CN105863021B - 一种分片截流调蓄排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市水处理系统领域，具体地指一种分片截流调蓄排放系统。收水区域内设置有污水干管和排水支管；排水支管与污水干管连通，收水区域按照网格状划分为多个片区，每个片区的面积为0.2～4平方公里；片区内设置有排水支管和截流井；截流井的进水口与排水支管的出口端连通，初期雨水排水口与污水干管连通，后期雨水排水口与调蓄池连通；调蓄池的净水出口端与自然水体连通，污水出口端通过污水泵与污水干管连通。本发明结构简单，将城市水处理系统划分独立的片区，通过在片区设置独立的截流井解决了现有技术初期雨水远距离输送过程中的延迟问题，具有极大的推广价值。

Description

一种分片截流调蓄排放系统

技术领域

本发明涉及城市水处理系统领域，具体地指一种分片截流调蓄排放系统。

背景技术

对于分流制雨水管道，目前每个排放口都是没有任何截流措施，直接排放到自然水体，这样晴天时的污水和雨天时的初雨全部都排到了自然水体，对自然水体造成了严重的污染。

对于合流制管道，目前很多区域都是由一个污水干管经末端的截流井排入污水处理厂，雨天的时候，雨水和生活污水经截流井排到自然水体。实际运行时，为了节省空间和工程造价，一般将合流排放系统所负责的收水区域面积设置的尽可能的大，然后在污水干管的末端设置一个排水口集中截流排放。这种排水系统存在很大的问题，下雨的时候收水区域的初雨和后期雨水混合在一起，没有实现清水和污水的分离，最终在末端初期雨水调蓄池调蓄的初雨污染物浓度很低，含有大量的后期干净的雨水，而排到自然水体里的雨水也含有大量的初雨，对自然水体产生严重的径流污染。由于收水区域涵盖的面积太大，没有充分考虑到雨水在管道或是地表径流上的延迟时间，初雨要么是直接排放到自然水体引发严重的污染事故，要么是与大量的后期洁净雨水混合汇流到污水处理厂内严重增加污水处理厂的处理压力，对于初期雨水和后期雨水的调控并不合理，不能进行完全的分离。例如，某城市在靠近城市污水处理系统的地区修建有调蓄池，假设M地区距离该调蓄池1Km，M地区内的城市雨水通过管网直接排放到调蓄池，M地区的城市初期雨水完全排放到调蓄池的时间为T1。对于超出该区域的距离调蓄池较远的地区，假设N地区距离调蓄池的直线距离为10km，N地区的城市初期雨水完全排放到调蓄池的时间为T2，从时间长短来看，T2显然要远远大于T1。而当调蓄池收集满了初期雨水后，超出的雨水就开始自动排放到自然水体中，调蓄池从开始收集雨水到开始向自然水体排放的时间为T3。实际运行时，如果仅仅顾及M地区的雨水排放情况，即M地区的初期雨水能够通过调蓄池进入到污水处理系统中、后期的洁净雨水能够排放到自然水体中，需要T3大于T1，一旦超出T3，调蓄池立马向自然水体排放，而此时N地区流向调蓄池的雨水还是污染很严重的初期雨水，即T3小于T2，向自然水体排放无疑会造成很严重的污染。

如果仅仅考虑到N地区的雨水排放情况，即T3大于T2，那N地区的初期雨水能够通过调蓄池进入到城市污水处理系统中，得到很好的处理。但是对于M地区来说，M地区有大量的后期洁净雨水也在调蓄池排放N地区的初期雨水的时间内排放到了城市污水处理系统中，这样的排放情况会给城市污水系统造成很大的处理压力。另外，实际运行时M地区和N地区的管网一般为连通情况，由于距离的不同，路途上的滞留作用，N地区的初期雨水可能会严重污染M地区的后期洁净雨水，也会导致雨水排放情况的不合理。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种分片截流调蓄排放系统。

