CN103437281A - 桥面径流收集处理与应急系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雨水收集处理技术。本发明的桥面径流收集处理与应急系统，是由分流池2、调节-应急池7和平流沉淀池14三部分组成，分流池2的污水处理出水管3连接到调节-应急池7，污水处理出水管3由浮球阀6控制开闭，浮球阀6的浮球浮在调节-应急池7的液面上，当调节-应急池7的液面达到调节-应急池最大收集水位线19时，浮球阀6关闭动作，将污水处理出水管3关闭，调节-应急池7和平流沉淀池14由虹吸管10连接，虹吸管10进水口设置于调节-应急池7底部，虹吸管10出水口设置于平流沉淀池中，本系统结构简单，易于建造，实现了降雨时桥面径流的前期污水和后期雨水分别处理,处理效果大大提高。

Description

桥面径流收集处理与应急系统

技术领域

本发明涉及雨水收集处理技术，尤其涉及一种桥面径流收集处理与应急系统。

背景技术

目前，交通建设飞速发展，越来越多的立交桥、高架桥、跨河桥梁建设起来。如果在桥面上不设置收集处理以及应急系统，一方面，车辆排放尾气中所携带的污染物在路面沉积、汽车轮胎磨损的微粒、车架上粘带的泥土、车辆制动时散落的污染物以及车辆运行不佳时泄露的油量，都会随降雨产生的路面径流进入道路的排水系统，并最终排入地表水体；另一方面，运载各类危险品和有毒有害物品的车辆，当发生风险事故时，可能造成的有毒有害物质通过桥梁泄水孔流入桥下水域，造成水域污染。可见，亟需一种可靠的桥面径流收集利用装置，特别是在跨越水源保护区等敏感区，以克服上述不足对环境带来的风险。

专利（申请）200910183156.7 -桥面径流的组合式处理工艺及其装置、201020134798.6 -多功能桥面径流串联处理装置、201220295304.1-公路特大桥桥面径流事故应急处置系统、201020501331-一种桥面雨水收集利用装置，等等专利（申请）试图解决上述问题，然而，以上技术尽管设置了桥面收集系统，但处理系统或应急系统设计简单。具体体现在：基本具有沉淀和隔油功能，能对初期雨水进行收集和物理处理，兼具事故缓冲功能，但仅能对前期雨水进行简单物理沉淀处理，特别对于雨量较大的后期雨水，由于桥面径流全部收集于管道中，且桥面和地面一般高差较大，从而流入沉淀池的瞬时流速和流量较大，会导致池底沉积的大量污染物再次出现返浑浊现象，并连同上层的油污溢流至周围环境水体中，造成环境二次污染；同时，由于沉淀池不能及时排空，发生事故时没有足够的空间容纳事故水；有的技术采用了氧化塘或人工湿地，是一种绿色环保的处理措施，能对桥面径流的物质进行物理沉淀，植物吸收，微生物降解等多层次深度处理；但存在的问题是，占地面积较大，而在桥面下，难以有足够的空间形成成熟的氧化塘和人工湿地，且其出水为溢流出水形式，对于事故水难以起到缓冲蓄积作用。

总的来说，一方面，以上现有技术均未针对桥面径流前期污染性大，后期污染性小，后期径流可以直接排放这一特征进行分段处理，而是对所有的径流水采用一种处理流程，设计不合理，导致处理能力浪费，占地过大等诸多问题；另一方面，难以发挥事故应急的功能，有些路面径流收集处理工程虽然设置了单独应急系统，但发生事故需要打开进入事故池的阀门，同时关闭其他支路阀门，从而产生的问题是难以及时在危险物未扩散前采取应急措施。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能适合径流污染特性、无外加电力全重力自动控制、占地少、处理能力强的桥面径流收集处理与应急系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适合径流污染特性、占地少、处理能力强的桥面径流收集处理与应急系统。

