專利名稱：一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種活性炭強(qiáng)制循環(huán)過濾吸附去除屋面雨水中COD和色度的裝置及方法。
背景技術(shù)：
我國水資源危機(jī)日趨嚴(yán)峻，嚴(yán)重的水污染使相當(dāng)部分的有限水資源失去了使用價值。而雨水作為一種潛在的資源，其有效利用的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會價值已引起人們的關(guān)注和重視。20世紀(jì)80年代初，通過研究國際上已經(jīng)達(dá)成共識認(rèn)為雨水利用將成為解決21世紀(jì)水資源問題的重要途徑。在我國，許多建筑物已建有雨水收集回用系統(tǒng)，回收的雨水多用于洗車、澆花、沖灑地面、沖廁等，目前收集處理常用工藝流程主要是“初期棄流一沉淀一過濾一消毒”，其通常采用的濾料為石英砂、纖維球、陶粒、爐渣等。
雨水中所含的主要污染物有COD、SS， 還有極少量的鉛、磷和氮，可生化性較差， B0D5:C0D通常只有0.1 0.15。另外由于有些屋面使用了浙青油氈等化學(xué)材料，風(fēng)化后溶于雨水中會導(dǎo)致屋面雨水色度較高，不利于回收利用。此外，屋面雨水中的COD以溶解性污染物為主，懸浮固體含量較低，采用常規(guī)濾料的過濾處理對其COD和色度的去除效果均較差。為了得到更好的過濾效果達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，常通過加入鋁系和鐵系混凝劑的方法實現(xiàn)。鐵系混凝劑主要是三氯化鐵，但殘余鐵會造成二次污染；鋁系混凝劑應(yīng)用最廣泛的是聚合氯化鋁，即PAC，其不足之處是產(chǎn)生的絮體小，沉降緩慢甚至浮于水面，不易分離?？傮w來說混凝劑含有金屬離子，回用存在二次污染的風(fēng)險，所處理水的PH值、溫度等也會影響其處理效果，使得處理條件嚴(yán)格、處理費(fèi)用高。
如申請?zhí)枮?00510(^6935. 8，名稱為《一種雙重過濾的雨水回收處理系統(tǒng)》的中國發(fā)明專利，主要采用兩個過濾器，將雨水中的樹葉等雜質(zhì)分離出來，但是不能對雨水中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行過濾。如申請?zhí)枮?008200710373，名稱為《分散式屋面雨水回收利用裝置》 的實用新型專利，采用的濾料為沸石、陶粒、大顆粒石英砂中的任意一種或幾種組合，對其 COD和色度的去除效果均較差，裝置整體體積大。又如申請?zhí)枮?009100375232，名稱為 《中水、雨水及生活污水回收處理系統(tǒng)和方法》的發(fā)明專利，結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜龐大。
綜上所述，現(xiàn)有使用的這些雨水回收處理工藝比較簡單，但通常占地面積較大，并且對于色度的去除效果不理想。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，以活性炭為濾料，大大提高屋面雨水棄流處理后的色度去除效率，裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行管理簡單、穩(wěn)定，占地面積小，無二次污染，濾料再生后可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。
為了實現(xiàn)上述設(shè)計目的，本發(fā)明采用的方案如下一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，包括箱體、布水管、排水管等結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部設(shè)有濾料。
優(yōu)選的是，濾料采用活性炭。由于活性炭是高效的脫色吸附劑，對水中溶解性有機(jī)物具有很強(qiáng)的吸附能力，能有效去除廢水的顏色。優(yōu)選的是，箱體內(nèi)平行穿設(shè)有兩根布水管，布水管上均勻設(shè)置有多個小孔。能使得收集的屋面雨水通過布水管上的多個小孔均勻分布到箱體內(nèi)部的濾料上。優(yōu)選的是，箱體下部設(shè)置有濾料抽屜，更換濾料時可將濾料抽屜拉出，便于操作。優(yōu)選的是，濾料抽屜內(nèi)部設(shè)有多孔承托層，用于承載均勻設(shè)置的濾料，更換濾料時可將承托層抽出。優(yōu)選的是，多孔承托層為多孔不銹鋼板。優(yōu)選的是，多孔承托層為多孔玻璃板。優(yōu)選的是，多孔承托層為多孔PVC板。優(yōu)選的是，多孔承托層上均勻設(shè)置一定厚度的濾料活性炭，活性炭吸附飽和后可將承載濾料的承托層方便地取出，更換新炭或再生后重復(fù)使用。優(yōu)選的是，濾料抽屜外側(cè)設(shè)有濾料抽屜拉手，以便于更換濾料時的操作。優(yōu)選的是，箱體底部設(shè)置有排水管，經(jīng)過濾料過濾后的雨水出水由箱體底部排水管排出。優(yōu)選的是，箱體的長為70cm，寬為70cm，高為50cm。優(yōu)選的是，布水管的直徑為3cm。優(yōu)選的是，兩根布水管設(shè)置在距離箱體上表面5cm的水平面內(nèi)，可將收集到的屋面雨水通過兩根布水管均勻分布到一定厚度的活性炭層上。優(yōu)選的是，多孔承托層與箱底面平行且設(shè)置在距箱底IOcm處，以便于在承托層下留有一定的空間，使過濾后的雨水很好地分離出來。本發(fā)明的另一個方面提供一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用方法，其操作方法如下
