CN114876046B - 一种多功能智慧管理井及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水环境治理领域，公开了一种多功能智慧管理井包括拦渣间、污水初雨收集及雨水排放间，智能雨量监测系统，液位监测系统，控制装置；拦渣间内设有进水口、拦污装置；污水初雨收集及雨水排放间内设有污水初雨出水口、雨水出水口、污水初雨水泵，在污水初雨出水口上设有流量控制闸门，在雨水出水口上设有电液动闸门，污水初雨水泵连接至出水支管。本发明通过重力流与机排的灵活切换，在保证防倒灌的同时极大的降低了运行能耗。

Description

一种多功能智慧管理井及控制方法

技术领域

本发明涉及水环境治理领域，具体涉及一种多功能智慧管理井及控制方法

背景技术

目前，《室外排水设计标准》GB 50014-2021于2021年10月1日正式实施，新标准对雨污水收集、雨水的径流污染、合流制的溢流污染、除臭等提出了明确及更高要求。但目前市面上现有的一些管理井及控制方法功能单一，在应对一些复杂现场环境及设计工况时已不适应新形势下的水环境治理需求。因此急需一种多功能智慧管理井及控制方法应对新形势下新标准的更高要求，从而提升城市水环境质量、管理水平、城市安全韧性和城市品位，切实改善广大市民群众的生存环境和生活质量。

发明内容

针对现有技术中存在的不足与缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能智慧管理井，能有效应对初期雨水的径流污染、防倒灌，实现截流、流量可控及拦渣、雨污水重力及机排的多功能智慧管理井。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种多功能智慧管理井包括拦渣间、污水初雨收集及雨水排放间，智能雨量监测系统，液位监测系统，控制装置；

拦渣间内设有进水口、拦污装置；

污水初雨收集及雨水排放间内设有污水初雨出水口、雨水出水口、污水初雨水泵，在污水初雨出水口上设有流量控制闸门，在雨水出水口上设有电液动闸门，污水初雨水泵连接至出水支管；

拦渣间与污水初雨收集及雨水排放间之间设有过水孔；

智能雨量监测系统用于检测天气情况，并把数据传输给控制装置；

液位监测系统设置于污水初雨收集及雨水排放间内，用于检测污水初雨收集及雨水排放间内的液位高度，并把数据传输给控制装置；

控制装置根据智能雨量监测系统与液位监测系统的数据，控制流量控制闸门、电液动闸门的开启与关闭以及污水初雨水泵的启停。

进一步的，所述拦渣间内还设有淤泥清掏底座，位于拦污装置后端；淤泥清掏底座上连接有链条，链条固定在井壁上的链条固定装置上。

进一步的，在拦渣间顶部还设有新风系统进风口，污水初雨收集及雨水排放间顶部还设有新风系统臭气收集口，拦渣间与污水初雨收集及雨水排放间之间设有通风孔，设有出风管风机连接在新风系统臭气收集口上，由控制装置对出风管风机进行控制。

一种多功能智慧管理井的排水方法，其特征在于包括以下步骤：

控制装置根据智能雨量监测系统的数据得到目前的天气为晴天、降雨初期、降雨中后期中的一种；

如果天气为晴天或降雨初期时，控制系统控制电液动闸门关闭，流量控制闸门开启，并判断液位监测系统的液位数据是否超过设定值，当液位监测系统的液位数据超过设定值时，控制系统控制流量控制闸门关闭，污水初雨水泵开启运行；

如果天气为降雨中后期，控制系统控制电液动闸门开启，流量控制闸门关闭、污水初雨水泵处于停用状态。

进一步的，控制装置判断目前天气的方法包括以下步骤：

智能雨量监测系统检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量小于第一数值时给控制装置发送天气为晴天模式的数据，则控制装置得到目前的天气为晴天；

智能雨量监测系统检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量大于第一数值，小于第二数值时，给控制装置发送天气为雨天模式第一阶段的数据，则控制装置得到目前的天气为降雨初期；

智能雨量监测系统检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量大于第二数值后，给控制装置发送天气为雨天模式第二阶段的数据，则控制装置得到目前的天气为降雨中后期；

智能雨量监测系统检测到累计降雨量一段时间内不再增加，则清空雨量累计值并给控制装置发送天气为晴天模式的数据，则控制装置得到目前的天气为晴天。

一种多功能智慧管理井的通风方法，包括如下步骤：

在晴天、降雨初期，控制装置启动出风管风机进行小流量通风；

在降雨中后期，控制装置停用出风管风机；

在需要检修的工况下，控制装置启动出风管风机进行一段时间大流量通风后，进行持续小流量通风。

一种多功能智慧管理井的清淤方法，包括如下步骤：

当淤泥达到一定深度，取下链条固定装置；

将链条固定装置连接机械提升装置，吊起淤泥清掏底座进行清淤；

清淤结束后，将淤泥清掏底座重新安装至原位。

本发明的有益效果:

