技术领域
[0001]本实用新型涉及雨水
回收利用技术领域，特别涉及雨水收集储存利用一体化系统。
背景技术
[0002]目前，城市雨水排放一般都是有组织排水，地面的雨水通过径流汇集排至雨水管道，再通过雨水
管道系统排入自然
水体。使得初期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，甚至超过了普通的城市污水的污染程度。为了有效地利用雨水，必须对初期雨水进行分离，将降雨初期的雨水分离出来排至污水管道，送至污
水处理厂进行处理。经过一定的降雨过程后，地面的污染物大部分被初期雨水冲刷干净，然后将后期雨水储存起来并进行利用。
[0003]后期雨水中的污染物多为沙石、灰尘，以及雨水形成初期时其中包含的杂质和
微生物，因此为了有效地利用后期雨水，也必须对后期雨水进行有效的过滤和
净化，使其达到相应的标准。
[0004]现有的一部分雨水收集储存利用系统只含有雨水收集、储存功能，不包括初期雨水弃流装置，使收集存储的雨水水质很差，无法使用。另一些雨水收集系统包括初期雨水弃流装置，但对于后期雨水的处理措施较为简单，多是使用普通的网状
过滤器，这种过滤器只能过滤雨水中的部分沙石，对其他微粒杂质、微生物杂质、油脂等无法有效净化。还有一些雨水收集、净化装置，其净化是使雨水从上向下流过特制的净化层净化雨水，特制的净化层为了有效净化雨水，其透水孔尺寸很小，由于雨水中沙粒很多，净水层容易让沙粒堵塞净化层，导致净化装置无法使用。
[0005]现有的雨水收集储存系统中的净化装置，其过滤雨水的速度是无法改变的，对于不同水质的雨水过滤的效果不一样，导致过滤后的雨水的水质下降，而且降雨量是根据天气环境改变的，因此相应的雨水储存池的容量往往很大，使雨水收集系统的体积很大，建造成本很高。
[0006]
专利CN201410604734.0中所述的一种防止地面沉降
变形的雨水收集渗透系统，其过滤净化池包括第一过滤室和第二过滤室，在所述第一过滤室内由下至上依次设有过流通道层、陶粒层、
石英砂层及过流通道层，在所述第二过滤室内由上至下依次设有过流通道层、陶粒层、石英砂层、
活性炭层及过流通道层，第一过滤室主要用来沉降雨水中的沙粒，第二过滤室主要用来净化雨水，该系统的过滤结构为分段式结构，体积较大，且雨水流动时仍然会从第一过滤室带走一定量的沙粒，导致过滤层堵塞。
发明内容
[0007]针对上述问题，本实用新型目的是提供一种可适应不同降雨量情况下雨水的弃流、储存、净化的雨水收集储存利用一体化系统。
[0008]为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种雨水收集储存利用一体化系统，包括设置在道路两侧的箅子，箅子下方设有
集水槽，集水槽的底端与进水管的入口连接，所述进水管下方设置前仓，前仓底部设有过滤管，前仓附近设有后仓，所述过滤管的出口与后仓下部连接;所述后仓的上部设有收集管，收集管的出口与调节池连接;调节池的上部设置溢
流管，所述溢流管的出口与雨水管网连接;所述调节池顶部设置
调节管，调节管的一端伸入调节池内，另一端与深度净化池后部
侧壁上的通孔连接。
[0009]优选的，所述前仓中设有弃流装置，所述前仓底部设有弃流管，弃流管的出口与市政污水管连接;所述后仓底部设有生物滤层。
[0010]优选的，所述深度净化池内设置透水膜，透水膜将深度净化池分隔成上腔、下腔，所述透水膜沿深度净化池左右方向的截面为V型，所述透水膜沿深度净化池的后方向前方设有逐渐降低的斜度;所述深度净化池前部中央的侧壁上开有竖直的通槽，所述透水膜上、下侧分别设置可在竖直通槽内滑动的上密封板、下密封板，所述透水膜靠近深度净化池前部、V型截面的底部设置穿出竖直通槽的引流管。
[0011]优选的，所述引流管沿深度净化池的前后方向设有与透水膜一致的斜度，所述引流管的出口处设置引流调节
阀；所述上腔的顶部通过气管与调节气室的下气室连接，所述调节气室的下气室与上气室之间设置具有气密性的气压调节板，所述气压调节板的上表面通过调压