本发明的技术方案为：一种分片截流调蓄排放系统，所述系统的收水区域内设置有污水干管和排水支管；所述的排水支管与污水干管连通，其特征在于：所述的收水区域按照网格状划分为多个片区，每个片区的面积为0.2～4平方公里；所述的片区内设置有至少一条排水支管和至少一个截流井；所述的截流井包括进水口、初期雨水排水口和后期雨水排水口，截流井的进水口与排水支管的出口端连通，初期雨水排水口与污水干管连通，后期雨水排水口与调蓄池连通；所述调蓄池的排水口包括净水出口端和污水出口端，净水出口端与自然水体连通，污水出口端通过污水泵与污水干管连通。

进一步的所述的每个片区的面积为0.5～2平方公里。

进一步的所述的每个片区内设置有一个调蓄池或若干个片区共同使用一个调蓄池。

进一步的所述的截流井内设置有固定堰，初期雨水排放口布置于截流井的进水口与固定堰之间的截流井侧壁上，初期雨水排放口处设置有截流装置；所述初期雨水排放口和所述固定堰之间设置有拦渣装置；所述固定堰与后期雨水排水口之间的截流井内设置有防倒灌装置。

进一步的所述防倒灌装置设置于所述固定堰上；所述防倒灌装置包括设置于所述固定堰侧壁上的导轨；所述导轨上滑动配合连接有门板；所述门板上连接有浮箱。

进一步的所述截流装置包括设置在所述截流井侧壁上的旋转板；所述旋转板中部铰接在所述初期雨水排放口侧旁；所述旋转板的一端设有浮球，另一端为与初期雨水排放口配合的启闭板。

进一步的位于旋转板上方的截流井侧壁上设有第一限位杆和第二限位杆，当启闭板完全开启时，所述启闭板与所述第一限位杆接触，当启闭板完全将初期雨水排放口覆盖时，所述启闭板与所述第二限位杆接触。

进一步的固定堰顶部的高度高于所述启闭板完全将初期雨水排放口覆盖时所述浮球底部的高度。

进一步的所述的拦渣装置为垂直固定在截流井的池底上端面的与截流井的侧壁呈一倾角的板状结构，拦渣装置与截流井上安装有截流装置的一侧墙壁形成的夹角为锐角。

进一步的所述的拦渣装置为浮动式挡板或是水力格栅。

进一步的所述的排水支管为分流制、合流制或是混流制中的排水管。

进一步的还包括污水处理厂，所述的污水干管的排水口与污水处理厂连通。

本发明的有益效果有：

1、将整个收水区域划分为网格状小片区，在每个单独片区里面设置截流井，这样的结构能够避免在远离截流井的初期雨水在输送路途中的延迟，可以有效的将初期雨水和后期洁净雨水进行分离，既减轻了污水处理厂的压力又避免了初期雨水污染自然水体，设置调蓄池收集后期洁净雨水经过简单的沉降调蓄作用后进入到自然水体中，降低了对自然水体的污染，极大程度缓解了污水处理厂的处理能力；

2、将收水区域划分为面积在0.2-4平方公里的片区，每个片区设立单独的小型截流井，每个截流井对每个片区内的雨水进行处理。由于片区面积较小，每个片区内距离截流井远点与近点的雨水汇流至截流井进水口的时间差较小，设置的调蓄池完全将每个片区内的初雨和后期雨水分离开来，初期雨水和后期雨水不存在相互混合的现象，雨水的处理效果显著提高。此外，各个片区通过各自的截流井对片区内的雨水进行处理，不同片区雨水的处理过程可以同时进行，大大的提高了雨水处理的效率；

3、通过截流井与排水支管的配合使用形成每个片区的独立雨水处理小系统，使雨水处理的更及时，能够最大程度的使污染严重的初期雨水进入到污水处理厂，后期洁净雨水自动排放到调蓄池内，经过调蓄池的调蓄沉降再排入到自然水体中，不会污染自然水体，另外调蓄池中的污水通过排污泵在晴天时排放到污水干管中，错开了污水处理的高峰期，减轻了污水处理厂高峰期处理的压力；

4、通过将整个收水区域划分为面积较小的片区，再在片区内设置独立的截流井和调蓄池以达到初雨调蓄弃流的目地，相较于在整个区域内修建总的大型的雨水调蓄系统，本发明的片区独立结构更为经济性，节省了大量的人力和物力；

