CN105484351B - 一种污水收集与自动排放井 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水收集与自动排放井，包括重力收集管道、井体、排污管、真空阀门和真空管路。其中，真空阀门包括工作腔，与工作腔相通的先导阀，与排污管相对接的介质进口，以及与真空管路相连接的介质出口。在真空管路上还设有取气口。先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应井体内部液位的压力接口。在压力接口上还装设有向下延伸至井体的敏感元件。本发明中真空阀门开闭的动力来自于真空系统，不需增加额外的动力设备就可实现，降低了系统的动力损耗，且安全性更高，同时具有自动收集、定量排放和不需人工值守的特点，并且结构简单，方便实用。

Description

一种污水收集与自动排放井

技术领域

本发明属于真空排水领域，尤其涉及一种重力流与真空流过渡的污水收集与自动排放井。

背景技术

目前室外排水系统主要采用重力系统，用户端污水通过沿路向下铺设的重力管道，在地球引力作用下由高处流向低处。重力排水系统具有施工简单，运行维护成本较低等优点，但其缺点也十分明显，即受到地形限制大，开挖量大，地面破坏性强，沿路需设大量的检查井、提升泵和倒虹管，从而导致施工难、施工成本高。

近年来，利用真空收集处理生活污水已逐渐走入人们的视野，真空管道铺设不需坡度，适用范围广，减少开挖深度，节省了施工空间和基建成本。其工作原理是：由控制器感应井体内液位传感器的信号，从而控制排污管上真空阀门的开闭，实现污水的抽吸。但是为了实现上述控制器的动作，还需要增加额外的动力设备，如压缩空气源或电源，这直接增加了布置管线时的工作强度。尤其对于一些基础设施薄弱的偏远山区，常常会因寻找不到电力设施而影响施工。

除此以外，为了维护系统的安全性，还需要对控制器进行定期检查维护，在检查维护过程中由于排水系统无法工作，也会影响人们的正常生活。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种室外真空排水中用于重力流向真空流过渡的污水收集及自动排放井，当井体内液位达到预定高度时，利用真空管路中的负压自动开启真空阀门，使得污水自动排入真空管路，无需增加额外的动力设备，对于电力设施欠缺的山区尤其适用，与此同时还具有安全性高，动力损耗小的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种污水收集与自动排放井，包括与用户端相连的重力进水管道，井体，从井体内部向上延伸的排污管，与排污管相连的真空阀门，以及与真空阀门相接的真空管路。

其中，真空阀门包括工作腔，与排污管相对接的介质进口，与真空管路相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀。在真空管路上还设有取气口，上述先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应井体内部液位的压力接口。在压力接口上还装设有向下延伸至井体的敏感元件，该敏感元件包括安装在压力接口上的气压传导管，以及与该气压传导管相连用于感应井内液位的感应管。

采用上述技术方案，污水通过重力流入井体，当井体内的污水逐渐增多时，感应管内的液位随之升高，迫使管内气压升高，管内气压通过气压传导管传递到真空阀门的先导阀。当罐内液位达到预定高度时，先导阀自动切换到真空接口，将真空阀门与真空管路相连。工作腔内空气被吸走，在介质入口大气压下，真空阀门打开。由于真空阀门两端的排污管、真空管路的空气压力不同，阀门一经开启，污水便被高速吸入真空管路。当井体内的污水被吸走过程中，水位逐渐下降，感应管内的气压也随之下降，当下降到预定液位时，先导阀切换至大气接口，同时真空阀门与真空管路断开，真空阀门关闭，污水停止排放，至此完成一个收集排放过程。

作为本发明的进一步改进，井体分上下两层，由上层的真空阀室和下层的污水暂存罐组成，上下层严实密封，更好的控制臭气，进而改善周边环境。在真空阀室的侧壁上开有用于安置真空管路的穿插口，重力进水管道设置在污水暂存罐的侧壁上，所述真空阀室和污水暂存罐之间还设有密封板，该密封板上开设有排污管穿插口和感应管穿插口，将阀门和污水隔绝，便于维护。

为了防止较大漂浮物进入系统，造成管路的堵塞，在污水暂存罐内还设置有过滤装置。过滤装置底部沉入井底，上部镶嵌在密封板上可活动部位，过滤装置的上部2/3处为过滤区域，由一定间隔的不锈钢网围制，过滤装置下部1/3处为拦截区域，用于将污水中混入的沉积物阻隔在污水暂存罐的外侧。