第一步，將屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置用于雨水收集儲存罐或集水箱上； 第二步，通過小型潛水泵將經(jīng)棄流處理后收集到的屋面徑流雨水提升到屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置內(nèi)；
第三步，使屋面雨水與活性炭接觸反應(yīng)后，排出水由于重力自流回雨水罐，從而通過強(qiáng)制循環(huán)完成屋面雨水的凈化；
第四步，活性炭吸附飽和后更換新的活性炭或活性炭再生后重復(fù)使用。本發(fā)明的有益效果為
1、本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置運(yùn)行管理簡單，占地面積小，濾料更換方便。2、通過實驗和計算選出了一種處理效果好又經(jīng)濟(jì)的活性炭種，顯著地降低了雨水回用的處理成本。3、活性炭吸附劑無溶出，無二次污染，再生后可重復(fù)使用。4、由于活性炭自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能更有效的去除雨水中溶解性固體和能夠產(chǎn)生色度的有機(jī)物質(zhì)。5、出水水質(zhì)和各種參數(shù)容易控制，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)活性炭層高度、過濾速度、循環(huán)周期等，保證處理水量和出水水質(zhì)。
6、由于是循環(huán)處理，使得運(yùn)行穩(wěn)定，可避免不連續(xù)進(jìn)水和不均勻布水情況的發(fā)生。


圖1為按照本發(fā)明的一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置的優(yōu)選實施例的示意圖。
附圖標(biāo)記為箱體1，布水管2，多孔承托層3，活性炭4，排水管5，濾料抽屜6，濾料抽屜拉手7。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，包括箱體1、布水管2、排水管5等結(jié)構(gòu)，箱體1的尺寸可以為長70cm，寬70cm，高50cm。箱體1內(nèi)部設(shè)有濾料，濾料采用活性炭 4。由于活性炭是高效的脫色吸附劑，對水中溶解性有機(jī)物具有很強(qiáng)的吸附能力，能有效去除廢水的顏色。
箱體1內(nèi)平行穿設(shè)有兩根布水管2，布水管2的直徑為3cm。布水管2上均勻設(shè)置有多個小孔。兩根布水管2設(shè)置在距離箱體1上表面5cm的水平面內(nèi)，可將收集到的屋面雨水通過兩根布水管2均勻分布到箱體1內(nèi)部的濾料上。
箱體1下部設(shè)置有濾料抽屜6，更換濾料時可將濾料抽屜6拉出，便于操作。濾料抽屜6內(nèi)部設(shè)有多孔承托層3，多孔承托層可以為多孔不銹鋼板、多孔玻璃板或多孔PVC板等，其用于承載均勻設(shè)置的濾料，更換濾料時可將承托層3抽出。多孔承托層3上均勻設(shè)置一定厚度濾料活性炭4，活性炭4吸附飽和后可將承載濾料的承托層3方便地取出，更換新炭或再生后重復(fù)使用。
多孔承托層3與箱底面平行且設(shè)置在距箱底IOcm處，以便于在承托層3下留有一定的空間，使過濾后的雨水很好地分離出來。
濾料抽屜6外側(cè)設(shè)有濾料抽屜拉手7，以便于更換濾料時的操作。
箱體1底部設(shè)置有排水管5，經(jīng)過濾料過濾后的雨水出水由箱體1底部排水管5排出ο
一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用方法，其操作方法如下第一步，將屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置置于雨水收集儲存罐或集水箱上； 第二步，通過小型潛水泵將經(jīng)棄流處理后收集到的屋面徑流雨水提升到屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置內(nèi)；第三步，使屋面雨水與活性炭接觸反應(yīng)后，排出水通過重力自流回雨水罐，從而通過強(qiáng)制循環(huán)完成屋面雨水的凈化；第四步，活性炭吸附飽和后更換新的活性炭或活性炭再生后重復(fù)使用。
具體實施方式
1一種屋面雨水，其COD為120mg/L左右，現(xiàn)欲使過濾后的排出水COD降為25 mg/L,用于洗車。在本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置的承托層上裝填20cm高度的 3-5mm不定型活性炭(重約；控制水泵流速為5341L/h，即保證過濾速度為10. 90m/h,控制一定的循環(huán)時間，即能實現(xiàn)預(yù)期出水水質(zhì)目標(biāo)，此時COD和色度去除率分別為78. 91% 和 51. 85%。通過實驗，得到上述使用的不定型炭對COD的吸附等溫線，可得到平衡濃度為 25 mg/L時其吸附容量為55. 4mg/g,由此可推算，該72kg活性炭達(dá)到上述吸附平衡可處理 42. 13m3屋面雨水，本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置需循環(huán)工作8. 97d。經(jīng)核算，用本發(fā)明的裝置凈化處理本實施例中的屋面雨水的成本為11.8元/m3，與北京市發(fā)展改革委員會規(guī)定的洗車行業(yè)綜合水價41. 5元相比，僅為其1/4。
具體實施方式
2