为解决上述技术问题所采取的技术方案是：本发明的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：是由高至低水位连接的分流池2、调节-应急池7和平流沉淀池14三部分组成，所述分流池2上设置有进水管1，前期污水处理出水管3和后期雨水出水管4，分流池2内设置有分流池溢流堰5，分流池溢流堰5高度低于分流池2外沿，分流池2的污水处理出水管3连接到调节-应急池7，污水处理出水管3由浮球阀6控制开闭，浮球阀6的浮球浮在调节-应急池7的液面上，当调节-应急池7的液面达到调节-应急池最大收集水位线19时，浮球阀6关闭动作，将污水处理出水管3关闭，调节-应急池7和平流沉淀池14由虹吸管10连接，虹吸管10进水口设置于调节-应急池7底部，虹吸管10出水口设置于平流沉淀池中，调节-应急池最大收集水位线19高于虹吸管10的最高点。

较佳地，所述平流沉淀池14中设置平流沉淀池溢流堰11。

较佳地，所述平流沉淀池14中设置隔油板13，隔油板13的设置垂直于平流沉淀池14中的污水水流方向，固定在与平流沉淀池14污水水流方向平行的两面墙壁上。隔油板13下方距离平流沉淀池14底面有一定距离，形成过水通道，隔油板13上方超出平流沉淀池14最高水位一定高度。

较佳地，所述调节-应急池7底部设置放空阀12。

较佳地，所述平流沉淀池14底部设置放空阀18。

较佳地，所述虹吸管10上设置有阀门17。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本系统结构简单，易于建造，实现了降雨时桥面径流的前期污水和后期雨水分别处理，采用三级分流池2、调节-应急池7和平流沉淀池14组成缓冲系统，并运用虹吸管流速平缓稳定的特性，大幅降低了降雨时落差造成的冲力，消除了返混现象，使得平流沉淀池沉淀效果大大提高。前期桥面径流进入调节-应急池7，而后期桥面径流水质接近降水水质，浮球阀关闭后，直接经分流池2由后期桥面径流出水管4直接排入边沟，进入到周围环境水体，减小了污水处理负荷。平流沉淀池14中设置了平流沉淀池溢流堰11以及隔油板13，从而使得平流沉淀池14具有隔油功能，同时进出水流均匀缓慢，更加避免对池中水流的扰动。特别是，在发生应急事故的径流处理中，本系统无需电力，因虹吸现象的发生需要调节-应急池7的水位达到前期径流收集水位线20，保证了在调节-应急池7的一定储存事故径流的容量，不会使毒、害污染径流扩散。

附图说明

图1为桥面径流收集处理与应急系统流程图；

图2为桥面径流收集处理与应急系统平面布置图；

图3为调节-应急池与平流沉淀池剖立面图；

图4为分流池平面图；图5为分流池A-A剖视图；

图6为分流池B-B剖视图；

图7为虹吸管示意图；

图8 平流沉淀池溢流堰细部示意图；

图9为桥梁下水管部分示意图；

图中：1、分流池进水管，2、分流池，3、前期污水径流管，4、后期污水径流管，5、分流池溢流堰，6、浮球阀，7、调节-应急池，8、阀门井，9、溢流槽，10、虹吸管，11、平流沉淀池溢流堰，12、调节-应急池放空阀，13、隔油板，14、平流沉淀池，15平流沉淀池输出管，16、溢流堰挡板，17、虹吸管阀门，18、平流沉淀池放空阀，19、调节-应急池最大收集水位线，20、前期径流收集水位线，21、溢流堰设计水位线，22、桥面泄水管，23、横向收集管，24、竖向收集管。

具体实施方式

下面以某大桥的桥面径流收集处理与应急系统为例进行说明。某大桥为双向六车道，桥长为120m，桥宽为30m，即汇水面积F=120×30=3600 m2，设计前期污水径流W1=汇水面积F×降雨厚度α=3600×0.01=36 m3（降雨厚度α取为1cm），桥面收集管道参照《给水排水设计手册(第5册)》设计，计算出分流池进水管1管径为400mm，桥面径流收集流量为420m3/h，设计使用桥面径流收集处理与应急系统工艺1套。如图所示，桥梁下水管包括横向收集管23，连接相邻桥面泄水管道22，使桥面径流的水汇集到竖向收集管24，而竖向收集管24与桥面下的分流池进水管1相连接，从而使得桥面径流汇入桥面径流处理与应急系统中。