弹簧与调节气室的顶板连接;所述下腔内还设有雨水品质
传感器。
[0012]优选的，所述调节气室的上腔、下腔分别和气管、气栗连接并各自构成密闭的空气循环;所述调节气室的下腔内，或上腔内还设有空气净化装置。
[0013]优选的，所述弃流装置包括竖直设置在前仓内的空心
转轴，空心转轴的内侧上端与进水管的出口连接，所述空心转轴的外侧分别通过
轴承与上导轮、下导轮连接;空心转轴内侧下端位于下
底板的中央正上方，所述上导轮还与设置在转轴上的扭杆机构连接，所述扭杆机构包括
扭杆弹簧，扭杆弹簧的一端与上底板连接，另一端通过杠杆与过滤管上设置的第一开闭阀的开闭机构连接;所述下导轮还与
棘轮机构连接，所述棘轮机构包括与下底板一起旋转的棘轮，棘轮与
摇臂上设置的齿形相
啮合，所述摇臂上缠绕拉绳，拉绳的另一端与第一开闭阀上的开闭机构连接。
[0014]优选的，所述上导轮包括圆盘形上底板，上底板下表面设有筒形的上侧外壁，上侧外壁内侧面设有上导流板;所述下导轮包括上窄下宽的漏斗形下底板，下底板上表面四周设有筒形的下侧外壁，所述下底板的上表面、下侧外壁的内侧设有螺旋形的下侧内壁，下侧内壁的侧壁上设有下导流板，下导流板上设有贯通的导流孔;所述下导流板与下底板之间留有间隙，所述下底板四周环形设置多个贯通的出水孔，所述多个出水孔的流量之和小于进水管的流量;所述下侧外壁与上侧外壁之间设有防水罩。
[0015]优选的，所述透水膜的截面为多层结构，所述多层结构自底向上依次为过滤层、透水性
支撑体层、吸水层、过滤层，所述过滤层、透水性支撑体层、吸水层之间使用耐水性粘接剂紧密连接;所述过滤层为表面涂有
硅酸
钙涂层、含有多个透水孔的硬质塑料膜;所述透水性支撑体层为天然硅砂与无机
碳材料形成的蜂窝状结构；蜂窝状结构中填充活性填料;所述吸水层为改性海绵材料。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:利用弃流装置实现不同雨量、不同时长的降雨的初期弃流和后期收集、储存、净化功能。设置深度净化池，可以有效的过滤雨水中的细微沙粒、微生物、油脂、重金属等杂质，深度净化池的上腔和下腔之间的压
力差使雨水从透水膜下表面析出到上表面，净化效果好，且透水膜不会被沙粒堵塞，可长期使用。雨水净化速度可以根据雨水的水质进行调整，提高了净化后的雨水的品质。
附图说明
[0017]图1为雨水收集储存利用一体化系统示意图；
[0018]图2为如仓不意图；
[0019]图3为弃流装置示意图；
[0020] 图4为图3中A-A剖视图；
[0021] 图5为图3中B-B剖视图；
[0022] 图6为图5中C-C剖视图；
[0023]图7为深度净化池示意图；
[0024]图8为深度净化池轴测剖视图；
[0025] 图9为图7中D-D剖视图。
具体实施方式
[0026]如图1-图3所示的雨水收集储存利用一体化系统，包括设置在道路两侧的箅子I，箅子I的形状可以是矩形的网格形状，也可以是菱形的网格状，所述箅子I下方设有集水槽2，所述集水槽2的底端与进水管3的入口连接，集水槽2与进水管3的入口之间设有阻挡树枝、石子的粗滤网，进水管3的入口可以是一个，也可以根据需要设置多个。所述进水管3的下方设有前仓4，前仓4中设有弃流装置5，前仓4底部两侧分别设有过滤管6、弃流管7，前仓4附近设置后仓8，所述过滤管6的出口与后仓8下部连接，弃流管7的出口与市政污水管连接。
[0027]所述弃流装置5包括竖直设置在前仓4内的空心转轴51，空心转轴51的内侧上端与进水管3的出口连接，所述空心转轴51的外侧分别通过轴承与上导轮52、下导轮53连接，空心转轴51内侧下端位于下底板531的中央正上方。所述上导轮52包括圆盘形上底板521，上底板521下表面设有筒形的上侧外壁522，上侧外壁522内侧面设有上导流板523，所述上导轮52还与设置在转轴51上的扭杆机构54连接，所述扭杆机构包括扭杆弹簧54，扭杆弹簧54的一端与上底板521连接，另一端通过杠杆与过滤管6上设置的第一开闭阀61的开闭机构连接，所述第一开闭阀61可以是常用的旋转阀，则其开闭机构为
