本發(fā)明屬于海綿城市建設(shè)和雨水資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海綿城市雨水收集凈化利用綜合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國是一個水資源嚴(yán)重缺乏的國家，據(jù)統(tǒng)計全國600余座城市中，50％以上的城市缺水，近20％的城市嚴(yán)重缺水。近年來，隨著城市化建設(shè)的高速發(fā)展，城市綠地面積逐漸減小，原本具有涵養(yǎng)水源功能的綠地、濕地、溝渠等區(qū)域大部分演化為硬化地面，致使城市在面臨強降雨時僅能依靠市政管網(wǎng)排水，造成內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)、徑流污染嚴(yán)重；而暴雨過后卻又陷入干燥缺水的窘境，熱島效應(yīng)顯著?！胺暧瓯貪?、雨后即旱”的現(xiàn)象使得城市水生態(tài)面臨著兩個極端：一方面是城市內(nèi)澇嚴(yán)重，雨洪管理成為影響城市發(fā)展的安全隱患；另一方面則是大部分城市缺水嚴(yán)重，水資源供應(yīng)嚴(yán)重不足，尤其是干旱期嚴(yán)重缺水與豐雨期大量雨水外排、排水系統(tǒng)不堪重負(fù)的矛盾日益嚴(yán)重。

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用。海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。雨水作為城市水資源的一個重要來源，將雨水收集凈化后再利用，既可以減輕城市防洪排澇壓力，降低管網(wǎng)工程建設(shè)成本；又可以調(diào)節(jié)、補充地區(qū)水資源。海綿城市作為修復(fù)城市水生態(tài)的一條路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)水的循環(huán)利用和再生利用，節(jié)約用水，解決越來越多的城市所面臨的水環(huán)境日益加重的生態(tài)危機，最大限度地減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞。

常規(guī)雨水收集利用存在諸多不足之處：常規(guī)雨水利用技術(shù)一般都是具有單一功能，如雨水收集、雨水凈化等功能，沒有很好的銜接好各綜合功能，且沒有考慮綜合智能管理，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，不能充分的利用好雨水資源；天然雨水往往大量攜帶地面上的大量生活垃圾與污染物，未經(jīng)凈化后雨水排放到自然環(huán)境中，會加劇自然水體的污染程度；遇到暴雨時，會造成城市地表徑流量大幅提高，市政管網(wǎng)泄洪能力遠遠不足，引發(fā)道路洪澇積水；常規(guī)雨水凈化系統(tǒng)往往沒有從收集雨水時就考慮凈化過程，造成凈化成本較高，凈化效率低。

綜上可知，目前的雨水收集利用系統(tǒng)已不能滿足海綿城市建設(shè)的需求，因此，有必要結(jié)合海綿城市的自然積存、自然滲透、自然凈化的理念，開發(fā)出一種不僅可以綠化美化城市環(huán)境，而且還可緩解城市雨洪壓力，吸收雨水中的污染物，以實現(xiàn)海綿城市雨水利用節(jié)能利用及城市面源污染控制的具有綜合功能的雨水收集利用系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種海綿城市雨水收集凈化利用綜合系統(tǒng)，它不僅可以收集、凈化和再利用城市雨水或地表徑流，還可以緩解城市雨洪壓力，吸收雨水中的污染物，節(jié)約水資源、提高雨水利用效率，對海綿城市的面源污染控制及緩解城市缺水具有重要參考意義。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種海綿城市雨水收集凈化利用綜合系統(tǒng)采用的技術(shù)方案：包括屋頂雨水收集區(qū)、道路雨水收集區(qū)、綠地雨水收集區(qū)、集水沉沙罐、凈化裝置和蓄水池，所述屋頂雨水收集區(qū)由上往下依次設(shè)置有防蒸發(fā)層、土壤層、給水層和凈化層，所述土壤層與給水層之間設(shè)置有透水土工布，所述凈化層的一側(cè)設(shè)置有排水孔，所述排水孔與屋頂排水管相連，所述屋頂排水管底部設(shè)置有凈化溝；所述道路雨水收集區(qū)的底部碎石層內(nèi)設(shè)置有橫向和縱向集水管；所述綠地雨水收集區(qū)的一側(cè)設(shè)置有進水口，另一側(cè)相對應(yīng)位置設(shè)置有出水口，由上往下依次設(shè)置防蒸發(fā)層、土壤層、粗沙層、凈化層，所述土壤層與凈化層內(nèi)設(shè)置有吸水棒，所述凈化層兩側(cè)延伸至防蒸發(fā)層，剖面結(jié)構(gòu)呈u型，所述凈化層與土壤層、粗沙層接觸部位設(shè)置有透水土工布；所述集水沉沙罐頂部設(shè)置有檢修蓋板，上部設(shè)置有溢水孔，側(cè)面設(shè)置有出水口，底部設(shè)置有漏斗狀的排沙孔，所述排沙孔連接著排沙泵；所述凈化裝置由若干凈化單元相互組合排列而成，上下相鄰排列的凈化單元之間設(shè)置有透水土工布，所述凈化裝置四周與地下土層之間設(shè)置有碎石墊層；所述蓄水池中部設(shè)置有過濾格柵，上部設(shè)置有進水孔和溢水孔，底部設(shè)置有抽水水泵。

