CN114045915A - 一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统，包括依次设置的若干个截流井、闸门井和检查井，若干个截流井设置在排水系统中；每个截流井的进水口设有合流管，将污水引入所述截流系统，合流管上设置拦蓄盾；若干个截流井的排污出水口、闸门井和检查井之间通过截污干管连接；每个截流井的溢流出水口通过溢流管连接下游河道。本发明所述的截流系统，既具有冲洗合流管和截污干管沉积物的功能，又能在降雨期进行雨水调蓄，强化了所述截流系统的溢流污染控制和水量调节的功能。

Description

一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统

技术领域

本发明属于排水系统技术领域，具体涉及一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统。

背景技术

随着城镇化进程的发展，人与水的矛盾逐渐显现，表现在以水量为代表的内涝问题，以水质为代表的黑臭水体问题，行业共识认为造成这些问题的核心在于管网基础设施建设不能匹配现有城市发展对排水的需求，其中管网底部淤泥冲洗就是管网基础设施建设的重要环节。

目前，市政的排水管网普遍存在管道淤积的现象，其主要原因多为旱季污水流量较小且流速低，大量固体悬浮物易沉淀于管道内侧壁；或管道本身坡度较小，影响管道的通水能力，甚至使管道堵塞，因此必须对管网进行清通，可以有效减少污水中的悬浮物在管网底部的沉积，减少产生的有毒有害气体对管网空间运行维护带来的安全隐患，减少对管网及相关附属构筑物产生的腐蚀影响进而引发的其他管网问题，降低降雨后期污泥被携带至外河对水体造成的污染，缓解过流断面减少后造成管网输送能力降低从而产生内涝积水点的问题。

为了加快补齐这一城镇污水收集设施短板，市政排水管网的管理养护工作，一般由城市建设机关专设部门（如养护工程管理处）领导，按行政区划设养护管理所，下设若干养护工程队，分片负责，通常采用水力法和机械法对管网进行底部淤泥进行冲洗处理，这两种冲洗方法的不足在于，冲洗处理过程自动化程度低，维护过程需要投入大量的人力、易于堵塞需要重点养护管段的识别难，对于有定期维护需求的工况或特定工况难以满足。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统，使系统内的溢流污染控制和水量调节的功能得到加强，通过在现有合流管道上设置拦蓄盾，来实现管网自动冲洗。

所述截流系统包括依次设置的若干个截流井、闸门井和检查井，若干个截流井设置在排水系统中；每个截流井的进水口设有合流管，将污水引入所述截流系统，合流管上设置拦蓄盾；若干个截流井的排污出水口、闸门井和检查井之间通过截污干管连接；每个截流井的溢流出水口通过溢流管连接下游河道。

可选的，所述截流井包括进水口、排污出水口和溢流出水口，溢流出水口的上游侧设有溢流装置，用于在降雨中后期，将超出所述截污干管存储能力的雨水溢流至溢流管。

进一步可选的，所述排污出水口设置第一冲洗闸门，用于在降雨期间限制进入下游截污干管的水量，在非降雨期间拦截截流井内部水量至一定量，再开启第一冲洗闸门时，冲洗下游截污干管。

可选的，所述截流系统还包括调蓄池，调蓄池的进水口通过进水管连接闸门井，调蓄池的出水口通过出水管连接检查井。

可选的，所述闸门井包括一个进水口和两个出水口，进水口通过截污干管连接前一个截流井；一个出水口通过截污干管连接下游的检查井，且该出水口设有第二冲洗闸门；另一个出水口通过进水管连接调蓄池，且该出水口设有液动速闭闸门，用于及时开闭，控制向调蓄池的进水。

可选的，所述检查井包括两个进水口和一个出水口，一个进水口通过截污干管连接闸门井的出水口，另一个进水口通过出水管连接调蓄池的出水口，承接由上游侧输送的污水或由调蓄池暂存的污水；检查井的出水口连接污水处理厂，将管网水体排入污水处理厂处理。

