基于雨水特征研究的自动雨水采集装置.doc

浙江工商大学环境学院“科技工坊杯”学生论文大赛参赛作品 PAGE  PAGE 7 基于初期雨水特征研究的初期雨水自动采集装置 浙江工商大学 环境科学与工程学院给排水1202 傅璇 摘要： 本作品基于初期雨水的特征研究对初期雨水自动采集装置进行了开发，从科学的角度为初期雨水的收集和研究提供了基本方法。 关键词：初期雨水；自动采集；可持续发展 一、装置开发背景 目前，我国正处于城市化快速发展的阶段。随着城市化水平的高速发展，城市水资源短缺问题就愈发突显出来。将雨水这一重要的水资源科学收集并加以利用进而实行综合治理已成为重要的新兴课题。国内外调查资料表明，降雨污染最为严重的即为初期雨水，其污染负荷远高于中后期雨水。在某些地区初期雨水中污染物(如BOD)的浓度与城市污水厂的进水水质相近，重金属含量超过城市污水厂。若这部分雨水直接回收利用则会给生活生产造成极大影响。如何科学收集初期雨水并在其基础上总结出初期雨水的特征进而有效地处理城市初期雨水污染问题，已成为现代城市建设和环境美化的一个重要课题。 浙江省委十三届四次全会中提出以“五水共治”为突破口倒逼转型升级，其中一点便是全力以赴“抓节水”。浙江是著名水乡，雨水资源丰沛，如把具有潜在利用价值的雨水充分利用，则将从开源的角度达到节水的效果。而现今，杭州乃至整个浙江对于雨水初期水质的研究及总结报告极其匮乏。没有可以具有代表性和针对性的可靠的分析成果对雨水资源化的发展将会是极大阻碍。因此，开发具有科学实用价值的初期雨水自动采集装置，推进初期雨水的特征研究进程势在必行。 二、采集装置的用途特点 此装置适用于环保或科研工作中对于某一区域初期雨水的样本收集，以便进行区域中初期雨水的特征研究及雨水资源化发展。便携式的结构大大减少了收集工作的人力投入，尤其为野外科研工作者提供的较大便利。一遇雨水即自动开启收集的设计使得收集结果更加准确科学，也极好地解决了工作人员随时待命，且一遇下雨即需立刻到达采集点的困扰。可调节的定时设计让装置的适用范围更加广阔???由于不同地区不同时节初雨水量会有差异，因此可根据采集地当期初期雨水量的计算结果通过 “时间控制旋钮”进行收集时间的设置(1～30分钟时间内随意设定)，从而获得更加准确的初雨水样本，提高工作效益和质量。也可联合多组采集装置，通过对不同时间段中初雨水水质的一系列变化情况得出初雨水水质随时间和水量增长的变化特征。 总之，此装置的主要特点在于：1、装置移动携带方便；2、收集雨水不需人工守候；3、收集雨水时长可任意调整设定；4、有效推算出收集地,在单位面积、时间内降雨量情况。 三、设计理念与结构概述 为了确保装置的稳定性和计时的准确性，装置采用市场上现有的电工器件“液位继电器”和“时间继电器”等器件，通过对其内部电路改造整合而成。 装置设电子控制电路和机械转动两大部分组成，其中电子控制又分为雨水传感控制电路和通电延时控制电路。通过两大部分的有效组合实现在采集点对初期雨水样本的自动收集。 整个装置除“雨水传感器”、“接水口”和“防尘盖”设在箱盖表面外，其他“电子器件”、“接水容器”等均设置在人们生活中常用的“塑料整理箱”中(经防漏水处理)。为了便于携带移动，在设计中保留了原“塑料整理箱”中的提柄。如图一、二所示： 图一 图二 四、装置工作原理 装置工作流程图 当电源开关K闭合，雨水控制器电路中的信号处理电路根据“雨水传感器”提供的信号判断当前电平情况：当“雨水传感器”表面无雨水时驱动输出执行继电器，使J常闭触点（3与4）断开，雨水控制电路处在待机状态(通电延时电路和机械转动电路此时不工作)，指示灯亮。如图三所示。 图三 图四 当雨水淋湿“雨水传感器”表面时，传感器电平信号断开输出执行继电器，使J常闭触点3与4复原闭合，雨水控制器中的指示灯不亮。这时“通电延时控制电路”通过继电器J常闭触点3与4组成闭合回路，进入通电延时状态，“通电延时控制电路”指示灯（ON）亮。 与此同时“机械控制电路”因J常闭触点3与4的复原闭合，机械控制电路通过继电器J2的两组常闭触点8与5和触点1与4组成正向闭合回路，减速电机启动并带动防尘盖作逆时针转动。当电机逆时针转至90°角时，设于电机主轴上的定位杆触动行程开关K1使之断开，如图三、四所示，电机停转防尘盖完全打开接水口，雨水经接水口漏斗流入雨水收集容器中，装置进入雨水收集状态。 当通电延时电路工作到达预设接收时间后，延时电路驱动输出执行继电器J1工作，使继电器J1常开触点8与6闭合。继电器J2启动，使继电器J2的两组常开触点8与