CN110714519A - 一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法 - Google Patents
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Abstract
本发明保护了一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法，主要是通过超声波液位仪探测水位高度，将水位值传输至智能光柱显示仪，智能光柱显示仪控制电动污水阀门的开启或关闭。非汛期时，电动污水阀门保持开启状态，暗涵内的污水通过截污槽污水管被截流进入城市污水管网系统，防止污水进入下游；汛期时，电动污水阀门关闭，截污停止，暗涵内的雨水进入下游河道，防止了大量合流水体进入污水管网，避免增加污水处理厂的运行负荷。本发明通过超声波液位仪、智能光柱显示仪、电动污水阀门共同作用实现智能化自动截污，确保汛期停止截污和非汛期开启截污。
Description
技术领域
本发明属于污水治理领域，具体涉及一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的不断改善和提高，人们对于周边人居环境，特别是城市河道的要求越来越高。但大多数城市河道由于人类活动影响，水体环境污染日益严重，使得一条条清水河道变成城市臭水沟，水环境问题日益突出，人民迫切治理河道的愿望极为强烈，为此国家颁布各种水环境治理文件，明确水环境治理目标及时间完成节点。
城市黑臭水体的形成主要是生活污水直接排入河道，造成水环境容量远远超过水体纳污自净能力，最终导致水体变质发臭。
目前，水环境治理的主要措施有控源截污、河道沿岸截污纳管，治理成果较为显著。
然而，由于历史遗留问题，城市中存在有大量地下暗涵河道，沿线所有的污水直接排入暗河，最终流入下游河道，严重污染河道水体。
发明内容
本发明实施方式提供了一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法，其目的一是解决无差别处理城市地下暗涵污水所带来的增大污水处理厂运行负荷的问题；其目的二是防止污水进入下游开敞河道的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统，在暗涵体内自上游至下游依次设置均与水流方向垂直的一次沉泥槽、二次沉泥槽和截污槽，暗涵体内设置有正对截污槽的超声波液位仪，暗涵体的旁侧布置至少一口阀门井，阀门井的井内铺设一条与截污槽连通的截污管，截污管通向污水管网；
截污管上串接有位于阀门井内的电动污水阀门，电动污水阀门与固定在阀门井井壁的智能光柱显示仪电连接，智能光柱显示仪与超声波液位仪电连接。
进一步地，截污管由两段管道通过电动污水阀门连通组成，分别是位于电动污水阀门上游的上游截污管与位于电动污水阀门下游的下游截污管，上游截污管的一端与电动污水阀门的进水口连通，另外一端贯穿阀门井的井壁并伸入暗涵体的涵壁与截污槽连通，下游截污管的一端与电动污水阀门的出水口连通，另外一端贯穿阀门井的井壁通向污水管网。
优选地，上游截污管与电动污水阀门的进水口之间串接至少一节管道伸缩节。
进一步地，上游截污管的外管壁与暗涵体的涵壁之间、上游截污管的外管壁与阀门井的井壁之间均设有套设在上游截污管管壁的防水套管，下游截污管的外管壁与阀门井的井壁之间设有套设在下游截污管管壁的防水套管。
优选地，暗涵体的涵壁安装有固定支架，超声波液位仪固定于固定支架，且超声波液位仪靠近暗涵体的涵顶。
进一步地，暗涵体的涵顶开设检查孔，检查孔位于截污槽的下游。
优选地，检查孔之下的暗涵体内和阀门井内均置有爬梯。
进一步地，一次沉泥槽、二次沉泥槽和截污槽均为下沉式槽，槽底低于暗涵体的底板高程，槽顶与暗涵体的底板高程齐平；阀门井的井底低于截污槽的槽底，且电动污水阀门的正下方设有支墩。
优选地，阀门井的井底设有集水坑，集水坑位于下游截污管的正下方。
本发明还保护了一种利用城市地下暗涵用智能化自动截污系统截污的方法，包括以下步骤：
步骤S1，将超声波液位仪、电动污水阀门和智能光柱显示仪进行信号连接并完成调试；
