一种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置，包括垂直设置的集流管和涡流分离器，集流管底部经自动控制阀门与涡流分离器的流入口连通；集流管顶部为径流入口，集流管侧壁近径流入口一端开有安全溢流孔，集流管侧壁近自动控制阀门一端设有压力感应器，压力感应器与自动控制阀门连接。涡流分离器上部为圆筒部，下部为圆锥部；圆筒部的顶盖设有管状上出口，侧面设有管状流入口，圆锥部的底部设有管状下出口，其余部分密封；所述管状上出口向圆筒部内延伸形成上出口导流管，所述管状流入口的外壁与圆筒部的顶壁平齐。本实用新型装置是一种亲环境低能耗绿色水力分离装置。
【专利说明】
一种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置。
【背景技术】
[0002] 随着城市化进程的加快，城市交通负荷越来越高。为缓解交通压力，城市高架桥建 设规模越来越大。从面源污染的角度来讲，高架桥的快速发展，使得路面径流污染对地表水 环境造成的影响越来越严重。其中，悬浮颗粒物作为径流污染的重要组成部分，由于其吸附 有大量其它污染物质(如氮、磷、重金属、多环芳烃等），对水环境的污染负荷不容忽视。另一 方面，径流中较高的颗粒物含量也会导致相关生态处理设施的堵塞等问题。故有效分离径 流中的悬浮颗粒物是城市地表径流管理与控制的关键。
[0003] 目前，应用于处理地表径流悬浮颗粒物的水力涡流分离器主要有4类。1)连续 Deflective涡流分离器(CDS)，该装置依靠内部的细孔格栅捕并分离径流携带颗粒物;2)下 向流水力祸流分离器(Downstream Defender)，以波兰H. I .L.Technology，Inc公司专利技 术为代表。该涡流分离器依靠其倾斜基底、浸水挡板和内部其它组件的联合作用捕获径流 污染物质；3)StormceptoKe，加拿大stormceptor公司专利技术。该装置主要有溢流室和处 理室两部分组成。在应用得当的条件下，对悬浮颗粒物的去除效率可达50-80 % ; 4) Vortechs涡流分离器，以波兰Vortechnics?公司专利技术为代表。该装置综合利用涡流分 离与流量控制技术来分离径流携带悬浮颗粒物。在以上水力分离装置的基础上，近年又出 现了不同的发展产品，如美国Aqua-Swirl公司的水力涡流分离器等。虽然以上分离装置都 能在一定程度上去除径流悬浮颗粒物，但对小粒径颗粒物分离效果不理想，且受径流流量 的影响比较大，在流量较低时，分离效率较低。且装置自身体积较大，不适合空间受限的城 市高架桥路面径流悬浮颗粒物的分离。而且需要提供动力装置，不符合绿色低能耗的面源 污染管理措施选择标准。
【发明内容】
[0004] 本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种不需要动力装置，仅利用自 然势能就能够分离高架桥路面径流颗粒物的装置。
[0005] 上述目的是通过如下技术方案实现的：
[0006] -种涡流分离器，包括上方的圆筒部和下方的圆锥部；圆筒部的顶盖设有管状上 出口，侧面设有管状流入口，管状流入口上方与圆筒部顶盖平齐，圆锥部的底部设有管状下 出口；所述管状上出口向圆筒部内延伸形成上出口导流管；圆筒部的内径为D，下出口内径0 <Du<l/3D，上出口内径D〇 = 0.35D，流入口内径Di = l/3D，上出口导流管高度H1 = 0.4D，圆 筒部高度H2 = D，圆锥部高度H3 = 2D。
[0007] -种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置，包括垂直设置的集流管和 如上所述的涡流分离器，集流管底部经自动控制阀门与涡流分离器的流入口连通;集流管 顶部为径流入口，集流管侧壁近径流入口 一端开有安全溢流孔，集流管侧壁设有压力感应 器，压力感应器与自动控制阀门连接。
[0008] 进一步地，所述压力感应器设于集流管侧壁近自动控制阀门一端。
[0009] 本实用新型的有益效果：
[0010] (1)涡流分离器工作动力完全由高架桥路面至涡流分离器之间的自然势能提供， 无需额外提供，径流中悬浮颗粒物浓度高的液体和悬浮颗粒物浓度低的液体得以分离。由 于悬浮颗粒物的有效分离，从而减轻了后续深度处理装置的污染负荷，避免了堵塞等问题 的发生。
[0011] (2)本实用新型提供的利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置绿色环 保，是一种亲环境低能耗绿色水力分离装置。
【附图说明】
[0012] 图1是涡流分离器结构示意图；
[0013] 图2是利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物装置的结构示意图；
[0014] 图3是不同粒径颗粒物分离效率图；
[0015]图4是集流管内压力与颗粒物分离效率关系图；
[0016] 图5是本实用新型利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物装置结合潜流碎石床 系统处理高架桥径流的示意图；
[0017] 其中，1、上出口； 2、流入口； 3、上出口导流管;4、圆筒部;5、圆锥部;6、下出口； 7、集 流管；8、自动控制阀门；9、径流入口； 10、安全溢流孔；11、压力感应器；12、潜流碎石床系 统；。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体实施例详细说明本实用新型的技术方案。
