专利名称：用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器的制作方法
技术领域：
用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于污水深海排放工程的终端设施，尤其涉及一种用于污水 深海排放的多喷口大射流角度扩散器。
背景技术：
[0002]污水深海排放是在严格控制排污混合区的位置和范围，符合排放水域的水质目标 要求，不影响周围水域使用功能和生态平衡的前提下，选定合适的排污口位置，选取设计合 理、运行可靠的污水排放方式，采取科学的工程系统措施，合理利用海域的净化能力，处置 污水的一种工程技术措施。即污水经过规定要求的预处理后，通过铺设于海底很长的放流 管，离岸输送到一定的水下深度，再利用有相当长度、具备特殊构造的多孔扩散器，使污水 与周围水体迅速混合，在尽可能小的范围内高度稀释，达到要求的标准，无严格控制要求和 自由乱排及无完整水下工程的岸边排放，都不是科学的污水海洋处置，不利于海洋资源的 合理开发利用。[0003]而多孔扩散器作为整体污水排海工程的终端设施，是现代沿海城市污水排海工程 中的重要组成部分，是有别于早期污水排海工程的主要特征，也是实现海洋环境保护的重 要设施。在污水排海工程中，多孔扩散器的主要作用是通过它可以将污水均匀分散地排放 到海洋环境水体中去，因此扩散器可提供给污水极大的初始稀释，能够对海洋生态及水质 起到明显的保护作用。从目前已投入运行的污水排海工程来看，良好的多孔扩散器水力及 结构设计，已成为污水排海工程成功的关键因素。[0004]对于整体污水海洋处置而言，终端扩散器是影响污水稀释扩散效果、保护海洋环 境的重要环节，直接体现污水深海排放工程的价值。扩散器的主要结构由主管、上升管以及 出流喷口组成，其中主管主要用于承担污水的正常流动，上升管一般接于主管之上，用于疏 导污水的出流位置，终端喷口则用于污水的出流。目前对于扩散器的设计研究主要集中于 其主管的结构型式，例如美国加利福尼亚的奥诺腓排海工程扩散器采用的为上升管单喷口 结构；澳大利亚的North Head排海工程采用I型结构扩散器；Malabar污水海洋处置工程 采用L型结构。此外我国的研究人员也对扩散器的结构型式进行了大量研究，如严忠民等 人结合我国河道排放的发展方向，研究了多孔扩散器在有限水深且有限宽度水域水平潜没 排放的近区掺混稀释特性，得到近区稀释度变化的影响规律，为排放工作研究和设计提供 了可靠的依据；王超等从航运、施工、管理及水生生物回游等角度出发，提出采用多孔T型 扩散器排放污水，根据多孔射流发展规律，分析了 T型扩散器排放近区流态特性，并通过数 学模型计算，预报型扩散器排放近区轴线流速，浓度及稀释度的沿程变化规律，得出了相对 动量和扩散器长度是影响污染物横向扩散的主要因素。可以看出，目前大多污水终端扩散 器的结构型式还是以主管的变化为主，对喷口射流角度的设计研究较少。所谓射流角，即污 水出流倾角与海水水平角的夹角，射流角度是影响污水近区稀释的重要因素之一，但目前 还没有一个完整的计算模式。现有的扩散器主要以射流角度O度为主，也就是污水出流角 度与海平面保持平行，这种角度设计虽然能够避免污水过早升顶，但是根据工程实例可知，射流角度越大，射流射出后，由于水力绕流阻力的作用，射流慢慢弯曲，同时与横流慢慢交 混，其宽度越来越大，污水混合效果越好。但过大的射流角度也会使污水过快升顶，使得污 水云团来不及扩散，与周围环境水体接触较小，得不到充分的稀释扩散，反而使稀释扩散较差。实用新型内容[0005]针对上述现有技术，本实用新型提供一种用于污水深海排放的多喷口大射流角度 扩散器。不但具有良好的污水出流的稀释扩散效果，其污水出流的水力效果也较佳，从而保 证污水排海工程的高效运行，减小污水对海洋环境的影响，降低相关的环保措施费用。[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散 器予以实现的技术方案是包括主管，所述主管上均布有多个上升管，所述上升管与所述主 管连通，所述上升管上至少设有2个喷射管，所述喷射管的一端与所述上升管连通，所述喷 射管的另一端为出流喷口，所述主管由多段不同管径的管段连接而成；所述出流喷口的射 流角为15 25°。[0007]进一步讲，本实用新型用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，其中，所述 出流喷口的射流角为20° ;所述上升管的间隔为8 IOm ;每个上升管上的喷射管为2 4 个。[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是[0009]由于本实用新型针对扩散器的喷口射流角度进行改良，将射流角度设计为15 25度，既能保证污水与海水的充分混合，也能避免污水的过快升顶积聚，是港口或沿海地区 实施污水深海排放的重要技术保障。同时具有较佳的污水出流的水力效果，从而保证污水 排海工程的高效运行，减小污水对海洋环境的影响，降低相关的环保措施费用。