優(yōu)選地，所述給水層由塑料或陶瓷材料制成，表面分布若干倒杯形凸起，所述倒杯形凸起頂部分布若干小孔，相鄰倒杯形凸起之間的凹槽內(nèi)填充有粗沙。

優(yōu)選地，所述凈化溝頂部設(shè)置有蓋板，底部設(shè)置有出水口，凈化溝內(nèi)填充其高度2/3的凈化層。

優(yōu)選地，所述凈化層由卵石或陶粒與活性炭混合組成，活性碳所占的比例不少于20%。

優(yōu)選地，所述吸水棒由塑料或陶瓷材料制成的中空管，所述中空管表面分布若干滲水孔，內(nèi)部填充有高吸水纖維、吸水海綿或高吸水性樹脂。

優(yōu)選地，所述凈化溝、道路雨水收集區(qū)、綠地雨水收集區(qū)、集水沉沙罐、凈化裝置和蓄水池通過輸水管相互連接成整體，所述輸水管下部由不透水混凝土制成，上部由透水混凝土制成，所述輸水管進水口處設(shè)置有攔污柵。

優(yōu)選地，所述集水沉沙罐與凈化裝置之間的輸水管設(shè)置有電子閥門開關(guān)，所述集水沉沙罐內(nèi)設(shè)置有水位監(jiān)測裝置，所述蓄水池內(nèi)設(shè)置有水位監(jiān)測裝置和水質(zhì)監(jiān)測裝置，所述電子閥門開關(guān)、水位監(jiān)測裝置和水質(zhì)監(jiān)測裝置分別與自動控制器連接。

優(yōu)選地，所述排沙泵、抽水水泵分別與自動控制器連接。

優(yōu)選地，所述凈化單元由塑料或陶瓷材料制成帶空腔的長方體或立方體，所述空腔內(nèi)填充石英沙和活性炭模塊，所述長方體或立方體的一個面設(shè)置有圓柱形凹孔，與圓柱形凹孔相對應(yīng)的對面或側(cè)面設(shè)置有圓柱形凸孔，所述凹孔和凸孔的形狀大小相匹配，可以相互鏈接。

優(yōu)選地，所述溢水孔與市政排水管相連，所述抽水水泵與市政消防或灌溉管網(wǎng)相連。

優(yōu)選地，所述集水沉沙罐和蓄水池內(nèi)部用水泥砂漿抹面，并做防滲處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：通過設(shè)置屋頂雨水收集區(qū)、道路雨水收集區(qū)、綠地雨水收集區(qū)可以將入滲后的雨水經(jīng)種植層或表面土壤進行初步凈化后，實現(xiàn)雨水的凈化收集，之后進入凈化裝置進行二次集中凈化，利用過濾材料對水體中的重金屬等污染物吸附作用，以實現(xiàn)雨水徹底地凈化；通過在屋頂雨水收集區(qū)設(shè)置給水層和在綠化雨水收集凈化區(qū)設(shè)置吸水棒，可以將土壤下部收集的水分從底部輸送到植物根部，長期自動灌溉地面上的綠色植物，有效利用自然雨水，降低人工澆灌成本，同時種植的綠色植物營造漂亮的景觀環(huán)境，給人們的視覺給人以美的享受，也能起到節(jié)能減排、緩解熱島效應(yīng)的功效；在集水沉沙罐和蓄水池中設(shè)置有水位和水質(zhì)監(jiān)測裝置，輸水管設(shè)置有電子閥門開關(guān)，它們分別與自動控制器連接，采用自動控制器能對區(qū)域內(nèi)的雨水處理情況進行實時監(jiān)控與自動控制，操作簡單易行；該系統(tǒng)將住宅區(qū)、道路和綠化帶連接成整體，不僅可以實現(xiàn)雨水整體的收集、凈化、儲存，還能存蓄滯留雨水，減少了地面徑流，當(dāng)遇到暴雨季節(jié)時，多余的雨水通過溢流孔進入市政排水管網(wǎng)中，最終有效緩解城市內(nèi)澇，保障城市安全，維持城市生態(tài)系統(tǒng)功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明整體平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明屋頂雨水收集區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明凈化溝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明綠地雨水收集區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明單個凈化單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明凈化裝置凈水流向示意圖；

