CN107044952B - 一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，属于混凝土腐蚀实验装置技术领域。包括顶层污水储存箱、底层污水储存箱和实验管道；实验管道带有坡度和高度，内部底侧设置有凹槽；实验管道的两端通过连接管连接顶层污水储存箱和底层污水储存箱；顶层污水储存箱和底层污水储存箱之间存在高度差；底层污水储存箱的内部设置有循环水泵，底部侧壁上设置有出水管与顶层污水储存箱顶部侧壁的进水管连接；污水由出水管和进水管进入顶层污水储存箱，顶层污水储存箱内的液面超过各实验管道的高度，沿实验管道流动至底层污水储存箱内。本发明结构简单，设计合理，实现模拟不同流速、流态的污水对重力污水管内混凝土的腐蚀研究。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土腐蚀实验装置技术领域。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展和城镇化进程的不断加速，生活污水排放量正在逐年增加。在城市环境工程中，用来输送污水的管道多为钢筋混凝土结构，因处于埋地式的封闭或半封闭形态，且长期受酸碱、大气、冲刷、微生物等多种腐蚀作用，易造成结构的破坏。目前世界各地的城市均面临大量地下污水管网老化和劣化的问题。
由于我国污水管道的直径较小，随着城镇的不断扩大和人口的急剧增加，很多上世纪八九十年代按照非满流设计和修建的重力污水管道目前均为满流运行，且国内仍有很多地区的地下排水管道未实行雨污分流，导致非满流运行的排水管道在雨季时就会出现满流运载的情况。故国内运行的污水管道内部水力条件极其复杂。对于混凝土污水管道的劣化，不仅取决于污水中的腐蚀性介质，污水温度、浓度、流速、流态、冲刷频率以及管道充满度等因素均会对混凝土的腐蚀产生影响。比如水流的冲刷会移除表面腐蚀层，从而削弱对内部混凝土的隔离保护作用；此外污水流速缓慢有利于管道底部淤泥沉积形成厌氧环境以便生成更多的硫化氢气体；污水流速较快则易形成紊流便于硫化氢气体逸出和污水复氧。因此，鉴于实际污水管道混凝土遭受腐蚀的复杂性以及现场实验研究的长期性，有必要研究一种模拟污水管内混凝土的室内加速腐蚀实验方法。
目前，模拟地下排污管道的室内实验装置主要有循环模拟、搅拌模拟以及管道模拟，重点在于对管道内部气体和水质环境条件变化的模拟。对于城市地下大量运行的重力污水管网混凝土的腐蚀还没有相应的实验装置。该装置不仅应根据伯努利方程对重力污水管内的水流循环进行设计，还应将混凝土试件安放其中，实现管道不同水力条件对混凝土的加速腐蚀作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，结构简单，设计合理，实现模拟不同流速、流态的污水对重力污水管内混凝土的腐蚀研究。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，包括顶层污水储存箱底层污水储存箱和实验管道；实验管道带有坡度和高度，实验管道至少设置有2个，其内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件的凹槽；实验管道的两端通过连接管连接顶层污水储存箱和底层污水储存箱；顶层污水储存箱和底层污水储存箱之间存在高度差；底层污水储存箱的内部设置有循环水泵，底部侧壁上设置有出水管，出水管与顶层污水储存箱顶部侧壁设置的进水管相连接；污水由底层污水储存箱的循环水泵通过出水管和进水管进入顶层污水储存箱，顶层污水储存箱内的液面超过各实验管道的高度，沿实验管道流动至底层污水储存箱内，形成循环。
作为优选，实验管道为有机玻璃管道，设置有6个，6个实验管道中至少有2个设置成不同的坡度和高度，各实验管道的坡度为0～60度之间。
作为优选，顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2之间的高度差在0.5米～2米之间，顶层污水储存箱的底壁和底层污水储存箱的顶壁之间设置有排水管，排水管上设置有排水阀门和排水流量计。
作为优选，底层污水储存箱的内部还设置有搅拌装置，搅拌装置由电动机和搅拌叶组成；底层污水储存箱的内部还设置有控温装置，控温装置为恒温加热棒。
作为优选，连接管上设置有阀门和流量计。
作为优选，进水管上设置有进水阀门和进水流量计。
作为优选，实验管道内部设置有凸起。
作为优选，连接管出水管和进水管均为软管。
作为优选，实验管道顺管向为U型开口，实验管道侧壁上设置有密封凹槽，密封器插入密封凹槽中。
