CN210134501U - 一种截污调蓄系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种截污调蓄系统。所述截污调蓄系统包括排水管、污水管和至少一个阻水装置；排水管的出口与污水管相连，所述排水管用于将生活污水和/或初期雨水排入污水管；所述污水管设置有至少一个阻水装置。本实用新型的截污调蓄系统及调蓄方法，仅依靠阻水装置两侧形成的液位差便可实现截流调蓄的目的，最大限度地利用了管道内的空间。更为重要的是，在污水管内设置阻水装置，还可以尽可能地减少沿所述污水管设置的调蓄池的数量，节省了土地的占用面积，还节省了成本。

Description

一种截污调蓄系统

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种截污调蓄系统。

背景技术

城市化发展迅速，城市用地面积逐步扩张，城市雨水管网结构也越来越复杂，使得城市雨水处理系统的处理压力日益严重，城市雨水处理系统也经历了巨大的变迁。

在早期最常使用的当属分流制水处理系统，由于不受用地面积、城市人口以及环境和大气污染的限制，其拥有较为完整的雨水管结构和城市污水系统，且二者是完全分离的。城市污水直接通过污水管网进入到污水处理系统中进行收集和处理；雨水管网直接接受城市雨水并将其排放到自然水体中，二者不互通不干扰。但是，随着人口激增，使得用地面积受限；继续采用两种管网处理污水和雨水的形式已经不能符合社会发展的需求；不仅如此，工业时代的到来，引发了一系列环境和大气污染，使得初期雨水中含有大量的污染源，若再不经处理直接经雨水管网排放至自然水体中，人类将再无干净水可用。受迫于此，人们开始寻求新的雨水和污水处理系统，其主要分为三种：分流制、合流制和混流制。其中，分流制雨水和污水处理系统一般是在城市某个区域内修建一个截流井结构，通过将受污染的初期雨水蓄积起来输送到城市污水处理系统进行处理，而有效避免了其排放到自然水体中污染自然水体。合流制雨水和污水处理系统一般是在城市某个区域内修建一个雨水和污水共用的水处理系统。混流制则是根据上述分流制和合流制构造成一个全新的水处理系统。尽管上述三种雨水管网结构能够一定程度上实现初期雨水和中后期雨水的分离，但是在实际应用于雨季时，污水管道原本的污水量外加初期雨水大量汇入到污水管中，输送至污水处理厂，给污水处理厂造成严重的水体压力，其无法很快地实现对水体的处理，多余的水体只能排向自然水体，这样的排水系统完全失去了排水系统应当起到的作用。

为解决上述问题，目前的方案是对排水系统进行调蓄处理。然而，目前的调蓄系统一般采用地上或地下调蓄池，但是这种调蓄池占地面积很大，开挖的深度也很大，而且现在的用地紧张，征地也非常困难，另外调蓄池集中在一个点建设，作为面源污染控制的调蓄池，需要把地面很大区域的面源污染负荷通过排水管道集中收集到调蓄池内，将更加的困难，成本也更高，更为关键的是污染负荷的收集效率非常的低，因为距离较远区域的面源污染负荷在从地面到末端调蓄池输送过程中，由于与大量的后期雨水进行混合，才能进入调蓄池，导致调蓄池内收集的初期雨水含有大量的后期雨水，收集雨水的污染负荷的平均浓度就很低，严重影响水处理的效率和调蓄的实际效果。

实用新型内容

为改善现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种截污调蓄系统，所述系统包括排水管、污水管和至少一个阻水装置；

排水管的出口与污水管相连，所述排水管用于将生活污水和/或初期雨水排入污水管；

所述污水管设置有至少一个阻水装置，当所述阻水装置开启时，所述阻水装置在污水管内的沿污水管径向的面积小于阻水装置所在位置的污水管截面积，其中，所述污水管位于阻水装置两侧管道的水平高度不相同。