圖8是本發(fā)明輸水管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1-建筑物；2-屋頂雨水收集區(qū)；2.1-小孔；2.2-倒杯形凸起；2.3-屋頂排水孔；3-凈化溝；3.1-凈化溝蓋板；3.2-凈化溝出水口；4-道路雨水收集區(qū)；5-綠地雨水收集區(qū)；5.1-吸水棒；5.2-綠地進水口；5.3-綠地出水口；6-集水沉沙罐；7-凈化裝置；7.1-圓柱形凹孔；7.2-圓柱形凸孔；7.3-石英沙和活性炭模塊；8-蓄水池；9-自動控制器；10-屋頂排水管；11-輸水管；11.1-透水混凝土；11.2-不透水混凝土；12-橫向集水管；13-縱向集水管；14-檢修蓋板；15-溢水孔；16-集水沉沙罐出水口；17-攔污柵；18-排沙泵；19-水位監(jiān)測裝置；20-電子閥門開關(guān)；21-碎石墊層；22-透水土工布；23-水質(zhì)監(jiān)測裝置；24-過濾格柵；25-抽水水泵；26-市政消防或灌溉管網(wǎng)；27-水流流向；28-沉沙；29-綠色植物；30-防蒸發(fā)層；31-土壤層；32-給水層；33-凈化層；34-粗沙層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細(xì)說明。

參見圖1-圖8，本發(fā)明一種海綿城市雨水收集凈化利用綜合系統(tǒng)，包括位于建筑物1頂部的屋頂雨水收集區(qū)2、道路雨水收集區(qū)4、綠地雨水收集區(qū)5、集水沉沙罐6、凈化裝置7和蓄水池8，屋頂雨水收集區(qū)2由上往下依次設(shè)置有防蒸發(fā)層30、土壤層31、給水層32和凈化層33，土壤層31中種植綠色植物29，給水層32由塑料或陶瓷材料制成，表面分布若干倒杯形凸起2.2，倒杯形凸起2.2頂部分布若干小孔2.1，相鄰倒杯形凸起2.2之間的凹槽內(nèi)填充有粗沙，土壤層31與給水層32之間設(shè)置有透水土工布22，凈化層33的一側(cè)設(shè)置有屋頂排水孔2.3，排水孔3.2與屋頂排水管10相連，屋頂排水管10底部設(shè)置有凈化溝3，凈化溝3頂部設(shè)置有蓋板3.1，底部設(shè)置有出水口3.2，凈化溝3內(nèi)填充其高度2/3的凈化層33，凈化層33由卵石或陶粒與活性炭混合組成，活性碳所占的比例不少于20%；道路雨水收集區(qū)4的底部碎石層內(nèi)設(shè)置有橫向集水管12和縱向集水管13；綠地雨水收集區(qū)5的一側(cè)設(shè)置有進水口5.2，另一側(cè)相對應(yīng)位置設(shè)置有出水口5.3，由上往下依次設(shè)置防蒸發(fā)層30、土壤層31、粗沙層34、凈化層33，在土壤層31與凈化層33內(nèi)設(shè)置有吸水棒5.1，凈化層33兩側(cè)延伸至防蒸發(fā)層30，剖面結(jié)構(gòu)呈u型，凈化層33與土壤層31、粗沙層34接觸部位設(shè)置有透水土工布22；集水沉沙罐6頂部設(shè)置有檢修蓋板14，上部設(shè)置有溢水孔15，側(cè)面設(shè)置有出水口16，底部設(shè)置有漏斗狀的排沙孔，排沙孔連接著排沙泵18；凈化裝置7由若干凈化單元相互組合排列而成，上下相鄰排列的凈化單元之間設(shè)置有透水土工布22，凈化裝置7四周與地下土層之間設(shè)置有碎石墊層21；蓄水池8中部設(shè)置有過濾格柵24，上部設(shè)置有進水孔和溢水孔，底部設(shè)置有抽水水泵25；溢水孔與市政排水管相連，抽水水泵25與市政消防或灌溉管網(wǎng)26相連，集水沉沙罐6和蓄水池8內(nèi)部用水泥砂漿抹面，并做防滲處理。

