一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及雨污处理技术领域，特别涉及一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统及其使用方法。


背景技术：

2.近年来，我国城市黑臭水体治理是城市发展工作中的一个重要内容，要求通过采取合理有效的治理方法，实现河湖水域面无大面积漂浮污染物、河岸无垃圾、无违法直排污水口，从而消除黑臭水体。
3.城市合流制管道在降雨时期发生溢流，分流制雨水管道的初期雨水和旱流水，都是造成黑臭水体的一大点源污染。因此，去除雨季溢流污染是排口治理的一项重要措施。
4.对于目前排口去除雨季溢流污染的手段措施，专门建造的就地生化处理设施、沉沙处理设施等都具有占地较大、造价较高、运维麻烦等缺点，尤其就地生化处理设备不适用于间断式运行的降雨工况，处理效果容易受来水水质、来水频次或连续性影响。因此，应考虑性价比更高的解决方案。
5.目前造价较低、比较合理的排口除污措施有：在排口来水管附近建造井结构，井内设置除污设备，降雨时可对管网的来水进行处理，从而减少进入河湖水域的垃圾和固体污染物量。普遍使用较多的除污设备是格栅，尽管存在多种形式的格栅设备，但格栅拦截下来的污染物处理一直是工艺技术讨论的重点。
6.目前针对拦截污染物的处理方法主要包括以下两种：第一种方法是，需要额外的人工投入来处理栅渣，维护设备。第二种方法是，栅渣截留在井或管道箱涵内，降雨结束后，截留的污染物随着水流回流至截污管内，排至下游污水厂，不需要额外的人工清渣。但是会存在水动力不足的问题，特别当截污管距离排口较远的时候，截留的污染物会积留在管道内，不能排至污水厂处理，从而不能有效去除。
7.若要固定安装设备，一般需对现状排口的土建结构进行大规模整改，使土建强度、尺寸等达到设备的安装要求。因此，对于现状排口管道箱涵，改造工程施工难度较大，土建整改工作较多，故要求设备能有较强的当地适用性，尽量减少施工量和降低施工难度。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提出一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统及其使用方法，其在不需要人工清理的情况下，也能够有效清除拦截在雨污管道内的污染物。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
10.一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统，包括：溢流断面单元、冲洗门单元、格栅单元和挡板单元；所述溢流断面单元拦截设置在雨污管道箱涵的过流断面处，使得来水只有越过所述溢流断面单元才能通过；所述溢流断面单元的下部设有排水口，所述冲洗门单元安装在所述排水口上；所述格栅单元覆盖安装在所述溢流断面单元的溢流口上；所述
挡板单元拦截在所述格栅单元的后上方，且其底部与所述格栅单元相接，使得来水在未越过所述挡板单元时，只能通过所述格栅单元溢流出去。
11.进一步优选技术方案，所述溢流断面单元采用防洪挡板或土建墙体建成。
12.进一步优选技术方案，所述防洪挡板包括地面框架、板体和两个侧框架；所述地面框架固定在雨污管道箱涵的底面且密封，所述板体的底部固定在所述地面框架上且密封，其两侧边分别固定在所述侧框架中且密封，所述侧框架分别固定在两侧的墙体上，所述排水口开设在所述板体的下部。
13.进一步优选技术方案，所述板体由若干金属横梁上下相互扣合堆叠而成，所述金属横梁内部中空，其顶部设有凹槽，其底部设有与该凹槽相互配合的凸头；所述板体上纵向设有若干紧固连接板，所述紧固连接板将所有所述金属横梁紧密连接在一起。该板体采用可拆卸的组装结构，相较于土建墙体而言，在安装和后期运维过程中都更加便捷。
14.进一步优选技术方案，所述冲洗门包括门框、门体和液压驱动机构，所述门框安装在所述防洪挡板的排水口上且密封；所述门体与所述门框相对应，且所述门体的顶部与所述门框的顶部铰接，所述液压驱动机构并列设置两个，且所述液压驱动机构的一端与所述门框上方的所述溢流断面单元连接，其另一端与所述门体连接。
15.进一步优选技术方案，所述液压驱动机构包括液压驱动臂、油缸固定座、导向直杆和导向曲杆；所述油缸固定座固定在所述门框上方的所述溢流断面单元上，所述液压驱动臂的油缸端与所述油缸固定座铰接，其伸缩杆端分别与所述导向直杆和所述导向曲杆同轴铰接，所述导向直杆的另一端与所述门体铰接，所述导向曲杆的另一端与所述门体的转轴铰接。
16.进一步优选技术方案，所述格栅单元采用平板格栅，且其前边沿固定在所述溢流断面单元的顶面，其后边沿固定在一支撑横梁上，所述支撑横梁的两端分别固定在两侧的墙体上。
