CN108625461A - 一种合流排水系统上的截流式分流井 - Google Patents

Abstract

一种合流排水系统上的截流式分流井，其特征在于：该井设置在雨水合流系统干管(7)上，由进水管(1)、污水室(2)、分水墙(3)、雨水室(4)、污水截流管(5)和雨水出水管(6)组成，雨水河流系统干管(7)与进水管(1)相连接，进水管(1)的管头伸入污水室(2)，污水截流管(5)位于污水室(2)底部，分水墙(3)位于污水室(2)与雨水室(4)之间，雨水出水管(6)位于雨水室(4)底部，合流干管下游段(14)与雨水室(4)连接且流体连通，分水墙(3)顶部设计为薄壁堰。该截流式分流井，与同类截流井相比，无需能耗，即可以实现污水的截流、初雨的分离、又可以实现雨污水的分流，尤其是，建设简单、快捷。在我国目前各地区的分流改造，黑臭水体治理方面，可以发挥十分重要的作用。

Description

一种合流排水系统上的截流式分流井

技术领域

本发明属于市政排水技术领域，具体涉及一种合流排水系统上的截流井， 也称袋鼠井。

背景技术

我国城市发展日新月异，伴随着高速发展而产生的一些发展问题也日益凸 显。比如，城市黑臭水体问题，城市雨污水合流的问题。新旧城区比邻交错， 污水、雨水管网系统建设年代不同，建设理念、建设标准不一，管网系统间延 伸、交叉、错接、互通，产生了雨污合流现象，污水排入河道、城中水系，污 染了环境，水环境的持续破坏，富营养化，致使黑臭水体出现，恶化了区域生 态，进而影响到整个城区环境。

针对这类问题的解决，我国权威部门给出了“控源截污、垃圾清理、清淤 疏浚、生态修复”的十六字指导性原则，其中最根本的是控源截污，也是解决 黑臭水体问题的前提，而达到控源截污的效果，最有效的措施是雨污分流改造， 实现彻底的分流制排水系统。但是，在不少地区的具体实施中，雨污水分流改 造面临着在具体执行方面的重重困难，基本上分为两种情况，一种是按照合流 制建设的城市排水管网系统，改造需要另外建设一套新系统，存在破路，与旧 支管连接高程及地下用地空间紧张等问题；另一种是按照分流制建设的城市排 水系统，在后期运行过程中，由于私接乱接而导致的合流现象，这种情况比较复杂，单是调查合流点这项工程，工作量大，难度大。鉴于以上的原因，雨污 分流改造，实施难度大，往往是费时费工费力，却收效甚微。于是，不少地区， 为了切断河流及城区水系的污染源，达到截污效果，采用了大量的系统末端截 流方案。用到最多的构筑物就是截流井技术。这种传统的截流井，在排向河道 的合流干管上建设一座尺寸较大的检查井，井内有低位截流管、溢流堰等设施， 将旱季污水截流，进入污水厂处理，雨季或旱季水量较大时，多余的水(雨污合 流水)仍排入河道。

我国多地城市排水合流制管道系统中，截流井是常见的排水构筑物。但这 些传统的截流井，截流进入污水管的污水流量无法控制，下游水位标高超过上 游时，会造成下游水的倒灌，甚至产生路面冒水的“顶托”现象；传统的截流 井，污水雨水一起截流，雨水量的瞬时暴增，使城市污水厂难以收纳并有效处 理，大多地区对截流后的合流水，采用溢流排放水体的方式，对城市水体造成 了污染。

近年来，业内人士发明的一些新型截流井，有止回功能的、拦渣功能的、 利用浮筒的、带可调堰、跳跃堰的等等，其共有缺陷是构造复杂，加入阀门、 浮筒、扇形堰等设备，建设要求高，工期长，运行管理复杂；其共有缺陷之二 是截流功能不稳定，这些构造复杂的截流井，由于雨水污水内所含固体物质较 多，运行一段时间后，阀门关闭、浮筒及跳跃堰的控制效果会大打折扣，且这 类地下构筑物维修管理困难，影响了截流系统的整体效能。

目前采用的这些截流井，旱季将合流水截流后，进入污水厂处理，雨季溢 流，使得合流水进入城区水体，要么只是侧重截流，要么只是侧重分流，要么 只是侧重初雨弃流，其功能单一，构造复杂，对城区环境、水系生态来说，控 源截污功效并不理想。

因此，在全国各地对黑臭水体进行综合治理的大背景下，迫切需要一种既 能实现截流、初雨分离，又能实现雨污分流、沉砂的，简单易行的新型截流分 流技术。

发明内容

本发明提供了一种用于合流排水系统上的截流式分流井，与同类截流井相 比，无需能耗，即可以实现污水的截流、初雨的分离、又可以实现雨污水的分 流，尤其是，建设简单、快捷。在我国目前各地区的分流改造，黑臭水体治理 方面，可以发挥十分重要的作用。