可选的，每个所述合流管上设置拦蓄盾，用于冲洗拦蓄盾后的管道沉积物，并将沉积物充入对应的截流井内。

可选的，当两个相邻的截流井的间距大于200米时，两个相邻的截流井之间的截污干管上设置拦蓄盾，应对相邻两个截流井的间距较远时，中间截污干管冲洗的问题，截污干管上增设拦蓄盾进行辅助冲洗，并携带泥沙沉积物的冲洗水排入下游截污干管。

可选的，所述截流系统还包括智能控制系统，智能控制系统包括集中控制器及与其通讯连接的雨量计、若干个流量计和若干个液位计，所述集中控制器通讯连接并控制所述拦蓄盾、溢流装置、第一冲洗闸门、第二冲洗闸门、液动速闭闸门。

优选的，所述调蓄池由第一溢流堰分为储水区和清水区两部分，所述储水区用于暂时储存来自闸门井的超量或超标的污水；所述清水区的底部设有输水泵，并通过管道分别连接所述合流管和截污干管，用于将水质较好的水体引入截流井、闸门井、检查井的前端，再次发挥冲洗作用。

进一步优选的，所述输水泵通过管道连接每个合流管的拦蓄盾的上游的部分，输水泵通过管道连接每个截污干管的拦蓄盾上游的部分。

可选的，所述储水区由若干个高度相同且相互平行的第二溢流堰分为若干个分体储水区，若干个第二溢流堰均垂直于第一溢流堰，且第二溢流堰的高度小于第一溢流堰；调蓄池的进水口设在第一个分体储水区的第二溢流堰的对面，即进水口处于第一个分体储水区的上游侧，第一个分体储水区的第二溢流堰处于下游侧，使得进入调蓄池储水区的污水沿垂直于第二溢流堰的流向，依次经过各个分体储水区，当上游侧的分体储水区储满污水后，溢流至下游侧的相邻的分体储水区，以此类推，当储水区的所有分体储水区均储满水后，由最后一个分体储水区溢流至清水区；

最后一个分体储水区的一个侧面为第一溢流堰的一部分，第一溢流堰对应最后一个分体储水区的部分的高度低于前一个分体储水区的第二溢流堰的高度，即第一溢流堰在对应最后一个分体储水区的位置开设下陷的溢流口，便于最后一个分体储水区的存水通过下陷的溢流口进入所述清水区。

附图说明

图1为所述截流系统的结构示意；

图2为调蓄池的俯视图；

图3为调蓄池的侧面剖视图。

附图中，1-截流井，2-闸门井，3-检查井，4-合流管，5-拦蓄盾，6-截污干管，7-溢流管，8-下游河道，9-第一冲洗闸门，10-调蓄池，11-第二冲洗闸门，12-液动速闭闸门，13-储水区，14-清水区，15-第一溢流堰，16-第二溢流堰，17-分体储水区，18-闸门，19-集水槽，20-污泥泵，21-潜污泵，22-输水泵。

具体实施方式

本实施例所述的对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统，如图1-3所示，包括依次设置的若干个截流井、闸门井2和检查井3，若干个截流井设置在排水系统中；每个截流井的进水口设有合流管4，将污水引入所述截流系统，合流管4上设置拦蓄盾5；若干个截流井的排污出水口、闸门井2和检查井3之间通过截污干管6连接；每个截流井的溢流出水口通过溢流管7连接下游河道8。

可选的，所述截流井包括进水口、排污出水口和溢流出水口，溢流出水口的上游侧设有溢流装置，用于在降雨中后期，将超出所述截污干管6存储能力的雨水溢流至溢流管7；所述溢流装置包括但不限于固定堰、旋转堰门、下开式堰门或水力自动闸门；溢流装置的上游侧优选设置溢流污染控制设施，用于拦截溢流水体中的悬浮物和漂浮物，溢流污染控制设施包括但不限于自清洗格栅、浮动挡板、潜水百叶墙。

进一步可选的，所述排污出水口设置第一冲洗闸门9，用于在降雨期间限制进入下游截污干管6的水量，在非降雨期间拦截截流井内部水量至一定量，再开启第一冲洗闸门9时，冲洗下游截污干管6。

