CN210122753U - 一种截污调蓄排水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种截污调蓄排水系统，所述截污调蓄排水系统在尽可能地减少城区施工开挖的情况下，实现清污分流处理；也可以解决那些年久城区由于没有采用生活污水和雨水分流处理而导致的雨污混流后无法处理的问题；而且，针对所述排水系统设计了专门的控制方法，通过所述控制方法可以实现所述系统的高效、有效运行，另外，对不同的降雨进行合理的控制，基于所述系统实现了仅通过一个管路对干净的水和脏的水在不同时间段的排放输送、处理，极大地降低施工难度，节约施工成本，实现了高效的清污分流。

Description

一种截污调蓄排水系统

技术领域

本实用新型属于排水系统技术领域，具体涉及一种截污调蓄排水系统。

背景技术

直排式合流制排水系统是指市政合流管的末端直接排入自然水体，生活污水和雨水严重污染水环境。

截流式合流制排水系统是指在现有的合流制排水系统通常是在管网末端污水处理厂前建设一个截流设施，截流设施的一出水口连污水处理厂，另一出水口连自然水体，晴天时污水进污水处理厂，雨天时，大量的混有生活污水的雨水进入自然水体，造成水体严重污染。

将合流制排水系统改造为分流制排水系统，虽然可以通过雨污分流解决合流制管网污染水体的问题，但是施工难度大、成本高，难以改造成功。将合流制排水系统改造为清污分流系统，也同样存在施工难度大、成本高的问题。

实用新型内容

为了改善现有技术的不足，本实用新型提供所述排水系统包括市政合流管，若干接入支管，若干分流设施，若干调蓄设施，和污水处理设施，

若干分流设施设置在市政合流管沿线，假定设置n个分流设施，则从市政合流管的上游记依次为第1分流设施，第2分流设施，...，第n分流设施；

所述若干接入支管分别与所述市政合流管连通；

所述分流设施包括进水口、第一出水口、第二出水口，其中，

靠近所述污水处理设施的分流设施即第n分流设施还包括第三出水口，其进水口与所述市政合流管的末端连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与所述污水处理设施连通，其第三出水口与自然水体连通；

第n分流设施上游的各个分流设施中，其进水口与其上游的市政合流管连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与其下游的市政合流管连通；

根据所述市政合流管被接入的总汇水面积设置所述分流设施的数量，每个分流设施对应的汇水面积为0.01-1平方公里，其中分流设施对应的汇水面积是指靠近市政合流管上游端部的一分流设施与市政合流管上游端部之间的市政合流管被接入的汇水面积，或两分流设施之间的市政合流管被接入的汇水面积。

根据本实用新型，所述接入支管为合流支管、分流制雨水支管或分流制污水支管。

根据本实用新型，当设置若干调蓄设施时，一分流设施连接一调蓄设施，或，多个分流设施连接一调蓄设施，或，一分流设施连接多调蓄设施

根据本实用新型，每个分流设施对应的汇水面积为0.02-0.8平方公里，如0.03-0.6平方公里。

根据本实用新型，所述分流设施选自分流井、弃流井或截流井。

根据本实用新型，所述调蓄设施选自调蓄池、箱涵或管涵。

根据本实用新型，所述污水处理设施选自污水处理厂或一体化处理设施。

根据本实用新型，在靠近第一出水口处设置第一水利开关，用于控制第一出水口的开启和关闭；在靠近第二出水口处设置第二水利开关，用于控制第二出水口的流量；在靠近第三出水口处设置第三水利开关，用于控制第三出水口的开启和关闭。

根据本实用新型，所述排水系统还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和若干监测装置，所述监测装置用于监测排水系统运行所需的各种参数，如降雨量、降雨时间、降雨强度、管道中的流量、分流设施中的液位等；所述控制器分别连接所述监测装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测装置监测的参数，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

根据本实用新型，所述监测装置包括监测雨量的装置，例如雨量计，所述雨量计例如选用本领域已知的称重式雨量计、翻斗式雨量计或虹吸式雨量计；例如选用天星智联公司生产的型号为RS-100的雨量计；所述监测雨量的装置设置在排水系统中的任一位置，所述控制器分别连接所述监测雨量的装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测雨量的装置监测的降雨量，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。本实用新型中，假设各个位置的雨量是基本相同的，因此只需要在排水系统中的任一位置设置监测雨量的装置即可。