该合流排水系统上的截流式分流井设置在雨水合流系统干管(7)上，由进 水管(1)、污水室(2)、分水墙(3)、雨水室(4)、污水截流管(5)和雨 水出水管(6)组成，雨水河流系统干管与进水管(1)相连接，进水管(1) 的管头伸入污水室(2)，污水截流管(5)位于污水室(2)底部，分水墙(3) 位于污水室(2)与雨水室(4)之间，雨水出水管(6)位于雨水室(4)底部， 合流干管下游段(14)与雨水室(4)连接且流体连通。分水墙位于污水室和雨 水室之间，其顶部设计为薄壁堰，分水墙与进水管管头的位置参数——距离H 是本发明的关键，也是能否实现分流的重要参数，如下公式计算。

其中：H——进水管出口射流距离m；

v——进水管压力流态下出口流速m/s；v根据压力流态下的作用水 头计算；

g——重力加速度m/s²

由于进水管的特殊设计，该井可以产生重力流、压力流两种水流工况，实 现重力、压力两种水头排水，特取名为“袋鼠井”。“袋鼠井”修建在城市合 流排水系统的干管上，主要用于合流系统的末端分流改造，治理黑臭水体。

袋鼠井由进水管、出水管、污水室、雨水室、分水墙组成，具有截流、分 流、沉砂的作用。进水管是合流干管与袋鼠井之间的关键部件，与合流干管直 接相连，管径较原合流系统合流干管小2～5级，且进水管末端上部安装有自动 排气阀，以利于压力流状态排气。

合流水进入袋鼠井主体的第一个功能室——污水室。进水管管头设计伸入 污水室，优选25cm，污水截流管位于该管头正下方，并与该管头具有较大的落 差。

雨水室设计较为宽大，流槽设计为蜗壳形，蜗壳形流槽末端分别对着挡砂 墙和雨水出水管，雨水室挡砂墙下部设置凹形储砂槽，雨水室与合流干管连接， 合流干管用作事故溢流口。

井上部设置两个井盖，污水室、雨水室各一个，雨水室的井盖可正对凹形 储砂槽，便于泥沙清掏外运。

袋鼠井将污水初雨与雨水分开，分别排入污水室和雨水室，进入两室的污 水和雨水出水管，流入各自的管网系统。“袋鼠井”通过进水管管径及构造的 创新设计，满足重力、压力两种运行工况的要求，充分利用污水、雨水两种不 同的水流特点，简单的水力学构筑物改造组合，在一个井内，实现了截流、雨 污水分流、初雨分离以及旋流沉砂功能，可以在城市合流制雨污分流改造中发 挥十分重要的作用。

本发明的截流式分流井，最大的特点是没有采用特殊设备，充分利用进水 流态的变化、构筑物的结构功能，将截流和分流两种主要功能结合起来，兼顾 初雨分离、沉砂功能。该井可以实现对污水量的控制，浮渣随污水截流进污水 厂处理，无需拦渣，可防止下游水倒灌，井末端设有蜗形槽，可以起到沉砂的 作用。本发明截流式分流井构造简单、运行部件少、运行稳定。尤其是可以实 现对初雨的分离、处理，基本可以切断合流排水系统对水体的污染。

附图说明

图1是袋鼠井的平面图；

图2是袋鼠井的剖面图。

具体实施方式

为进一步说明本发明的内容及特点，结合附图实例进行阐述，本实施例是 用于说明本发明，而不限于限制本发明的范围。实施例中的实施条件可以根据 具体厂家设备的情况进行调整。

如图1所示，本发明袋鼠井设计为矩形，分为五个部分，按照水流方向顺 序，分别为：进水管1、污水室2、分水墙3、雨水室4、污水截流管5、雨水出 水管6。该井一般可采用钢筋混凝土或混凝土砌块建筑，也可采用玻璃钢预制。

现以北方某城市DN1200合流系统进行说明。该合流系统，旱季污水量 0.5～0.8万吨，雨水水量5～6万吨。

在合流系统末端的DN1200合流干管7上建设袋鼠井，将合流干管7断管 后，进水管1与之相连，进水管1管径较合流干管7小，具体管径根据地区降 雨雨型的不同而不同，以合流管上游不产生“顶托”现象为宜，在本实施例中， 按照我国北方的典型暴雨雨型，进水管管径定为DN900。连接采用变径管8连 接(要求不高时也可用暗井替代)，变径管8上安装自动排气阀9，变径管8处 砌筑闸井10。