前期污水径流W1（m3），即由收集管汇集的水总量；设计事故应急径流量W2（m3），是指发生事故时需要收集容纳的事故水体积，参照高速公路危险物品运输货车运输量一般取值为：30~60m3，本工程实施例选取W2为36 m3。

调节-应急池7设计最大收集水位线19即为浮球阀关闭，是根据设计初期径流量W1与事故应急径流量W2之和设计，即达到最大收集水位线19时，调节-应急池7的储存的水量=设计前期污水径流W1+设计事故应急径流量W2，调节-应急池7的尺寸为长:宽:高=6m:6m:2.3m，其中前期径流收集水位线20高度为1 m（收集前期污水径流量为36 m3），调节-应急池最大收集水位线为2 m（调节-应急池总收集量W1+W2为72 m3），超高高度为0.3m。

分流池2的设计参照《合流制系统污水截流井设计规程》（CECS 91:97），内部尺寸为长:宽:高=1m:1m:1.3m，分流池溢流堰5的高度为0.8m，前期污水径流管3管径为350mm，后期污水径流管4管径为400mm。

分流池2连接进水管1，前期污水径流管3和后期污水径流管4，池内设置有分流池溢流堰5，分流池溢流堰5高度低于分流池2外沿，分流池2的前期污水径流管3连接到调节-应急池7，前期污水径流管3的通道由浮球阀6控制开闭，浮球阀6设置在前期污水径流管3末端与调节-应急池7相接的位置，当调节-应急池7的液面达到调节-应急池最大收集水位线19，浮球阀6自动执行关闭动作，将前期污水径流管3关闭，分流池2内水位上升并超过分流池溢流堰5流入后期污水径流管4，从而实现前期污水径流与后期雨水径流分流。

虹吸管10进水口设置于调节-应急池7底部，虹吸管10出水口设置于平流沉淀池中，虹吸管10设计高度位置为前期径流收集水位线20，即虹吸管10的设定高度h1为1m。反推虹吸管出水流量Q1，根据虹吸原理，在两液位高度确定的情况下，即流速为相对恒定，虹吸管10的管径的大小可根据调节-应急池7需要的放空时间（一般取为≥3h）计算出虹吸管截面积，本应用取放空时间为3h计算出需要两组直径为40mm的虹吸管10。

平流沉淀池14，采用平行推流式设计，整体呈长方形结构，长宽比参照设计规范（《室外排水设计规范》GB 50014-2006，长宽比不宜小于4，长不宜大于60 m，取表面负荷为0.6 m3/(m2·h)），则平流沉淀池14有效面积=虹吸管最大瞬时出水流量/平流沉淀池表面负荷=18.8/0.6=30 m2，长:宽:高=12 m×2.5 m×1.3m。

平流沉淀池14中同时设置了平流沉淀池溢流堰11以及隔油板13，溢流堰11设置目的为虹吸管10流入的污水能均匀地在平流沉淀池溢流堰11中经挡板16布水，从而使平流沉淀池14良好运作，达到较好的沉淀效果，隔油板13的设置目的是使得平流沉淀池14兼具隔油功能。隔油板13的设置垂直于平流沉淀池14中的污水水流方向，固定在与平流沉淀池14污水水流方向平行的两面墙壁上。隔油板13下方距离平流沉淀池14底面有一定距离，形成过水通道，隔油板13上方超出平流沉淀池14最高水位一定高度，使得油类等悬浮物能被截留在平流沉淀池14的内而难以下沉通过过水通道流出。

本实施例中，调节-应急池7的初期污水径流设计进水流量等于桥面径流收集流量为420 m3/h，采用本专利的桥面径流收集处理与应急系统后流沉淀池14的有效面积为30 m2，相较以往的不使用桥面径流收集处理与应急系统、单独设置平流沉淀池，达到同样的负荷能力需要占地700 m2，可见，采用桥面径流收集处理与应急系统后使得平流沉淀池占地面积减少96%！经检测，本工程进水悬浮物浓度为200mg/L，出水能达到30mg/L以下！