根据本实用新型的实施方案，所述阻水装置在污水管内的截面积是可调节的。优选地，所述截面积可通过控制阻水装置在污水管内延伸的高度、宽度、倾斜度和/或厚度进行调节。

根据本实用新型的实施方案，所述污水管上可以设置至少一个阻水装置，例如一个或多个阻水装置。例如，当设置一个阻水装置时，所述阻水装置可以将污水管分隔为调蓄区，例如将其靠近污水处理装置一侧的污水管以及另一侧的污水管分别作为调蓄区；当设置多个阻水装置时，所述多个阻水装置可以沿污水管间隔设置，以将所述污水管分隔为多个调蓄区。

根据本实用新型的实施方案，所述阻水装置在污水管内的部分与其上游管道中心轴的夹角(以此表示倾斜度)可以根据污水管铺设坡度、调蓄空间需要而设置，只要其能够形成调蓄空间即可。作为实例，所述夹角可以介于15°至165°之间，优选20°至90°，例如25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、 75°、80°、85°，或任何介于上述不同数值之间的整数或非整数角度。

根据本实用新型的实施方案，所述阻水装置选自下开式堰门、下开式闸门、偏心堵门、微型拦蓄门、气囊、气枕或气动管夹阀。

根据本实用新型的实施方案，所述阻水装置的作用可使污水管内形成调蓄空间，从而改善由于坡降导致的污水处理装置或污水处理厂的处理压力。

根据本实用新型，所述阻水装置的开启是指启动阻水装置以使其发挥拦截作用，所述阻水装置的关闭是指停用阻水装置以使其不再发挥拦截作用。并且，本领域技术人员应当理解，由于所述阻水装置在污水管内的截面积是可调节的，为此术语“开启”包括使阻水装置发挥一部分拦截作用直至发挥全部拦截作用中的任何一种情况。换言之，术语“开启”包括启动阻水装置以使阻水装置达到在污水管内的截面积大于0直至达到阻水装置能够在污水管内的达到的100％截面积中的任何一种情形，这可以根据所需调蓄区的容量进行调节。本实用新型的上下文中，可将阻水装置在污水管内的截面积定义为“开度”，所述开度可以为阻水装置能够在污水管内达到的最大截面积的0％至100％，例如0％、 10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。

根据本实用新型的实施方案，两个相邻阻水装置之间的距离可根据污水管的长度、污水处理装置或污水处理厂的处理能力、管道的坡降程度中的一种或多种因素来设置。例如，两个相邻阻水装置之间的距离可以为100-1500米之间任何适宜的距离。

根据本实用新型的实施方案，所述阻水装置为n个时，可以形成n+1个调蓄区，其中第1个调蓄区为靠近最下游端的阻水装置和下游管路形成的，第n+1个调蓄区为靠近最上游端的阻水装置和上游管路形成的，其余的调蓄区均为相邻两个阻水装置形成的。

根据本实用新型，n为1以上的整数，例如n可以为1-100000之间的任何整数。

为便于理解和描述，本实用新型将从距离污水处理装置或污水处理厂最近端(或称“最下游”)的阻水装置向最远端(或称“最上游”)的阻水装置依次编号。

根据本实用新型，所述“下游”是指相对于“上游”更接近污水处理装置或污水处理厂的位置，而所述“上游”是指相对于“下游”更远离污水处理装置或污水处理厂的位置。作为实例，将最下游的调蓄区记为第1调蓄区，靠近最下游的调蓄区记为第2调蓄区，以此类推，最上游的调蓄区记为第n+1调蓄区，且第1调蓄区上游端部的阻水装置为第1阻水装置，第2调蓄区上游的阻水装置为第2阻水装置，以此类推，第n调蓄区上游的阻水装置为第n阻水装置，且每一调蓄区设置有对应的一个预设水位，第1调蓄区的预设水位为第1预设水位，第2调蓄区的预设水位为第2预设水位，以此类推，第n+1调蓄区的预设水位为第n+1 预设水位。

