專利名稱：多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于公路環(huán)保工程橋面徑流處理領(lǐng)域，尤其涉及一種進行橋面徑流的 調(diào)節(jié)與處理、危險化學(xué)品泄露應(yīng)急儲存的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速建設(shè)和物資運輸量的不斷增長，跨越對水質(zhì)要 求較高的敏感水體的公路越來越多，公路橋面徑流污染問題也越來越突出，一直被忽視的 公路橋面徑流污染問題，也逐漸引起人們的重視。國內(nèi)外研究表明，高速公路徑流具有一定 的污染強度公路路面徑流中的有機污染物及SS濃度不低于典型生活污水的污染物濃度； 公路路面徑流中C0Dcr、B0D5、SS及石油類濃度高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的I級排放限值。 因此，公路建設(shè)過程中水資源保護問題亟待解決。同時，近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，公路運輸 量日漸增多，由此導(dǎo)致公路運輸中發(fā)生的危險化學(xué)品污染事故也不斷發(fā)生，對公路沿線環(huán) 境及人體健康造成了重大損失。當(dāng)前國家高度重視安全生產(chǎn)和重大事故的應(yīng)急處置問題。橋面徑流處理的發(fā)明專利，申請?zhí)枮?00910183156. 7，名稱為橋面徑流的組合式 處理工藝及其裝置，公開號為CN 101624251A的發(fā)明專利，對收集到的橋面徑流進行隔油、 沉淀處理，然后，將經(jīng)過上述處理后的徑流引至植草斜坡后，再將徑流通入人工濕地進行生 化處理，進一步提高了隔油、沉淀和處理效率。然而，本專利沒有考慮進入人工濕地的徑流 流量問題和危險化學(xué)品的泄漏問題。申請?zhí)枮?00610136822. 8，名稱為路面徑流處理池，公開號為CN100462504C的 發(fā)明專利，公開了一種路面徑流處理池，它包括與路面徑流排放口相連的預(yù)處理池、攔截圍 堰、連通管和一級處理池，所述攔截圍堰設(shè)置于預(yù)處理池和一級處理池之間，用來連通預(yù)處 理池和一級處理池的連通管設(shè)于攔截圍堰上，一級處理池內(nèi)鋪設(shè)有過濾層，有效降低了路 面徑流所產(chǎn)生的污染。申請?zhí)枮?00820150883. 4，名稱為一種蓄毒沉淀池，公開號為CN 201249056Y的實用新型，在沖洗儲水池的一側(cè)設(shè)有調(diào)蓄沉淀池，調(diào)蓄沉淀池與沖洗儲水池 之間設(shè)有第一溢流堰，調(diào)蓄沉淀池的后端設(shè)有集泥槽，調(diào)蓄沉淀池與出水井之間設(shè)有第二 溢流堰，出水井通過出水間門與出水管連通。該蓄毒沉淀池可設(shè)置在水源保護區(qū)道路附近， 雨水收集系統(tǒng)的管、渠通過蓄毒沉淀池后再排入需保護的水源、河道。兩個專利都是采用 單一功能處理工藝來實現(xiàn)橋面徑流處理。由此可見，上述處理橋面徑流通常采用物理法或生物法，所采用的處理裝置為單 獨采用沉淀池處理或采用沉淀池和人工濕地相組合進行處理。然而，上述專利對徑流水質(zhì) 水量變化大造成人工濕地占地面積大及危險化學(xué)品的泄漏等問題并未解決。有鑒于上述現(xiàn)有的橋面徑流處理裝置存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè) 計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè) 一種新的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，能夠改進一般現(xiàn)有的橋面徑流裝置，使其更具有 實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā) 明。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有的橋面徑流處理裝置存在的缺陷，而提供 一種新的多功能橋面徑流處理裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其既能有效地處理水質(zhì)變化 大的橋面徑流，又能保證人工濕地占地面積小，對多種污染物的綜合處置能力強，處理效率 高，非常適于實用。本實用新型的另一目的在于，提供一種新的多功能橋面徑流處理裝置，所要解決 的技術(shù)問題是使其具有危險化學(xué)品的應(yīng)急儲存功能，從而更加適于實用。