CN114908857B - 一种浮力式雨水收集弃流装置及弃流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮力式雨水收集弃流装置及弃流方法，所述装置包括井座、弃流承接口、井体Ⅰ、出水承接口、井体Ⅱ、进水承接口、底阀座、阀门、连接杆、限位架、浮球、二级过滤网、一级过滤网、检修井盖和沉泥室；井体Ⅰ设置在井座上，井体Ⅱ设置在井体Ⅰ上；弃流承接口与井座底部连通，出水承接口与井体Ⅰ连通，进水承接口与井体Ⅱ连通；井体Ⅰ上设有两个支承凸台；井体Ⅱ底部也设有一个支承凸台，用以支承一级过滤网；阀门与底阀座密封配合；阀门和浮球通过连接杆连接；连接杆竖直穿过限位架，限位架设置在底阀座上。本发明依据设定雨水污染度即可控制浮球阀门体系浮力，达到控制阀门自动启闭弃流目的。
Description
技术领域
本发明属于雨水处理技术领域，具体涉及一种浮力式雨水收集弃流装置及弃流方法。
背景技术
在雨水收集利用时，雨水本身是洁净的，但降雨过程中，汽车尾气、工业废气及大气里的颗粒物会溶解在其中，降落地面后，又冲刷地面、道路等，使得雨水中含有大量的泥沙颗粒物、漂浮物等污染物质，如果将污染程度较高的收集雨水不经处理直接进入雨水回用系统，则会使处理工艺复杂，处理设施增加，运行费用提高。因此，在收集雨水时需对高污染程度的雨水进行弃流处理，将其弃流到排污管网。现有弃流装置存在的问题是：(1)雨水杂质较多时，容易堵塞，失去弃流能力；(2)弃流难以控制，始终处于弃流状态或收集状态；(3)造价高昂，控制复杂，维护困难，运行成本高。
已公开的专利“一种雨水弃流井”，公开号CN205742491U，采用弹簧阀盖启闭弃流，阀盖始终被弹簧顶开而难以关闭，形成始终处于弃流状态，雨量大时阀盖关闭而不弃流，因此均达不到收集雨水的目的。此外，过滤网堆积的漂浮物易落入弃流仓，造成弃流口堵塞。
已公开的专利“一种离心式无动力雨水弃流装置”，公开号CN210562539U，利用雨水压力控制阀门，雨量小时始终处于弃流状态，雨量大时或挡板孔堵塞时无法弃流，因此均达不到收集雨水的目的。
已公开的专利“一种便于清理除渣的弃流井”，公开号CN213174090U，利用电机驱动清理排出污物，电机成本高，驱动装置维护困难，清理残渣不彻底。
发明内容
本发明的目的是提供一种浮力式雨水收集弃流装置及弃流方法，以解决现有弃流装置弃流效果不佳、易堵塞、难清理、弃流量难控制、控制复杂、维护要求高等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浮力式雨水收集弃流装置，包括井座、弃流承接口、井体Ⅰ、出水承接口、井体Ⅱ、进水承接口、底阀座、阀门、连接杆、限位架、浮球、二级过滤网、一级过滤网、检修井盖和沉泥室；
井体Ⅰ设置在井座上，井体Ⅱ设置在井体Ⅰ上；弃流承接口与井座底部连通，出水承接口与井体Ⅰ连通，进水承接口与井体Ⅱ连通；检修井盖与井体Ⅱ间隙配合；
井体Ⅰ上设有两个支承凸台，其中一个支承凸台位于井体Ⅰ底部，用以支承底阀座，另一个支承凸台位于出水承接口上方的井体Ⅰ内壁上，用以支承二级过滤网；井体Ⅱ底部也设有一个支承凸台，用以支承一级过滤网；
阀门与底阀座密封配合，用以封堵底阀座的阀口；阀门和浮球通过连接杆连接；连接杆竖直穿过限位架，限位架设置在底阀座上；出水承接口下方的井体Ⅰ部分和底阀座形成了沉泥室。
较佳地，所述底阀座为圆台锥形底阀座，由顶部的环形圆台、连接在环形圆台下方的锥形通道以及设置在锥形通道下方的阀口组成；环形圆台设置在井体Ⅰ底部的支承凸台上，阀门设置在锥形通道内。
较佳地，所述限位架由外环、内环以及连接外环和内环的多个连接件组成；底阀座的环形圆台上设有用以放置外环的凹台。
较佳地，所述一级过滤网为圆台锥形过滤网，由圆锥体和连接在圆锥体下方的圆台组成，且圆锥体底部的直径大于顶部的直径。
较佳地，所述二级过滤网为圆顶形过滤网。
较佳地，在井体Ⅰ上设有排水线，排水线的位置与出水承接口的底部平齐。
本发明中还公开了一种使用上述浮力式雨水收集弃流装置的弃流方法，收集雨水由进水承接口进入弃流井，经一级过滤网和二级过滤网过滤漂浮物，再进入沉泥室；设定雨水弃流污染度，