可选的，所述截流系统还包括调蓄池10，调蓄池10的进水口通过进水管连接闸门井2，调蓄池10的出水口通过出水管连接检查井3。所述调蓄池10用于储存降雨过程中超出截污干管6输送能力的雨水。

可选的，所述闸门井2包括一个进水口和两个出水口，进水口通过截污干管6连接前一个截流井；一个出水口通过截污干管6连接下游的检查井3，且该出水口设有第二冲洗闸门11，在降雨期间用于限制进入下游截污干管6的水量，拦截闸门井2内部水量至一定量，再开启第二冲洗闸门11时，冲洗下游截污干管6；另一个出水口通过进水管连接调蓄池10，且该出水口设有液动速闭闸门12，用于及时开闭，控制向调蓄池10的进水。

可选的，所述检查井3包括两个进水口和一个出水口，一个进水口通过截污干管6连接闸门井2的出水口，另一个进水口通过出水管连接调蓄池10的出水口，承接由上游侧输送的污水或由调蓄池10暂存的污水；检查井3的出水口连接污水处理厂，将管网水体排入污水处理厂处理。

可选的，所述调蓄池10包括水质控制装置、冲洗装置和排空装置；水质控制装置设在调蓄池10的进水口，用于拦截进水中的漂浮物或悬浮物，水质控制装置选自回转式格栅或粉碎型格栅；冲洗装置设在调蓄池10底部，用于冲洗调蓄池10池底沉积物，冲洗装置选自智能喷射器、水力冲洗门、水力翻斗；排空装置设在调蓄池10底部，用于排空池内存水，排空装置包括潜污泵21和泥沙泵。

进一步可选的，所述调蓄池10还包括风机、除臭设备。

可选的，每个所述合流管4上设置拦蓄盾5，用于冲洗拦蓄盾5后的管道沉积物，并将沉积物充入对应的截流井内。

可选的，当两个相邻的截流井的间距大于200米时，两个相邻的截流井之间的截污干管6上设置拦蓄盾5，应对相邻两个截流井的间距较远时，中间截污干管6冲洗的问题，截污干管6上增设拦蓄盾5进行辅助冲洗，并携带泥沙沉积物的冲洗水排入下游截污干管6。

所述第一冲洗闸门9、第二冲洗闸门11可采用液动或电动的调流闸门，优选带有速启功能的闸门。所述拦蓄盾为市场上普通的拦蓄盾。

可选的，所述截流系统还包括智能控制系统，智能控制系统包括集中控制器及与其通讯连接的雨量计、若干个流量计和若干个液位计，所述集中控制器通讯连接并控制所述拦蓄盾、溢流装置、溢流污染控制设施、第一冲洗闸门9、第二冲洗闸门11、液动速闭闸门12、水质控制装置、冲洗装置、排空装置、风机和除臭设备；

所述流量计分别设在每一根合流管4和每一根截污干管6上，用于监测合流管4及截污干管6内的污水流速；雨量计设在地面上，用于监测所述截留系统服务的管网区域内的降雨情况；液位计分别设在每一根合流管4、截流井、闸门井2、调蓄池10和检查井3的内部，用于监测所述拦蓄盾5的上、下游液位，截流井内的液位，闸门井2内的液位，调蓄池10内的液位，检查井3内的液位。

所述集中控制器通过雨量计、液位计及流量计反馈的信息作为判断,同时通过拦蓄盾、第一冲洗闸门9、第二冲洗闸门11、液动速闭闸门12和冲洗装置反馈的信息分析处理，对所述截流系统的管网进行定期冲洗。

优选的，所述调蓄池10由第一溢流堰15分为储水区13和清水区14两部分，所述储水区13用于暂时储存来自闸门井2的超量或超标的污水，所述水质控制装置、冲洗装置、排空装置、风机和除臭设备均设在储水区13；调蓄池10的液位计设在清水区14的中上部，清水区14的底部设有输水泵22，并通过管道分别连接所述合流管4和截污干管6，用于将水质较好的水体引入截流井、闸门井2、检查井3前端，再次发挥冲洗作用。