17.进一步优选技术方案，所述格栅单元上装有一格栅框架，所述格栅框架上装有防淤堵清洁装置。
18.进一步优选技术方案，所述防淤堵清洁装置包括双向液压驱动杆、板刷滑轨和板刷组件；所述双向液压驱动杆的油缸端固定在所述格栅框架的顶部，所述板刷滑轨包括两条，且分别固定在所述平板格栅的前边沿和后边沿，所述双向液压驱动杆的两个伸缩杆端分别与一板刷组件连接；所述板刷组件包括若干个板刷，且所述板刷之间通过剪刀连杆连接。
19.一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统的使用方法，该使用方法为：
20.在降雨初期，管道内水位未超过预设低水位线时，雨污管道关闭，雨水直接排入截污管道；
21.随着降雨量加大，管道内水位超过预设低水位线时，雨污管道开启，雨水进入雨污管道，且在管道内水位未超过预设高水位线时，所述冲洗门单元关闭，雨水在超过所述格栅单元后溢流至外河道内，并将漂浮污染物拦截在格栅下部，并启动防淤堵清洁装置防止格栅堵塞；
22.当雨污管道内水位超过预设高水位线，需要紧急行洪时，雨水会越过所述挡板单元，直接溢流至外河道内，同时开启冲洗门单元，继续加大过流能力，提高防洪排水的安全
性；该步骤同样适用于暴雨天气导致的雨水突增情况；
23.当降雨减小，雨污管道内水位降低至预设高水位以下时，关闭冲洗门，防止外河道的水倒灌入雨污管道；
24.当雨污管道内水位降低至格栅单元以下时，雨污管道内的雨水会被引流至截污管道内；
25.当雨污管道内的来水排空后，启动冲洗功能，所述冲洗门单元快速开启，将外河道河水倒灌入雨污管道内，对雨污管道进行冲洗，并将雨污管道内的污染物冲至截污管道和下游污水厂，完成冲洗后，关闭所述冲洗门单元。
26.本发明的有益效果是：
27.1、现有方案都需要对排口的土建结构进行大规模整改，使土建强度和尺寸达到设备要求。因此，改造工程施工难度较大。然而，本方案采用防洪挡板时，可在现有管道箱涵的基础上进行整改，相对于现有技术，本方案适应性更强，也更加节省设施占地面积。
28.2、采用本方案能够充分发挥设备一体化安装使用的便捷性，减少施工环节，造价较低。
29.3、采用本方案能够对排水管网溢流水质进行了处理，减少排进河湖水域的垃圾量，促进消除黑臭水体，保护水体水质。
30.4、本方案创造性的利用外河道的水压反向冲洗雨污管道，进而能够确保冲洗水压，从而可以更有效地解决排口截留污染物的处理问题，无需人工清理，节省了工程投建后的运维工作量。
31.5、本方案针对排口的离河近的特点，因地制宜地利用了外河水源作为溢流管道箱涵的冲洗水源，防止管道积淤发臭。
附图说明
32.图1是本发明整体结构的前视图。
33.图2是本发明整体结构的侧视图。
34.图3是本发明整体结构的俯视图。
35.图4是防洪挡板的前视图。
36.图5是防洪挡板的侧视图。
37.图6是防洪挡板的俯视图。
38.图7是冲洗门的前视图。
39.图8是冲洗门的侧视图。
40.图9是平板格栅相关结构的前视图。
41.图10是平板格栅相关结构的侧视图。
42.图11是平板格栅相关结构的俯视图。
43.图12是防淤堵清洁装置的一种实施结构示意图。
44.图13是管道内水位未超过预设低水位线时的状态示意图。
45.图14是雨水进入雨污管道且未超过预设高水位线时的状态示意图。
46.图15是雨污管道内水位超过预设高水位线，需要紧急行洪时的状态示意图。
47.图16是雨污管道内水位降低至平板格栅以下时的状态示意图。
48.图17是雨污管道内的来水排空后启动冲洗功能时的状态示意图。
49.图中：
50.1-防洪挡板、11-地面框架、12-板体、13-侧框架、14-紧固连接板、15-排水口。
51.2-冲洗门单元、21-门框、22-门体、23-液压驱动机构；231-油缸固定座、232-液压驱动臂、233-导向曲杆、234-导向直杆。
52.3-平板格栅、4-支撑横梁、5-格栅框架。
53.6-防淤堵清洁装置、61-双向液压驱动杆、62-板刷组件、63-板刷滑轨、621-板刷、622-剪刀连杆。
54.7-挡板单元。
具体实施方式
55.以下结合附图。对本发明做进一步说明。
56.实施例1：
57.本方案的公开的一种适用于雨污管道排口的溢流除污系统，如图1-3所示：该溢流除污系统适于安装在雨污管道与外河道的排水口处，其主要结构包括：防洪挡板1、冲洗门单元2、平板格栅3和挡板单元7。
58.其中，防洪挡板1纵向安装在雨污管道箱涵的过流断面处，使得来水只有越过防洪挡板1才能通过。此外，在防洪挡板1上设有排水口15；冲洗门单元2安装在该排水口15上。
59.平板格栅3水平覆盖安装在防洪挡板1的溢流口上。
60.挡板单元7拦截安装在平板格栅3的后上方，且其底部与平板格栅3相接，使得来水在未越挡板单元7时，只能通过平板格栅3溢流出去。