[0010]图1是本实用新型用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器的结构示意图；[0011]图2是图1主管A-A位置剖视图；[0012]图3是本实用新型扩散器工作状态示意图。[0013]图中1-主管，2-上升管，3-喷射管，4-出流喷口。
具体实施方式
[0014]下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。[0015]如图1和图2所示，本实用新型用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，包 括主管1、上升管2、喷射管3和出流喷口 4，其中主管I主要用于承担污水的正常流动，上 升管2 —般接于主管I之上，用于疏导污水的出流位置，出流喷口 4则用于污水的出流。所 述主管I由多段不同管径的管段连接而成，实际应用中，所述主管I的一端与污水排放设施 的放流管连接，所述主管I可以由三段不同管径的管段连接而成，所述主管I自放流管连接 端至另一端三段管段之间长度比为6 8:1 2. 5:1 ;三段管段之间的管径之比为2. 4 2. 7 :1. 4 1. 6 :1 ;所述主管I上均布有多个上升管2，按照主管I长度的不同，所述上升 管的间隔为8 10m，所述上升管2与所述主管I连通，所述上升管2上至少设有2个喷射管3，每个上升管上的喷射管优选为2 4个，所述喷射管3的一端与所述上升管2连通， 所述喷射管3的另一端为出流喷口 4，所述出流喷口的射流角为15 25°，该射流角优选 为20° ;所述出流喷口的水平方位角(与环境水流方向之间的夹角)为O 90°，该水平 方位角优选为90°即污水出流的水平角度与环境水流方向垂直。[0016]本实用新型扩散器实施例的结构如图1和图2所示，其结构尺寸如表I所示。[0017]表I[0018]扩散器主管长度154m上升管间距8. Om上升管数量20支喷射管的数量2个水平方位角90。射流角度15 25。主管各管段长度11 段=92. 5m，12 段=47m，13 段=12. 5m主管各管段管径Rl=780mm, R2=500mm, R3=300mm[0019]射流角度是影响污水近区稀释的重要因素之一。纵向扩散形状与射流角度有关， 射流与垂线角度越大，射流射出后，由于水力绕流阻力的作用，射流慢慢弯曲，在此同时，射 流与横流慢慢交混，其宽度越来越大。[0020]试验表明，当射流角度为10°时，由于水平方位角为10°，一些污水云团由于受 到水流夹带，漂移距离过长，影响其稀释扩散。[0021]当射流角度为30°时，虽然污水稀释扩散效果满足要求，但是在试验过程中发现， 污水上升到水面的时间较短，容易在水面形成污水场，影响其稀释扩散。因此30°的射流角 度已经过大，会对污水的稀释扩散产生不利影响。[0022]当射流角度为15 25°时，在环境水流的强烈扰动下，不易形成某一污水云团， 且具有一定的漂移距离，不容易在水面形成污水场，可取得较好的稀释扩散效果。[0023]表2 表4分别为射流角度为10°、20°与30°时的试验结果。[0024]表2射流角度为10°时的试验结果[0025]
权利要求1.一种用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，包括主管，所述主管上均布有多个上升管，所述上升管与所述主管连通，所述上升管上至少设有2个喷射管，所述喷射管的一端与所述上升管连通，所述喷射管的另一端为出流喷口，其特征在于，所述主管由多段不同管径的管段连接而成；所述出流喷口的射流角为15 25°。
2.根据权利要求1所述用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，其特征在于，所述出流喷口的射流角为20°。
3.根据权利要求1所述用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，其特征在于，所述上升管的间隔为8 10m。
4.根据权利要求1所述用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，其特征在于，每个上升管上的喷射管为2 4个。
专利摘要本实用新型公开了一种用于污水深海排放的多喷口大射流角度扩散器，包括主管，所述主管上均布有多个上升管，所述上升管的间隔为8～10m；所述上升管与所述主管连通，所述上升管上至少设有2个喷射管，所述喷射管的一端与所述上升管连通，所述喷射管的另一端为出流喷口，其特征在于，所述主管由多段不同管径的管段连接而成；所述出流喷口的射流角为15～25°。本实用新型扩散器既能保证污水与海水的充分混合，也能避免污水的过快升顶积聚，是港口或沿海地区实施污水深海排放的重要技术保障。同时具有较佳的污水出流的水力效果，从而保证污水排海工程的高效运行，减小污水对海洋环境的影响，降低相关的环保措施费用。
文档编号E03F3/04GK202882097SQ20122049255
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者白景峰, 于航, 王心海, 赵宏鑫, 陈瑶泓伶, 井亮, 何泽慧, 张春意 申请人:交通运输部天津水运工程科学研究所, 天津水运工程勘察设计院