根据本实用新型，所述监测装置还包括若干监测流量的装置，所述监测流量的装置分别设置在靠近各分流设施的第二出水口处，所述控制器分别连接各分流设施靠近第二出水口处的所述监测流量的装置和各分流设施中的第二水利开关，所述控制器用于根据所述监测流量的装置监测的流量值控制对应的分流设施的第二出水口处的第二水利开关动作，实现通过第二出水口处的流量控制。其中，所述监测流量的装置为流量计，或者液位计。所述液位计例如选自HG5型玻璃管液位计。

根据本实用新型，所述监测装置还包括监测时间的装置，例如计时器，例如选自型号为H12612的智能数字计时器；所述监测时间的装置设置在排水系统中的任一位置。设置监测时间的装置的目的在于监测降雨时间；并与监测雨量的装置一起实现降雨强度的监测。例如，所述控制器分别连接所述监测雨量的装置、监测时间的装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测的雨量和监测的时间得到监测的降雨强度，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

根据本实用新型，所述监测装置还包括若干监测液位的装置，例如液位计等。所述液位计例如选自HG5型玻璃管液位计。所述若干监测液位的装置设置在各分流设施中，所述若干监测液位的装置设置的目的在于监测对应分流设施中的液位。所述控制器分别连接各分流设施的监测液位的装置和各分流设施中的第一水利开关，所述控制器用于根据所述监测液位的装置监测的液位值控制对应的分流设施的第一出水口处的第一水利开关动作，实现调蓄设施的开启或关闭控制。

本实用新型还提供上述截污调蓄排水系统的控制方法，所述方法包括如下步骤：

设定降雨量阈值L₀，降雨强度阈值I₀，各分流设施的第二出水口的流量阈值Q_0i，各分流设施内的液位阈值H_0i；

监测雨量的装置实时监测的降雨量L，监测雨量的装置和监测时间的装置共同实时监测的降雨强度值I，各分流设施的监测流量的装置实时监测的流量值Q_i，各分流设施的监测液位的装置实时监测的液位值H_i，1≤i≤n；

第一判断条件为当I>I₀且L>L₀，则第n分流设施的第一水利开关关闭、第二水利开关关闭和第三水利开关开启，将市政合流管内的水输送至自然水体，其他分流设施的第一水利开关关闭、第二水利开关打开，将分流设施中的水分流至下游的市政合流管；

第二判断条件为当I>I₀且L≤L₀或当I≤I₀，各分流设施的控制方法如下，

若Q_i≤Q_0i，当i＝n时，则控制第n分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关开启，第三水利开关关闭，将第n分流设施的水输送至污水处理设施处理；当1≤i<n时，则控制第i分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关开启，将市政合流管内的水输送至第i分流设施下游的市政合流管，

若Q_i>Q_0i，步骤如下：

S1，当i＝n时，则控制第n分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关限流处理，第三水利开关关闭，将第n分流设施的水输送至污水处理设施处理；当1≤i<n时，则控制第i分流设施的第二水利开关进行限流处理，将市政合流管内的水以一定流量输送至第i分流设施下游的市政合流管；

S2，当第i分流设施内的水体液位高度H_i≥H_0i，则开启第i分流设施中的第一出水口处的第一水利开关，将市政合流管内的水部分输送至与第i分流设施相连的调蓄设施。

进一步地，设定两场雨的间隔时间阈值T₀，监测时间的装置实时监测两场雨之间的间隔时间T，则第一判断条件为当I>I₀且L>L₀或I>I₀且L≤L₀且T≤T₀，第二判断条件为当I>I₀且L≤L₀且T>T₀或当I≤I₀。

根据本实用新型，上述步骤中，污水处理设施能够处理的最大流量为Q，假定市政合流管被接入的汇水面积为S，第i分流设施对应的汇水面积为S_i，i＝1,2,...,n，第i分流设施的流量阈值Q_0i＝(S₁+...+S_i)/S×Q。