本领域技术人员应当理解，根据实际需要(如降雨量的需要)，可以选择使用部分而非全部阻水装置。应当理解，在此情形下，调蓄区的数量也会相应改变。

根据本实用新型优选的实施方案，在一个或多个调蓄区内还设置有液位传感器和/或流量传感器，用于检测所述调蓄区的液位高度和/或经过阻水装置的流量。

根据本实用新型的实施方案，所述系统还包括分流井和雨水管，所述分流井包括进水口、第一出水口和第二出水口，所述进水口与排水管相连，所述第一出水口与污水管相连，所述第二出水口与雨水管相连。

根据本实用新型的实施方案，所述分流井用于将从排水管流出的生活污水和需要处理的包含污物的雨水分流至所述污水管，以将不需要处理的雨水分流至雨水管。

根据本实用新型的实施方案，所述排水管可将生活污水和/或需要处理的包含污物的雨水排入污水管。

根据本实用新型的实施方案，所述系统不包括额外设置或改造获得的初雨管。

根据本实用新型，所述需要处理的包含污物的雨水是指需要经过污水处理厂或污水处理装置处理的包含污物的雨水，例如初期雨水或其他所含污物水平到需要处理程度的雨水。

根据本实用新型，所述不需要处理的雨水是指所含污染物水平低于需要处理程度的雨水，例如中后期雨水。

根据本实用新型的实施方案，所述系统还包括截污管和/或出水管，其中当存在分流井时，所述分流井的第一出水口通过截污管与污水管相连，所述第二出水口通过出水管与雨水管相连。

根据本实用新型的实施方案，所述污水管的一端可以与污水处理装置连接。

优选地，当所述污水管的一端与污水处理装置连接时，位于污水处理装置与阻水装置之间的污水管的最高水平高度＜其他部分污水管的最高水平高度。更优选地，当所述污水管的一端与污水处理装置连接时，位于污水处理装置与阻水装置之间的污水管的最高水平高度≤其他部分污水管的最低水平高度。

根据本实用新型的实施方案，所述系统还包括控制器，所述控制器分别与所述液位传感器(和/或流量传感器)和所述阻水装置信号连接，用于接收所述液位传感器检测的液位高度和/或流量信号，并根据所述信号控制所述阻水装置所在调蓄区上游或下游的阻水装置在污水管内的截面积(或开度)。

根据本实用新型的实施方案，所述控制器的选择、信号传导或接收、以及控制器控制阻水装置的方式等均为本领域已知的方式，所述控制器例如为本领域已知的PLC控制器。

根据本实用新型的实施方案，所述排水管可以为合流制管网中的合流管，即污水管和雨水管汇流形成的合流管；也可以为分流制管网中的雨水管或混流制管网中的雨水管。

本实用新型还提供一种截污调蓄方法，所述方法包括使用所述截污调蓄系统。

优选地，当降雨时，所述截污调蓄方法包括开启至少一个阻水装置，以使其与污水管的管壁一起形成污水管内的调蓄区。

根据本实用新型的截污调蓄方法，可以包括选自下列的一个或多个步骤：

S1)晴天时，至少一个阻水装置处于关闭状态，以使来自于排水管中的生活污水截流至污水管，并输送至污水处理厂或污水处理装置；

S2)降雨时，将需要处理的包含污物的雨水(如初期雨水或其他所含污物水平到需要处理程度的雨水)截流至污水管，并送至污水处理厂或污水处理装置；

根据本实用新型示例性的实施方案，第i调蓄区任选地与其他输送污水的管道连接；其中，步骤S2)可包括控制阻水装置的开度，以使经过阻水装置流入污水处理厂或污水处理装置的流量不超过污水处理厂或污水处理装置的最大处理量Q；应当理解，控制阻水装置的开度可调节调蓄区内的水位，以实现控制上述流量的目的。例如，为实现该目的，控制第1阻水装置的开度，以使经过第1 阻水装置流入污水处理厂或污水处理装置的流量不超过污水处理厂或污水处理装置的最大处理量Q；当第i调蓄区内的水位达到该调蓄区预设最高水位Hi时，增加第i阻水装置的开度，或者当第i调蓄区内的水位低于Hi时，减小第i阻水装置的开度，其中n≥i≥2，n为阻水装置的总数量；