旋转轴以及旋转轴上套设的弹簧，这时扭杆弹簧54通过杠杆与旋转轴上套设的弹簧连接，所述第一开闭阀61也可以是闸
门形式的开闭阀，这时其开闭机构为设置在过滤管6中的闸门，以及使闸门上下滑动的
导轨和闸门拉索，扭杆弹簧54通过杠杆与闸门拉索连接。
[0028]所述下导轮53包括上窄下宽的漏斗形下底板531，下底板531上表面四周设有筒形的下侧外壁532，所述下底板531的上表面，下侧外壁532的内侧设有螺旋形的下侧内壁533，下侧内壁533的侧壁上设有下导流板534，下导流板534上设有贯通的导流孔535;所述下导流板534与下底板531之间留有间隙，所述下底板531四周设置多个贯通的出水孔536，所述下侧外壁532与上侧外壁522之间设有防水罩55，所述防水罩55可保证上导轮52和下导轮53之间的水密性，且可相对于上导轮52、下导轮53旋转，所述防水罩55可以是
螺栓连接的左右对称结构，在防水罩55上、下端设置密封压条，也可以设计成整体结构，在防水罩55上、下端设置轴承，轴承外设置
法兰，与上导轮52、下导轮53通过法兰连接，在法兰连接处设置密封垫。
[0029]所述下导轮53还与棘轮机构56连接，所述棘轮机构56包括与下底板531—起旋转的棘轮，所述棘轮与摇臂57上设置的齿形相啮合，所述摇臂57上缠绕拉绳58，拉绳58的另一端与第一开闭阀61上的开闭机构连接。
[0030]所述摇臂57上设有可使摇臂57与棘轮56分离的脱开机构，所述脱开机构通过脱离拉绳32与进水管3上设置的转阀31的转轴连接;所述脱开机构可以是摇臂57沿横向滑动，与棘轮脱开的结构，也可以是棘轮沿横向滑动，与摇臂57脱开的结构。所述脱开结构通过脱离拉绳32与进水阀31的转轴连接，这样当雨水流入进水管3时，冲开进水阀31，使进水阀31旋转一定
角度，这时棘轮和摇臂57啮合，当没有雨水流入进水管3时，进水阀31关闭，其转轴没有旋转，这时棘轮和摇臂57脱开。
[0031]所述第一开闭阀61的开闭机构与第二开闭阀71的开闭机构形成机械互
锁，这样可以在雨水弃流的时候保证后仓8内不会有雨水进入，而干净的雨水进入后仓8时，第二开闭阀71有效关闭，保证干净的雨水不产生浪费。所述第一开闭阀61的开闭机构与第二开闭阀71的开闭机构之间的机械互锁可以是通过拉锁联动实现，也可以通过多个
连杆之间联动实现。
[0032]为了保证小雨量时下导轮53旋转，大雨量时上导轮52旋转，更好的实施方式是，所述多个出水孔536的流量之和小于进水管3的流量。为了保证在雨量很大，上导轮52中无法容纳更多雨水的情况下，保证气流装置5不被损坏，更好的实施方式是，所述上底板521靠近空心转轴51的
位置环形设置多个贯通的溢流孔524，所述多个溢流孔524的流量之和大于进水管3的流量。当过量的雨水从上底板521的溢流孔524中溢出时，为了保证上底板521不产生积水情况，更好的实施方式是，所述上底板521为上窄下宽的漏斗形状。
[0033]雨水收集储存利用一体化系统收集不同雨量、不同时长的降雨的使用方法如下:
[0034]没有雨水流入时，第一开闭阀61为闭合状态，第二开闭阀71为打开状态，进水阀31为关闭状态。
[0035]当降雨为微量降雨时，雨水从箅子I中流入集水槽2、进水管3，推动进水阀31旋转，进水阀31的转轴旋转带动脱离拉绳32动作，使棘轮和摇臂57相啮合，雨水从进水管3、空心转轴51流入下导轮53中，如图6所示的，雨水通过下底板531与下导流板534之间的缝隙，从出水孔536中流至前仓4的底部，最后由弃流管7流入市政污水管，实现弃流。
[0036]当降雨为小量短时降雨时，雨水从进水管3、空心转轴51流入下导轮53中，如图5-图6所示的，小部分雨水通过下底板531与下导流板534之间的缝隙流过，从出水孔536中留至前仓4的底部，另一部分雨水冲击下导流板534，并从导流孔535中流过，这时下导轮53受到雨水的冲击开始旋转，并带动棘轮、摇臂57动作，所述摇臂57转过一定角度，带动拉绳58动作，所述拉绳58有一定的空行程，因此在一定时间内，拉绳58不会带动第一开闭阀61上的开闭机构动作，这时降雨全部从弃流管7中流入市政污水管网。
