CN103726570B - 一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，它包括旋流沉沙井和雨水截流干渠；旋流沉沙井的侧壁上设有用于收集雨水进入旋流沉沙井的雨水进水管、将经过旋流沉沙井初步处理后的雨水排出的雨水出水管和进入旋流沉沙井中的雨水弃流的溢流管，其中，溢流管的安装位置高于雨水进水管和雨水出水管的安装位置；雨水出水管的出水口与雨水截流干渠连通，雨水截流干渠的侧壁上设有根据雨水截流干渠中水位控制雨水出水管的出水口开闭的水位控制可调式阀门。旋流沉沙井可对进入的其内的雨水进行沉砂处理，去除水中的泥沙和颗粒态有机物，减小弃流雨水对环境的污染及截流雨水中的颗粒物可能对干渠产生的淤积。
Description
技术领域
本发明涉及城市初期雨水处理技术领域，具体涉及一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统。
背景技术
近年来，城市初期雨水对水环境所造成的污染引起了社会各界的广泛关注。城市初期雨水的截流和处理工程也在各大城市中有序的展开。现有的初期雨水截流井主要有跳跃堰式、侧流堰式、固定堰式和防倒流式四种。
这几种结构的截流井主要通过雨水进水水量或水位来控制雨水的截流量，适合于设置在雨水支管与初期雨水收集干管之间，实现初期雨水的前端截流，而不适合于初期雨水收集干管接入雨水截流干渠截流/弃流切换。这主要是因为，初期雨水收集干管所收集的均为污染负荷较高的初期雨水，故应当根据雨水截流干渠的水位，尽可能的利用雨水截流干渠的容量输送至污水处理厂或雨水处理站进行处理后排放，而不能根据其来水的水量或水位进行简单的弃流。同时，当干渠无剩余容量接纳初期雨水收集干管来水时，为了使截流干渠不产生倒灌和大面积溢流，需要对初期雨水收集干管的来水进行弃流，而弃流高污染物浓度的初期雨水会对环境产生污染。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能够对雨水进行初步处理，并能尽可能地防止截流干渠倒灌和大面积溢流的一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统。
为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案：一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，包括旋流沉沙井和雨水截流干渠；所述旋流沉沙井的侧壁上设有用于收集雨水进入旋流沉沙井的雨水进水管、将经过旋流沉沙井初步处理后的雨水排出的雨水出水管和对进入旋流沉沙井中的雨水弃流的溢流管，其中，溢流管的安装位置高于雨水进水管和雨水出水管的安装位置； 所述雨水出水管的出水口与雨水截流干渠连通，所述雨水截流干渠的侧壁上还设有根据雨水截流干渠中水位控制雨水出水管的出水口开闭的水位控制可调式阀门。
作为优化，所述旋流沉沙井为钢筋混凝土浇注而成的圆柱体结构，所述圆柱体结构包括上下两部圆柱体，其中下部圆柱体的直径小于上部圆柱体的直径。
作为优化，所述雨水进水管安装在旋流沉沙井一侧的切线方向，所述溢流管安装在旋流沉沙井另外一侧的切线方向，所述雨水出水管安装在旋流沉沙井上部圆柱体的侧壁上且与雨水进水管共同处于旋流沉沙井的一侧，所述雨水出水管与旋流沉沙井的中轴线相切。
作为优化，所述溢流管的安装位置高于雨水进水管或雨水出水管安装位置0.7m以上。
作为优化，所述水位控制可调式阀门包括浮筒、导轨和阀板；所述浮筒连接在导轨上且能沿导轨上下移动，所述阀板通过联动臂与浮筒连接；所述导轨沿雨水截流干渠的高度方向固定在其侧壁上，所述导轨的顶部还设有用于限制浮筒上移的限位装置。
作为优化，所述阀板包括闸板和套设在闸板上的密封闸板套。
作为优化，所述导轨为一对，浮筒设置在一对导轨之间，浮筒的侧壁上分别设有两个定位环，所述定位环套设在对应得到根导轨上。
作为优化，所述联动臂的长度可调。
作为优化，所述浮筒距固定导轨的雨水截流干渠侧壁的最近距离为0.1 m。
作为优化，还包括与所述雨水截流干渠垂直连通的检查井，所述检查井位于水位控制可调式阀门的上部。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1、 本发明提供的旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统可根据截流干渠的水位，采用水力可调式阀门控制出水渠的开与关，从而实现截流弃流的切换。