具体的，

Q₀₁＝S₁/S×Q，

Q₀₂＝(S₁+S₂)/S×Q，

Q₀₃＝(S₁+S₂+S₃)/S×Q，

……，

Q_0i＝(S₁+...+S_i)/S×Q，

……，

Q_0n＝(S₁+S₂+S₃+...+S_n)/S×Q。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种截污调蓄排水系统，所述截污调蓄排水系统在尽可能地减少城区施工开挖的情况下，实现清污分流处理；也可以解决那些年久城区由于没有采用生活污水和雨水分流处理而导致的雨污混流后无法处理的问题；而且，针对所述排水系统设计了专门的控制方法，通过所述控制方法可以实现所述系统的高效、有效运行，另外，对不同的降雨进行合理的控制，基于所述系统实现了仅通过一个管路对干净的水和脏的水在不同时间段的排放输送、处理，极大地降低施工难度，节约施工成本，实现了高效的清污分流。

本实用新型中调蓄设施设置在城区内，根据城区可施工面积设置调蓄设施，可以多个分流设施共同连接一调蓄设施，或者以分流设施连接多调蓄设施，将调蓄设施分散设计，合理利用城区内的可用空间。

附图说明

图1为本实用新型一个优选方案所示的排水系统的结构示意图。

附图中的附图标记如下所示：

1为市政合流管；2为分流设施；3为接入支管；4为调蓄设施；5为污水处理设施；6为自然水体。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本实用新型的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，所述的“上游”和“下游”是相对的，二者是按市政合流管中水流的方向定义的，即水流是从上游端游向下游端的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，所述的“若干”是指至少一个。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种截污调蓄排水系统，所述排水系统包括市政合流管1，若干接入支管3，n个分流设施2，n个调蓄设施4和污水处理设施5，

n个分流设施设置在市政合流管沿线，所述n个分流设施，从市政合流管的上游记依次为第1分流设施，第2分流设施，...，第n分流设施；所述n个调蓄设施，分别与第1分流设施，第2分流设施，...，第n分流设施连通；

所述接入支管分别与所述市政合流管连通；

所述分流设施包括进水口、第一出水口、第二出水口，其中，

靠近所述污水处理设施的分流设施即第n分流设施还包括第三出水口，其进水口与所述市政合流管的末端连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与所述污水处理设施连通，其第三出水口与自然水体6连通；

第n分流设施上游的各个分流设施中，其进水口与其上游的市政合流管连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与其下游的市政合流管连通；

根据所述市政合流管被接入的总汇水面积设置所述分流设施的数量，每一分流设施对应的汇水面积为0.01-1平方公里，其中分流设施对应的汇水面积是指靠近市政合流管上游端部的一分流设施与市政合流管上游端部之间的市政合流管被接入的汇水面积，或两分流设施之间的市政合流管被接入的汇水面积；

所述接入支管为合流支管、分流制雨水支管或分流制污水支管；

在靠近第一出水口处设置第一水利开关，用于控制第一出水口的开启和关闭；在靠近第二出水口处设置第二水利开关，用于控制第二出水口的流量；在靠近第三出水口处设置第三水利开关，用于控制第三出水口的开启和关闭。其中，第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关可以为下开式堰门、流量控制闸门、气动管夹阀或旋转堰门一类型的设备，以下开式堰门为例，下开式堰门开启是指下开式堰门的门板向下运动，下开式堰门所在位置的出水口的过水量最大，下开式堰门关闭是指下课似乎堰门的门板向上运动，下开式堰门所在位置的出水口的过水量为0，下开式堰门进行流量控制是指下开式堰门向上运动或者向下运动，保证通过下开式堰门所在的出水口的流量不超过指定流量的范围。

在本实用新型的一个优选方案中，所述排水系统还包括控制系统，所述控制系统包括控制器、监测雨量的装置、监测时间的装置、若干监测流量的装置和若干监测液位的装置；所述监测雨量的装置和监测时间的装置设置在排水系统中的任一位置，所述若干监测流量的装置分别设置在靠近各分流设施的第二出水口处，所述若干监测液位的装置设置在各分流设施中；

所述控制器分别连接所述监测雨量的装置、监测时间的装置、若干监测流量的装置和若干监测液位的装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关；

所述控制器用于根据所述监测雨量的装置监测的降雨量，所述监测时间的装置监测的时间，所述监测液位的装置监测的分流设施内的液位高度，所述监测流量的装置监测的通过第二出水口处的流量，进而控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