[0037]当降雨为小量长时降雨时，拉绳58的空行程走完后，第一开闭阀61的开闭机构动作，使第一开闭阀61打开，由于第一开闭阀61与第二开闭阀71之间设有机械联锁机构，因此这时第二开闭阀71关闭，实现了初期雨水弃流，后期雨水收集的功能，降雨结束后，进水阀31回到原位，使棘轮和摇臂57脱开，这时拉绳58没有拉力，第一开闭阀61自动关闭，第二开闭阀71打开，为下一次降雨做准备。
[0038]当降雨为大量短时降雨时，首先下导流板534受到冲击，使下导轮53旋转，由于多个出水孔536的流量之和小于进水管3的流量，下导轮53内的雨水水位会逐渐升高，使雨水进入防水罩55包围的区域，拉绳58有一定的空行程，因此短时间内第一开闭阀61并不会开启，全部雨水仍然流入弃流管7，实现弃流。
[0039]当降雨为大量长时降雨时，首先下导流板534受到冲击，使下导轮53旋转，由于多个出水孔536的流量之和小于进水管3的流量，下导轮53内的雨水水位会逐渐升高，使雨水进入防水罩55包围的区域，在一定时间内前期雨水弃流，经过一定时间后，弃流装置5内的雨水水位升高至上导轮52内，雨水经过螺旋形状的下侧内壁533的引导，其流动方式为旋流，如图4所示的，上导轮52内的雨水会旋转冲击上导流板523，使上导轮52旋转，并带动扭杆机构54动作，扭杆机构54和第一开闭阀61的开闭机构联动，这时第一开闭阀61立即打开，第二开闭阀71关闭，实现后期雨水的收集。
[0040]由于弃流装置5的工作原理是利用雨水的旋转冲击带动上导轮52、下导轮53旋转来对雨水是否弃流进行判断，因此弃流装置5内受到雨水冲击的部件不仅需要具有足够的强度，还需要优良的防
腐蚀性能，因此更好的是，所述上导流板523、下侧内壁533、下导流板534的材料为
铝合金材料，所述
铝合金材料的组分按照以下
质量组分配制:Zn2.5-3.5wt%,Mg 1.0-2.5wt%，、Zr 0.02-0.lwt%、Ti 0.02-0.05wt% ^Si 0.05-0.08wt% ^0.1-0.2wt%的稀土元素，不可避免杂质元素的总含量彡0.3wt %、余量为纯铝，所述稀土元素由Sc、Y、La、Ce、Tm中的一种或任意几种组成，经过验证，由以上组分配置的铝合金材料可长期承受冲击且防腐性能良好，提高弃流装置5的耐久性能。[0041 ] 所述后仓8底部设有生物滤层81，生物滤层81可以是生物海绵滤层，也可以是微生物滤层，也可以是其他方式的生物滤层，生物滤层81的作用是吸收雨水中的部分重金属、油月旨、微生物等杂质。所述过滤管6伸入后仓8的部分管壁侧面开有多个过滤孔，雨水从过滤孔中均匀的流到生物滤层81上进行过滤。为了方便的检查弃流装置5，更换生物滤层81，更好的是，所述前仓4上部设有前仓检查口 41，所述后仓8上部设有后仓检查口 83。
[0042]所述后仓8的上部设有收集管82，收集管82的出口与调节池9连接。可以在后仓8内、生物滤层81中设置与收集管82连接的水栗，利用水栗将雨水送入调节池9，也可以是后仓8与调节池9的高度不一致，利用虹吸原理将雨水从后仓8送入调节池9。所述调节池9的上部设置溢流管91，所述溢流管91的出口与市政雨水管网连接。当降雨量很大，调节池9无法储存更多的后期雨水，多余的后期雨水通过溢流管91流入市政雨水管网。所述调节池9顶部设置调节管92，调节管92的一端伸入调节池9内，另一端通过水栗，与深度净化池10的侧壁上的通孔连接。
