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1、(10)申请公布号 CN 103397680 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103397680 A *CN103397680A* (21)申请号 201310317294.6 (22)申请日 2013.07.25 E03B 3/02(2006.01) (71)申请人 安徽理工大学 地址 232001 安徽省淮南市舜耕中路 168 号 (72)发明人 戎贵文 杨琦 漆晟杰 吴亚萍 闫乐 袁岳 (54) 发明名称 一种全自动屋顶雨水收集净化装置 (57) 摘要 本发明公开了一种全自动屋顶雨水收集净化 设备， 包括初期雨水弃流装置、 中后期雨水收集装 置和净化装置。初期雨水弃流。
2、装置包括浮块、 卡 槽、 滑轮组、 平衡桶、 弃流水箱、 溢流孔和弃流孔， 上部连接落水管， 下部连接中后期雨水收集管道 ； 中后期雨水收集装置包括雨水收集管道、 储水箱、 取水口和 U 型水管 ； 净化装置包括浮球、 吸热托 盘、 太阳能集热管和集水箱， 顶部为斜型太阳能聚 光玻璃板， 吸热托盘吸收太阳能聚光玻璃板聚集 的光热， 并与太阳能集热管相通。 本发明实现了在 无人工操作且无任何电气设备控制情况下的雨水 收集与净化， 设计巧妙， 结构合理， 绿色环保， 有效 地提高了雨水资源的利用率， 具有重要的实用价 值和广阔的应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页。
3、 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103397680 A CN 103397680 A *CN103397680A* 1/1 页 2 1.一种全自动屋顶雨水收集净化设备， 主体为雨水弃流装置、 收集装置和净化装置。 其 特征在于 ： 所述的雨水弃流装置包括滑轮组 （2） 、 溢流孔 （3） 、 平衡桶 （4） 、 弃流水箱 （5） 、 弃 流孔 （6） 、 卡槽 （7） 、 吊绳 （8） 和浮块 （9） ， 上部连接带有格栅的落水管 （1） ， 下部连接中后期 雨水收集管道 （11） ； 。
4、所述的雨水收集装置包括雨水收集管道 （11） 、 储水箱 （12） 、 储水箱取 水口 （13） 和 U 型水管 （14） ， 所述的雨水收集管道 （11） 的进口与落水管 （1） 和挡板 （10） 相 连接， 出口与储水箱 （12） 相通 ； 所述的净化装置包括太阳能集热管 （18） 、 浮球 （19） 、 吸热托 盘 （20） 、 斜型太阳能聚光玻璃板 （21） 、 浮球阀 （22） 和集水箱 （15） ； 所述的雨水收集装置与 净化装置通过 U 型水管 （14） 相连通。 2. 根据权利要求 1 所述的弃流装置， 其特征在于 ： 所述的落水管 （1） 入口处安装有格 栅， 用来阻挡屋面雨。
5、水中较大的杂物， 方便后期雨水的再处理。 3. 根据权利要求 1 所述的弃流装置， 其特征在于 ： 所述的滑轮组 （2） 两端分别连接平 衡桶 （4） 和浮块 （9） ， 浮块 （9） 的重量大于平衡桶 （4） 的重量， 在降雨过程中， 雨水充满弃流 水箱 （5） 后通过溢流孔 （3） 进入平衡桶 （4） ， 通过两端重力的改变带动滑轮组 （2） 转动， 浮块 （9） 上升封闭弃流水箱 （5） 的进口， 从而实现初期雨水的弃流。 4.根据权利要求1所述的弃流装置， 其特征在于 ： 所述的弃流水箱 （5） 的体积是由屋面 面积和弃流深度 （2mm） 确定的， 箱体侧面的溢流孔 （3） 所在的位置。
6、为预设水位。 5.根据权利要求1所述的弃流装置， 其特征在于 ： 所述的平衡桶 （4） 排完桶内水的时间 为两天， 避免短期内二次降雨的初期雨水被浪费 ； 平衡桶 （4） 中水量排干后， 平衡桶 （4） 的 重量重新小于浮块 （9） 的重量， 浮块 （9） 落下， 平衡桶 （4） 上升， 装置恢复到初始状态。 6. 根据权利要求 1 所述的收集装置， 其特征在于 ： 所述的储水箱 （12） 与雨水收集管道 （11） 相通， 通过 U 型水管 （14） 连接净化装置， 并设有储水箱取水口 （13） 。 7. 根据权利要求 1 所述的净化装置， 其特征在于 ： 所述的 U 型水管 （14） 与浮球。