61.以下结合附图对本方案的各部分结构进行详细讲解：
62.如图4-6所示，防洪挡板1包括地面框架11、板体12和两个侧框架13；地面框架11固定在雨污管道箱涵的底面且密封，板体12的底部固定在地面框架11上且密封，其两侧边分别固定在侧框架13中且密封，侧框架13分别固定在两侧的墙体上，排水口15开设在板体12的中下部。
63.进一步，板体12由若干金属横梁上下相互扣合堆叠而成，所述金属横梁内部中空，其顶部设有凹槽，其底部设有与该凹槽相互配合的凸头。板体12上纵向设有若干紧固连接板14，紧固连接板14将所有金属横梁紧密连接在一起。该板体14采用可拆卸的组装结构，相较于土建墙体而言，在安装和后期运维过程中都更加便捷。
64.如图7-8所示，冲洗门单元2包括门框21、门体22和液压驱动机构23。其中，门框21安装在排水口15上，门体22与门框21相对应，且门体22的顶部与门框21的顶部铰接，液压驱动机构23并列设置两个，且液压驱动机构23的一端与门框21上方的防洪挡板1连接，其另一端与门体22连接。
65.其中，液压驱动机构23包括液压驱动臂232、油缸固定座231、导向直杆234和导向曲杆233。油缸固定座231固定在门框21上方的防洪挡板1上，液压驱动臂232的油缸端与油缸固定座231铰接，其伸缩杆端分别与导向直杆234和导向曲杆233同轴铰接。导向直杆234的另一端与门体22铰接，导向曲杆233的另一端与门体22的转轴铰接。当液压驱动臂232收缩时，冲洗门2打开，当液压驱动臂232伸展时，冲洗门2关闭。
66.如图9-11所示，在平板格栅3的前端与防洪挡板1的顶边固定连接，其后端固定在一支撑横梁4上，且该支撑横梁4的两端分别固定在两侧的墙体上。
67.此外，平板格栅3的上面装有一格栅框架5，在格栅框架5上装有防淤堵清洁装置6。格栅框架5的后面和两侧面都设有挡板7，使得来水无法直接越过平板格栅3。
68.其中，防淤堵清洁装置6的一种具体实施结构，如图12所示，包括双向液压驱动杆61、板刷滑轨63和板刷组件62。其中，双向液压驱动杆61的油缸端固定在格栅框架5的顶部。板刷滑轨63包括两条，且分别固定在平板格栅3的前边沿和后边沿。双向液压驱动杆61的两个伸缩杆端分别与一板刷组件62连接；板刷组件62包括若干个板刷621，且板刷621之间通过剪刀连杆622连接。
69.本发明中的溢流除污系统的具体使用方法如下：
70.在降雨初期，管道内水位未超过预设低水位线时，雨污管道关闭，雨水直接排入截污管道，排口溢流除污工艺设备不工作，如图13所示。
71.随着降雨量加大，管道内水位超过预设低水位线时，雨污管道开启，雨水进入雨污管道，且在管道内水位未超过预设高水位线(挡板单元顶部水平线)时，冲洗门单元2关闭，雨水在超过平板格栅3后溢流至外河道内，并将漂浮污染物拦截在平板格栅3的下部，并启动防淤堵清洁装置6防止格栅堵塞，如图14所示。
72.如图15所示，当雨污管道内水位超过预设高水位线(挡板单元顶部水平线)，需要紧急行洪时，雨水会越过挡板单元7，直接溢流至外河道内，同时开启冲洗门单元2，继续加大过流能力，提高防洪排水的安全性。该步骤同样适用于暴雨天气导致的雨水突增情况。
73.当降雨减小，雨污管道内水位降低至预设高水位以下时，关闭冲洗门，防止外河道的水倒灌入雨污管道。
74.如图16所示，当雨污管道内水位降低至平板格栅3以下时，雨污管道内的雨水会被引流至截污管道内；但由于引流的水压较小，剩余雨水中的污染物会沉积在管道内，无法跟随雨水回流至截污管道内。
75.如图17所示，当雨污管道内的来水排空后，启动冲洗功能，冲洗门单元2快速开启，将外河道河水倒灌入雨污管道内，对雨污管道进行冲洗，并将雨污管道内的污染物冲至截污管道和下游污水厂，完成冲洗后，关闭冲洗门单元2。
76.实施例2：
77.本方案还存在另一种实施方案，即：将防洪挡板1由土建墙体替代，将排水口开设在该土建墙体上，将冲洗门单元2安装在该土建墙体的排水口上。该方案虽然也可以在不需要人工清理的情况下，可以有效清除拦截在雨污管道内的污染物，然而，由于土建施工复杂，施工难度大，造价更高，所以该方案并非是发明人推荐的最佳实施方案。
78.以上显示和描述了本方案的基本原理和主要特征和本方案的优点。本行业的技术人员应该了解，本方案不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本方案的原理，在不脱离本方案精神和范围的前提下，本方案还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本方案范围内。本方案要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。