作为优选，顶层污水储存箱和底层污水储存箱上部均设置有密封盖。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明结构简单，设计合理，将混凝土待测试件嵌入凹槽之中并凸出接触面，通过对有机玻璃实验管道高度、坡度以及阀门开启度的调节，实现模拟不同流速、流态的污水对重力污水管内混凝土的腐蚀研究；通过在有机玻璃实验管道内部人工粘结小凸起，实现模拟污水对不同粗糙度排污管内混凝土的腐蚀；顶层与底层污水储存箱上部均设有密封盖，便于检修和定期更换污水。底层污水储存箱内设置的循环水泵、搅拌装置和控温装置，可实现对污水浓度、温度的调节以及水流的循环与冲刷作用；顶层污水储存箱下侧的排水口设置保证了在泵送水量超过有机玻璃实验管道排放量时，可通过阀门调节排水口的排水量，以保证污水储存箱内液面的恒定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的左视图；
图3是本发明的另一个角度的结构示意图；
图4是本发明嵌入混凝土待测试件的实验管道主视横截面图；
图5是本发明嵌入混凝土待测试件的实验管道右视横截面图；
图6是本发明嵌入混凝土待测试件的实验管道俯视横截面图；
图7是本发明嵌入混凝土待测试件的带有凸起的实验管道主视横截面图；
图8是本发明嵌入混凝土待测试件的带有凸起的实验管道右视横截面图；
图9是本发明嵌入混凝土待测试件的带有凸起的实验管道俯视横截面图；
图中：1、顶层污水储存箱；2、底层污水储存箱；3、实验管道；4、阀门；5、流量计；6、凹槽；7、进水管；8、连接管；9、出水管；10、凸起；11、密封器；12、排水管；14、混凝土待测试件；15、密封凹槽；21、循环水泵；22、电动机；23、搅拌叶；24、恒温加热棒；41、进水阀门；51、进水流量计；42、排水阀门；52、排水流量计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，包括顶层污水储存箱1、底层污水储存箱2和实验管道3；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2之间存在1米的高度差；底层污水储存箱2的内部设置有循环水泵21，底层污水储存箱2的内部还设置有搅拌装置和控温装置，搅拌装置由电动机22和搅拌叶23组成，控温装置为恒温加热棒24；底层污水储存箱2的底部侧壁上设置有出水管9，出水管9与顶层污水储存箱1顶部侧壁设置的进水管7相连接；污水由底层污水储存箱2的循环水泵21通过出水管9和进水管7进入顶层污水储存箱1，顶层污水储存箱1内的液面超过各实验管道3的高度，沿实验管道3流动至底层污水储存箱2内，形成循环；顶层污水储存箱1的底壁和底层污水储存箱2的顶壁之间还设置有排水管12，所述排水管12上设置有排水阀门42和排水流量计52；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2上部均设置有密封盖；实验管道3带有坡度和高度，实验管道3的内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件14的凹槽6；实验管道3的两端通过连接管8连接顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2；连接管8上设置有阀门4和流量计5；进水管7上设置有进水阀门41和进水流量计51；连接管8、出水管9和进水管7均为软管；实验管道33顺管向为U型开口，实验管道3侧壁上设置有密封凹槽15，密封器11插入密封凹槽15中；实验管道3为有机玻璃实验管道，设置有6个，其中有2个设置成相同的高度和不同的坡度，其余设置成不同的坡度和高度，分别通过阀门4和流量计5控制排水量，模拟相同流速的污水对不同坡度重力污水管内混凝土待测试件14的腐蚀。
实施例2
一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，包括顶层污水储存箱1、底层污水储存箱2和实验管道3；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2之间存在1.5米的高度差；底层污水储存箱2的内部设置有循环水泵21，底层污水储存箱2的内部还设置有搅拌装置和控温装置，搅拌装置由电动机22和搅拌叶23组成，控温装置为恒温加热棒24；底层污水储存箱2的底部侧壁上设置有出水管9，出水管9与顶层污水储存箱1顶部侧壁设置的进水管7相连接；污水由底层污水储存箱2的循环水泵21通过出水管9和进水管7进入顶层污水储存箱1，顶层污水储存箱1内的液面超过各实验管道3的高度，沿实验管道3流动至底层污水储存箱2内，形成循环；顶层污水储存箱1的底壁和底层污水储存箱2的顶壁之间还设置有排水管12，所述排水管12上设置有排水阀门42和排水流量计52；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2上部均设置有密封盖；实验管道3带有坡度和高度，实验管道3的内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件14的凹槽6；实验管道3的两端通过连接管8连接顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2；连接管8上设置有阀门4和流量计5；进水管7上设置有进水阀门41和进水流量计51；连接管8、出水管9和进水管7均为软管；实验管道33顺管向为U型开口，实验管道3侧壁上设置有密封凹槽15，密封器11插入密封凹槽15中；实验管道3为有机玻璃实验管道，设置有6个，其中有3个设置成相同的坡度和不同的高度，其余设置成不同的坡度和高度，分别通过阀门4和流量计5控制排水量，模拟不同流速的污水对相同坡度重力污水管内混凝土待测试件14的腐蚀。