7、阀 （22） 可以控制单次进入净化装置的雨水量， 使得雨水得以分批净化处理 ； 所述的浮球阀 （22） ， 其工作原理为， 净化装置中无水时， 浮球 （19） 一端下沉， 当储水箱中来雨水后， 雨水将浮球 阀 （22） 内的活塞顶起， 雨水进入净化装置， 当水量上升至预定水位时， 浮球 （19） 在浮力的 作用下上浮， 通过杠杆将另一端的活塞压下， 堵住浮球阀 （22） 的进水口， 达到控制净化装置 中雨水量的目的。 8.根据权利要求1所述的净化装置， 其特征在于 ： 所述的斜型太阳能聚光玻璃板 （21） ， 将太阳光聚集， 增强阳光强度， 提高吸热托盘 （20） 的能量密度， 斜型的结构设计。
8、有利于蒸发 的雨水沿净化装置内壁流入到下部集水箱 （15） 。 9. 根据权利要求 1 所述的净化装置， 其特征在于 ： 所述的吸热托盘 （20） 可以高效地吸 收太阳能聚光玻璃板 （21） 聚集的光热， 加快雨水蒸发 ； 所述的太阳能集热管 （18） 辅助吸热 托盘 （20） ， 增加对太阳能的吸收， 提高装置的净化效率。 权 利 要 求 书 CN 103397680 A 2 1/3 页 3 一种全自动屋顶雨水收集净化装置 技术领域 0001 本发明涉及一种全自动屋顶雨水收集净化设备， 属于集水技术领域， 能在无任何 电气设备控制的前提下， 自动实现对屋面雨水的选择性收集与净化， 整个过程无。
9、需人工操 作。 背景技术 0002 全球性水资源短缺与水体污染问题关系到粮食安全、 生态安全、 环境安全和经济 安全， 甚至生命安全， 是当前亟待解决的重大问题。根据水利部官方统计， 我国当前水资源 短缺情况十分突出， 淡水资源总量为 28000 亿立方米， 居世界第 6 位， 但人均只有 2200 立方 米， 人均水资源量仅为世界人均水平的四分之一， 在世界上名列第121位， 是全球13个人均 水资源最贫乏的国家之一。全国 669 座城市中有 400 多座供水不足， 110 座严重缺水 ； 在 32 个百万人口以上的特大城市中， 有 30 个长期受缺水困扰 ； 在 46 个重点城市中， 45。
10、.6水质 较差， 14 个沿海开放城市中有 9 个严重缺水。北京、 天津、 青岛、 大连等城市缺水最为严重。 0003 近年来， 受全球气候变化影响， 全球范围内暴雨洪水灾害频繁， 城市多次发生特大 暴雨， 内涝严重。 解决城市内涝， 既要排水也要蓄水， 充分利用渗、 蓄措施就地消化降雨是治 理城市内涝最有效的方式。 雨水收集既可以降低内涝发生几率、 减少排涝系统建设工程量、 减轻河道的排水压力， 也可以缓解水资源短缺的压力。 雨水收集是实现雨水资源化、 涵养地 下水、 减轻城市洪涝和排水系统压力、 改善和修复城市水环境的重要手段， 已经成为缓解水 资源短缺、 减轻雨洪危害、 提高雨水利用率的。
11、重要举措之一。 0004 屋顶雨水相对于地面雨水而言， 水质较好， 而且容易收集。屋顶自然集雨面大， 泥 沙和杂物较少， 通过落水管与地面收集装置连接， 方便实现雨水收集。然而， 目前的屋顶雨 水收集净化装置较少， 而且存在明显的缺陷和不足 ： 0005 (1) 无区别地加以收集， 增加净化成本 0006 屋面雨水中的污染物主要来源于屋面材料分解产物和大气中的污染物。由于屋 面初期雨水中的污染物浓度相对较高， 水质较混浊， 随着降雨的持续， 雨水的水质将明显提 高。这一变化规律对雨水收集利用设计具有重要价值。若在雨水收集时弃流掉初期污染严 重的径流雨水， 便可以大大降低后续净化的成本。目前的雨。