与现有技术相比，本发明提供了一种多功能智慧管理井及控制方法，具备以下有益效果：

与传统防河道高水位倒灌系统相比，所述多功能智慧管理井在满足防河道高水位倒灌的同时，结合实际运行中污水管网水位较高，存在污水倒灌的难题，提出了有效的防污水倒灌措施，且通过重力流与机排的灵活切换，在保证防倒灌的同时极大的降低了运行能耗；

传统管理井均未考虑雨天存在大量雨水进入污水管网带来污水厂运行水量增大、进水浓度偏低等问题，所述多功能智慧管理井积极探索解决方案，在所述的污水初雨出水口设置了电液动闸门，通过设置的电液动闸门的开启度控制过流量，切断了后期雨水进入污水管网的可能；

传统管理井控制系统较为单一，不能有效判断晴雨天模式、水泵和闸门的启闭不及时，导致初期雨水收集率偏低，后期雨水大量进入污水系统，针对实际运行中存在的问题，本发明所述的多功能智慧管理井及控制方法，采用液位监测系统、智能雨量监测系统、雨天运行系统及晴天运行系统等多重安全保障，并通所述的控制方法，确保水泵及闸门的及时启闭，实现了多功能智慧管理井内旱季流水及初期雨水的全收集，并且杜绝了后期雨水进入污水管网；

结合最新标准要求，所述多功能智慧管理井创新性新增了新风系统，且所述的新风系统运行灵活，可实现多功能智慧管理井内气体的循环更新，臭气的主动收集等多种功能，极大提高了多功能智慧管理井的安全维护，属于环境友好型发明；

结合实际运行中管理井内污泥淤积的难题，所述多功能智慧管理井结合实际，在前端首创性新增了淤泥清掏底座，降低了多功能智慧管理井因污泥淤积导致水泵和其他设备堵塞、损坏等风险，极大方便了多功能智慧管理井的维护，避免了下井清掏带来的繁重工作量与其他安全隐患的发生。

附图说明

图1为多功能智慧管理井的主视图；

图2为多功能智慧管理井的A-A剖面图；

图3为多功能智慧管理井的B-B剖面图；

图4为淤泥清掏底大样图；

图中：1—多功能智慧管理井体，1-1—拦渣间，1-2—污水初雨收集及雨水排放间，2—进水口，3—新风系统进风口，4—拦污装置，5—淤泥清掏底座，6—通风孔，7—过水孔，8—污水初雨出水口，9—流量控制闸门，10—新风系统臭气收集口，11—电液动闸门，12—雨水出水口，13—污水初雨水泵，14—集水坑，15—防水套管，16—伸缩节，17—止回阀，18—闸阀，19—出水支管，20—控制装置，21—盲板，22—出水主管，23—检修孔，24—起吊链条， 25—链条固定装置，26—液位监测系统，27—淤泥深度感应器，28—智能雨量监测系统， 29—导杆。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；

参见图1-3所示，本发明提供一种多功能智慧管理井，其包括多功能智慧管理井1、拦渣间1-1、污水初雨收集及雨水排放间1-2、控制装置20、智能雨量监测系统28、液位监测系统26、电液动闸门11、流量控制闸门9和污水初雨水泵13；

其中，多功能智慧管理井1上设有进水口2、通风孔6、过水孔7、污水初雨出水口8、雨水出水口12、防水套管15和检修孔23；

电液动闸门11设置于多功能智慧管理井1的雨水出水口12处，用于控制雨水出水口的启闭，实现雨水直排以及外水倒灌；

流量控制闸门9设置于多功能智慧管理井1的污水初雨出水口8处，用于控制污水初雨出水口的启闭，实现污水初雨直排以及流量控制；

污水初雨水泵13设置于多功能智慧管理井1的污水初雨收集及雨水排放间1-2内，对污水初雨进行提升，满足不能靠重力自排下的工况；单台污水初雨水泵13提升的污水初雨通过出水支管19汇合至出水主管22，其中出水支管19上设置管道附件伸缩节16、止回阀17以及闸阀18，出水主管22设置末端盲板21；污水初雨水泵13上设有导杆29，便于污水初雨水泵13的拆卸与安装需求；

控制装置20用于驱动电液动闸门11和流量控制闸门9的启闭，以及污水初雨水泵启停；

智能雨量监测系统28包含天气识别系统，用于判断晴雨天模式、雨天运行系统中的第一阶段和第二阶段；

液位监测系统26设置于多功能智慧管理井1的污水初雨收集及雨水排放间1-2内，对污水初雨收集及雨水排放间1-2进行测量，以便于控制晴天运行系统和雨水运行系统控制污水初雨水泵13的启动及流量控制闸门9的关闭；