实施例3
一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，包括顶层污水储存箱1、底层污水储存箱2和实验管道3；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2之间存在1米的高度差；底层污水储存箱2的内部设置有循环水泵21，底层污水储存箱2的内部还设置有搅拌装置和控温装置，搅拌装置由电动机22和搅拌叶23组成，控温装置为恒温加热棒24；底层污水储存箱2的底部侧壁上设置有出水管9，出水管9与顶层污水储存箱1顶部侧壁设置的进水管7相连接；污水由底层污水储存箱2的循环水泵21通过出水管9和进水管7进入顶层污水储存箱1，顶层污水储存箱1内的液面超过各实验管道3的高度，沿实验管道3流动至底层污水储存箱2内，形成循环；顶层污水储存箱1的底壁和底层污水储存箱2的顶壁之间还设置有排水管12，所述排水管12上设置有排水阀门42和排水流量计52；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2上部均设置有密封盖；实验管道3带有坡度和高度，实验管道3的内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件14的凹槽6；实验管道3的两端通过连接管8连接顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2；连接管8上设置有阀门4和流量计5；进水管7上设置有进水阀门41和进水流量计51；连接管8、出水管9和进水管7均为软管；实验管道33顺管向为U型开口，实验管道3侧壁上设置有密封凹槽15，密封器11插入密封凹槽15中；实验管道3为有机玻璃实验管道，设置有6个，其中有2个设置成相同的高度和坡度，其中1个实验管道内壁设置有相同高度的凸起10，其余设置成不同的坡度和高度，然后分别通过阀门4和流量计5控制相同的排水量，得到紊流剧烈程度不同的污水，模拟相同流速的污水对不同管壁粗糙度的污水管内混凝土待测试件14的腐蚀。
实施例4
一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，包括顶层污水储存箱1、底层污水储存箱2和实验管道3；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2之间存在2米的高度差；底层污水储存箱2的内部设置有循环水泵21，底层污水储存箱2的内部还设置有搅拌装置和控温装置，搅拌装置由电动机22和搅拌叶23组成，控温装置为恒温加热棒24；底层污水储存箱2的底部侧壁上设置有出水管9，出水管9与顶层污水储存箱1顶部侧壁设置的进水管7相连接；污水由底层污水储存箱2的循环水泵21通过出水管9和进水管7进入顶层污水储存箱1，顶层污水储存箱1内的液面超过各实验管道3的高度，沿实验管道3流动至底层污水储存箱2内，形成循环；顶层污水储存箱1的底壁和底层污水储存箱2的顶壁之间还设置有排水管12，所述排水管12上设置有排水阀门42和排水流量计52；顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2上部均设置有密封盖；实验管道3带有坡度和高度，实验管道3的内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件14的凹槽6；实验管道3的两端通过连接管8连接顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2；连接管8上设置有阀门4和流量计5；进水管7上设置有进水阀门41和进水流量计51；连接管8、出水管9和进水管7均为软管；实验管道33顺管向为U型开口，实验管道3侧壁上设置有密封凹槽15，密封器11插入密封凹槽15中；实验管道3为有机玻璃实验管道，设置有6个，分别设置成不同的高度和坡度，分别通过阀门4和流量计5控制排水量，其中有一个实验管道3内壁设置有相同高度的凸起10，得到层流和紊流状态的污水，模拟不同流态污水对管内混凝土待测试件14的腐蚀。