步骤S2，在智能光柱显示仪上设置液位D点和液位H点，液位D点高于液位H点，其中，D点为开关启动点，设置依据为暗涵体内最大污水设计液位值+0.10m，H点为开关停止点，设置依据为暗涵体内最大污水设计液位值；
步骤S3，保持电动污水阀门开启，污水自暗涵体依次流经一次沉泥槽、二次沉泥槽沉泥后，进入截污槽，再通过上游截污管至电动污水阀门，若遇降雨或汛期，暗涵体内的水位不断升高，当水位值达到液位D点时，智能光柱显示仪向电动污水阀门输出关闭阀门信号，电动污水阀门关闭，停止截污；
步骤S4，若遇降雨减少或非汛期，暗涵体内的水位不断降低，直至降至液位H点，智能光柱显示仪向电动污水阀门输出开启阀门信号，电动污水阀门开启，开始截污。
本发明的有益效果如下：
本发明保护的一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法，主要是通过超声波液位仪探测水位高度，将水位值传输至智能光柱显示仪，智能光柱显示仪控制电动污水阀门的开启或关闭。非汛期时，电动污水阀门保持开启状态，暗涵内的污水通过截污槽污水管被截流进入城市污水管网系统，防止污水进入下游；汛期时，电动污水阀门关闭，截污停止，暗涵内的雨水进入下游河道，防止了大量合流水体进入污水管网，避免增加污水处理厂的运行负荷。本发明通过超声波液位仪、智能光柱显示仪、电动污水阀门共同作用实现智能化自动截污，确保汛期停止截污和非汛期开启截污。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是城市地下暗涵用智能化自动截污系统的平面示意图。
图2是城市地下暗涵用智能化自动截污系统的顺水流方向示意图。
图3是城市地下暗涵用智能化自动截污系统的垂直水流方向示意图。
附图标记说明：
1.一次沉泥槽；2.二次沉泥槽；3.截污槽；4.检查孔；5.超声波液位仪；6.防水套管；7.截污管；8.阀门井；9.固定支架；10.爬梯；11.智能光柱显示仪；12.电动污水阀门；13.管道伸缩节；14.暗涵体；15.支墩；16.集水坑；
701.上游截污管；702.下游截污管。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统，如图1、图2和图3所示，在暗涵体14内自上游至下游依次设置均与水流方向垂直的一次沉泥槽1、二次沉泥槽2和截污槽3，暗涵体14内设置有正对截污槽3的超声波液位仪5，暗涵体14的旁侧布置至少一口阀门井8，阀门井8的井内铺设一条与截污槽3连通的截污管7，截污管7通向污水管网检查井；
截污管7上串接有位于阀门井8内的电动污水阀门12，电动污水阀门12与固定在阀门井8井壁的智能光柱显示仪11电连接，智能光柱显示仪11与超声波液位仪5电连接。
城市地下暗涵用智能化自动截污系统的工作原理或工作过程如下：
将超声波液位仪5、电动污水阀门12和智能光柱显示仪11进行信号连接并完成调试；在智能光柱显示仪11上设置液位D点和液位H点，液位D点高于液位H点，其中，D点为开关启动点，设置依据为暗涵体14内最大污水设计液位值+0.10m，H点为开关停止点，设置依据为暗涵体14内最大污水设计液位值；保持电动污水阀门12开启，污水自暗涵体14流经截污管7进入污水管网，若遇降雨或汛期，暗涵体14内的水位不断升高，当水位值达到液位D点时，智能光柱显示仪11向电动污水阀门12输出关闭阀门信号，电动污水阀门12关闭，停止截污；若遇降雨减少或非汛期，暗涵体14内的水位不断降低，直至降至液位H点，智能光柱显示仪11向电动污水阀门12输出开启阀门信号，电动污水阀门12开启，开始截污。
具体地，超声波液位仪5通过探头向截污槽3发出超声脉冲波和检测回波，若截污槽3内有淤泥沉积，则会造成探测液位不准。因此本发明在截污槽3之前设置一次沉泥槽1、二次沉泥槽2，可将污水中大量固体颗粒沉淀至沉泥槽中，防止污水中固体颗粒沉积到截污槽中，避免污泥沉积对超声波液位仪5实时监测的影响。
截污管7的主要作用是截流污水，在非汛期（非降雨）时，暗涵体14内的污水流经截污管7进入城市污水管网系统，最终在污水处理厂进行处理，由于是非汛期，暗涵体14内均为污水，无地表径流汇入，水量较小，污水被截流进入污水处理厂处理；而当汛期（降雨）时，大量雨水汇流进入暗涵体14，稀释污水，此时若仍然进入城市污水管网系统，大量的合流水体进入污水管网，必然增加污水处理厂的运行负荷，超出污水厂处理负荷能力，因此必须关闭截污管7，避免合流水体进入污水管网。