參見圖5，吸水棒5.1由塑料或陶瓷材料制成的中空管，中空管表面分布若干滲水孔，內(nèi)部填充有高吸水纖維、吸水海綿或高吸水性樹脂。

參見圖1、圖2、圖8，凈化溝3、道路雨水收集區(qū)4、綠地雨水收集區(qū)5、集水沉沙罐6、凈化裝置7和蓄水池8通過輸水管11相互連接成整體，輸水管11下部由不透水混凝土11.2制成，上部由透水混凝土11.1制成，輸水管11進水口處設(shè)置有攔污柵17，攔污柵17用以防止泥沙和雜物進入所述輸水管11內(nèi)。

參見圖1，集水沉沙罐6與凈化裝置7之間的輸水管11設(shè)置有電子閥門開關(guān)20，集水沉沙罐6內(nèi)設(shè)置有水位監(jiān)測裝置19，蓄水池8內(nèi)設(shè)置有水位監(jiān)測裝置19和水質(zhì)監(jiān)測裝置23，排沙泵18、抽水水泵25、電子閥門開關(guān)20、水位監(jiān)測裝置19和水質(zhì)監(jiān)測裝置23分別與自動控制器9連接。

參見圖6，凈化單元由塑料或陶瓷材料制成帶空腔的長方體或立方體，空腔內(nèi)填充石英沙和活性炭模塊7.3，長方體或立方體的一個面設(shè)置有圓柱形凹孔7.1，與圓柱形凹孔7.1相對應(yīng)的對面或側(cè)面設(shè)置有圓柱形凸孔7.2，凹孔和凸孔的形狀大小相匹配，可以相互鏈接。

參見圖1、圖2，本發(fā)明的工作過程描述如下：在雨水季節(jié)，屋頂雨水收集區(qū)2的雨水經(jīng)植被種植層入滲后得到初步凈化，之后流入屋頂排水管2.3進入凈化溝3再次凈化后，通過連接的輸水管11進入道路底部碎石層中的橫向集水管12；在道路雨水收集區(qū)4的雨水經(jīng)過透水道路入滲后，流入道路底部碎石層中設(shè)置的縱向集水管13和橫向集水管12中，通過輸水管11進入綠地雨水收集區(qū)5中；在綠地雨水收集區(qū)5將其他區(qū)域的雨水和入滲后的多余的雨水經(jīng)底部的綠地凈化層33初步凈化后，通過輸水管11將雨水匯集到集水沉沙罐6中，將初步凈化后的雨水進行分流，將雨水中的雜物或泥沙進行沉淀；之后通過輸水管11進入凈化裝置7進行二次集中凈化，利用過濾材料對水體中的重金屬等污染物吸附作用，以實現(xiàn)雨水徹底地凈化；最終將凈化后的雨水存儲在蓄水池8中，需要水時通過抽水水泵25將凈化后雨水送至不同的用水區(qū)域，如用于農(nóng)作物或者綠化帶灌溉、景觀用水、市政用水等，當(dāng)遇到暴雨天氣，部分雨水會通過集水沉沙罐6或蓄水池8中的溢水孔進入市政排水管中，達到緩解城市雨洪壓力和實現(xiàn)雨水收集凈化后利用目的。

參見圖7，本發(fā)明凈化裝置凈水過程描述如下：當(dāng)水流從最上排的第一列凈化單元的圓柱形凹孔7.1開始正向流動，在第一列的最后一個凈化單元轉(zhuǎn)向進入第二列凈化單元進行逆向流動，如此反復(fù)直到通過最上排所有凈化單元后，開始進入下一排凈化單元，以實現(xiàn)水流的曲折性，延長凈水路徑，增加雨水與凈化裝置的接觸，極大的提高了凈化裝置的凈化效率。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。