在本实用新型的一个优选方案中，若干监测流量的装置分别设置在各分流设施的靠近第二出水口处。通过监测流量的装置与设置在第二出水口处的第二水利开关的配合，实现通过第二出水口处的流量控制。该控制的方法是本领域已知的，具体可参见申请号为201811279055.5或201711034953.X或201620328751.0的中国专利，在此全文引入本申请中，作为本申请公开的内容。

示例性地，首先定义水利开关下游的最大允许流量值，然后将此最大允许流量值输入控制程序中；由超声波液位传感器来监测水利开关两侧的水位，并将信号传递给控制单元内的PLC控制器；由PLC控制器根据水位差和洞口尺寸计算通过水利开关的水流量；当通过水利开关的流量小于最大允许流量值时，PLC控制水利开关增大开启度，直至水利开关的流量等于最大允许流量值；当通过其的流量大于最大允许流量值时，PLC控制水利开关减小开启度，直至通过水利开关的流量等于最大允许流量值时，停止动作；此时通过水利开关的流量为恒定值。本实用新型可确保水利开关下游的管道流量不超过设定允许值，确保排水稳定。

实施例2

假定市政合流管被接入的总汇水面积为3平方公里，则按每一分流设施对应的汇水面积为0.3平方公里的原则，所述分流设施的数量为10个，10个分流设施设置在市政合流管沿线，所述10个分流设施，从市政合流管的上游记依次为第1分流设施，第2分流设施，...，第10分流设施；所述10个调蓄设施，分别与第1分流设施，第2分流设施，...，第10分流设施连通；

所述接入支管各自与所述市政合流管连通；

所述分流设施包括进水口、第一出水口、第二出水口，其中，

第10分流设施还包括第三出水口，其进水口与所述市政合流管的末端连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与所述污水处理设施连通，其第三出水口与自然水体连通；

第10分流设施上游的9个分流设施的进水口与其上游的市政合流管连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与其下游的市政合流管连通。

或者多个分流设施连接一调蓄设施，或者一分流设施连接多调蓄设施。

实施例3

本实施例提供上述实施例1所述的截污调蓄排水系统的控制方法，所述方法包括如下步骤：

设定降雨量阈值L₀，降雨强度阈值I₀，各分流设施的第二出水口的流量阈值Q_0i，各分流设施内的液位阈值H_0i；

监测雨量的装置实时监测的降雨量L，监测雨量的装置和监测时间的装置共同实时监测的降雨强度值I，各分流设施的监测流量的装置实时监测的流量值Q_i，各分流设施的监测液位的装置实时监测的液位值H_i，1≤i≤n；

第一判断条件为当I>I₀且L>L₀，此时判定市政合流管中的水为干净的水体，则第n分流设施的第一水利开关关闭、第二水利开关关闭和第三水利开关开启，将市政合流管内的水输送至自然水体，其他分流设施的第一水利开关关闭、第二水利开关打开，将分流设施中的水分流至下游的市政合流管，进而一并输送至自然水体；

第二判断条件为当I>I₀且L≤L₀或当I≤I₀，此时判定市政合流管中的水为脏的水体，各分流设施的控制方法如下，

若Q_i≤Q_0i，此时市政合流管或污水处理设施均未达到上限，当i＝n时，则控制第n分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关开启，第三水利开关关闭，将第n分流设施的水输送至污水处理设施处理；当1≤i<n时，则控制第i分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关开启，将市政合流管内的水输送至第i分流设施下游的市政合流管，

若Q_i>Q_0i，步骤如下：

S1，此时市政合流管或污水处理设施已达到上限，当i＝n时，则控制第n分流设施的第一水利开关关闭，第二水利开关限流处理，第三水利开关关闭，将第n分流设施的水输送至污水处理设施处理；当1≤i<n时，则控制第i分流设施的第二水利开关进行限流处理，将市政合流管内的水以一定流量输送至第i分流设施下游的市政合流管；

S2，因为此时进行限流处理，各分流设施内的水体并不能全部被排出，所以需要监测各分流设施内的水体液位高度，当第i分流设施内的水体液位高度H_i≥H_0i，则开启第i分流设施中的第一出水口处的第一水利开关，将市政合流管内的水部分输送至与第i分流设施相连的调蓄设施。

进一步地，设定两场雨的间隔时间阈值T₀，监测时间的装置实时监测两场雨之间的间隔时间T，则第一判断条件为当I>I₀且L>L₀或I>I₀且L≤L₀且T≤T₀，此时认为当前条件下的水体为干净的水体，执行上述第一个判断条件的程序；第二判断条件为当I>I₀且L≤L₀且T>T₀或当I≤I₀，此时认为当前条件下的水体为干净的水体，执行上述第二个判断条件的程序；