根据本实用新型示例性的实施方案，Hi可进一步设置为区间范围值 [Hi_min,Hi_max]，当第i调蓄区内的水位达到Hi_max，增加第i阻水装置的开度，或者当第i调蓄区内的水位低于Hi_min时，减小第i阻水装置的开度；

根据本实用新型示例性的实施方案，第i调蓄区还可以进一步与其他输送污水的管道连接，在本实用新型的上下文中，所述其他输送污水的管道又被称为“污水支管”。例如，步骤S2)中，污水处理厂或污水处理装置的最大处理量为Q，经过第i阻水装置的流量为Qi，与第i调蓄区连接的污水支管总输入污水量为Zi，每一阻水装置的最大流量阈值为Fi，其中n≥i≥1，n为阻水装置的总数量；条件是，第i阻水装置的最大流量阈值Fi与第1调蓄区至第i调蓄区的污水支管输入污水的流量之和不大于Q，即Fi+(Z1+Z2+…+Zi)≤Q。应当理解，当经过某一阻水装置的流量小于其最大流量阈值Fi时，可减小该阻水装置的开度；当检测的流量大于对应的流量阈值Fi时，可增加该阻水装置的开度，以调节Qi。

其中，Fi可进一步设置为区间范围值[Fi_min,Fi_max]，当通过第i阻水装置的流量大于或等于Fi_max，增加第i阻水装置的开度，或者当第i阻水装置的流量小于或等于Fi_min时，减小第i阻水装置的开度。

本申请中，术语“达到”可以理解为大于或等于，例如当第i调蓄区内的水位达到Hi_max，可以理解为当第i调蓄区内的水位大于或等于Hi_max。术语“低于”可以理解为小于或等于，例如当第i阻水装置的流量低于Fi_min，可以理解为当第i 阻水装置的流量小于或等于Fi_min。

有益效果

本实用新型的水体调蓄装置、截污调蓄系统及调蓄方法使用“管道调蓄”的方式，仅依靠阻水装置两侧形成的液位差便可实现截流调蓄的目的，改善了已有调蓄方法中的诸多问题。实用新型人出人意料地发现，所述“管道调蓄”的方式最大限度地利用了管道内的空间。更为重要的是，在管道内设置阻水装置，且设置液位传感器和流量传感器后，不仅尽可能地减少沿所述污水管设置的调蓄池的数量，节省了土地的占用面积和成本，而且以更为精确和稳定的方式控制污水处理量。

使用本实用新型的装置及系统后，沿线区域的面源污染负荷可以就近接入通过分流井直接接入调蓄管道，收集效率很高。阻水装置可以对污水管中的水体进行有效的拦截，避免雨天将大量的雨水同时排入污水处理厂，造成处理压力，更是避免污水处理厂由于处理能力受限而将污水直接排放等现象的出现。

由于管道的距离一般较长，为此采用本实用新型的方法可以使平面开挖面积较小，显著降低对地面交通功能的影响。并且，管道铺设简单，可以预制管道，到现场直接铺设，施工简单，周期大幅缩短。

附图说明

图1为本实用新型实施例1-3的截污调蓄系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1-3的截污调蓄系统的污水管的结构示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对技术方案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。

实施例1

本实施例的截污调蓄系统结构如图1和图2所示。所述系统包括：排水管5、分流井4、污水管1、雨水管2、至少一个阻水装置3、截污管6和出水管7；

所述分流井4包括进水口、第一出水口和第二出水口；所述进水口与排水管 5相连，所述第一出水口通过截污管6与污水管1相连，所述第二出水口通过出水管7与雨水管2相连；所述污水管1的一端污水处理厂11连接。