本发明的其中一个技术难点在于，如何在保证密封性的条件下，将真空管路中的取气口接入先导阀中来。具体采用的技术方案如下，在真空管路的取气口处安装有第一T形连接件，该第一T形连接件的左右两个出口密封连接至真空管路，上方出口密封连接有第一管道，该第一管道的另一端安装有变径，该变径通过第一接头连接有第二T形连接件，该第二T形连接件的一个出口连接有丝堵或压力仪表，另一个出口通过第二接头装设有软管，该软管的另一端连接至所述先导阀的真空接口。作为本发明的另一种实施方案，在变径与第一接头之间还设有第二管道。上述第一管道、变径和第二管道均垂直向上延伸布置，如此设计可防止真空管路内污水倒流进先导阀的真空接口处，实现气液分离，更进一步的，所述第二T形连接件上与软管相连的出口，与第二T形连接件上与第一接头相连的出口垂直布置。

作为本发明一种具体的连接方式，上述第一接头的两端均设有外螺纹，变径和第二T形连接件上均设有与外螺纹相适配的内牙。第二接头为快插式管接头。此外为进一步提高密封性，在上述各管件的连接处还设有密封胶或密封圈。

进一步的，真空管路采用UPVC材料制成，其公称压力大于1.0MPa。上述第一T形连接件、第一管道和变径均采用UPVC材料制得，第一接头、第二接头和第二T形连接件采用不锈钢或铜质材料制得。

污水在抽吸过程中，管道会有轻微的晃动，时间一长，轴向窜动加大，影响抽吸效果，甚至会造成吸不上水的后果，井体内还设有用于防止排污管轴向窜动的高度调节装置。进一步的，高度调节装置包括支撑板，沿支撑板高度方向垂直开设的一组安装孔，以及通过螺栓固定在安装孔内的连接件；该连接件包括与排污管相适配的弯曲部，以及从弯曲部的两端分别向安装孔延伸的固定部。当然该高度调节装置的结构不限于此，如在支撑板上设有卡槽，通过连接件上的卡勾勾住相应的卡槽，从而实现排污管的限位亦可。

为进一步达到净化周边环境的目的，先导阀的大气接口通过管道连接有空气过滤器，该空气过滤器与大气相通。

为了方便管路检查与维修，在真空管路上还装设有备用管路，该备用管路包括安装在真空管路上的三通阀，以及连接在三通阀上的钢丝软管；该钢丝软管的端部可延伸至井体底部。优选的，钢丝软管上还设有二通阀门，井体侧壁上设有拉钩，该二通阀门由拉钩固定在井壁上沿。当系统出现故障时，备用管路开启，作为临时排污管道保持系统正常运行。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1、本发明通过在井体前接各用户端用水处，后连真空系统中铺设的真空管路，用户污水通过短距离的重力管道流入井体，当液位达到预定高度时，迫使管内气压升高，管内气压通过气压传导管传递到真空阀门的先导阀，先导阀切换到真空接口，将真空阀门与真空管路的取气口相连接，工作腔内空气被吸走，在介质入口大气压下，真空阀门打开，由于真空阀门阻隔开的管道两端空气压力不同，阀门一经开启，污水便被高速吸入真空管路。当井体内的污水被吸走过程中，水位逐渐下降，感应管内的气压也随之下降。当感应管内液位降到预定高度时，先导阀恢复至大气接口，切断真空阀门与真空管路的连通，真空阀门关闭，污水停止排放。可见，本发明中真空阀门开闭的动力来自于真空系统，不需增加额外的动力设备就可实现，降低了系统的动力损耗，且安全性更高。

2、井体采用分层设计，井体上层为真空阀室，保持干净、清爽；下层为污水暂存罐，用于短时间储存污水。将阀门和污水隔绝，上下层严实密封，便于控制臭气和设备维护，同时大大改善周边环境。此外，在污水暂存罐内还设置有过滤装置，该过滤装置还可防止较大漂浮物进入系统，造成管路的堵塞。

3、本发明对真空阀门的结构进行改进，工作腔内还可采用气动隔膜结构，其阀盖设计为圆弧形，使得膜片顶起空间大，不易堵塞；并在工作腔上设置与其相通的先导阀。先导阀上设有与取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应井体内部液位的压力接口。通过压力接口连接的敏感元件，感应井内液位高度，从而控制先导阀上各个接口的相互切换。