5、通过在收水区域内设置截流井，再将截流井与调蓄池连通，形成多级的水处理系统，提高了初雨和后期雨水的分离效率，降低对自然水体的污染，增强了水处理的效率；

6、截流井可以将初雨进行弃流，根据收水区域的初雨量来确设定弃流量，通过此装置把初雨弃流到污水处理厂，后期雨水则可直接排放至调蓄池内。

每个片区面积大小为0.2～4平方公里，假设距离截流井最远端的初期雨水进入到截流井的时间为T4，截流井从开始下雨弃流的时间到弃流完成后的时间为T。实际使用时，可以直接设置T等于或是大于T4，因为片区面积比较小，T4取值也相对较小，只有少部分后期洁净雨水混杂在初期雨水中进入到污水处理厂，这样小部分的雨水并不会增加污水处理厂的压力，绝大部分的后期洁净雨水直接排放到调蓄池内，有效的提高了初雨与后期雨水的分离效率。

本发明结构简单，将城市水处理系统划分独立的片区，通过在片区设置独立的截流井解决了现有技术初期雨水远距离输送过程中的延迟问题，既减轻了污水处理厂的处理压力又避免了初期雨水污染自然水，对雨水的排放处理更为合理高效，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的收水区域的结构示意图；

图2：本发明的截流井的结构主视图；

图3：本发明的截流井的结构俯视图；

图4：本发明的截流井的截流装置结构示意图；

图5：本发明的截流井的晴天工作状态示意图；

图6：本发明的截流井的降雨初期工作状态示意图；

图7：本发明的截流井的防倒流状态示意图；

其中：1-截流井；2-排水支管；3-固定堰；4-初期雨水排水口；5-截流装置；6-拦渣装置；7-防倒灌装置；71-导轨；72-门板；73-浮箱；51-旋转板；52-浮球；53-启闭板；54-铰轴；55-第一限位杆；56-第二限位杆；57-支撑杆；8-污水干管；9-污水处理厂；10-片区；11-调蓄池；12-自然水体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～7，本实施例排放系统的收水区域按照网格状划分为多个片区10，每个片区10的面积为0.2～4平方公里，最佳面积为0.5～2平方公里，每个片区10按照当地地形修建，片区10内设置有多个排水支管2。本实施例的排水支管2可以是雨水支管也可以是污水支管，也可以是同时收集雨水和污水的支管。片区10内的污水排放形式可是分流制管网、合流制管网或混流制管网，系统内的片区10内的排水方式可以是一样的，也可以是不一样的，按照当地地形综合布置。

片区10内设置的排水支管2收集片区内的雨水、生活污水或是工业废水，排水支管2的出口端与截流井1连通。当片区10内的雨水排放形式为分流制时，截流井1位于每个片区10内的雨水支管的排放口用于将污染严重的初期雨水和洁净的后期雨水分开。而对于合流制管网和混流制管网，由于生活污水的量很少，对于降雨产生的雨水来说，所占比例很小，因此在合流制或是混流制管网中，生活污水和雨水混合后通过截流井1进行分离。

本实施例的截流井见图2～7所示，本实施例的截流井1为混凝土构件，截流井1上有进水口、初期雨水排放口4和后期雨水排放口。截流井1内设置有固定堰3，初期雨水排放口4布置于截流井1的进水口与固定堰3之间的截流井1侧壁上，初期雨水从进水口排放到截流井1后，通过初期雨水排放口4排放到污水干管8上进入到污水处理厂9进行综合治理。

本实施例在初期雨水排放口4上设置有截流装置5，如图4所示，截流装置5包括设置在截流井1侧壁上的旋转板51，旋转板51中部铰接在初期雨水排放口4侧旁，旋转板51的一端设有浮球52，另一端为与初期雨水排放口4配合的启闭板53。启闭板53在浮球52的作用下转动，实际使用时，浮球52的重量和浮力可以调节，根据片区10面积大小，计算片区10内的初雨降雨量，设计浮球52的重量和浮力，在初雨结束后自动转动堵塞初期雨水排放口4完成初雨的弃流。