本实施方式中，优选型号为MIK-2100-HX的智能光柱显示仪。
通过超声波液位仪5探测水位高度，将水位值传输至智能光柱显示仪11，智能光柱显示仪11控制电动污水阀门12的开启或关闭，非汛期时，电动污水阀门12开启，开始截污，暗涵内的污水被分流进入城市污水管网系统；汛期时，电动污水阀门12关闭，截污停止，暗涵内的所有雨水进入下游河道，防止了大量合流水体进入污水管网，避免增加污水处理厂的运行负荷。
本发明通过超声波液位仪、智能光柱显示仪、电动污水阀门共同作用实现智能化自动截污，确保汛期停止截污和非汛期开启截污，减小污水处理厂的运行负荷。
超声波液位仪5和智能光柱显示仪11都是可以市购的现有结构，超声波液位仪5和智能光柱显示仪11、电动污水阀门12，三者之间可以无线连接，也可以有线连接，例如电缆连接，具体的连接方式视所购买的超声波液位仪5和智能光柱显示仪11、电动污水阀门12而定，在本发明中，具体连接方式不作限制。
第二实施方式
在第一实施方式的基础上，参照图3，截污管7由两段管道通过电动污水阀门12连通组成，分别是位于电动污水阀门12上游的上游截污管701与位于电动污水阀门12下游的下游截污管702，上游截污管701的一端与电动污水阀门12的进水口连通，另外一端贯穿阀门井8的井壁并伸入暗涵体14的涵壁与截污槽3连通，下游截污管702的一端与电动污水阀门12的出水口连通，另外一端贯穿阀门井8的井壁通向污水管网。
具体地，参照图3，截污管7分为两段是为方便安装电动污水阀门12，同时也方便拆卸和维修。
而为了补偿吸收管道轴向、横向、角向受热引起的伸缩变形，上游截污管701与电动污水阀门12的进水口之间串接至少一节管道伸缩节13，此外，伸缩节13也方便截污管7的拆卸安装。
由于污水必须流经上下游管道的连接过渡段，而为了防止渗水甚至溢流，上游截污管701的外管壁与暗涵体14的涵壁之间、上游截污管701的外管壁与阀门井8的井壁之间均设有套设在上游截污管701管壁的防水套管6，下游截污管702的外管壁与阀门井8的井壁之间设有套设在下游截污管702管壁的防水套管6。
第三实施方式
安装超声波液位计时必须考虑超声波液位计的盲区问题，当液位进入盲区后，超声波变送器就无法测量液位了，所以在确定超声波液位计的量程时，必须留出50公分的余量，安装时，变送器探头必须高出最高液位50公分左右。
以上是安装超声波液位计需要注意的问题，为了达到以上要求以及避免污泥沉积对超声波液位实时监测的影响，暗涵体14的涵壁安装有固定支架9，超声波液位仪5固定于固定支架9，且超声波液位仪5靠近暗涵体14的涵顶。
具体的安装方式和安装时注意的问题，可以根据现场选择的超声波液位仪5的型号决定。
无论是汛期还是非汛期，地下暗涵内都会存在一定量的污水或污泥，污泥长时间或大量的堆积必然存在危险情况，特别是地下暗涵内的电子设备，为了及时检修和维护地下暗涵结构，暗涵体14的涵顶开设检查孔4，检查孔4位于截污槽3的下游。
而在日常的检修或维护中，为了方便工作人员的上下以及考虑到安全问题，在检查孔4之下的暗涵体14内和阀门井8内均置有爬梯10。
由于电动污水阀门12是电子设备，为了确保它的正常运行，必须使其尽量避免接触液体，因此如图3所示，阀门井8的井底低于截污槽3的槽底，且电动污水阀门12的正下方设有支墩15。
值得一提的是，一次沉泥槽1、二次沉泥槽2和截污槽3均为下沉式槽，槽底低于暗涵体14的底板高程，槽顶与暗涵体14的底板高程齐平，通过这种设置，不会对箱涵过流水体造成壅水、阻水，保证暗涵体过流能力不受截污设施的影响。
为了避免污泥进入污水管网造成污水处理厂的处理压力，在阀门井8的井底开挖有集水坑16，集水坑16位于下游截污管702的正下方。
第四实施方式
本实施方式提供给了一种利用城市地下暗涵用智能化自动截污系统截污的方法，包括以下步骤：
步骤S1，将超声波液位仪5、电动污水阀门12和智能光柱显示仪11进行信号连接并完成调试；