本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本實用 新型提出的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，它主要由儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)和人工濕地串連構(gòu)成， 兩者之間由生態(tài)水溝相連，其中所述的儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括儲存調(diào)節(jié)池，在儲存調(diào)節(jié)池的上方與橋面徑流進水管相接。在儲存調(diào)節(jié)池池壁上 設(shè)置有溢流口。機械式恒定出流裝置，設(shè)置在儲存調(diào)節(jié)池靠近生態(tài)水溝的一側(cè)的儲存調(diào)節(jié)池池壁 上。該機械式恒定出流裝置由設(shè)置在該儲存調(diào)節(jié)池池壁上的間板槽，鑲嵌在間板槽內(nèi)的閘 板，與間板相接的彈簧、與彈簧相接的浮球、設(shè)置在與該間板槽上的出水管及設(shè)置在該出水 管上的控制閥組成。前述的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，其中所述的人工濕地包括溢流堰，由設(shè)在人工濕地一側(cè)的進水溢流堰和設(shè)在人工濕地另一側(cè)出水溢流堰構(gòu) 成；礫石壩，由多個礫石壩構(gòu)成，設(shè)置在人工濕地7內(nèi)。本實用新型針對人工濕地處理橋面徑流時存在進水水質(zhì)水量不穩(wěn)定、占地面積 大、危險化學(xué)品泄露事故等問題，發(fā)明了一種多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，進行初期徑流 的處理，通過儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機械式恒定出流裝置，控制了人工濕地的進水流量，大大減小 了人工濕地的占地面積，設(shè)置控制閥兼具危險化學(xué)品的應(yīng)急儲存功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比本 專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(1)本實用新型采用儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)與人工濕地經(jīng)生態(tài)水溝串聯(lián)處理工藝，與單一 橋面徑流處理工藝不同，兼有多功能處置能力，對多種污染物的綜合處置能力強，處理效率高。(2)本實用新型采用儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效容積為可容納當(dāng)?shù)?0年一遇暴雨強度下 連續(xù)降雨30分鐘的初期徑流流量，設(shè)置溢流口將超過30分鐘的徑流通過溢流口排放，減小 濕地的處理負(fù)荷。(3)本實用新型的儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水流量通過機械式恒定出流裝置控制進入人工 濕地的流量，避免了由于來水不穩(wěn)定導(dǎo)致對人工濕地的沖擊，設(shè)置機械式恒定出流裝置控 制人工濕地進水流量，可大大減小人工濕地的面積。(4)本實用新型的儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水口處設(shè)置控制閥，兼具危險化學(xué)品泄露事故 應(yīng)急儲存裝置，當(dāng)事故發(fā)生時，可及時關(guān)閉儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制閥，避免危險化學(xué)品進入人 工濕地，減少人工濕地污染負(fù)荷。(5)本實用新型的人工濕地形狀根據(jù)地形采取不規(guī)則的形狀，邊坡放緩、削圓坡頂便于植被生長。進出水設(shè)置溢流堰，床體設(shè)置了三道礫石壩，延長了污水在濕地內(nèi)的停留時 間，可以與微生物進行充分的接觸，深度處理徑流中的污染物。儲存調(diào)節(jié)池與人工濕地由生 態(tài)水溝串聯(lián)，流經(jīng)生態(tài)水溝可以得到進一步凈化。該人工濕地不僅具有處理功能，還有很好 的景觀美化效果。 (6)本實用新型綜合考慮橋面徑流的污染特征和水量特征以及危險化學(xué)品的泄漏 事故，通過儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)和人工濕地串聯(lián)處理工藝及其裝置，進行橋面徑流污染處理和危 險化學(xué)品的應(yīng)急儲存，對保護敏感水體水質(zhì)具有非常重要的現(xiàn)實意義，實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟 效益和環(huán)保效益的最大化。


圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 1 3 5 7 9 11 13 15 17
1本實用新型工藝流程2本實用新型儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)平面3本實用新型儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)縱斷面示意4A 本實用新型機械式恒定出流裝置結(jié)構(gòu)平面圖 4B 本實用新型機械式恒定出流裝置結(jié)構(gòu)示意圖
5本實用新型人工濕地平面示意6本實用新型人工濕地結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
橋面徑流進水管 機械式恒定出流裝置 出水管 人工濕地 閘板
儲存調(diào)節(jié)池池壁 彈簧
出水溢流堰 填料
2 .儲存調(diào)節(jié)池 4 控制閥 6 生態(tài)水溝 8 溢流口 10 閘板槽 12 浮球 14 進水溢流堰 16 礫石壩
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達(dá)成預(yù)定實用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置結(jié)構(gòu) 其具體特征 其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本實用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較 佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本實用新型為達(dá) 成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供 參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。請參閱圖1-圖5所示，本實用新型較佳實施例的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置， 其主要包括儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)和人工濕地7串連，兩者之間由生態(tài)水溝6相連。其中，儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)由儲存調(diào)節(jié)池2和機械式恒定出流裝置3構(gòu)成。請參閱圖1、2、3所 示，儲存調(diào)節(jié)池2的上方設(shè)有橋面徑流進水管1，在儲存調(diào)節(jié)池2的任意儲存調(diào)節(jié)池池壁11上設(shè)置有溢流口 8。請參閱圖1-圖4，機械式恒定出流裝置由閘板槽10、閘板9、彈簧13、 浮球12、出水管5、控制閥4構(gòu)成。其中，該機械式恒定出流裝置設(shè)置在儲存調(diào)節(jié)池2內(nèi)，靠 近生態(tài)水溝6的一側(cè)的儲存調(diào)節(jié)池池壁11上距底部20cm處安裝的機械式恒定出流裝置。 閘板槽10設(shè)置在該儲存調(diào)節(jié)池池壁11上，閘板9鑲嵌在閘板槽10內(nèi)，浮球12和閘板9通 過彈簧13連接，出水管5設(shè)置在該閘板槽10上的下方、控制閥4設(shè)置在該出水管5上。請參閱圖5-圖6，所述的人工濕地7由進水溢流堰14、出水溢流堰15、三個礫石壩 16構(gòu)成。請參閱圖1所示，橋面徑流通過橋面徑流進水管1首先進入儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)的儲存 調(diào)節(jié)池2進行充分的混合、沉淀。該儲存調(diào)節(jié)池2是收納、沉淀初期徑流、穩(wěn)定出水流量、防 止危險化學(xué)品泄露的裝置，為圬工結(jié)構(gòu)的立方體。根據(jù)橋面徑流的特點，徑流污染物在30 分鐘內(nèi)達(dá)到峰值，45分鐘后基本達(dá)標(biāo)。因此，儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)容積根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱姸裙接嬎?得到，可容納的徑流量為當(dāng)?shù)?0年一遇暴雨連續(xù)降雨30分鐘的水量，能夠保證收集常年不 同降雨的雨量。在人工濕地7 —側(cè)設(shè)置出水溢流堰15，保證收集降雨前30分鐘的水量，超 過的部分通過出水溢流堰溢出，減小對人工濕地的流量負(fù)荷。