此外，所述限流处理可以采用如下方法：

当污水处理设施能够处理的最大流量为Q时，假定市政合流管被接入的汇水面积为S，第i分流设施对应的汇水面积为S_i，i＝1,2,...,n，第i分流设施的流量阈值Q_0i＝(S₁+...+S_i)/S×Q。

具体的，

Q₀₁＝S₁/S×Q，

Q₀₂＝(S₁+S₂)/S×Q，

Q₀₂＝(S₁+S₂+S₃)/S×Q，

……，

Q_0i＝(S₁+...+S_i)/S×Q，

……，

Q_0n＝(S₁+S₂+S₃+...+S_n)/S×Q。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截污调蓄排水系统，其中，所述排水系统包括市政合流管，若干接入支管，若干分流设施，若干调蓄设施，和污水处理设施，

若干分流设施设置在市政合流管沿线，假定设置n个分流设施，则从市政合流管的上游记依次为第1分流设施，第2分流设施，…，第n分流设施；

所述若干接入支管分别与所述市政合流管连通；

所述分流设施包括进水口、第一出水口、第二出水口，其中，

靠近所述污水处理设施的分流设施即第n分流设施还包括第三出水口，其进水口与所述市政合流管的末端连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与所述污水处理设施连通，其第三出水口与自然水体连通；

第n分流设施上游的各个分流设施中，其进水口与其上游的市政合流管连通，其第一出水口与调蓄设施连通，其第二出水口与其下游的市政合流管连通；

根据所述市政合流管被接入的总汇水面积设置所述分流设施的数量，每个分流设施对应的汇水面积为0.01-1平方公里，其中分流设施对应的汇水面积是指靠近市政合流管上游端部的一分流设施与市政合流管上游端部之间的市政合流管被接入的汇水面积，或两分流设施之间的市政合流管被接入的汇水面积。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，当设置若干调蓄设施时，一分流设施连接一调蓄设施；或，多个分流设施连接一调蓄设施；或，一分流设施连接多调蓄设施。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，每个分流设施对应的汇水面积为0.02-0.8平方公里。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分流设施选自分流井、弃流井或截流井；所述调蓄设施选自调蓄池、箱涵或管涵；所述污水处理设施选自污水处理厂或一体化处理设施。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其中，在靠近第一出水口处设置第一水利开关，用于控制第一出水口的开启和关闭；在靠近第二出水口处设置第二水利开关，用于控制第二出水口的流量；在靠近第三出水口处设置第三水利开关，用于控制第三出水口的开启和关闭。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述排水系统还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和若干监测装置，所述监测装置用于监测排水系统运行所需的降雨量、降雨时间、降雨强度、管道中的流量和分流设施中的液位；所述控制器分别连接所述监测装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测装置监测的参数，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述监测装置包括监测雨量的装置，所述监测雨量的装置设置在排水系统中的任一位置，所述控制器分别连接所述监测雨量的装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测雨量的装置监测的降雨量，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述监测装置还包括若干监测流量的装置，所述监测流量的装置分别设置在靠近各分流设施的第二出水口处，所述控制器分别连接各分流设施靠近第二出水口处的所述监测流量的装置和各分流设施中的第二水利开关，所述控制器用于根据所述监测流量的装置监测的流量值控制对应的分流设施的第二出水口处的第二水利开关动作，实现通过第二出水口处的流量控制。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述监测装置还包括监测时间的装置，所述监测时间的装置设置在排水系统中的任一位置；所述控制器分别连接所述监测雨量的装置、监测时间的装置、第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关，所述控制器用于根据所述监测雨量的装置监测的雨量和所述监测时间的装置监测的时间得到监测的降雨强度，控制所述第一水利开关、第二水利开关和第三水利开关动作。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述监测装置还包括若干监测液位的装置，所述若干监测液位的装置设置在各分流设施中，所述控制器分别连接各分流设施的监测液位的装置和各分流设施中的第一水利开关，所述控制器用于根据所述监测液位的装置监测的液位值控制对应的分流设施的第一出水口处的第一水利开关动作，实现调蓄设施的开启或关闭控制。

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