为了防止旋转板51过度旋转，始终能够保持在初期雨水排放口4处。本实施例设置了县委结构，包括截流井1上位于初期雨水排放口4上方侧壁上的第一限位杆55和第二限位杆56，当启闭板53完全开启时，启闭板53与第一限位杆55接触，当启闭板53完全将初期雨水排放口4覆盖时，启闭板53与第二限位杆56接触。两根限位杆之间设置有支撑杆57，并通过支撑杆57固定在截流井1的侧壁上。固定堰3顶部的高度高于启闭板53完全将初期雨水排放口4覆盖时浮球52底部的高度。

为了防止倒灌，本实施例在固定堰3与后期雨水排水口之间的截流井1内设置有防倒灌装置7。如图5～7所示，防倒灌装置7设置于固定堰3上，防倒灌装置7包括设置于固定堰3侧壁上的导轨71，导轨71上滑动配合连接有门板72，门板72上连接有浮箱73。门板72在浮箱73的作用下沿导轨71上下移动，当自然水体12中的水位高于截流井1内的排水高度时，此时截流井1面临倒灌的危险，浮箱73受水力作用推动门板72上升，防止自然水体12中的水进入到截流井1中。

城市雨水或是生活污水中往往含有大量的浮渣，如果这些浮渣不经过处理直接排放到自然水体12中，会给自然水体12造成很大的污染，严重影响生态环境。本实施例在初期雨水排放口4和所述固定堰3之间设置有拦渣装置6。

拦渣装置6为浮动式挡板或是水力格栅。当拦渣装置6为浮动式挡板时，截流井1的两侧墙壁上设置有导轨，挡板的两端分别可上下滑动地连接与导轨上，挡板中空或是安装浮箱结构，在水流作用下，挡板随着水流波动上升或是下降。挡板的下沿始终处于水面上，挡板拦截水中漂浮的浮渣。通过将浮渣集中收集或是输送到污水处理厂进行综合处理。为了便于收集，本实施例的挡板与安装有初期雨水排放口4的一侧墙壁有夹角，且该夹角为锐角，这样在水流冲击下，浮渣会汇集到初期雨水排放口4前端，最后汇集到污水处理厂。

当拦渣装置6为水利格栅时，格栅的两端分别固定在截流井1的两侧墙壁上，不随水流波动移动，浮渣经过格栅的拦截后停留在进水口与格栅之间。另外，格栅垂直固定在截流井的池底上端面，格栅与安装有初期雨水排放口4的一侧墙壁有夹角，且该夹角为锐角，格栅倾斜布置，在水流冲击下，浮渣会汇集到初期雨水排放口4前端，最后汇集到污水处理厂。便于收集集中处理。

排水支管2中流出的水流经过截流井1的分离，分割成初期雨水和后期雨水，截流井1有两个出口，分别是初期雨水排放口4和后期雨水排放口，初期雨水通过截流井1的初期雨水排放口4直接排放至污水干管8进入到污水处理厂9进行综合处理。后期相对比较洁净的雨水通过截流井1的后期雨水排放口排放到调蓄池11内进行存储，当后期雨水超过调蓄池11的存储能力时，超过容积的后期雨水直接溢流进入到自然水体12。调蓄池11的排水口分为两部分，一部分水体超过调蓄池11容积的后期雨水直接溢流到自然水体12内，另一部分存储在调蓄池11内的后期雨水通过排污泵抽吸排放到污水干管8内进入到污水处理厂9进行综合治理。

本实施例的片区10可以每个片区10内设置一个调蓄池11，也可以是多个片区10共同使用一个调蓄池11。

使用时，晴天时，污水直接通过截流井1上的初期雨水排放口4排放到污水干管8中进入到污水处理厂9，如图5所示。

降雨初期，此时雨量不大，初期雨水与生活污水混合后通过截流井1上的初期雨水排放口4排放到污水干管8中进入到污水处理厂9。当截流井1中的初期雨水基本上排放完成后，截流装置4开始截流，后期雨水开始在截流井1内蓄积，如图6所示，蓄积的雨水超过固定堰3的高度时，开始向调蓄池11内排放。

当出现截流井1后期雨水排放口与固定堰3之间的水位高于固定堰3与进水口之间的水位高度时，此时截流井1内面临倒灌的风险，如图7所示，此时，水力浮动式止回堰门7开始工作，阻挡水倒灌进截流井1内。