所述清水区14内的水体做冲洗水使用，冲洗所述合流管4、截流井、截污干管6、闸门井2和检查井3之后，进入污水处理厂；所述储水区13内的水体通过检查井3进入污水处理厂，进行污水处理。

进一步优选的，所述输水泵22通过管道连接每个合流管4的拦蓄盾上游的部分，输水泵22通过管道连接每个截污干管6的拦蓄盾上游的部分。

本发明进一步利用调蓄池10暂存的污水，再次发挥冲洗作用，以弥补合流管4中水量不足而难以形成合格压力的水头的问题，也能暂时释放部分调蓄池10的储能。由于调蓄池10承接的水体为超标超量污水及其污泥等污染物，水质情况较差，若完全返回合流管4和截污干管6，可能造成所述截留系统的二次污染，因此，本发明改造了调蓄池10的结构，将调蓄池10分为储水区13和清水区14，根据重力原理，储水区13中上部水体的污染较轻，储水区13顶部溢流的水体进入清水区14，相当于将调蓄池10中水质较好的水体溢流至清水区14，用于再次冲洗。而且，冲洗后的水体进入污水处理厂，并不外排。

可选的，所述储水区13由若干个高度相同且相互平行的第二溢流堰16分为若干个分体储水区17，若干个第二溢流堰16均垂直于第一溢流堰15，且第二溢流堰16的高度小于第一溢流堰15；第一截污干管6连接调蓄池10的进水口设在第一个分体储水区17的第二溢流堰16的对面，即进水口处于第一个分体储水区17的上游侧，第一个分体储水区17的第二溢流堰16处于下游侧，使得进入调蓄池10储水区13的污水沿垂直于第二溢流堰16的流向，依次经过各个分体储水区17，当上游侧的分体储水区17储满污水后，溢流至下游侧的相邻的分体储水区17，以此类推，当储水区13的所有分体储水区17均储满水后，由最后一个分体储水区17溢流至清水区14；

最后一个分体储水区17的一个侧面为第一溢流堰15的一部分，第一溢流堰15对应最后一个分体储水区17的部分的高度低于前一个分体储水区17的第二溢流堰16的高度，即第一溢流堰15在对应最后一个分体储水区17的位置开设下陷的溢流口，便于最后一个分体储水区17的存水通过下陷的溢流口进入所述清水区14。每个分体储水区17设置一个水质监测仪。

可选的，每个所述分体储水区17的底部对应一条有坡度的冲洗廊道，所有冲洗廊道的较高一端分别设有一台冲洗设备，较低一端设有闸门18且连接集水槽19，集中控制器控制每个闸门18和冲洗设备，使得每个分体储水区17可单独控制冲洗和排水；集水槽19的两端分别设置一个泵坑，用于分别放置污泥泵20和潜污泵21，污泥泵20连接污泥处理设备，用于排出储水区13的淤泥，潜污泵21的出口为调蓄池10的出水口，并通过出水管连接所述检查井3。

可选的，所述集水槽19的底部设置活动底板，所述集中控制器控制活动底板向污泥泵20方向倾斜，或向潜污泵21方向倾斜，分别便于污泥或污水的排出。

本发明所述的调蓄池10的储水区13设有多个第二溢流堰16，可借助重力作用和物理沉降进行多级清污分离，使得不同分体储水区17具有不同的悬浮物浓度，且逐级改善水质，最后水质较好的水体溢流进入清水区14，用于冲洗使用。调蓄池10不用借助机械水处理设备或化学药剂，节能环保。上述设计也可以分步充分利用调蓄池10的空间，当需要排入调蓄池10的水体总量不大时，可占用前几个分体储水区17，避免整体冲洗维护调蓄池10。另外，本发明的多个分体储水区17可单独控制，便于选择合适的污染程度的一个或几个分体储水区17的污水排入检查井3，以满足污水处理厂的设计要求。

可选的，所述输水泵22的出口通过管道连接所述溢流管7，将水质较好的水体排入下游河道8。优选的，所述清水区设有水质检测仪，当清水区的水质达到排放标准时，再由输水泵22排出。当降雨量特大，所述调蓄池10、截留井1、闸门井2和检查井3的储量均无法满足系统水量要求时，截留井1内的污水将通过溢流管7排入下游河道8，将一定程度污染河水，为了解决这个问题，将调蓄池10的清水区14中水质较好的水体接入溢流管7，优先排出清水区14的水体，释放部分调蓄池10的容积；另外，通过泥沙泵及时将污泥排出调蓄池10，也能释放部分调蓄池10的容积。