12、水收集装置缺少初期雨水弃流 过程， 致使储水箱中全部雨水受到初期雨水的影响， 增加了雨水处理净化的难度。 如专利申 请号为 200920259745.4、 名称为 雨水收集净化装置 的实用新型专利公开了一种雨水收 集净化装置， 包括集水板和集水管， 集水管出口连接沉淀池， 沉淀池上部设置溢流孔， 溢流 孔另一端连接蓄水池， 蓄水池底部设置出水管 ； 又如专利申请号为 201010040064.6、 名称 为 一种雨水收集净化方法及装置 的发明专利公开了一种雨水收集净化方法及装置， 通过 集雨面将雨水收集后， 流入一沉淀池中进行初级沉淀净化， 然后雨水进行过滤净化后流入 水窖进行进一步的雨水净化。
13、。但采用沉淀方法难以去除雨水中的污染物， 沉淀池还需要经 常清理， 额外增加收集净化成本。 在降雨过程中， 沉淀池受到雨水冲积， 也不容易沉淀， 导致 从溢流孔流出的雨水仍携带污泥和污染物， 净化不彻底。 如果采用弃流装置， 将初期污染严 说 明 书 CN 103397680 A 3 2/3 页 4 重、 杂质较多的雨水与后期的雨水分离， 将会大大降低雨水净化成本。 0007 (2) 净化程序复杂， 净化效率低 0008 现有的雨水收集净化方法和装置采用沉淀、 吸附、 加药消毒等传统污水净化方法， 对雨水净化效果不明显， 而且程序复杂。无论是在屋顶修建蓄水系统， 还是屋顶蓄水与渗 井、 渗沟相。
14、结合的回补系统， 采用沉淀、 吸附、 加药消毒等净化措施， 都不是雨水净化的优选 方法。净水膜的利用也进入了我国水再生回用技术的领域， 但该项技术应用于雨水收集净 化时， 净化效率不明显， 难以发挥它的功效， 成本太高， 不符合节能减排的发展方向。 发明内容 0009 本发明的目的 ： 0010 提供一种全自动屋顶雨水收集净化设备， 解决现有雨水收集净化装置占地大、 结 构复杂、 成本高等问题。 0011 本发明的技术方案 0012 为了实现上述目的， 本发明提供了一种全自动屋顶雨水收集净化设备， 包括初期 雨水弃流装置、 中后期雨水收集装置和净化装置。所述的初期雨水弃流装置包括浮块、 卡 槽。
15、、 滑轮组、 平衡桶、 弃流水箱、 溢流孔和弃流孔， 上部连接落水管， 下部连接中后期雨水收 集管道 ； 落水管和雨水收集管道交汇处是弃流水箱的选择性进口， 由卡槽、 吊绳、 浮块和挡 板组成， 浮块通过吊绳与滑轮组相连， 滑轮组的另一端连接平衡桶。 所述的中后期雨水收集 装置包括雨水收集管道、 储水箱、 储水箱取水口和 U 型水管。所述的净化装置包括浮球、 吸 热托盘、 太阳能集热管和集水箱， 顶部为斜型太阳能聚光玻璃板， 吸热托盘吸收太阳能聚光 玻璃板聚集的光热， 并与太阳能集热管相通。 附图说明 0013 图 1 为本发明所述一种全自动屋顶雨水收集净化装置结构示意图 0014 图 2 为。
16、本发明所述装置雨水弃流装置结构平面图。 0015 图 3 为本发明所述装置净化装置结构平面图。 0016 图 4 为本发明所述装置浮球阀结构平面图。 0017 图中 ： 1-落水管 ； 2-滑轮组 ； 3-溢流孔 ； 4-平衡桶 ； 5-弃流水箱 ； 6-弃流孔 ； 7-卡 槽 ； 8-吊绳 ； 9-浮块 ； 10-挡板 ； 11-雨水收集管道 ； 12-储水箱 ； 13-储水箱取水口 ； 14-U型 水管 ； 15-集水箱 ； 16-集水箱取水口 ； 17-净化装置 ； 18-太阳能集热管 ； 19-浮球 ； 20-吸热 托盘 ； 21- 斜型太阳能聚光玻璃板 ； 22- 浮球阀。 具体实施。
17、方式 0018 下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。 0019 如图 1 4 所示， 一种全自动屋顶雨水收集净化设备， 包括初期雨水弃流装置、 中 后期雨水收集装置和净化装置。雨水弃流装置包括滑轮组 2、 溢流孔 3、 平衡桶 4、 弃流水箱 5、 弃流孔 6、 卡槽 7、 吊绳 8 和浮块 9， 上部连接带有格栅的落水管 1， 下部连接中后期雨水收 集管道 11 ； 落水管 1 和雨水收集管道 11 交汇处是弃流水箱 5 的选择性进口， 由卡槽 7、 吊绳 8、 浮块 9 和挡板 10 组成， 浮块 9 通过吊绳 8 与滑轮组 2 相连， 滑轮组 2 的另一端连接平衡 说 明 书 CN。