待處理的水仍是COD濃度為120mg/L的屋面雨水，選擇城市綠化用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(COD限值要求為50mg/L)作為出水控制濃度。在發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置的承托層上裝填20cm高度的3-5mm不定型活性炭(質(zhì)量約；控制水泵流速為5341L/h， 即保證濾速為10. 90m/h，本發(fā)明的裝置循環(huán)工作1. 47d，當(dāng)活性炭達(dá)到吸附平衡時，可處理 100. Om3本實施例中所描述水質(zhì)的屋面雨水，經(jīng)核算，此時的處理成本為4. 68元/m3，低于北京市工、商業(yè)用水價格(5. 60元/m3)，平均處理成本將因本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置而大大降低，本發(fā)明的裝置也適用于工、商業(yè)單位收集屋面雨水處理回用作綠化用水。上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員不難看出，本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置和方法包括上述各部分的任意組合。與任何發(fā)明相同，本發(fā)明的基礎(chǔ)是已經(jīng)公知的現(xiàn)有技術(shù)，其各個組成部分也來自于現(xiàn)有技術(shù)，為了使本說明書簡明，對這些組成部分并沒有事無巨細(xì)地一一詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本說明書后自然知其所云。在閱讀了本說明書后，本領(lǐng)域技術(shù)人員會相信，由這些現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成的本發(fā)明凝結(jié)了發(fā)明人大量創(chuàng)造性勞動的結(jié)果。本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣不難看出，本發(fā)明是對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，是為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而將這些現(xiàn)有技術(shù)中的要素進(jìn)行的結(jié)合，這種結(jié)合凝結(jié)了大量的創(chuàng)造性勞動，是發(fā)明人大量理論研究和科學(xué)實驗的結(jié)晶。在沒有閱讀本發(fā)明之前，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然是不容易想到本發(fā)明的各個方案的，而在閱讀了本說明書后，本領(lǐng)域技術(shù)人員不必再付出創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)本發(fā)明的基本技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，包括箱體(1)、布水管(2)、排水管(5)， 其特征在于，所述箱體內(nèi)部設(shè)有濾料。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述濾料采用活性炭(4)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述箱體(1)內(nèi)平行穿設(shè)有兩根布水管(2)，所述布水管(2)上均勻設(shè)置有多個布水小孔。
4.如權(quán)利要求1或2所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述箱體(1)下部設(shè)置有濾料抽屜(6)。
5.如權(quán)利要求4所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述濾料抽屜(6)內(nèi)部設(shè)有多孔承托層(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述多孔承托層(3)為多孔不銹鋼板。
7.如權(quán)利要求5所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述多孔承托層(3)為多孔玻璃板。
8.如權(quán)利要求5所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述多孔承托層(3)為多孔PVC板。
9.如權(quán)利要求5所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述多孔承托層(3)上均勻設(shè)置一定厚度的濾料活性炭(4)。
10.如權(quán)利要求4所述的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置，其特征在于，所述濾料抽屜(6)外側(cè)設(shè)有濾料抽屜拉手(7)。
全文摘要
本發(fā)明屬于屋面雨水過濾回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置及方法。本發(fā)明的屋面雨水強(qiáng)制循環(huán)過濾回收利用裝置采用活性炭作為濾料，還設(shè)置有均勻布水管和可抽出的濾料抽屜及其內(nèi)部的多孔承托層，將收集的屋面雨水通過穿孔管均勻分布到一定厚度的活性炭層上，箱體底部出水再由泵提升回屋面雨水收集裝置重新布水通過活性炭濾層，如此循環(huán)，利用活性炭的吸附過濾性能去除屋面雨水中COD及較難去除的色度。
文檔編號C02F1/28GK102515300SQ20111040032
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者李俊奇, 李明怡, 李海燕, 車伍 申請人:北京建筑工程學(xué)院