孔曝气盘/管37通过排气管道36和储气罐31连通，所述快滤池21一侧设有出水口23，出水口23低于混凝沉淀池13进水口，所述靠冲洗池22一侧适配有冲洗池进水口25，所述冲洗池进水口25与出水口23等高，所述出水口23和冲洗池进水口25上均适配有拍门24，所述快滤池21内出水口23下方适配有悬浮填料过滤层39，所述快滤池21内还设有第二水质检测探头38，所述的第一隔板40和第三隔板42的高度低于出水口23，为了保证缓流分离池20的沉淀效果，缓流分离池20的横截面大于混凝沉淀池13、第一同向气浮池16、逆向气浮池17和第二同向气浮池18中任一个的横截面，利于放缓水流。
混凝沉淀池13、逆向气浮池17和缓流分离池20内底部设有集泥槽14，所述集泥槽位于与气动冲洗闸门相对的一侧，集泥槽内适配有泥浆泵15，将沉淀的杂物排走。
悬浮填料过滤层39可以包括上滤网、下滤网和填充在上滤网与下滤网之间的悬浮式过滤填料，所述悬浮填料过滤层39距离出水口23下沿不小于500mm，防止经过出水口的水流扰动悬浮填料过滤层。
混凝沉淀池13、气浮池、缓流分离池20和快滤池21的顶部分别适配有人孔34，所述清污间26、泵房33和控制室29分别适配有门窗35。
水位检测探头5和第一水质检测探头6靠近进水管道1，所述第一水质检测探头6最好距离截流井4底部10～20cm，所述第二水质检测探头38最好靠近出水口23且位于悬浮填料过滤层39上方10～20cm。
为了保证格栅9的最佳拦污效果，格栅过滤池10的格栅9安装角度最好与水平成50°～80°。
其中，第一水质检测探头6、水位检测探头5、水力翻板7、搅拌机32、微孔曝气盘/管37、鼓风机30、储气罐31、第二水质检测探头38、第一速闭阀门8、第二速闭阀门11和气动冲洗闸门19都和智能控制柜28信号连接，受其控制整合。
        本发明的工作原理如下：
工作时，首先检测截流井内的第一水质探头检测数据，将该水质数据信号与直接排水设定值进行比较，确认流经进水管道的水质状况，若水质良好，满足直接排水规范要求，智能控制柜发出关闭第一速闭闸门信号，第一速闭闸门受控自动关闭截污管道，从进水管道流来的洁净雨水在截流井内汇集，当水位达到设定水位时，水力翻板自动打开，洁净雨水得以直接排放；若流经进水管道的水质不满足直接排水规范要求，水力翻板起截流堰板的作用，智能控制柜自动打开第一速闭闸门，水流经过格栅过滤流入格栅过滤池，通过格栅去除一些较大悬浮物；与此同时，智能控制柜将第一水质探头的检测信号进行进一步识别，确认流入的水的污染程度，若污染程度高于重度污水设定值，自动打开第二速闭闸门，使这部分水流入污水管网；若污染程度低于重度污水设定值，则水流为中轻度污染，关闭第二速闭闸门，水流进入混凝沉淀池，进行混凝沉淀预处理，使一些较大颗粒沉淀聚集在集泥槽中，通过泥浆泵将其排除，此时智能控制柜根据污染程度确定缓凝剂的加药量和搅拌机是否工作以及工作力度等；水流经过混凝沉淀后进入气浮池，先从混凝沉淀池底部进入第一同向气浮池，再从第一同向气浮池顶部流入逆向气浮池，再从逆向气浮池底部通过第二隔板流入第二同向气浮池，水流流向经过上下反复交替变换，气浮池内的水均匀流动，微孔曝气盘或微孔曝气管在鼓风机和储气罐的作用下，喷出大量细小的微气泡，形成水、气及需去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促进微细气泡粘附在需去除的微小油污颗粒等有机物上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，由于第一同向气浮池与逆向气浮池之间第一隔板高度低于出水口高度，水流在从第一同向气浮池通过第一隔板上溢到逆向气浮池时，水流不扰动水面SS悬浮物和油污等，这些SS悬浮物和油污等被逆向气浮池与第二同向气浮池间的第二隔板阻挡，从而被分离去除，在此不仅可以去除污水中处于乳化状态的油以外，还可以除去污水中密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的杂质，水流在气浮池内，经过水气同向和水气异向交替更迭，不仅改善了气浮效果，而且增强了水体复氧效果；水流经过气浮处理后进入缓流分离池，由于缓流分离池的过流截面积较大，水流速度变慢，剩余的杂质再次沉淀，沉淀物经集泥槽泥浆泵抽走，送往污水管网；水流从缓流分流池底部进入快滤池，使经过气浮处理而漂浮的悬浮物停留在缓流分离池水面，进一步去除了SS悬浮物和油污等；水流在快滤池中经过悬浮式填料过滤层过滤后，水质达到设定的排放要求，分别从冲洗池进水口和出水口排出，洁净水通过冲洗池进水口进入冲洗池，利用冲洗池进水口上的拍门使冲洗池蓄满水，当格栅过滤池、混凝沉淀池、气浮池、缓流分离池和快滤池（也可以合称为水处理池）内的沉淀物需清理时，关闭第一速闭闸门，利用泥浆泵将水处理池内的水排尽，此时在鼓风机的作用下，储气罐内储存了足够的气体，智能控制系统通过控制排气管道上的阀门打开气动冲洗闸门，冲洗池内的水在重力的作用下，对水处理池底部沉淀物进行冲洗，冲洗完毕后，沉淀物在冲洗水流的作用下，被带入集泥槽，智能控制系统自动启动泥浆泵，将污泥排出，可实现定期或不定期自动冲洗功能；在快滤池的出水口外设置了能够防倒灌的拍门，防止大雨引起出水口处水位上升，倒灌进入水处理池。
由于混凝沉淀池进水口水位高于快滤池的出水口水位，水流在重力的作用下，从水处理池流过，当混凝沉淀池进水口和快滤池的出水口的水位差较大时，装置内的水流较快，智能控制柜通过第二水质检测探头的检测数据自动调节混凝沉淀和微孔曝气的强度，以及缓凝剂的加药量，从而改变混凝沉淀和气浮的效果，实现水处理自动控制调节功能；当装置内气浮等装置需要维护时，关闭第一速闭闸门、第二速闭闸门和气动冲洗闸门，利用泥浆泵排干装置内的水，维护人员通过人孔进入装置内，进行检查和维护工作。
智能控制柜与移动网络互联，使该装置不仅具有按水质状况自动调节初期雨水的处理力度，既节能又能达到理想的去污效果，而且具有远程监控能力，管理人员可随时随地地监视排水管网的流量和水质状况，以及该水处理装置内雨污水处理的状态，并可以进行远程智能控制，极大地方便了对雨污水管网的管理，达到了提高人们对雨污水治理的掌控能力的目的。
该装置水流停留时间短，自然布水，水体扰动小，出水SS悬浮物和油脂低，去除率可达90%—99.5%以上，色度的去除率可达到70%—95%，对水中的COD、BOD也有较好的削减效果。同时还对水流进行复氧，增强水体活性，改善水质，初期雨水经过处理后，利用水处理池进出水口的水位差，通过重力流排入水体，无需动力设备提升，大大地节约了能源。