所述的截流系统，既具有冲洗合流管4和截污干管6沉积物的功能，又能在降雨期进行雨水调蓄，强化了所述截流系统的溢流污染控制和水量调节的功能。在降雨期间，通过截流井的清污分流，截流水质较差的初期雨水或雨污混合水，将水质较好的降雨后期雨水溢流至下游河道8；通过调蓄池10的收纳储存功能，暂存超出截污干管6输送能力的雨水，避免对下游截污干管6输水能力的挤占以及对污水处理厂的冲击负荷。

所述拦蓄盾5在正常状态时处于常开状态。在晴天旱流时，当合流管4或截污干管6内流速过缓，且低于不淤流速或预设时间间隔内未启用拦蓄冲洗时，所述智慧控制系统控制关闭合流管4的拦蓄盾5，拦截旱流污水，当液位计检测到形成一定冲洗水头后，打开拦蓄盾5，积累的水量对合流管4进行冲洗，将沉积物冲洗进入若干个截流井中；关闭每个截流井的第一冲洗闸门9，在截留井1内部积累水量而形成一定的冲洗水头，在打开第一冲洗闸门9后，形成的冲洗水流对截污干管6进行冲洗。所述智慧控制系统通过检测系统内流速、液位和雨量的信息，控制开关相应的拦蓄盾5、第一冲洗闸门9和第二冲洗闸门11，利用水力冲洗对应管道，整个过程自动运行，可定期冲洗，减少了管网运维投入的人力物力，对于易于堵塞、容易淤积管段的识别也可通过智能控制系统积累的运行数据来优化设备的冲洗模式、冲洗强度、冲洗频次。降低了管道沉积物对降雨中后期溢流雨水水质的影响，缓解水体的黑臭程度，同时也保证了管道的过流断面完整，输送能力得到保障。然而，合流管4的拦蓄盾5开启冲洗时，若某个截流井的液位超过预设溢流警报液位时，则停止冲洗动作，优先关闭对应合流管4的拦蓄盾5，防止该截流井内污水溢流。

当雨量计检测到雨量信号时，所述截流系统执行雨水存储模式，停止冲洗模式，所有拦蓄盾5保持敞开状态，所述闸门井2的第二冲洗闸门11和液动速闭闸门12进行调流，超出污水处理厂出力能力的污水进入调蓄池10进行存储，控制去往污水处理厂的水量，避免超量超标污水对污水处理厂工艺的影响，使得降雨期间进入到水体的溢流污染程度得到控制；直到调蓄池10的液位达到预设超高液位时，液动速闭闸门12关闭；根据截流井内的液位计反馈的水位信号，调节截流井的第一冲洗闸门9的开度，进行限流，使得截流井底层的污水恒流输入所述截污干管6，截流井上层的超量雨水通过溢流装置溢流，经溢流管7排入下游河道8。

当智慧控制系统通过雨量计检测而判定为晴天旱流时，通过调蓄池10的液位计和检查井3的液位计的信号，智能启动调蓄池10的排空装置：当调蓄池10的液位达到预设高位，且检查井3的液位未达到预设警戒液位时，关闭液动速闭闸门12，启动调蓄池10的排空装置，将调蓄池10截留的污水和污染物一起经检查井3排入下游的污水处理厂处理；当检查井3的液位反馈的液位信号高于预设警戒值，停止排空装置。

本发明所述截流系统的有益效果如下：

①通过监测管网的流速来控制冲洗，从源头控制管网沉积物的产生，解决了需冲洗管段识别难、管理难的问题；

②通过拦蓄盾5和智能控制系统监测的结合，可自动并反复冲洗管段，减少大量的人工操作冲洗，降低了管网清淤工作的难度；

③通过截流井、调蓄池10与拦蓄盾5的结合，改善了现有管网冲洗设备自动化程度较低、单一的截流井对整片收水区域内溢流污染控制、水量调节作用有限的问题。

Claims (10)