对于分流制的雨水排水口，在排水支管2的排水口建设截流井1设施，在截流井1排向自然水体12的出口端建设调蓄池11设施，晴天时生活污水截流到污水处理厂9，降雨时初雨和生活污水截流到污水处理厂9，后期雨水排入调蓄池11储存，调蓄池11储满后，剩余的雨水再排到自然水体13。待晴天时，调蓄池11储存的雨水抽排到污水干管8，送至污水处理厂9处理。

对于合流制管道，如果收水面积大于2平方公里，需要在沿着河流的合流干管上增加若干个排水口，每个排水口负责的收水区域面积大概在1Km²左右，在每个排放口设置截流井1，在截流井1排向自然水体12的出口端建设调蓄池11设施，晴天时生活污水截流到污水处理厂9，降雨时初雨和生活污水截流到污水处理厂9，后期雨水排入调蓄池11储存，调蓄池11储满后，剩余的雨水再排到自然水体12。待晴天时，调蓄池11储存的雨水抽排到污水干管8，送至污水处理厂9处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种分片截流调蓄排放系统，所述系统的收水区域内设置有污水干管(8)和排水支管(2)；所述的排水支管(2)与污水干管(8)连通，其特征在于：所述的收水区域按照网格状划分为多个片区(10)，每个片区(10)的面积为0.2～4平方公里；所述的片区(10)内设置有至少一条排水支管(2)和至少一个截流井(1)；所述的截流井(1)包括进水口、初期雨水排水口(4)和后期雨水排水口，截流井(1)的进水口与排水支管(2)的出口端连通，初期雨水排水口(4)与污水干管(8)连通，后期雨水排水口与调蓄池(11)连通；所述调蓄池(11)的排水口包括净水出口端和污水出口端，净水出口端与自然水体(12)连通，污水出口端通过污水泵与污水干管(8)连通；

所述的截流井(1)内设置有固定堰(3)；所述固定堰(3)与后期雨水排水口之间的截流井(1)内设置有防倒灌装置(7)；所述防倒灌装置(7)设置于所述固定堰(3)上；所述防倒灌装置(7)包括设置于所述固定堰(3)侧壁上的导轨(71)；所述导轨上滑动配合连接有门板(72)；所述门板上连接有浮箱(73)。

2.如权利要求1所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述的每个片区(10)的面积为0.5～2平方公里。

3.如权利要求1所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述的每个片区(10)内设置有一个调蓄池(11)或若干个片区(10)共同使用一个调蓄池(11)。

4.如权利要求2所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述的初期雨水排水口(4)布置于截流井(1)的进水口与固定堰(3)之间的截流井(1)侧壁上，初期雨水排水口(4)处设置有截流装置(5)；所述初期雨水排水口(4)和所述固定堰(3)之间设置有拦渣装置(6)。

5.如权利要求4所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述截流装置(5)包括设置在所述截流井(1)侧壁上的旋转板(51)；所述旋转板(51)中部铰接在所述初期雨水排水口(4)侧旁；所述旋转板(51)的一端设有浮球(52)，另一端为与初期雨水排水口(4)配合的启闭板(53)。

6.如权利要求5所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：位于旋转板(51)上方的截流井(1)侧壁上设有第一限位杆(55)和第二限位杆(56)，当启闭板(53)完全开启时，所述启闭板(53)与所述第一限位杆(55)接触，当启闭板(53)完全将初期雨水排水口(4)覆盖时，所述启闭板(53)与所述第二限位杆(56)接触。

7.如权利要求6所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：固定堰(3)顶部的高度高于所述启闭板(53)完全将初期雨水排水口(4)覆盖时所述浮球(52)底部的高度。

8.如权利要求4所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述的拦渣装置(6)为垂直固定在截流井(1)的池底上端面的与截流井(1)的侧壁呈一倾角的板状结构，拦渣装置(6)与截流井(1)上安装有截流装置(5)的一侧墙壁形成的夹角为锐角。

9.如权利要求8所述的一种分片截流调蓄排放系统，其特征在于：所述的拦渣装置(6)为浮动式挡板或是水力格栅。