18、 103397680 A 4 3/3 页 5 桶 4 ； 平衡桶 4 底部设有微小漏水孔， 漏完桶内水的时间为两天， 避免短期 ( 两天 ) 内二次 降雨的初期雨水被浪费 ； 弃流水箱 5 侧面设有弃流孔 6 和溢流孔 3， 溢流孔 3 正对着平衡桶 4 的进口， 弃流水箱 5 的体积是由屋面面积和弃流深度 (2mm) 确定， 溢流孔 3 所在的位置为 弃流水箱 5 的预设水位。所述的雨水收集装置包括雨水收集管道 11、 储水箱 12、 储水箱取 水口 13 和 U 型水管 14， 所述的雨水收集管道 11 的进口与落水管 1 和挡板 10 相连接， 雨水 收集管道 11 的出口与储水箱 12。
19、 相通。所述的净化装置包括太阳能集热管 18、 浮球 19、 吸 热托盘 20、 斜型太阳能聚光玻璃板 21、 浮球阀 22 和集水箱 15 ； 所述的雨水收集装置与净化 装置通过 U 型水管 14 相连接。 0020 在实际使用时， 雨水弃流装置在初始状态 ( 降雨前 )， 浮块 9 的重量大于平衡桶 4 的重量， 浮块 9 落在挡板 10 上 ； 在降雨初期， 屋顶雨水汇集通过落水管 1 流向弃流水箱 5 的 选择性进口， 雨水通过该进口流入弃流集水箱5， 当上升至溢流孔3的位置(预设水位)时， 雨水通过溢流孔3进入平衡桶4， 平衡桶4的重量逐渐增加， 同时， 浮块9受到挡板内雨水的 浮力。
20、作用， 最终滑轮组 2 两端的平衡被打破， 滑轮组开始启动， 平衡桶 4 下降， 浮块 9 上升到 卡槽 7 处停止运动， 并封闭弃流水箱 5 的进口， 从而实现初期雨水的弃流。 0021 随着降雨的持续， 浮块 9 始终受到挡板 10 内雨水的浮力作用和平衡桶 4 的拉力作 用， 滑轮组 2 持续保持稳定状态。雨水越过挡板， 顺着雨水收集管道 11 进入储水箱 12。当 降雨停止并且屋面雨水汇流结束后， 挡板10处也没有雨水补充， 浮块9所受浮力逐渐消失， 平衡桶 4 中雨水通过底部微小漏水孔排出， 最终由于浮块 9 本身重量大于平衡桶 4 的重量， 浮块 9 下降， 平衡桶 4 上升， 装。
21、置通过滑轮组 2 重新恢复到初始状态。 0022 储水箱 12 中的雨水通过 U 型水管 14 进入净化装置 17， U 型水管 14 与浮球阀 22 可以控制单次进入净化装置 17 的雨水量， 使得雨水得以分批净化处理。当净化装置 17 中 无水时， 浮球 19 一端下沉， 储水箱 12 中来雨水后， 雨水将浮球阀 22 内的活塞顶起， 雨水进 入净化装置 17， 在水量上升至预定水位时， 浮球 19 在浮力的作用下上升， 通过杠杆将另一 端的活塞压下， 堵住浮球阀 22 的进水口， 达到控制净化装置 17 中雨水量的目的 ； 当雨水净 化后， 水位下降， 浮球 19 也随之下降， 在 U 。
22、型水管 14 内雨水压力作用下， 浮球阀 22 内的活 塞再次被顶起， 雨水进入净化装置 17， 如此循环， 直至净化完毕。 0023 净化装置 17 上顶部为斜型太阳能聚光玻璃板 21， 能够将太阳光聚集， 增强阳光强 度， 提高吸热托盘20的能量密度， 斜型的结构设计利于蒸发的雨水沿净化装置17内壁流入 到下部集水箱 15。吸热托盘 20 可以高效地吸收太阳能聚光玻璃板 21 聚集的光热， 加快雨 水蒸发。太阳能集热管 18 辅助吸热托盘 20， 增加对太阳能的吸收， 提高装置的净化效率。 0024 整个设备可以自动完成初期雨水的弃流以及中后期雨水的收集、 储存和净化过 程， 并且可以自动控制净化装置的进水量。储水箱 12 中的雨水除供给净化装置 17 外， 还可 用于对水质要求不高的绿地、 花卉等的灌溉以及洗车等用途。集水箱 15 中的雨水可用于居 民生活用水。净化过程充分利用太阳能， 清洁环保， 成本低， 结构简单， 适用性强， 具有很大 的推广价值。 说 明 书 CN 103397680 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103397680 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103397680 A 7 。