1.一种对管网中雨污水沉积物具有冲洗功能的截流系统，其特征在于，包括依次设置的若干个截流井、闸门井和检查井，若干个截流井设置在排水系统中；每个截流井的进水口设有合流管，将污水引入所述截流系统，合流管上设置拦蓄盾；若干个截流井的排污出水口、闸门井和检查井之间通过截污干管连接；每个截流井的溢流出水口通过溢流管连接下游河道。

2.根据权利要求1所述的截流系统，其特征在于，所述截流井包括进水口、排污出水口和溢流出水口，溢流出水口的上游侧设有溢流装置，用于在降雨中后期，将超出所述截污干管存储能力的雨水溢流至溢流管；

所述排污出水口设置第一冲洗闸门。

3.根据权利要求2所述的截流系统，其特征在于，所述截流系统还包括调蓄池，调蓄池的进水口通过进水管连接闸门井，调蓄池的出水口通过出水管连接检查井。

4.根据权利要求3所述的截流系统，其特征在于，所述闸门井包括一个进水口和两个出水口，进水口通过截污干管连接前一个截流井；

一个出水口通过截污干管连接下游的检查井，且该出水口设有第二冲洗闸门；

另一个出水口通过进水管连接调蓄池，且该出水口设有液动速闭闸门，用于及时开闭，控制向调蓄池的进水。

5.根据权利要求4所述的截流系统，其特征在于，所述检查井包括两个进水口和一个出水口，一个进水口通过截污干管连接闸门井的出水口，另一个进水口通过出水管连接调蓄池的出水口，承接由上游侧输送的污水或由调蓄池暂存的污水；

检查井的出水口连接污水处理厂，将管网水体排入污水处理厂处理。

6.根据权利要求5所述的截流系统，其特征在于，每个所述合流管上设置拦蓄盾，用于冲洗拦蓄盾后的管道沉积物，并将沉积物充入对应的截流井内。

7.根据权利要求6所述的截流系统，其特征在于，所述截流系统还包括智能控制系统，智能控制系统包括集中控制器及与其通讯连接的雨量计、若干个流量计和若干个液位计，所述集中控制器通讯连接并控制所述拦蓄盾、溢流装置、第一冲洗闸门、第二冲洗闸门、液动速闭闸门。

8.根据权利要求7所述的截流系统，其特征在于，所述调蓄池由第一溢流堰分为储水区和清水区两部分，所述储水区用于暂时储存来自闸门井的超量或超标的污水；所述清水区的底部设有输水泵，并通过管道分别连接所述合流管和截污干管，用于将水质较好的水体引入截流井、闸门井、检查井的前端，再次发挥冲洗作用。

9.根据权利要求8所述的截流系统，其特征在于，所述输水泵通过管道连接每个合流管的拦蓄盾的上游的部分，输水泵通过管道连接每个截污干管的拦蓄盾上游的部分。

10.根据权利要求9所述的截流系统，其特征在于，所述储水区由若干个高度相同且相互平行的第二溢流堰分为若干个分体储水区，若干个第二溢流堰均垂直于第一溢流堰，且第二溢流堰的高度小于第一溢流堰；调蓄池的进水口设在第一个分体储水区的第二溢流堰的对面，进水口处于第一个分体储水区的上游侧，第一个分体储水区的第二溢流堰处于下游侧，使得进入调蓄池储水区的污水沿垂直于第二溢流堰的流向，依次经过各个分体储水区，当上游侧的分体储水区储满污水后，溢流至下游侧的相邻的分体储水区，以此类推，当储水区的所有分体储水区均储满水后，由最后一个分体储水区溢流至清水区；

最后一个分体储水区的一个侧面为第一溢流堰的一部分，第一溢流堰对应最后一个分体储水区的部分的高度低于前一个分体储水区的第二溢流堰的高度，第一溢流堰在对应最后一个分体储水区的位置开设下陷的溢流口，便于最后一个分体储水区的存水通过下陷的溢流口进入所述清水区。

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