步骤S2，在智能光柱显示仪11上设置液位D点和液位H点，液位D点高于液位H点，其中，D点为开关启动点，设置依据为暗涵体14内最大污水设计液位值+0.10m，H点为开关停止点，设置依据为暗涵体14内最大污水设计液位值；
步骤S3，保持电动污水阀门12开启，污水自暗涵体14依次流经一次沉泥槽1、二次沉泥槽2沉泥后，进入截污槽3，再通过上游截污管701至电动污水阀门12，若遇降雨或汛期，暗涵体14内的水位不断升高，当水位值达到液位D点时，智能光柱显示仪11向电动污水阀门12输出关闭阀门信号，电动污水阀门12关闭，停止截污；
步骤S4，若遇降雨减少或非汛期，暗涵体14内的水位不断降低，直至降至液位H点，智能光柱显示仪11向电动污水阀门12输出开启阀门信号，电动污水阀门12开启，开始截污。
具体地，上述城市地下暗涵用智能化自动截污系统，在暗涵体14内自上游至下游依次设置均与水流方向垂直的一次沉泥槽1、二次沉泥槽2和截污槽3，所述暗涵体14内设置有正对截污槽3的超声波液位仪5，所述暗涵体14的旁侧布置至少一口阀门井8，阀门井8的井内铺设一条与所述截污槽3连通的截污管7，截污管7通向污水管网；
所述截污管7上串接有位于阀门井8内的电动污水阀门12，电动污水阀门12与固定在阀门井8井壁的智能光柱显示仪11电连接，智能光柱显示仪11与所述超声波液位仪5电连接。
所述截污管7由两段管道通过电动污水阀门12连通组成，分别是位于电动污水阀门12上游的上游截污管701与位于电动污水阀门12下游的下游截污管702，所述上游截污管701的一端与电动污水阀门12的进水口连通，另外一端贯穿阀门井8的井壁并伸入暗涵体14的涵壁与截污槽3连通，所述下游截污管702的一端与电动污水阀门12的出水口连通，另外一端贯穿阀门井8的井壁通向污水管网。
所述上游截污管701与电动污水阀门12的进水口之间串接至少一节管道伸缩节13。
所述上游截污管701的外管壁与暗涵体14的涵壁之间、上游截污管701的外管壁与阀门井8的井壁之间均设有套设在上游截污管701管壁的防水套管6，所述下游截污管702的外管壁与阀门井8的井壁之间设有套设在下游截污管702管壁的防水套管6。
所述暗涵体14的涵壁安装有固定支架9，所述超声波液位仪5固定于所述固定支架9，且超声波液位仪5靠近所述暗涵体14的涵顶。
所述暗涵体14的涵顶开设检查孔4，所述检查孔4位于截污槽3的下游。
所述检查孔4之下的暗涵体14内和阀门井8内均置有爬梯10。
所述一次沉泥槽1、二次沉泥槽2和截污槽3均为下沉式槽，槽底低于暗涵体14的底板高程，槽顶与暗涵体14的底板高程齐平；所述阀门井8的井底低于所述截污槽3的槽底，且电动污水阀门12的正下方设有支墩15。
所述阀门井8的井底开挖有集水坑16，所述集水坑16位于下游截污管702的正下方。
综上所述，本发明保护了一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统和截污方法，主要是通过超声波液位仪探测水位高度，将水位值传输至智能光柱显示仪，智能光柱显示仪控制电动污水阀门的开启或关闭。非汛期时，电动污水阀门保持开启状态，暗涵内的污水通过截污槽污水管被截流进入城市污水管网系统，防止污水进入下游；汛期时，电动污水阀门关闭，截污停止，暗涵内的雨水进入下游河道，防止了大量合流水体进入污水管网，避免增加污水处理厂的运行负荷。本发明通过超声波液位仪、智能光柱显示仪、电动污水阀门共同作用实现智能化自动截污，确保汛期停止截污和非汛期开启截污。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：在暗涵体（14）内自上游至下游依次设置均与水流方向垂直的一次沉泥槽（1）、二次沉泥槽（2）和截污槽（3），所述暗涵体（14）内设置有正对截污槽（3）的超声波液位仪（5），所述暗涵体（14）的旁侧布置至少一口阀门井（8），阀门井（8）的井内铺设一条与所述截污槽（3）连通的截污管（7），截污管（7）通向污水管网；
所述截污管（7）上串接有位于阀门井（8）内的电动污水阀门（12），电动污水阀门（12）与固定在阀门井（8）井壁的智能光柱显示仪（11）电连接，智能光柱显示仪（11）与所述超声波液位仪（5）电连接。