本发明中的多功能智慧管理井还包括：新风系统进风口3、新风系统臭气收集口10、拦污装置4和淤泥清掏底座5；

其中：新风系统包含设置于拦渣间1-1内的新风系统进风口3和设置于污水初雨收集及雨水排放间1-2内的新风系统臭气收集口10，该系统采用双向通风设计，从而实现多功能智慧管理井内气体循环；

本发明的新风系统控制方法是：

正常运行工况下，新风系统出风管风机开启，接至所述的多功能智慧管理井以外的除臭系统，持续小流量通风，除臭系统运行，对多功能智慧管理井内集聚的有毒有害气体进行有效处理；

当所述污水初雨收集及雨水排放间1-2内的电液动闸门处于开启状态，此时为雨水直排，为减小系统能耗，控制系统发出指令，关闭除臭系统与风机；

检修工况下，新风系统进风系统、出风管风机、除臭系统开启，进行一段时间大流量通风后，持续小流量通风，通过进风系统往所述的多功能智慧管理井内通风，对有毒有害气体进行散除及处理，补充多功能智慧管理井内含氧量，保证下井检修安全；

拦污装置4设置多功能智慧管理井室的拦渣间1-1内，用于拦截上游来水的大颗粒杂物；拦污装置安装采用卡槽式设计，以便于后期清掏与检修；

淤泥清掏底座5设置于多功能智慧管理井拦渣间1-1内，位于拦污装置后端，该装置用于淤泥的收集与清除；

来水中的污泥首先进入淤泥清掏底座5内，其中污水通过淤泥清掏底座5上设置的孔进入污水初雨收集及雨水排放间1-2内，淤泥被截流在淤泥清掏底座5内，从而实现泥水分离；

运行中通过淤泥深度感应器27显示淤泥深度，当到达设定清淤深度时，首先打开检修孔 23的盖板，取下淤泥清掏底座5上方，设置于多功能智慧管理井体1上的链条固定装置25，与机械提升装置连接，机械装置通过起吊链条24将淤泥清掏底座5提起；由于淤泥清掏底座 5上设置了多孔，结构如图4所示，在提起过程中泥水得到进一步分离，从而达到清淤目的，清淤结束后，淤泥清掏底座5重新安装至原位；

控制装置20包括雨天运行系统、晴天运行系统，根据上述系统，控制装置20具有晴天运行以及雨天运行两种运行模式，以下分别对这两种运行模式进行说明：

晴天运行模式：晴天运行模式主要涉及晴天运行系统、智能雨量监测系统28和液位监测系统26，通过智能雨量监测系统28检测雨量计的雨量，判断晴雨天环境，当雨量计计量的单次雨的累计雨量值小于设定的第一数值时，系统进入晴天运行模式(单次雨的累计雨量值根据当地气象、水文条件等综合选取)；

进入晴天运行模式后，晴天运行系统驱动电液动闸门11处于常闭状态，流量控制闸门9 处于常开状态；

通过液位监测系统26判别污水初雨收集及雨水排放间1-2内水位高度，当水位高度超过设定值时(设定值根据下游污水管水位进行设置)，为防止污水初雨出水口8下游污水管水位较高，出现倒灌风险，此时晴天运行系统驱动流量控制闸门9处于关闭状态，污水初雨水泵开启，实现机排；

具体而言，晴天运行模式下应确保旱季流水不能直接外排自然水体，因此需将旱季流水截流至污水管道内，另外还应防止自然水体的倒灌以及下游污水管网水位较高导致的多功能智慧管理井上有雍水的可能，因此所述的晴天运行模式通过控制电液动闸门11的关闭，杜绝了自然水体的倒灌；通过设定污水初雨收集及雨水排放间1-2内的水位设定值，控制流量控制闸门9的关闭和污水初雨水泵开启，从而防止了多功能智慧管理井内旱季流水的排水不畅及雍水的可能，并极大限度的减少能耗，减少碳排放；

雨天运行模式：雨天运行模式主要涉及雨天运行系统、智能雨量监测系统28和液位监测系统26，通过智能雨量监测系统28检测雨量计的雨量，判断晴雨天环境，当雨量计计量的单次雨累计雨量值大于设定的第一数值时，系统进入雨天运行模式(第一数值根据当地气象、水文条件等综合选取)；