4、由于考虑污水的腐蚀性，真空管路大多为UPVC材料，而软管为塑胶材料，因此如何将先导阀上真空接口的软管与真空管路的取气口以更可靠更牢固的方式相连接，成为困扰本领域技术人员的又一难题。本发明通过UPVC材料制得的第一T形连接件将真空管路和第一管道进行连接，在第一管道的上端安装UPVC变径，然后通过第一接头连接上述UPVC变径和不锈钢或铜质材料制成第二T形连接件，最后经第二接头连接软管至先导阀的真空接口。上述第一管道的取气口设置在真空管路的上方，可在源头上减少污水流入先导阀真空接口的可能。此外上述第一管道、变径、第二管道垂直向上布置，其具体高度可视真空管路内的气压而设定，进一步防止污水倒流。另外，将第二T形连接件上与软管相连的出口，与第二T形连接件上与第一接头相连的出口垂直布置，进而更进一步避免污水进入先导阀的真空接口。在上述各管件的连接处优选设有密封胶或密封圈，进一步保证管道的密封性。

5、本发明在真空管路上还装设有备用管路，方便管路的检查与维修，当系统出现故障时，备用管路开启，作为临时排污管道，进而保持系统正常运行，不会影响人们的正常使用。

6、本发明在井体内设置有高度调节装置，避免污水在抽吸过程中因轴向窜动加大，影响抽吸效果的缺陷。

本发明具有自动收集、定量排放、不需人工值守和不需额外增加驱动机构的特点，并且具有结构简单，方便实用，适用范围广的优点。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为图1的局部放大图。

图3为井体的剖视图。

图4为高度调节装置的结构示意图。

图5为高度调节装置的立体图。

图6为先导阀上真空接口至真空管路取气口的连接结构示意图。

图中，1、井体；2、排污管；3、真空阀门；4、真空管路；5、敏感元件；11、真空阀室；12、污水暂存罐；13、穿插口；14、重力进水管道；15、凸台；16、密封板；17、井盖；18、井壁；19、井底；31、真空接口；32、大气接口；33、压力接口；101、空气过滤器；41、取气口；51、气压传导管；52、感应管；7、过滤装置；61、第一T形连接件；62、第一管道；63、变径；65、第二T形连接件；66、压力仪表；67、软管；68、第一接头；69、第二接头；8、高度调节装置；81、支撑板；82、安装孔；83、连接件；84、弯曲部；85、固定部；9、备用管路；91、三通阀；92、钢丝软管；93、二通阀门；94、拉钩。

具体实施方式

实施例，

请一并参阅图1至6，一种污水收集与自动排放井，包括井体1，从井体1内部向上延伸的排污管2，与排污管2相连的真空阀门3，与真空阀门3相接的真空管路4，以及与真空阀门3连接且向下延伸至井体的敏感元件5。

其中，井体1由钢筋混泥土浇筑而成，包括井盖17、井壁18和井底19。井体1中部设有凸台15，凸台15上安装密封板16，将井体分为上下两层，该密封板16上开设有排污管穿插口和感应管穿插口。井体上层为真空阀室11，上层井壁开有用于安置真空管路4的穿插口13。井体下层设有污水暂存罐12，用于短时间储存污水，在污水暂存罐12的侧壁上设有重力进水管道14。

重力进水管道14连接每家每户用水处，一户或者几户共用一个井体，具体根据住户的用水量、住户之间分散程度灵活确定。住户污水通过倾斜向下铺设的重力进水管道进入井体中。重力进水管道14采用PVC材料制得。污水暂存罐12采用SBS改性沥青防水卷材做好防水措施。根据实际情况，井体也可采用玻璃钢、不锈钢、碳钢防腐等制作而成，形状可圆形或方形。

污水暂存罐12内还设置有过滤装置7。过滤装置底部沉入井底，上部镶嵌在密封板16上可活动部位，过滤装置的上部2/3处为过滤区域，由一定间隔的不锈钢网围制，过滤装置下部1/3处为拦截区域，用于将污水中混入的沉积物阻隔在污水暂存罐的外侧。

此外，真空阀门3包括工作腔，与排污管2相对接的介质进口，与真空管路相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀。

其中，在真空管路4上还设有取气口41，上述先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口31，真空接口31处连接有软管67。在取气口41处安装有第一T形连接件61，该第一T形连接件61左边出口连接至真空阀门的介质出口，右边出口连接至真空管路，上部出口密封连接有第一管道62，该第一管道62的端部连接有变径63，该变径63通过第一接头68螺纹连接至第二T形连接件65，该第二T形连接件65的上部出口连接有压力仪表66，左侧出口安装有与软管67相连接的第二接头69。