本实验装置顶层污水储存箱1和底层污水储存箱2上部均设置有密封盖，定期打开密封盖，便于检修和更换污水，实现整个装置内用过污水的排出和新鲜污水的填充，能够较好地模拟不同地区污水管内的水质状况；底层污水储存箱2内部的循环水泵21为不锈钢材料以便增加在污水中的使用寿命，且可根据实验要求调节功率；搅拌装置由一个电动机22和一个搅拌叶23组成，可通过调节搅拌叶23的转速控制污水浓度；控温装置即用恒温加热棒24，更好控制排污管内的污水温度；顶层污水储存箱的排水管12处设置有一排水阀门42，是为了在循环水泵21送水量超过有机玻璃实验管道3的排放量时，通过排水阀门42调节排水口的排水量，保证污水储存装置的液面始终恒定不变。
本发明结构简单，设计合理，将混凝土待测试件嵌入凹槽之中并凸出接触面，通过对有机玻璃实验管道高度、坡度以及阀门开启度的调节，实现模拟不同流速、流态的污水对重力污水管内混凝土的腐蚀研究；通过在有机玻璃实验管道内部人工粘结小凸起，实现模拟污水对不同粗糙度排污管内混凝土的腐蚀；顶层与底层污水储存箱上部均设有密封盖，便于检修和定期更换污水。底层污水储存箱内设置的循环水泵、搅拌装置和控温装置，可实现对污水浓度、温度的调节以及水流的循环与冲刷作用；顶层污水储存箱下侧的排水口设置保证了在泵送水量超过有机玻璃实验管道排放量时，可通过阀门调节排水口的排水量，以保证污水储存箱内液面的恒定。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对本实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本领域技术人员根据本发明的原理设计出其他结构的产品，均属于本发明的保护范围，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于包括顶层污水储存箱(1)、底层污水储存箱(2)和实验管道(3)；所述实验管道(3)带有坡度和高度，所述实验管道(3)至少设置有2个，各所述实验管道(3)中至少有2个设置成不同的坡度和高度，各所述实验管道(3)的坡度为0～60度之间，各所述实验管道(3)的内部底侧均设置有若干个放置混凝土待测试件(14)的凹槽(6)；所述实验管道(3)的两端通过连接管(8)连接所述顶层污水储存箱(1)和所述底层污水储存箱(2)；所述顶层污水储存箱(1)和所述底层污水储存箱(2)之间存在高度差；所述底层污水储存箱(2)的内部设置有循环水泵(21)，底部侧壁上设置有出水管(9)，所述出水管(9)与所述顶层污水储存箱(1)顶部侧壁设置的进水管(7)相连接；污水由所述底层污水储存箱(2)的所述循环水泵(21)通过所述出水管(9)和所述进水管(7)进入所述顶层污水储存箱(1)，所述顶层污水储存箱(1)内的液面超过各所述实验管道(3)的高度，沿所述实验管道(3)流动至所述底层污水储存箱(2)内，形成循环。
2.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述实验管道(3)为有机玻璃管道，设置有6个。
3.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述顶层污水储存箱(1)和所述底层污水储存箱(2)之间的高度差在0.5米～2米之间，所述顶层污水储存箱(1)的底壁和所述底层污水储存箱(2)的顶壁之间设置有排水管(12)，所述排水管(12)上设置有排水阀门(42)和排水流量计(52)。
4.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述底层污水储存箱(2)的内部还设置有搅拌装置，所述搅拌装置由电动机(22)和搅拌叶(23)组成；所述底层污水储存箱(2)的内部还设置有控温装置，所述控温装置为恒温加热棒(24)。
5.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述连接管(8)上设置有阀门(4)和流量计(5)。
6.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于进水管(7)上设置有进水阀门(41)和进水流量计(51)。
7.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述实验管道(3)内部设置有凸起(10)。
8.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述连接管(8)、所述出水管(9)和所述进水管(7)均为软管。
9.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述实验管道(3)顺管向为U型开口，所述实验管道(3)侧壁上设置有密封凹槽(15)，密封器(11)插入密封凹槽(15)中。
10.根据权利要求1所述的一种模拟不同水力条件下污水管内混凝土的腐蚀装置，其特征在于所述顶层污水储存箱(1)和所述底层污水储存箱(2)上部均设置有密封盖；所述循环水泵(21)为不锈钢材料。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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