所述污水管1设置有多个阻水装置(未全部示出)。当所述阻水装置启动时，所述阻水装置在污水管内的沿污水管径向的面积小于阻水装置所在位置的污水管截面积。并且，所述污水管位于阻水装置两侧管道的水平高度不相同，所述多个阻水装置可以沿污水管间隔设置，以将所述污水管分隔为多个调蓄区。

所述分流井用于将从排水管流入的污水和/或初期雨水分流至所述污水管，用于将中后期雨水分流至雨水管；所述排水管用于将生活污水和/或初期雨水排入污水管；

当所述污水管的一端与污水处理装置或污水处理厂连接时，位于污水处理装置与阻水装置之间的污水管的最高水平高度≤其他部分污水管的最低水平高度。

每一所述调蓄区设有液位传感器和流量传感器，用于检测所述调蓄区的液位高度和经过各阻水装置的污水流量。

所述系统还包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述液位传感器、流量传感器和所述阻水装置信号连接，用于接收传感器检测的液位高度和流量信号，并根据所述信号控制所述液位传感器或流量传感器所在调蓄区上游或下游的阻水装置的开度。

所述阻水装置选自下开式堰门、下开式闸门、偏心堵门、微型拦蓄门、气囊、气枕或气动管夹阀。所述阻水装置的作用为克服污水管由于坡降造成管道无法充满水的问题，用于缓解雨天时对污水处理厂的处理压力。

两个相邻阻水装置之间的距离可根据污水管的长度和污水处理厂的处理能力、以及污水管的坡降来设置，例如两个相邻阻水装置之间的距离为100-1500 米。

所述阻水装置为n个时，可以形成n+1个调蓄区，其中第一个调蓄区为污水处理厂与靠近最下游端的阻水装置形成的，最后一个调蓄区为靠近最上游端的阻水装置和上游管路形成的，其余的调蓄区均为相邻两个阻水装置形成的。

污水管内设置n阻水装置，将污水管划分成n+1个调蓄区，其中，从污水处理厂或污水处理装置向上游依次为第1调蓄区至第n+1调蓄区，且第1调蓄区上游端部的阻水装置为第1阻水装置，依次类推，第n调蓄区上游端部的阻水装置为第n阻水装置。

实施例2

实施例1中的系统的控制方法为：如图2所示，3个阻水装置在所述污水管内形成4个调蓄区，第1阻水装置A-1和污水处理厂11之间形成第1调蓄区，第1调蓄区内设置第1预设水位，第1阻水装置A-1和第2阻水装置A-2之间形成第2调蓄区，第2调蓄区内设置第2预设水位，第2阻水装置A-2和第3阻水装置A-3之间形成第3 调蓄区，第3调蓄区内设置第3预设水位，第3阻水装置A-4和上游管路之间形成第4调蓄区，第4调蓄区内设置第4预设水位；

晴天时，3个阻水装置处于关闭状态，分流井的截污管处于开启状态，来自于排水管中的生活污水截流至污水管，并送至污水处理厂进行处理；

降雨时，分流井的截污管处于开启状态，利用分流井将汇水区域内的初期雨水或污染较严重的雨水截流至污水管，并送至污水处理厂进行处理；每个调蓄区内的液位传感器检测该调蓄区内的液位高度，流量传感器检测经过各阻水装置的污水流量，并将检测到的信号传递给PLC控制器，控制器根据检测得到的结果与预设的阈值进行比较，即判断此时阻水装置的开启或是关闭，进而将部分水体暂时截流在污水管中，且污水管中还保留一定的空间，供其余部分的水体排向污水处理厂。具体地，控制第1阻水装置的开度，以使经过第1阻水装置流入污水处理厂或污水处理装置的流量不超过污水处理厂或污水处理装置的最大处理量Q；当第i调蓄区内的水位达到该调蓄区预设最高水位Hi时，增加第i 阻水装置的开度，或者当第i调蓄区内的水位低于Hi时，减小第i阻水装置的开度，其中n≥i≥2，n为阻水装置的总数量3。