2.如权利要求1所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述截污管（7）由两段管道通过电动污水阀门（12）连通组成，分别是位于电动污水阀门（12）上游的上游截污管（701）与位于电动污水阀门（12）下游的下游截污管（702），所述上游截污管（701）的一端与电动污水阀门（12）的进水口连通，另外一端贯穿阀门井（8）的井壁并伸入暗涵体（14）的涵壁与截污槽（3）连通，所述下游截污管（702）的一端与电动污水阀门（12）的出水口连通，另外一端贯穿阀门井（8）的井壁通向污水管网。
3.如权利要求2所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述上游截污管（701）与电动污水阀门（12）的进水口之间串接至少一节管道伸缩节（13）。
4.如权利要求2所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述上游截污管（701）的外管壁与暗涵体（14）的涵壁之间、上游截污管（701）的外管壁与阀门井（8）的井壁之间均设有套设在上游截污管（701）管壁的防水套管（6），所述下游截污管（702）的外管壁与阀门井（8）的井壁之间设有套设在下游截污管（702）管壁的防水套管（6）。
5.如权利要求1所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述暗涵体（14）的涵壁安装有固定支架（9），所述超声波液位仪（5）固定于所述固定支架（9），且超声波液位仪（5）靠近所述暗涵体（14）的涵顶。
6.如权利要求1所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述暗涵体（14）的涵顶开设检查孔（4），所述检查孔（4）位于截污槽（3）的下游。
7.如权利要求6所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述检查孔（4）之下的暗涵体（14）内和阀门井（8）内均置有爬梯（10）。
8.如权利要求1所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述一次沉泥槽（1）、二次沉泥槽（2）和截污槽（3）均为下沉式槽，槽底低于暗涵体（14）的底板高程，槽顶与暗涵体（14）的底板高程齐平；所述阀门井（8）的井底低于所述截污槽（3）的槽底，且电动污水阀门（12）的正下方设有支墩（15）。
9.如权利要求1所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统，其特征在于：所述阀门井（8）的井底设有集水坑（16），所述集水坑（16）位于下游截污管（702）的正下方。
10.一种利用权利要求1～9中任一权利要求所述的城市地下暗涵用智能化自动截污系统截污的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将超声波液位仪（5）、电动污水阀门（12）和智能光柱显示仪（11）进行信号连接并完成调试；
步骤S2，在智能光柱显示仪（11）上设置液位D点和液位H点，所述液位D点高于液位H点，其中，D点为开关启动点，设置依据为暗涵体（14）内最大污水设计液位值+0.10m，H点为开关停止点，设置依据为暗涵体（14）内最大污水设计液位值；
步骤S3，保持电动污水阀门（12）开启，污水自暗涵体（14）依次流经一次沉泥槽（1）、二次沉泥槽（2）沉泥后，进入截污槽（3），再通过上游截污管（701）至电动污水阀门（12），若遇降雨或汛期，暗涵体（14）内的水位不断升高，当水位值达到液位D点时，智能光柱显示仪（11）向电动污水阀门（12）输出关闭阀门信号，电动污水阀门（12）关闭，停止截污；
步骤S4，若遇降雨减少或非汛期，暗涵体（14）内的水位不断降低，直至降至液位H点，智能光柱显示仪（11）向电动污水阀门（12）输出开启阀门信号，电动污水阀门（12）开启，开始截污。
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