請參閱圖4、圖5所示，，根據(jù)儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水位，閘板9將開啟或關(guān)閉內(nèi)部出水 口，由此變化出水口的面積，達(dá)到既定出水流量的作用。通過減小出水水量，可大大減少人 工濕地7的占地面積，還可避免橋面徑流水質(zhì)水量不穩(wěn)定對人工濕地7的沖擊和破壞。在儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)外部出水管處安裝控制閥4，當(dāng)發(fā)生危險化學(xué)品泄露事故時，可關(guān) 閉控制閥4的閥門，防止直接進入人工濕地7，造成嚴(yán)重污染。生態(tài)水溝6是連接儲存調(diào)節(jié)池2與人工濕地7的系統(tǒng)，為淺碟式水溝，水溝邊坡坡 比為1 1，縱坡為1.0%，底部鋪設(shè)IOcm的卵石。在自然坡度下緩緩進入人工濕地，達(dá)到 進一步凈化水質(zhì)的效果。人工濕地7根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦涡藿ǔ刹灰?guī)則形狀，長寬比小于3 1，人工濕地最大深 度為110cm，填料厚度為50cm，水深為60cm，人工濕地7的兩端各設(shè)有進水溢流堰14、出水 溢流堰15，人工濕地7床內(nèi)設(shè)有3個礫石壩16，該礫石壩16長約100cm，頂部寬100cm，底 部寬200cm，表面用鐵絲網(wǎng)固定。從生態(tài)水溝6流進的水通過進水溢流堰14緩緩溢流到人 工濕地7內(nèi)，通過礫石壩16延長了水流的停留時間，同時也增加了污水與生物的接觸時間， 達(dá)到了深度處理污水的目的，最后通過出水溢流堰15緩緩溢出。工藝流程當(dāng)降雨形成徑流后，匯集的徑流通過進水管1進入儲存調(diào)節(jié)池2內(nèi)，進行混合、沉 淀。根據(jù)徑流量的大小和水位，機械式恒定出流裝置3開始工作，使出水流量達(dá)到既定的流 量，由出水管5緩緩流入生態(tài)水溝6內(nèi)，流經(jīng)過程中可進一步凈化水質(zhì)。徑流由生態(tài)水溝 流入人工濕地7內(nèi)的進水溢流堰14處，通過溢流堰溢流至人工濕地7的床內(nèi)，人工濕地7 內(nèi)設(shè)置礫石壩16，延長了水流的路徑，同時栽種了多種水生植物，吸附降解橋面徑流中的污 染物。最后通過出水溢流堰15緩緩溢出，再經(jīng)生態(tài)水溝6排放至當(dāng)?shù)嘏潘到y(tǒng)或溝渠。由 此，橋面徑流通過儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)、生態(tài)水溝6、人工濕地7得到層層凈化的目的。另，當(dāng)危險 化學(xué)品進入儲存調(diào)節(jié)池2時，通過儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水管5上設(shè)置控制閥4的關(guān)閉，以防止危 險化學(xué)品泄露。本實施例用于某南方高速公路跨一級水源保護區(qū)，單側(cè)收集橋面徑流的橋長472m，橋?qū)?0m，匯水面積為18080m2，敏感水體特大橋橋面徑流利用本實用新型，設(shè)置了儲 存調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將收集的橋面徑流引入儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過出水流量的調(diào)節(jié)，使其人工濕地的 占地面積大大減小，設(shè)置儲存條件系統(tǒng)與不設(shè)儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，人工濕地占地面積相差48 倍，如表1所示。本設(shè)計根據(jù)某南方當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸裙接嬎?0年周期的特大暴雨強度，再根據(jù) 水力停留時間和橋面的匯水面積，計算徑流總量。1)設(shè)計暴雨強度(q)的計算公式如下
rm n a — 1930 (1 + 0.58 Ig P)L/ (S . hnf λ
L0053」q -( + 9)ο.66 式中P —暴雨設(shè)計重現(xiàn)期，本設(shè)計中取10a;t——設(shè)計降雨歷時，min;ti——地面集水時間，min，在此取值5min ；t2——管渠內(nèi)流行時間，min，取0 ；m——延緩系數(shù)，一般管道取值為2。由以上公式及參數(shù)取值，計算出進入管道的最大暴雨強度為q = 534. 28L/ (s · hm2) ο2)徑流系數(shù)(Φ)的選擇不同地面覆蓋情況下，徑流系數(shù)的取值不同，本實施例中高速公路為浙青路面，因 此，徑流系數(shù)取0. 90。3)匯水面積(F)的確定根據(jù)下式
