申請(qǐng)日2010.07.21
公開(kāi)(公告)日2011.01.05
IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14; C02F3/34; C02F3/32
摘要
本發(fā)明提出一種溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)的通用設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟：1.計(jì)算溢流雨污水的水量和水質(zhì)，具體是依據(jù)降水資料、地形資料、污染物資料等基礎(chǔ)資料，利用SWMM軟件建立設(shè)計(jì)區(qū)域產(chǎn)匯流、溢流計(jì)算模型優(yōu)化;2.調(diào)節(jié)井、均勻布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)：所述的調(diào)節(jié)井底部與均勻布水系統(tǒng)配水廊道相連，所述均勻布水系統(tǒng)由配水廊道和鋼筋混凝土條縫式的小阻力配水系統(tǒng)組成;3.生態(tài)控污填料選擇與設(shè)計(jì)：所述的生態(tài)控污填料采用由竹炭筒制成的短管攔截填料，凈化性能特征值由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定;4.生態(tài)控污構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明適用于各種溢流雨污水就地生態(tài)消納的設(shè)計(jì)。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：該設(shè)計(jì)方法包括下列步驟：
第一步：計(jì)算溢流雨污水的水量和水質(zhì)，具體是依據(jù)設(shè)計(jì)降水、用地類(lèi)型及比例、匯水面排水方向、初損量、滲透模型參數(shù)、蒸發(fā)量、地表坡度、粗糙度、管道參數(shù)、清掃排污效率與周期、污染物累積模型及參數(shù)、雨天沖刷模型參數(shù)及降雨背景濃度與節(jié)點(diǎn)污染物入流值等基礎(chǔ)資料，利用SWMM軟件建立設(shè)計(jì)區(qū)域產(chǎn)匯流、溢流計(jì)算模型計(jì)算;
第二步：調(diào)節(jié)井、均勻布水系統(tǒng)設(shè)計(jì);
a.所述的調(diào)節(jié)井底部與均勻布水系統(tǒng)配水廊道相連，
b.所述的調(diào)節(jié)井容積特征值為1/10～1/20V溢流量，
c.所述的均勻布水系統(tǒng)由配水廊道和鋼筋混凝土條縫式的小阻力配水系統(tǒng)組成，條縫寬為3-5mm，
d.所述的調(diào)節(jié)井頂部高程高于梯級(jí)生態(tài)控污構(gòu)筑物0.5～0.8m，
第三步：生態(tài)控污填料選擇與設(shè)計(jì);
a.所述的生態(tài)控污填料采用由竹炭筒制成的短管攔截填料，
b.所述的生態(tài)控污填料層上水深取0.2～0.4m，
第四步：生態(tài)控污構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
a.所述的生態(tài)控污構(gòu)筑物形式采用梯級(jí)結(jié)構(gòu)，
b.所述的生態(tài)控污構(gòu)筑物的容積由調(diào)蓄量、與施工地形條件控制，特征值有1/4V溢流量、1/3V溢流量、1/2V溢流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：設(shè)計(jì)降水的選取流程如下：
(一)以最短無(wú)雨時(shí)間間隔24h作為分界，劃分降雨事件次數(shù);
(二)統(tǒng)計(jì)計(jì)算區(qū)域近50年降雨事件，選擇大于2mm的所有降雨;
(三)將降雨事件的數(shù)值隔一定的距離分組，并統(tǒng)計(jì)各組值出現(xiàn)的次數(shù);
(四)統(tǒng)計(jì)各組值相應(yīng)的頻率和累積頻率，確保有接近統(tǒng)計(jì)特征值50%、75%、90%的組;
(五)根據(jù)溢流雨污水排放水體的環(huán)境容量確定累積頻率，水體環(huán)境容量較大的選取較小的累積頻率50%、水體環(huán)境容量較小的選擇較大的累積頻率90%;
(六)累積發(fā)生頻率所對(duì)應(yīng)組的取值范圍上限即為設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的降雨量值;