作为选择，Hi可以进一步设置为区间范围值[Hi_min,Hi_max]，当第i调蓄区内的水位达到Hi_max，增加第i阻水装置的开度，或者当第i调蓄区内的水位低于Hi_min时，减小第i阻水装置的开度。

实施例3

使用实施例1和2中的系统，不同之处在于：第i调蓄区还可以进一步与其他输送污水的管道(污水支管)连接。降雨时，污水处理厂或污水处理装置的最大处理量为Q，经过第i阻水装置的流量为Qi，与第i调蓄区连接的污水支管总输入污水量为Zi，每一阻水装置的最大流量阈值为Fi，其中n≥i≥1，n为阻水装置的总数量3；条件是，第i阻水装置的最大流量阈值Fi与第1调蓄区至第i调蓄区的污水支管输入污水的流量之和不大于Q，即Fi+(Z1+Z2+…+Zi)≤Q。当经过某一阻水装置的流量小于其最大流量阈值Fi时，可减小该阻水装置的开度；当检测的流量大于对应的流量阈值Fi时，可增加该阻水装置的开度，以调节Qi。

根据上述实施例，降雨时，特别是初期雨水，通过多个阻水装置的设置可以直接存储在污水管中，避免了在污水管沿线另外开垦土地，设置单独的调蓄池，又减少了成本，同时可以避免由于短时间大量的污水需要处理，而给污水厂造成了严重的处理压力。

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)

1.一种截污调蓄系统，其中所述系统包括排水管、污水管和至少一个阻水装置；

排水管的出口与污水管相连，所述排水管将生活污水和/或需要处理的包含污物的雨水排入污水管；

所述污水管设置有至少一个阻水装置，当所述阻水装置开启时，所述阻水装置在污水管内的沿污水管径向的面积小于阻水装置所在位置的污水管截面积，其中，所述污水管位于阻水装置两侧管道的水平高度不相同；

所述需要处理的包含污物的雨水选自初期雨水或其他所含污物水平到需要处理程度的雨水；

所述系统不包括额外设置或改造获得的初雨管。

2.如权利要求1所述的截污调蓄系统，其中所述阻水装置在污水管内的截面积通过控制阻水装置在污水管内延伸的高度、宽度、倾斜度和/或厚度进行调节；

所述污水管上设置一个或多个阻水装置，以将污水管分隔为调蓄区。

3.如权利要求1所述的截污调蓄系统，其中所述阻水装置选自下开式堰门、下开式闸门、偏心堵门、微型拦蓄门、气囊、气枕或气动管夹阀。

4.如权利要求2所述的截污调蓄系统，其中在一个或多个调蓄区内还设置有液位传感器和/或流量传感器。

5.如权利要求1所述的截污调蓄系统，其中所述排水管为合流制管网中的合流管，即污水管和雨水管汇流形成的合流管；或为分流制管网中的雨水管；或混流制管网中的雨水管。

6.如权利要求5所述的截污调蓄系统，其中所述系统还包括分流井和雨水管，所述分流井包括进水口、第一出水口和第二出水口，所述进水口与排水管相连，所述第一出水口与污水管相连，所述第二出水口与雨水管相连。

7.如权利要求6所述的截污调蓄系统，其中所述系统还包括截污管和/或出水管，其中当存在分流井时，所述分流井的第一出水口通过截污管与污水管相连，所述第二出水口通过出水管与雨水管相连。

8.如权利要求1所述的截污调蓄系统，其中所述污水管的一端与污水处理厂或污水处理装置连接。

9.如权利要求8所述的截污调蓄系统，其中位于污水处理厂或污水处理装置与阻水装置之间的污水管的最高水平高度＜其他部分污水管的最高水平高度。

10.如权利要求9所述的截污调蓄系统，其中当所述污水管的一端与污水处理装置连接时，位于污水处理厂或污水处理装置与阻水装置之间的污水管的最高水平高度≤其他部分污水管的最低水平高度。

Images