进入雨天运行模式后，下雨初期，单次雨累计雨量值大于第一数值，小于第二数值时 (第二数值根据当地气象、水文条件等综合选取)，雨天运行系统进入第一阶段，第一阶段雨天运行系统驱动电液动闸门11处于关闭状态，流量控制闸门9处于开启状态；

在雨天运行系统处于第一阶段时，同晴天运行模式，通过液位监测系统26判别污水初雨收集及雨水排放间1-2内水位高度，当水位高度超过设定值时，为防止污水初雨出水口8下游污水管水位较高，出现倒灌风险，此时晴天运行系统驱动流量控制闸门9处于关闭状态，污水初雨水泵开启，实现机排；

当单次雨累计雨量达到设定的第二数值时，雨天运行系统进入第二阶段，第二阶段雨天运行系统驱动电液动闸门11处于开启状态，流量控制闸门9和污水初雨水泵处于关闭状态；具体而言，雨天运行模式第一阶段下应确保旱季流水和初期雨水不能直接外排自然水体，因此需将旱季流水和初期雨水截流至污水管道内，另外还应防止自然水体的倒灌以及下游污水管网水位较高导致的多功能智慧管理井上有雍水的可能，因此所述的雨天运行模式第一阶段通过控制电液动闸门11的关闭，杜绝了自然水体的倒灌；通过设定污水初雨收集及雨水排放间1-2内的水位设定值，控制流量控制闸门9的关闭和污水初雨水泵开启，从而防止了多功能智慧管理井内旱季流水和初期雨水的排水不畅及雍水的可能，并极大限度的减少能耗，减少碳排放；

雨天运行模式进入第二阶段，此时主要满足排涝功能，并防止雨水进入污水管道，因此雨天运行系统控制电液动闸门11的开启，控制流量控制闸门9和污水初雨水泵关闭，从而保证后期雨水的顺利排出，杜绝雨水进入污水管道；

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (2)

1.一种多功能智慧管理井的排水方法，所述多功能智慧管理井，包括拦渣间（1-1）、污水初雨收集及雨水排放间（1-2），智能雨量监测系统(28)，液位监测系统(26)，控制装置(20)；

拦渣间（1-1）内设有进水口(2)、拦污装置(4)；

污水初雨收集及雨水排放间（1-2）内设有污水初雨出水口(8)、雨水出水口(12)、污水初雨水泵(13)，在污水初雨出水口(8)上设有流量控制闸门(9)，在雨水出水口(12)上设有电液动闸门(11)，污水初雨水泵(13)连接至出水支管(19)；

拦渣间（1-1）与污水初雨收集及雨水排放间（1-2）之间设有过水孔(7)；

智能雨量监测系统(28)用于检测天气情况，并把数据传输给控制装置(20)；

液位监测系统(26)设置于污水初雨收集及雨水排放间（1-2）内，用于检测污水初雨收集及雨水排放间（1-2）内的液位高度，并把数据传输给控制装置(20)；

控制装置(20)根据智能雨量监测系统(28)与液位监测系统(26)的数据，控制流量控制闸门(9)、电液动闸门(11)的开启与关闭以及污水初雨水泵(13)的启停；

其特征在于，所述排水方法包括以下步骤：

控制装置(20)根据智能雨量监测系统(28)的数据得到目前的天气为晴天、降雨初期、降雨中后期中的一种；

如果天气为晴天或降雨初期时，控制装置(20)控制电液动闸门(11)关闭，流量控制闸门(9)开启，并判断液位监测系统(26)的液位数据是否超过设定值，当液位监测系统(26)的液位数据超过设定值时，控制装置(20)控制流量控制闸门(9)关闭，污水初雨水泵(13)开启运行；

如果天气为降雨中后期，控制装置(20)控制电液动闸门(11)开启，流量控制闸门(9)关闭、污水初雨水泵(13)处于停用状态。

2.根据权利要求1所述的一种多功能智慧管理井的排水方法，其特征在于控制装置(20)判断目前天气的方法包括以下步骤：

智能雨量监测系统(28)检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量小于第一数值时给控制装置(20)发送天气为晴天模式的数据，则控制装置(20)得到目前的天气为晴天；

智能雨量监测系统(28)检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量大于第一数值，小于第二数值时，给控制装置(20)发送天气为雨天模式第一阶段的数据，则控制装置(20)得到目前的天气为降雨初期；

智能雨量监测系统(28)检测到下雨时，开始累计降雨量，在累计降雨量大于第二数值后，给控制装置(20)发送天气为雨天模式第二阶段的数据，则控制装置(20)得到目前的天气为降雨中后期；

智能雨量监测系统(28)检测到累计降雨量一段时间内不再增加，则清空雨量累计值并给控制装置(20)发送天气为晴天模式的数据，则控制装置(20)得到目前的天气为晴天。