[0043] 所述深度净化池10内设置透水膜101，透水膜101将深度净化池10分隔成上腔110、下腔120，所述透水膜101沿深度净化池10左右方向的截面为V型，所述透水膜101沿深度净化池的后方向前方设有逐渐降低的斜度;所述深度净化池10前部中央的侧壁上开有竖直的通槽，如图8所示的，所述透水膜101上、下侧分别设置可在竖直通槽内滑动的上密封板103、下密封板104，所述透水膜101靠近深度净化池10前部、V型截面的底部设置穿出竖直通槽的引流管102，引流管102沿深度净化池10的前后方向设有与透水膜101—致的斜度，所述引流管102的出口处设置引流调节阀105;所述上腔110的顶部通过气管与调节气室130的下气室连接，所述调节气室130的下气室与上气室之间设置具有气密性的气压调节板131，所述气压调节板131的上表面通过调压弹簧132与调节气室130的顶板连接。
[0044]深度净化池10的工作过程是:水栗将调节池9内的雨水抽入深度净化池10的下腔120内，由于水栗不停的抽水，使下腔120的压力大于上腔130的压力，这时透水膜101还来不及析出雨水，因此透水膜101和引流管102在下腔压力作用下向上运动，上腔110内的气体被压至调节气室130的下腔，推动气压调节板131向上运动，并压缩调压弹簧132;这个过程中上密封板103、下密封板104可保证上腔110、下腔120的
密封性。下腔120内雨水的水位达到一定值时，水栗停止工作，然后透水膜101在其自身重力和调压弹簧132的压力作用下、慢慢向下运动，使下腔120内的水被析出到透水膜101的上表面，然后沿着透水膜101的斜面流动到引流管102内，当引流管102内的雨水聚集到一定量并对引流调节阀105产生足够的压力时，引流调节阀105被打开，净化后的雨水从引流管102内流出。净化过程是雨水从透水膜101的下表面析出至其上表面，雨水中的沙粒会聚集在透水膜101的下表面，并逐渐沉底，不会影响透水膜101的净化能力。
[0045]为了有效的对不同水质的雨水进行净化，所述调节气室130的上腔、下腔分别和气管、气栗连接并各自构成密闭的空气循环，所述下腔120内设置雨水品质传感器121。当下腔120内的雨水杂质较少时，可以通过增大调节气室130的上腔和下腔之间的压力差，以提高透水膜101的析水速度，当下腔120内的雨水污染程度较高时，则减小调节气室130的上腔和下腔之间的压力差，以降低透水膜101的析水速度，更好的净化雨水。
[0046]所述调节气室130的下腔内，或上腔110内还设有空气净化装置140，以保证上腔110内的空气洁净，减少对透水膜101和雨水的影响。
[0047]由于后期雨水中仍然含有部分的重金属、微生物杂质、微粒杂质、油脂等污染物，透水膜101需要具有多种杂质的过滤功能，更好的是，如图9所示的，所述透水膜101的截面为多层结构，所述多层结构自底向上依次为过滤层112、透水性支撑体层113、吸水层114、过滤层112，所述过滤层112、透水性支撑体层113、吸水层114之间使用耐水性粘接剂紧密连接，所述的耐水性粘接剂为不含有重金属元素、有毒有机物等对人体产生危害添加剂的粘接剂;所述过滤层112为表面涂有
硅酸钙涂层、含有多个透水孔的硬质塑料膜，硬质塑料膜可以是普通的PVC塑料膜、PP塑料膜，也可以是透水性更好的纳米分子材料的塑料膜;所述透水性支撑体层113的作用是保持透水膜101的形状，并且需要承受一定的压力，因此其结构为为天然硅砂与无机碳材料形成的蜂窝状结构;蜂窝状结构中填充活性填料。
[0048]为了保证良好的透水性和一定的强度，所述透水性支撑体层113的制作方法为:将天然硅沙与白灰按1:1的重量份混合，含水率3-5 %，在充满氮气的密闭容器内储存2-3小时，再与活性炭粉按6-8:1的重量份混合，放入模具中制成板状混合物;将板状混合物放入蒸压釜中，通入高压
蒸汽，在170-220°C、0.5-0.8Mpa的压力下保持12h以上形成含有活性炭的硅酸钙蜂窝状网架;将蜂窝状网架放置在充满氮气的密闭容器内冷却5h以上;所述活性炭的炭质原料是
生物质炭粉。
[0049]为了具有良好的吸水性能，所述吸水层114为改性海绵材料，为了提高改性海绵的使用寿命，所述改性海绵材料的制作方法为:将洗净、晾干后的海绵浸泡在体积分数为3-5 %的HCl溶液中24-32h，取出后洗净、晾干，再将海绵浸泡在浓度为0.5-0.8mol/L的NaOH溶液中24_32h，取出后洗净、瞭干。