(1)当雨水污染度大于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出；
(2)当雨水污染度小于或等于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力小于其自身重力，浮球不上浮，弃流阀门关闭，收集雨水由出水承接口进入雨水收集系统；
(3)当雨水在沉泥室停留沉积，污染度逐渐增大，达到设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出。
较佳地，设定的雨水弃流污染度的数值通过更换浮球大小进行改变。
较佳地，所述一级过滤网的筛孔直径为20～40mm，高度高于进水承接口高度200mm；圆锥体上部的锥口直径大于进水承接口直径，圆锥体的倾斜锥度为30～60°。
较佳地，所述二级过滤网的筛孔直径为10～30mm，弧度为π/4～π/2rad。
本发明至少具有以下有益效果：
(1)依据设定雨水污染度(雨水密度)，即可控制浮球阀门体系浮力，达到控制阀门自动启闭弃流目的；弃流控制准确，弃流分流精确，控制不随雨水流量大小变化，只与设定雨水污染度(雨水密度)有关；
(2)雨水入口采用两级过滤，滤除90％以上雨水漂浮物；
(3)采用圆台锥形过滤网和圆顶形过滤网，不易堵塞，过滤面积大，过滤效率高；
(4)采用过滤网可减小水流对沉泥室冲击，增加沉泥分流能力，有效收集干净雨水，节约资源；
(5)沉泥室免清理，节能不用电；
(6)本发明装置结构简单，经久耐腐蚀，运行可靠稳定，成本较低，维护方便；
(7)弃流排污效果好，可以弃除雨水中70％～80％的污染物，有效控制进入蓄水池的雨水污染物；
(8)本发明弃流装置过滤网、底阀座、浮球阀门体系均可拆卸，能够彻底清理雨水中的残渣，便于后期维护；
(9)本发明弃流装置在检修维护时，可用工具提取浮球，开启阀门，放空沉泥室，便于检修。
(10)本发明可适用于屋面雨水弃流，也可用于大面积范围的硬质景观和路面雨水弃流，还可适用于其他用途的过滤分流场景。
附图说明
图1为本发明装置的剖视图；
图2为底阀座的放大图；
图3为底阀座的仰视图；
图4为底阀座支承凸台的结构图；
图5为限位架的结构图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系、条件或工艺者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件、工艺或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
如图1-图5所示，一种浮力式雨水收集弃流装置，包括井座1、弃流承接口2、井体Ⅰ3、出水承接口4、井体Ⅱ5、进水承接口6、底阀座7、阀门8、连接杆9、限位架10、浮球11、二级过滤网12、一级过滤网13、检修井盖14和沉泥室15；
井体Ⅰ3设置在井座1上，井体Ⅱ5设置在井体Ⅰ3上；弃流承接口2与井座1底部连通，出水承接口4与井体Ⅰ3连通，进水承接口6与井体Ⅱ5连通；检修井盖14与井体Ⅱ5间隙配合，并通过螺钉固定；具体连接方式如下：弃流承接口2与井座1焊接，井体Ⅰ3与井座1焊接，出水承接口4与井体Ⅰ3焊接，井体Ⅱ5与井体Ⅰ3焊接，进水承接口6与井体Ⅱ5焊接；
井体Ⅰ3上设有两个支承凸台，其中一个支承凸台位于井体Ⅰ3底部，用以支承底阀座7，底阀座7与井体Ⅰ3间隙配合，另一个支承凸台位于出水承接口4上方的井体Ⅰ3内壁上，用以支承二级过滤网12，二级过滤网12与井体Ⅰ3间隙配合；井体Ⅱ5底部也设有一个支承凸台，用以支承一级过滤网13，一级过滤网13与井体Ⅱ5间隙配合；在井体Ⅰ3上设有排水线16，排水线16的位置与出水承接口4的底部平齐；
阀门8与底阀座7密封配合，用以封堵底阀座7的阀口；阀门8和浮球11通过连接杆9连接，具体为：连接杆9与阀门8螺纹连接，浮球11与连接杆9螺纹连接；连接杆9竖直穿过限位架10的内环102，限位架10设置在底阀座7上；出水承接口4下方的井体Ⅰ3部分和底阀座7形成了沉泥室15。