上述真空管路4采用UPVC材料制成，其公称压力大于1.0MPa。第一T形连接件61、第一管道62和变径63均采用UPVC材料制得，第二T形连接件65、第一接头68和第二接头69采用不锈钢或铜质材料制得。

在先导阀上还设置有与大气相通的大气接口32，该大气接口32通过管道连接有空气过滤器101。

先导阀上还设置有用于感应井体内部液位的压力接口33。在压力接口33下部还装设有敏感元件5。其中，敏感元件5包括安装在压力接口上的气压传导管51，以及与该气压传导管51相连用于感应井内液位的感应管52。

井体1内还设有用于防止排污管2轴向窜动的高度调节装置8。高度调节装置8包括支撑板81，沿支撑板81高度方向垂直开设的一组安装孔82，以及通过螺栓固定在安装孔内的连接件83。该连接件83包括与排污管2相适配的弯曲部84，以及从弯曲部84的两端分别向安装孔延伸的固定部85。

真空管路4上还装设有备用管路9，该备用管路9包括安装在真空管路4上的三通阀91，以及连接在三通阀91上的钢丝软管92。钢丝软管92上还设有二通阀门93，井体侧壁上设有拉钩94，该二通阀门93由拉钩94固定在井壁上沿。该钢丝软管92的端部可延伸至井体底部。

以上对本发明进行详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并非对本发明的范围进行限定，同时在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污水收集与自动排放井，包括井体，其特征在于：还包括从井体内部向上延伸的排污管，与排污管相连的真空阀门，以及与真空阀门相接的真空管路；所述真空阀门包括工作腔，与排污管相对接的介质进口，与真空管路相连接的介质出口，以及与工作腔相通、用于控制介质进口和介质出口通断的先导阀；所述真空管路上还设有取气口，先导阀上设置有与该取气口相对接的真空接口，与大气相通的大气接口，以及用于感应井体内部液位的压力接口；在压力接口上还装设有向下延伸至井体的敏感元件；所述敏感元件包括安装在压力接口上的气压传导管，以及与该气压传导管相连用于感应井内液位的感应管；

所述真空管路的取气口处安装有第一T形连接件，该第一T形连接件的左右两个出口密封连接至真空管路，上方出口处密封连接有第一管道；所述第一管道的另一端安装有变径，该变径通过第一接头连接有第二T形连接件，该第二T形连接件的一个出口连接有丝堵或压力仪表，另一个出口通过第二接头装设有软管，该软管的另一端连接至所述先导阀的真空接口；

所述真空管路采用UPVC材料，先导阀上真空接口的软管为塑胶材料；

所述第一管道、变径和第二管道均垂直向上延伸布置，所述第二T形连接件上与软管相连的出口，与第二T形连接件上与第一接头相连的出口垂直布置。

2.如权利要求1所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述井体分上下两层，由真空阀室和污水暂存罐组成；在真空阀室的侧壁上开有用于安置真空管路的穿插口，在污水暂存罐的侧壁上设有与用户端相连的重力进水管道，所述真空阀室和污水暂存罐之间还设有密封板，该密封板上开设有排污管穿插口和感应管穿插口。

3.如权利要求2所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述污水暂存罐内还设置有过滤装置。

4.如权利要求1所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述第一T形连接件、第一管道和变径均采用UPVC材料制得，第一接头、第二接头和第二T形连接件采用不锈钢或铜质材料制得。

5.如权利要求1所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述真空管路的公称压力大于1.0MPa。

6.如权利要求1所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述井体内还设有用于防止排污管轴向窜动的高度调节装置。

7.如权利要求6所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述高度调节装置包括支撑板，沿支撑板高度方向垂直开设的一组安装孔，以及通过螺栓固定在安装孔内的连接件；该连接件包括与排污管相适配的弯曲部，以及从弯曲部的两端分别向安装孔延伸的固定部。

8.如权利要求1至7任一项所述污水收集与自动排放井，其特征在于：与所述先导阀大气接口相连的管道上还设有空气过滤器。

9.如权利要求8所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述真空管路上还装设有备用管路，该备用管路包括安装在真空管路上的三通阀，以及连接在三通阀上的钢丝软管；该钢丝软管的端部可延伸至井体底部。

10.如权利要求9所述污水收集与自动排放井，其特征在于：所述钢丝软管上还设有二通阀门，井体侧壁上设有拉钩，该二通阀门由拉钩固定在井壁上沿。