B-LF =-
10000式中F——匯水面積，hm2 ；B——橋面寬度，m，本實施例中橋面寬度為40m ；L——橋長，m，本設(shè)計中取用橋段為472m;按照上述公式及取值，可計算出匯水面積為1. 808hm2。4)匯流管及排水管設(shè)計流量的確定橋面徑流流量采用下面公式計算ο = αΦΡρ， ν^。式中Q——管道的設(shè)計流量，L/S ；q——設(shè)計暴雨強度，L/(S · hm2)；Φ——徑流系數(shù)；F——匯水面積，hm2。ρ——收集率，根據(jù)測試值，取70%根據(jù)上述公式計算結(jié)果，可計算出橋面徑流流量為608. 57L/s,即52580m3/d。由此可見，橋面徑流進水流量為52580m3/d，人工濕地面積與進水流量成正比。若 不設(shè)儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)，直接進入人工濕地7，人工濕地7面積為6. 864ha,建設(shè)儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 通過機械式恒定出流裝置，將流量控制在1095. 42m3/d時，人工濕地7面積為0. 143ha,兩者面積相差48倍。表1人工濕地面積比較表
權(quán)利要求一種多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，它主要由儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)和人工濕地(7)串連構(gòu)成，兩者之間由生態(tài)水溝(6)相連，其特征在于所述的儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括儲存調(diào)節(jié)池(2)，在儲存調(diào)節(jié)池(2)的上方與橋面徑流進水管(1)相接，在儲存調(diào)節(jié)池池壁(11)上設(shè)置有溢流口(8)；機械式恒定出流裝置，設(shè)置在儲存調(diào)節(jié)池(2)靠近生態(tài)水溝(6)一側(cè)的儲存調(diào)節(jié)池池壁(11)上，該機械式恒定出流裝置由設(shè)置在該儲存調(diào)節(jié)池池壁(11)上的閘板槽(10)，鑲嵌在閘板槽(10)內(nèi)的閘板(9)，與閘板(9)相接的彈簧(13)、與彈簧相接的浮球(12)、設(shè)置在與該閘板槽(10)上的出水管(5)及設(shè)置在該出水管(5)上的控制閥(4)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置，其特征在于所述的人工濕地 (7)包括溢流堰，由設(shè)在人工濕地(7) —側(cè)的進水溢流堰(14)和設(shè)在人工濕地(7)另一側(cè)出水 溢流堰(15)構(gòu)成；礫石壩(16)，由多個礫石壩(16)構(gòu)成，設(shè)置在人工濕地(7)內(nèi)。
專利摘要本實用新型針對人工濕地處理橋面徑流時存在進水水質(zhì)水量不穩(wěn)定、占地面積大、危險化學(xué)品泄露事故等問題，發(fā)明了一種多功能橋面徑流串聯(lián)處理裝置。它主要由儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)和人工濕地串連構(gòu)成，兩者之間由生態(tài)水溝相連。儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)由進水管、機械式恒定出流裝置、控制閥、溢流口構(gòu)成；人工濕地由進、出口溢流堰、礫石壩構(gòu)成。橋面徑流的初期徑流進入儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行混合沉淀后，通過儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水口的機械式恒定出流裝置，勻速流入人工濕地，控制了人工濕地的進水流量，從而減小了人工濕地的占地面積，儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水口設(shè)置控制閥兼具危險化學(xué)品的應(yīng)急儲存功能，這能有效地處理橋面徑流和防止危險化學(xué)品泄露，同時節(jié)約土地資源和節(jié)約工程費用。
文檔編號C02F3/34GK201722210SQ201020134798
公開日2011年1月26日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者劉勇, 孔亞平, 李華, 陳濟丁 申請人:交通運輸部科學(xué)研究院