本发明中，井体(井体Ⅰ和井体Ⅱ)直径大于700mm，高度大于1000mm，壁厚大于10mm；弃流承接口2、出水承接口4、进水承接口6管径大于200mm，壁厚大于8mm；底阀座7设有交错安装口75，底面设有米字形加强筋74，底厚度大于10mm，筋厚度大于6mm，锥形通道72的锥度为30～60°；阀门8为球阀、锥阀、滑阀等，材料采用具有良好化学稳定性、耐腐蚀性、密封性好的耐酸碱橡胶、塑料等，阀口直径不得小于进水承接口6直径的2/3；浮球11为空心球，材料为塑料等耐腐蚀材料。
进一步优化方案，本发明所述底阀座7为圆台锥形底阀座，由顶部的环形圆台71、连接在环形圆台71下方的锥形通道72以及设置在锥形通道72下方的阀口73组成；环形圆台71设置在井体Ⅰ3底部的支承凸台上，阀门8设置在锥形通道72内。
进一步优化方案，本发明所述限位架10由外环101、内环102以及连接外环101和内环102的多个连接件103组成；底阀座7的环形圆台71上设有用以放置外环101的凹台；限位架10通过螺钉与底阀座7连接。
进一步优化方案，本发明所述一级过滤网13为圆台锥形过滤网，由圆锥体131和连接在圆锥体131下方的圆台132组成，且圆锥体131底部的直径大于顶部的直径；所述二级过滤网12为圆顶形过滤网。
所述一级过滤网13的筛孔直径为20～40mm，高度高于进水承接口6高度200mm；圆锥体131上部的锥口直径大于进水承接口6直径，圆锥体131的倾斜锥度为30～60°；二级过滤网12的筛孔直径为10～30mm，弧度为π/4～π/2rad；二级过滤网12和一级过滤网13的过滤面积均大于进水承接口6横截面积的5倍以上。
本发明装置的制造工艺步骤如下：(1)在井座1上，依据弃流承接口位置方向开承接通口，焊接弃流承接口2；(2)在井座1上焊接井体Ⅰ3；(3)在井体Ⅰ3上，依据出水承接口位置方向开承接通口，焊接出水承接口4；(4)安装底阀座7；(5)连接杆9连接在阀门8上，再安装阀门8；(6)安装限位架10；(7)浮球11安装于连接杆9上；(8)可依据井深度，继续增加井体Ⅰ3，并焊接井体Ⅰ3；(9)安装二级过滤网12；(10)在井体Ⅰ3上，焊接井体Ⅱ5；(11)在井体Ⅱ5上，依据进水承接口位置方向开承接通口，焊接进水承接口6；(12)安装一级过滤网13；(13)安装检查井盖14；其中，步骤(3)和步骤(4)的安装顺序不分先后；依据运输等情况需要，焊接组装可现场实施。
本发明的井座1、弃流承接口2、井体Ⅰ3、出水承接口4、井体Ⅱ5、进水承接口6、底阀座7、限位架10、二级过滤网12、一级过滤网13、检修井盖14采用高密度聚乙烯塑料模挤热压一次成型。
实施例2
本发明弃流装置的弃流工作原理如下：
由阿基米德浮力定律知，物体的浮力等于其排开液体的重力(体积与密度之积)；收集雨水的污染度不同，即其密度也不同，物体排液体的浮力也不同；因此本发明依据收集雨水的污染度(密度)来控制浮力，从而控制阀门的开闭达到控制弃流的目的。
使用实施例1所述的一种浮力式雨水收集弃流装置的弃流方法，收集雨水由进水承接口进入弃流井，经一级过滤网和二级过滤网过滤漂浮物(一级过滤网过滤漂浮物，二级过滤网过滤较小的漂浮物)，再进入沉泥室；设定雨水弃流污染度(密度为ρ液，雨水收集弃流可以依据污染度进行自动弃流)，设定的雨水弃流污染度的数值通过更换浮球大小进行改变；
(1)当雨水污染度大于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出；
(2)当雨水污染度小于或等于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力小于其自身重力，浮球不上浮，弃流阀门关闭，收集雨水由出水承接口进入雨水收集系统；
(3)当雨水在沉泥室停留沉积，污染度逐渐增大，达到设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出。
本发明弃流装置的一级过滤网、二级过滤网、底阀座以及浮球阀门体系均可拆卸，便于彻底清理雨水中的残渣和后期维护；在检修维护时，可用工具提取浮球，开启阀门，放空沉泥室。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，包括井座（1）、弃流承接口（2）、井体Ⅰ（3）、出水承接口（4）、井体Ⅱ（5）、进水承接口（6）、底阀座（7）、阀门（8）、连接杆（9）、限位架（10）、浮球（11）、二级过滤网（12）、一级过滤网（13）、检修井盖（14）和沉泥室（15）；