桥面径流收集处理与应急系统有两种工作状态：以处理常规桥面径流污染物为主的常规降雨处理状态、发生有毒有害等危险物质泄露的应急事故处理状态。

常规降雨处理状态时，由于前期降雨形成径流的冲刷作用，桥面径流具有期污染较为严重，后期径流较为清洁的特点，本系统将污染较为严重的前期降水加以收集于调节-应急池7，主要过程如下：前期径流由分流池进水管1流经分流池2，由于调节-应急池7此时是空的，浮球阀6为打开状态，污水由分流池2进入调节-应急池7，此后调节-应急池7中水位不断上升，当水位达到或超过虹吸管10的最高点时，虹吸管自动启动并形成“自吸泵”，此后只要调节-应急池7内水位未达到虹吸管10的进水口，调节-应急池7中的污水就以一定的流量经溢流堰挡板16均匀布水流入沉淀池14，由于虹吸管的流量远小于出水口3的流量，当降雨继续时，调节-应急池7的水位仍不断上涨，当调节-应急池7的水位达到浮球阀动作水位时，出水口3关闭，此时，前期污水收集完毕，分流池2被注满，后期污水直接经分流池2由后期桥面径流出水管4直接排入边沟，进入到周围环境水体。维护人员通过控制虹吸管阀门17开放的大小，可以调节调节-应急池7中污水进入平流沉淀池14流量和流速。当降雨过程结束后，虹吸管将在较长时间，一般为数小时到几天内，将调节-应急池7中的污水吸取到平流沉淀池14中。在平流沉淀池中，污水得以沉淀或进行进一步的人工介入处理、排放。

当系统处于应急事故处理状态时，有毒有害等危险物质泄露在桥梁路面上形成径流，由于事故发生污水的量较小，如前所述的过程，如果污水量未达到虹吸管顶部位置时，所有污水就收集到调节-应急池7中，以便进行处理，如果事故发生污水的量稍大，由于虹吸管10上设置有阀门17，工作人员及时介入，关闭虹吸管阀门17，使事故污水储存在调节-应急池7中。在系统工作一段时间后，由于调节-应急池7与平流沉淀池14沉积的颗粒污染物不断累积，需要定期进行清理，当系统需要维护时，可通过设置的放空阀12排空开启清污。

Claims (6)

1.桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：是由高至低水位连接的分流池(2)、调节-应急池(7)和平流沉淀池(14)三部分组成，所述分流池(2)上设置有进水管(1)，前期污水处理出水管(3)和后期雨水出水管(4)，分流池(2)内设置有分流池溢流堰(5)，分流池溢流堰(5)高度低于分流池(2)外沿，分流池(2)的污水处理出水管(3)连接到调节-应急池(7)，污水处理出水管(3)由浮球阀(6)控制开闭，浮球阀(6)的浮球浮在调节-应急池(7)的液面上，当调节-应急池(7)的液面达到调节-应急池最大收集水位线(19)时，浮球阀(6)关闭动作，将污水处理出水管(3)关闭，调节-应急池(7)和平流沉淀池(14)由虹吸管(1)(0)连接，虹吸管(10)进水口设置于调节-应急池(7)底部，虹吸管(10)出水口设置于平流沉淀池中，调节-应急池最大收集水位线(19)高于虹吸管(10)的最高点。

2.根据权利要求1所述的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：所述平流沉淀池(14)中设置平流沉淀池溢流堰(11)。

3.根据权利要求1所述的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：所述平流沉淀池(14)中设置隔油板(13)，隔油板(13)的设置垂直于平流沉淀池(14)中的污水水流方向，固定在与平流沉淀池(14)污水水流方向平行的两面墙壁上，隔油板(13)下方距离平流沉淀池(14)底面有一定距离，形成过水通道，隔油板(13)上方超出平流沉淀池(14)最高水位一定高度。

4.根据权利要求1所述的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：所述调节-应急池(7)底部设置放空阀(12)。

5.根据权利要求1所述的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：所述平流沉淀池(14)底部设置放空阀(18)。

6.根据权利要求1所述的桥面径流收集处理与应急系统，其特征在于：所述虹吸管(10)上设置有阀门(17)。

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