2、 旋流沉沙井可对进入的井中的雨水进行沉砂处理，去除水中的泥沙和颗粒态有机物，减小弃流雨水对环境的污染及截流雨水中的颗粒物可能对干渠产生的淤积。
3、 现有的大量研究发现，初期雨水中的有机污染物及营养盐一定程度上以颗粒态存在（附着在泥沙表面）。以云南滇池流域片区为例，初期雨水中颗粒态COD大约占COD的40%，颗粒态总磷大约占总磷的41%。因此，简单的沉砂处理能有效减少弃流对水体的污染，同时又能减少截流雨水中的颗粒物可能对干渠产生的淤积。
附图说明
图1-旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统的结构示意图；
图2-旋流沉沙井中的各管道安装位置示意图；
图3-水位控制可调式阀门的侧面示意图；
图4-水位控制可调式阀门的正面示意图。
图中，雨水进水管1、旋流沉沙井2、雨水出水管3、水位控制可调式阀门4、溢流管5、导轨7、雨水截流干渠8、检查井9、定位环10、联动臂11、浮筒12。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
参见附图1~4，一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，包括旋流沉沙井2和雨水截流干渠8；旋流沉沙井2的侧壁上设有用于收集雨水进入旋流沉沙井2的雨水进水管1、将经过旋流沉沙井2初步处理后的雨水排出的雨水出水管3和对进入旋流沉沙井2中的雨水弃流的溢流管5，其中，溢流管5的安装位置高于雨水进水管1和雨水出水管3的安装位置，具体地，溢流管的安装位置高于雨水进水管1或雨水出水管3安装位置0.7m以上。
旋流沉沙井2为钢筋混凝土浇注而成的圆柱体结构，该圆柱体结构包括上下两部圆柱体，其中下部圆柱体的直径小于上部圆柱体的直径。雨水进水管1安装在旋流沉沙井2一侧的切线方向，溢流管5安装在旋流沉沙井2另外一侧的切线方向，雨水出水管3安装在旋流沉沙井2上部圆柱体的侧壁上且与雨水进水管1共同处于旋流沉沙井2的一侧，雨水出水管3与旋流沉沙井2的中轴线相切。从雨水进水管1进入旋流沉沙井2中的雨水具有一定的速度，该速度具有与旋流沉沙井2切向方向成一定夹角的切线速度分量，在该速度分量的作用下，进入旋流沉沙井2的雨水在旋流沉沙井2中旋转，从而将雨水中的泥沙和颗粒态有机物去除，减小弃流雨水对环境的污染，同时减少进入雨水截流干渠8内的截流雨水中的颗粒物可能对雨水截流干渠8产生的淤积。
作为优化，水位控制可调式阀门4包括浮筒12、导轨7和阀板；浮筒12连接在导轨7上且能沿导轨7上下移动，上下移动地连接在导轨7上，阀板通过联动臂11与浮筒12连接；联动臂11的长度最好可调节，从而可满足不同设计的截流弃流切换水位，导轨7沿雨水截流干渠8的高度方向固定在其侧壁上，导轨7的顶部还设有用于限制浮筒12上移的限位装置，该限位装置的作用是防止水面突然增高时，阀板不能及时将雨水出水管3的出水口关闭，浮筒12脱离导轨7。雨水截流干渠8中的水位上升时，浮筒12在浮力的作用下也随之上升，为了尽可能地避免浮筒12上升过程中的摆动，从而影响与其连接的阀板关闭雨水出水管3的出水口的效果，导轨7最好设置成一对，浮筒12设置在一对导轨7之间，浮筒12的侧壁上分别设有两个定位环10，定位环10套设在对应得到根导轨7上。
阀板最好包括闸板和套设在闸板上的密封闸板套，硬质的阀板不能与出水管的出水口良好的贴合，从而不能完全将雨水出水管3的出水口关闭，因此，在闸板上套设一个密封闸板套，该密封闸板套可采用弹性材料，或其他软质的材料。浮筒12距固定导轨7的雨水截流干渠8侧壁的最近距离为0.1 m。还包括与雨水截流干渠8垂直连通的检查井9，检查井9位于水位控制可调式阀门4的上部。
当雨水截流干渠8水位低于设计的截流弃流切换水位时，水位控制可调式阀门4保持常开状态，雨水经过旋流沉沙井2的处理后，由雨水出水管3进入雨水截流干渠8，实现截流。当雨水截流干渠8水位高于设计的截流弃流切换水位时，水位控制可调式阀门4，雨水出水管3的出水口完全被阀板挡住，旋流沉沙井2内水位升高，雨水经过旋流沉沙井22的处理后，经过溢流管5排放直接排放至水体。