井体Ⅰ（3）设置在井座（1）上，井体Ⅱ（5）设置在井体Ⅰ（3）上；弃流承接口（2）与井座（1）底部连通，出水承接口（4）与井体Ⅰ（3）连通，进水承接口（6）与井体Ⅱ（5）连通；检修井盖（14）与井体Ⅱ（5）间隙配合；
井体Ⅰ（3）上设有两个支承凸台，其中一个支承凸台位于井体Ⅰ（3）底部，用以支承底阀座（7），另一个支承凸台位于出水承接口（4）上方的井体Ⅰ（3）内壁上，用以支承二级过滤网（12）；井体Ⅱ（5）底部也设有一个支承凸台，用以支承一级过滤网（13）；
阀门（8）与底阀座（7）密封配合，用以封堵底阀座（7）的阀口；阀门（8）和浮球（11）通过连接杆（9）连接；连接杆（9）竖直穿过限位架（10），限位架（10）设置在底阀座（7）上；出水承接口（4）下方的井体Ⅰ（3）部分和底阀座（7）形成了沉泥室（15）；
底阀座（7）为圆台锥形底阀座，由顶部的环形圆台（71）、连接在环形圆台（71）下方的锥形通道（72）以及设置在锥形通道（72）下方的阀口（73）组成；环形圆台（71）设置在井体Ⅰ（3）底部的支承凸台上，阀门（8）设置在锥形通道（72）内。
2.根据权利要求1所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，所述限位架（10）由外环（101）、内环（102）以及连接外环（101）和内环（102）的多个连接件（103）组成；底阀座（7）的环形圆台（71）上设有用以放置外环（101）的凹台。
3.根据权利要求1所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，所述一级过滤网（13）为圆台锥形过滤网，由圆锥体（131）和连接在圆锥体（131）下方的圆台（132）组成，且圆锥体（131）底部的直径大于顶部的直径。
4.根据权利要求1所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，所述二级过滤网（12）为圆顶形过滤网。
5.根据权利要求1所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，在井体Ⅰ（3）上设有排水线（16），排水线（16）的位置与出水承接口（4）的底部平齐。
6.使用权利要求1-5任一项所述的一种浮力式雨水收集弃流装置的弃流方法，其特征在于，收集雨水由进水承接口进入弃流井，经一级过滤网和二级过滤网过滤漂浮物，再进入沉泥室；设定雨水弃流污染度，
（1）当雨水污染度大于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出；
（2）当雨水污染度小于或等于设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力小于其自身重力，浮球不上浮，弃流阀门关闭，收集雨水由出水承接口进入雨水收集系统；
（3）当雨水在沉泥室停留沉积，污染度逐渐增大，达到设定弃流污染度值时，浮球阀门体系所受到的浮力大于其自身重力，浮球上浮，进而带动阀门上移开启弃流状态，收集雨水由弃流承接口流出。
7.根据权利要求6所述的弃流方法，其特征在于，设定的雨水弃流污染度的数值通过更换浮球大小进行改变。
8.根据权利要求3所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，所述一级过滤网（13）的筛孔直径为20~40mm，高度高于进水承接口（6）高度200mm；圆锥体（131）上部的锥口直径大于进水承接口（6）直径，圆锥体（131）的倾斜锥度为30~60°。
9.根据权利要求4所述的一种浮力式雨水收集弃流装置，其特征在于，所述二级过滤网（12）的筛孔直径为10~30mm，弧度为π/4~π/2rad。
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