进水管1的管头伸入袋鼠井污水室2内壁15-30cm，优选25cm，污水室最 下面建DN500污水截流管5，该截流管5位于进水管1管头正下方，其管底高 程低于进水管1管底高程至少1m，优选1.6米。

污水室2与雨水室4之间建混凝土分水墙3，分水墙3紧靠污水截流管5的 流槽。分水墙3宽度为20-40cm，优选30cm，高度为0.8-1.2m，优选1.0m，顶 端为楔形(如图2)，类似水利工程中的薄壁堰。

北方某城市的雨水径流水质为，COD：60～90mg/L，SS：150～220mg/L，色 度：30～60度。可见，北方某城市雨水中的主要污染物为SS，其中绝大部分是 泥沙，尤其是初雨。

如图1、2，雨水室4内的流槽12为蜗形，主要作用是分离雨水中的泥沙。 进水管1在满流的流态下，雨水由进水管1进入雨水室4，1米多的高程差势能 转化为雨水流的动能，由于蜗形流槽的导流作用，使雨水流在雨水室4内产生 旋流，将雨水中的泥沙甩至外侧，外侧水流中的泥沙碰撞到挡砂墙壁13(挡砂 墙是为了抗冲击井壁上加厚的混凝土部分)下沉至沉砂槽11，这样可以实现雨 水中大部分泥沙的分离，便于外运。分离出大部分泥沙的雨水则进入雨水出水 管6，排至雨水系统，雨水出水管6管径为DN1200。而合流干管下游段14与雨水室4连接，作为溢流管使用。

值得注意的是，进水管管径、分水墙的位置和高度是雨污水分流的关键之 处，管径大小的设计应使污水加初雨的量为非满流状态，这样，进水管1的出 流为重力流，一经流出管口，随即下落至污水室2，由污水截流管5排走；随着 降雨的延续，降雨量加大，使进水管1在满流状态下运行，这时，进水管1的 管口出流为压力流，雨水由于压力的能量，像“袋鼠”跃过分水墙3，进入雨水 室4，经过旋流沉砂后，排入雨水系统。

按照《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)，初期雨水 (即上文提到的初雨)以2～3min降雨径流为界，本发明袋鼠井初雨取3min降 雨径流。

初雨对环境的污染较大，业界对于初雨的处理是经过处理达标后排放，但 初雨的分离是行业中的难题，本发明的袋鼠井，将初雨分离后随污水截流管5 进入污水系统，一并经污水处理厂处理。

雨水室的雨水经出水管6进入雨水的收集回用系统。

Claims (8)

1.一种合流排水系统上的截流式分流井，其特征在于：该井设置在雨水合流系统干管(7)上，由进水管(1)、污水室(2)、分水墙(3)、雨水室(4)、污水截流管(5)和雨水出水管(6)组成，雨水河流系统干管(7)与进水管(1)相连接，进水管(1)的管头伸入污水室(2)，污水截流管(5)位于污水室(2)底部，分水墙(3)位于污水室(2)与雨水室(4)之间，雨水出水管(6)位于雨水室(4)底部，合流干管下游段(14)与雨水室(4)连接且流体连通，分水墙(3)顶部设计为薄壁堰，分水墙(3)与进水管(1)管头的距离为H，由如下公式计算：

其中：H——进水管出口射流距离m；

v——进水管压力流态下出口流速m/s；v根据压力流态下的作用水头计算；

g——重力加速度m/s²。

2.如权利要求1所述的截流式分流井，其特征在于：该井进水管(1)管径的大小根据降雨初期污水加初雨的量使进水管(1)为非满流状态下运行，随着降雨的延续，降雨量加大，使进水管(1)在满流状态下运行。

3.如权利要求1所述的截流式分流井，其特征在于：进水管(1)的管头伸入污水室(2)，污水截流管(5)位于进水管(1)的管头正下方。

4.如权利要求1所述的截流式分流井，其特征在于：分水墙(3)紧靠污水截流管(5)的流槽。

5.如权利要求1所述的截流式分流井，其特征在于：雨水室(4)内设置蜗形流槽(12)、挡砂墙壁(13)和沉砂槽(11)，合流干管下游段(14)的管口位于雨水室(4)的侧壁中部。

6.如权利要求3所述的截流式分流井，其特征在于：进水管(1)的管头伸入污水室(2)15-30cm，污水截流管(5)的管底高程低于进水管(1)的管头的管底高程至少1m。

7.如权利要求4所述的截流式分流井，其特征在于：分水墙(3)的宽度为20-40cm，高度为0.8-1.2m。

8.如权利要求1所述的截流式分流井，其特征在于：雨水合流系统干管(7)与进水管(1)之间通过变径管(8)连接，在变径管(8)上安装自动排气阀(9)，在变径管(8)处砌筑闸井(10)。