实施例：昆明市政府投入资金治理云南滇池流域，并修建雨水截流干渠8，其中有一根DN1200的分流制初期雨水的雨水进水管1接入雨水截流干渠8中。初期雨水中的有机污染物及营养盐一定程度上以颗粒态存在（附着在泥沙表面）。根据实测，云南滇池流域片区初期雨水中颗粒态COD大约占COD的37%，颗粒态总氮大约占总氮的13%，颗粒态总磷大约占总磷的41%。因此，直接弃流会对水体产生污染，同时截流雨水中的颗粒物可能会对干渠产生淤积。另外，当雨水截流干渠8无剩余容量接纳雨水进水管1收集来的水时，雨水截流干渠8可能会产生倒灌和大面积溢流。
采用本发明提供的系统进行如下处理：当雨水截流干渠8水位高于设计的截流弃流切换水位时，水位控制可调式阀门4关闭，旋流沉沙井2内水位升高，雨水经过旋流沉沙井22的处理后，经过溢流管55排放至滇池。当雨水截流干渠8水位低于设计的截流弃流切换水位时，水位控制可调式阀门4保持常开状态，雨水经过旋流沉沙井2的处理后，由雨水出水管3进入雨水截流干渠8，实现截流。
本发明提供的系统的核心设备为旋流沉沙井2和水位控制可调式阀门4，其中水位控制可调式阀门4开闭与雨水截流干渠8的水位联动，实现无动力的、全自动化的运行。同时，旋流沉沙井2可对进入的井中的雨水进行沉砂处理，去除水中的泥沙和颗粒态有机物，减小弃流雨水对环境的污染及截流雨水中的颗粒物可能对雨水截流干渠8产生的淤积。
本发明提供的系统运行原理如下：
当雨水截流干渠的水位低于设计的雨水截流弃流切换水位（预先设定）时，水位控制可调式阀门保持常开状态，进入旋流沉沙井的雨水经过旋流沉沙井的处理后，由雨水出水管进入雨水截流干渠，实现截流。
当雨水截流干渠水位逐渐上升并高于设计的雨水截流弃流切换水位时，浮筒随着雨水截流干渠水位的上涨而沿导轨上升，带动阀板上移关闭，直至出水管的出水口完全被阀板挡住。旋流沉沙井内部水位逐渐升高，雨水经过旋流沉沙井的处理后，经过溢流管排放至滇池。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，其特征在于：包括旋流沉沙井（2）和雨水截流干渠（8）；所述旋流沉沙井（2）的侧壁上设有用于收集雨水进入旋流沉沙井（2）的雨水进水管（1）、将经过旋流沉沙井（2）初步处理后的雨水排出的雨水出水管（3）和对进入旋流沉沙井（2）中的雨水弃流的溢流管（5），其中，溢流管（5）的安装位置高于雨水进水管（1）和雨水出水管（3）的安装位置；
所述雨水出水管（3）的出水口与雨水截流干渠（8）连通，所述雨水截流干渠（8）的侧壁上还设有根据雨水截流干渠（8）中水位控制雨水出水管（3）的出水口开闭的水位控制可调式阀门（4）；
所述旋流沉沙井（2）为钢筋混凝土浇注而成的圆柱体结构，所述圆柱体结构包括上下两部圆柱体，其中下部圆柱体的直径小于上部圆柱体的直径；
所述水位控制可调式阀门（4）包括浮筒（12）、导轨（7）和阀板；所述浮筒（12）连接在导轨（7）上且能沿导轨（7）上下移动，所述阀板通过联动臂（11）与浮筒（12）连接；所述导轨（7）沿雨水截流干渠（8）的高度方向固定在其侧壁上，所述导轨（7）的顶部还设有用于限制浮筒（12）上移的限位装置；
所述阀板包括闸板和套设在闸板上的密封闸板套；
所述导轨（7）为一对，浮筒（12）设置在一对导轨（7）之间，浮筒（12）的侧壁上分别设有两个定位环（10），所述定位环（10）套设在对应得到根导轨（7）上；
所述联动臂（11）的长度可调。
2.如权利要求1所述的旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，其特征在于：所述雨水进水管（1）安装在旋流沉沙井（2）一侧的切线方向，所述溢流管（5）安装在旋流沉沙井（2）另外一侧的切线方向，所述雨水出水管（3）安装在旋流沉沙井（2）上部圆柱体的侧壁上且与雨水进水管（1）共同处于旋流沉沙井（2）的一侧，所述雨水出水管（3）与旋流沉沙井（2）的中轴线相切。
3.如权利要求1所述的旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，其特征在于：所述溢流管（5）的安装位置高于雨水进水管（1）或雨水出水管（3）安装位置0.7m以上。
4.如权利要求1所述的旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，其特征在于：所述浮筒（12）距固定导轨（7）的雨水截流干渠（8）侧壁的最近距离为0.1 m。
5.如权利要求1所述的旋流式水力控制雨水截流弃流切换井系统，其特征在于：还包括与所述雨水截流干渠（8）垂直连通的检查井（9），所述检查井（9）位于水位控制可调式阀门（4）的上部。
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