(七)采用Keifer-Chu雨型(芝加哥雨型)對(duì)該重現(xiàn)期下的降雨過(guò)程進(jìn)行1h時(shí)程分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：通過(guò)控制截流倍數(shù)優(yōu)化控制溢流量與溢流雨污水的污染負(fù)荷，截流倍數(shù)特征值有2、3、4及截流堰高=1/2·d入流管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：生態(tài)攔污填料長(zhǎng)度特征值為5-10cm，直徑特征值為30-50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：生態(tài)控污構(gòu)筑物的透水部分利用可控速率的透水磚構(gòu)建，構(gòu)筑物透水面積占總面積的特征值取30%-40%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，其特征在于：經(jīng)過(guò)梯級(jí)生態(tài)就地消納構(gòu)筑物每一級(jí)凈化后的污水通過(guò)高為5cm的等腰直角三角堰排放。
說(shuō)明書(shū)
溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法，特別涉及溢流雨污水就地消納通用涉及方法。
背景技術(shù)
我國(guó)大部分城市采用截流式合流制排水系統(tǒng)。暴雨和融雪季節(jié)時(shí)包含旱季污水污染物、地表徑流沖刷顆粒和管道腐爛底泥的溢流雨污水，水質(zhì)狀況十分惡劣。溢流雨污水除了有高污染性之外還有不連續(xù)性、不均勻性、突發(fā)性等特點(diǎn)，不經(jīng)處理直接排放不僅對(duì)水環(huán)境、水生物會(huì)造成嚴(yán)重危害而且威脅人類(lèi)健康、影響“人水和諧”城市的構(gòu)建，同時(shí)制約城市的經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展。因此對(duì)溢流雨污水污染進(jìn)行有效控制，對(duì)還原水體的多重功能具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
溢流雨污水污染控制技術(shù)中由于溢流量無(wú)法較為科學(xué)、準(zhǔn)確的確定，溢流雨污水發(fā)生的不連續(xù)特性無(wú)法有效的克服，溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)設(shè)計(jì)十分困難，這是造成溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)一直以來(lái)得不到普及應(yīng)用的主要原因。目前溢流雨污水控制主要是傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法，如快速混凝沉淀法，溢流雨污水生態(tài)就地消納技術(shù)設(shè)計(jì)較為少有，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基本上是依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)設(shè)計(jì)、占地不合理、凈化效果難以保證，設(shè)計(jì)結(jié)果往往不是最優(yōu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種溢流雨污水就地生態(tài)消納技術(shù)通用設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明設(shè)計(jì)方法包括下列步驟：
第一步：計(jì)算溢流雨污水的水量和水質(zhì)，具體是依據(jù)設(shè)計(jì)降水、用地類(lèi)型及比例、匯水面排水方向、初損量、滲透模型參數(shù)、蒸發(fā)量、地表坡度、粗糙度、管道參數(shù)、清掃排污效率與周期、污染物累積模型及參數(shù)、雨天沖刷模型參數(shù)及降雨背景濃度與節(jié)點(diǎn)污染物入流值等基礎(chǔ)資料，利用SWMM軟件建立設(shè)計(jì)區(qū)域產(chǎn)匯流、溢流計(jì)算模型計(jì)算;
第二步：調(diào)節(jié)井、均勻布水系統(tǒng)設(shè)計(jì);
第三步：生態(tài)控污填料選擇與設(shè)計(jì);
第四步：生態(tài)控污構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
上述步驟一中設(shè)計(jì)降水的確定流程如下：
(一)以最短無(wú)雨時(shí)間間隔24h作為分界，劃分降雨事件次數(shù);
(二)統(tǒng)計(jì)計(jì)算區(qū)域近50年降雨事件，選擇大于2mm的所有降雨;
(三)將降雨事件的數(shù)值隔一定的距離分組，并擁擠各組值出現(xiàn)的次數(shù);
(四)統(tǒng)計(jì)各組值相應(yīng)的頻率和累積頻率，確保有接近統(tǒng)計(jì)特征值50%、75%、90%的組;