[0019] 如图1所示的一种涡流分离器，包括上方的圆筒部4和下方的圆锥部5;圆筒部4的 顶盖设有管状上出口 1，侧面设有管状流入口 2，管状流入口 2上方与圆筒部4顶盖平齐，圆锥 部5的底部设有管状下出口 6;所述管状上出口 1向圆筒部内延伸形成上出口导流管3;圆筒 部的内径为D，下出口内径Du<l/3D，上出口内径D〇 = 0.35D，流入口内径Di = l/3D，上出口 导流管高度H1=0.4D，圆筒部高度H2 = D，圆锥部高度H3 = 2D。
[0020]如图2所示的利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置，包括垂直设置的 集流管7和如权利要求1所述的涡流分离器，集流管7底部经自动控制阀门8与涡流分离器的 流入口连通;集流管7顶部为径流入口 9，集流管侧壁近径流入口 9 一端开有安全溢流孔10， 集流管侧壁近自动控制阀门8-端设有压力感应器11，压力感应器11与自动控制阀门8连 接。
[0021] 工作原理：
[0022] 径流从涡流分离器的流入口切向进入涡流分离器后，在一定的压力作用下使水体 旋流，密度较小的水体向上旋流，而密度较大的颗粒物向下旋流，分别通过上出口和下出口 流出，达到分离目的。其中，圆筒部的主要功能是保证水体以切向流进涡流分离器并形成旋 流，圆锥部的功能主要是增加流体在涡流分离器内停留时间。该涡流分离器实现上述分离 的前提是各部分必须满足一定的尺寸要求，具体为:设圆筒部的内径为D，则下出口内径Du <1/3D，上出口内径D〇 = 0.35D，流入口内径Di = l/3D，上出口导流管高度H1=0.4D，圆筒部 高度H2 = D，圆锥部高度H3 = 2D。以D = 75mm，下出口Du = 0.133D，流入口压力为latm时为例， 其对径流携带颗粒物的分离效率如图3所示，对于粒径大于45wii的颗粒物的分离效率在 50%以上。
[0023]具体应用时，装置如图2所示。压力感应器的作用是实时监测集流管内压力，当压 力超过设定值(该压力值用以保证足够压力以维持涡流分离器有效工作，其大小依据桥面 高度与实际径流颗粒物粒径情况分别设定)时，自动控制阀门开启，径流进入涡流分离器进 行固液分离。在径流量超过涡流分离器处理能力时，径流可通过安全溢流孔及时排出。涡流 分离器工作动力完全由高架桥路面至涡流分离器之间的自然势能提供，无需额外提供。分 离后的颗粒物可定期做后续处理，上清液可进入其它深度处理工艺流程(如结合潜流碎石 床系统进一步处理，如图5所示）。由于悬浮颗粒物的有效分离，从而减轻了后续深度处理装 置的污染负荷，避免了堵塞等问题的发生。
[0024]效果实施例：
[0025]在最大可用自然水头为7m的高架桥中试点，通过对35次降雨事件的实验分析得 知，当降雨强度分别为l-5mm/hr、5-10mm/h;r和>10mm/hr时，集流管内可形成的压力平均值 分别为1.5m水头、5.0m水头和6.7m水头(详见表1)。径流颗粒物分离效率与压力的关系如图 4所示。当压力大于4.5m水头时，分离效率可在50%以上，35次降雨事件中，颗粒物的分离效 率平均值为71 %。
[0026]表1降雨强度与集流管内流量及压力统计
[0029] 本实用新型涡流分离器工作动力完全由高架桥路面至涡流分离器之间的自然势 能提供，无需额外提供，径流中悬浮颗粒物浓度高的液体和悬浮颗粒物浓度低的液体得以 分离。由于悬浮颗粒物的有效分离，从而减轻了后续深度处理装置的污染负荷，避免了堵塞 等问题的发生。本实用新型提供的利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置绿色环 保，是一种亲环境低能耗绿色水力分离装置。
[0030] 上述实施例的作用在于说明本实用新型的实质性内容，但并不以此限定本实用新 型的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改 或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和保护范围。
【主权项】
1. 一种涡流分离器，其特征在于:包括上方的圆筒部和下方的圆锥部；圆筒部的顶盖设 有管状上出口，侧面设有管状流入口，管状流入口上方与圆筒部顶盖平齐，圆锥部的底部设 有管状下出口；所述管状上出口向圆筒部内延伸形成上出口导流管；圆筒部的内径为D，下 出口内径0<Du< 1/3D，上出口内径Do = 0.35D，流入口内径Di = 1 /3D，上出口导流管高度H1 = 0.4D，圆筒部高度H2 = D，圆锥部高度H3 = 2D。2. -种利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置，其特征在于:包括垂直设置 的集流管和如权利要求1所述的涡流分离器，集流管底部经自动控制阀门与涡流分离器的 流入口连通;集流管顶部为径流入口，集流管侧壁近径流入口一端开有安全溢流孔，集流管 侧壁设有压力感应器，压力感应器与自动控制阀门连接。3. 根据权利要求2所述的利用自然势能处理高架桥路面径流颗粒物的装置，其特征在 于:所述压力感应器设于集流管侧壁近自动控制阀门一端。
【文档编号】B04C11/00GK205628325SQ201620444630
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】于江华, 方华, 赵晓莉
【申请人】南京信息工程大学