(五)根據(jù)溢流雨污水排放水體的環(huán)境容量確定累積頻率，水體環(huán)境容量較大的選取較小的累積頻率50%、水體環(huán)境容量較小的選擇較大的累積頻率90%;
(六)累積發(fā)生頻率所對(duì)應(yīng)組的取值范圍上限即為設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的降雨量值。
(七)核算設(shè)計(jì)降雨量值對(duì)應(yīng)于暴雨強(qiáng)度公式中的降雨重現(xiàn)期后采用Keifer-Chu雨型(芝加哥雨型)對(duì)該重現(xiàn)期下的降雨過(guò)程進(jìn)行1h時(shí)程分配。
設(shè)計(jì)降雨過(guò)程分配完畢后將其與用地類(lèi)型及比例、匯水面排水方向、初損量、滲透模型參數(shù)、蒸發(fā)量、地表坡度、粗糙度、管道參數(shù)、清掃排污效率與周期、污染物累積模型及參數(shù)、雨天沖刷模型參數(shù)及降雨背景濃度與節(jié)點(diǎn)污染物入流值等資料輸入SWMM中建立產(chǎn)匯流、溢流模型，模擬不同截流倍數(shù)2、3、4及截流堰高=1/2·d入流管條件下，溢流雨污水產(chǎn)生量及污染負(fù)荷量，根據(jù)受納水體環(huán)境容量選取合適的截留倍數(shù)。
步驟二中的調(diào)節(jié)井連接配水廊道，它的主要作用混合溢流雨污水，調(diào)節(jié)溢流水量的不均勻性，取1/10～1/20V溢流量，均勻布水系統(tǒng)采用格柵式小阻力配水系統(tǒng)-鋼筋混凝土條縫式，條縫寬為3～5mm，調(diào)節(jié)井頂部高程高于梯級(jí)生態(tài)控污結(jié)構(gòu)物0.5-0.8m。
步驟三的生態(tài)控污填料設(shè)計(jì)流程如下：
所述的生態(tài)控污填料為竹炭材料制成的短管填料，其短管填料長(zhǎng)度為5-10cm，直徑為30-50mm，利用短管填料的截留、吸附以及附著生長(zhǎng)在短管填料表面的微生物對(duì)溢流雨污水綜合凈化。生態(tài)控污填料層上水深取0.2-0.4m。生態(tài)控污填料的用量m用以下公式計(jì)算：
m=f·(COD實(shí)-COD標(biāo))·Q·T.......................................(1)
m-竹炭筒用量(m3);
f-COD平均去除負(fù)荷(g·m-3·h-1);
COD實(shí)-溢流過(guò)程COD平均實(shí)測(cè)濃度(mg/L);
COD標(biāo)-預(yù)期達(dá)到的處理濃度(mg/L);
Q-平均流量(m3/s);
T-停留時(shí)間。
COD實(shí)的確定方法有以下兩種：①模擬溢流污染負(fù)荷與實(shí)測(cè)溢流污染負(fù)荷求平均;②參考相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)類(lèi)似區(qū)域的實(shí)測(cè)值。
步驟四的設(shè)計(jì)流程如下
溢流雨污水就地生態(tài)消納控污構(gòu)筑物采用梯級(jí)處理結(jié)構(gòu)，沿河構(gòu)建，受納水體環(huán)境容量較小的選用較大的池容參數(shù)，較大的選擇較小的池容，參數(shù)取值為1/4V溢流量、1/3V溢流量、1/2V溢流量，大于設(shè)計(jì)容積的經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單混合由調(diào)節(jié)井排入河道。
就地消納構(gòu)筑物透水部分利用透水磚構(gòu)建，為了保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梯級(jí)構(gòu)筑物中透水部分占總面積為30%-40%，在降雨間隔期在梯級(jí)構(gòu)筑物中的溢流雨污水通過(guò)透水磚緩慢的進(jìn)入受納水體，其透水性能與兩場(chǎng)降雨的時(shí)間間隔決定了上式中的停留時(shí)間T。
T的計(jì)算方法如下：
式中：t1-降雨事件間隔/(h)
t2-滲透發(fā)生時(shí)長(zhǎng)/(h)
Q-梯級(jí)攔污系統(tǒng)中的水量/(m3)
D-生態(tài)透水磚的厚度/(m)
A-生態(tài)透水磚的面積/(m2)
h-系統(tǒng)內(nèi)外水頭差/(m)
KT-生態(tài)透水磚透水系數(shù)
當(dāng)降雨間隔小于24h時(shí)，T取t1;當(dāng)大于24h時(shí)，T取t2。生態(tài)透水系數(shù)由工程需求控制，在南方雨水較多區(qū)域選用較高透水系數(shù)，北方雨水偏少區(qū)域采用較低透水系數(shù)。
經(jīng)過(guò)梯級(jí)生態(tài)就地消納構(gòu)筑物每一級(jí)凈化后的污水通過(guò)高為5cm的等腰直角三角堰排放。
