一种水力涡旋雨水沉砂井的制作方法

本发明涉及一种水力涡旋雨水沉砂井，属于水处理技术领域。

背景技术：

初期降雨冲刷墙面、屋面和地面后所产生的初期径流中含有大量的泥砂等悬浮物，一方面大量的泥砂通过雨水井进入雨水管网后会在管道中沉积下来，从而削弱了管道的过水能力，影响管道的排水安全，甚至会堵塞管道，造成溢流；另一方面初期雨水径流污染物入河严重影响城市水环境质量的提升。

雨水沉砂井是雨水排水管网中的重要附属构筑物，它主要针对降雨径流中的初期径流，以初期径流冲刷屋面、地面等所产生的悬浮泥砂和淤泥垃圾为主要去除对象，通过落底式的设计，使得比重较大的无机泥砂在通过雨水井的过程中，能够借助自然沉淀的方式被去除在井中，从而既避免泥砂和大颗粒的悬浮物在出水管道中沉积下来，进而影响管道的排水安全，又方便清理。

由于沉砂井容积较小，水体停留时间短，加之流态不佳，系统存在不少死区，因此多数情况下，现有沉砂井对大颗粒泥砂的去除效果并不好。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种水力涡旋雨水沉砂井，该雨水沉砂井能够有效去除雨污水中的泥砂和有机物，并通过吸泥泵清除井内的淤积物，从而避免下游管道的堵塞。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

一种水力涡旋雨水沉砂井，包括井体，井体分别连有进水管和出水管；所述井体内设有套筒以及通过固定柱固定在套筒内的导流椎体，所述套筒上环绕有氧化接触装置，氧化接触装置的外围设有环形槽，环形槽的缺口处连接出水管；进水管从井体一侧伸入井体并与导流椎体连接。

其中，所述井体底部设有吸泥管，吸泥管另一端伸出井体外与吸泥泵连接。

其中，所述导流椎体由竖直段和喇叭段组成，竖直段柱体的直径为200mm，长度为1000mm；喇叭段小口直径为200mm，大口直径为660mm，高度为100mm。

其中，所述氧化接触装置由上盖板、下底板、内环圆壳和外环圆壳围合而成，其中，上盖板和下底板均为网状结构；内环圆壳的直径为650mm，外环圆壳的直径为800mm，整个氧化接触装置(圆环壳)的高度为200～300mm；氧化接触装置固定在套筒的中上部，并且固定环绕在套筒的外侧，上盖板和下底板均为网口口径为15～20mm的网状挡板。

其中，所述氧化接触装置内填充有填料；所述填料由如下质量份数的组分混制而成：30～40份pp、20～25份pvc、15～20份植物纤维、12～16份纤维素、10～15份丙烯酸树脂、6～8份偶联剂、5～8份淀粉胶、3～5份膨胀土以及5～10份凹凸棒土；制得的填料呈球状，球状填料的粒径为25～35mm。该填料不仅能够适宜微生物膜的生长和悬挂，而且还能协同微生物有效吸附去除水体中的重金属离子和有机物。

相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：

改善排水管道中泥砂淤积的问题效果显著：初期雨水中的泥砂在导流椎体的引流作用下被均匀的分散沉在井底，改善了泥砂在混合相中的分布状态；同时设置的套筒能够削弱进水的能量，防止高流速的进水扰乱进内水体的水动力状态；两者的共同作用在很大程度上避免了泥砂随水流进入排水管道并在下游管道淤积的状况；试验结果显示本发明对泥砂的去除率达到了81.49％，远高于一般沉砂井的去除率37.56％，去除率提高了2.17倍；

有效去除初期雨水中的有机物：初期雨水在排出之前要经过氧化接触装置，初期雨水通过与氧化接触装置中的填料接触，通过大气复氧作用以及填料本身和填料表面附着微生物的处理，能够有效地去除雨污水中的重金属和有机物(包括难吸附降解的大分子有机物)，大大削减了雨污水的污染负荷；通过对装置处理前后的初期雨水水质检测后显示一般雨水沉砂井对ss、cod、bod5和toc的去除率分别为37.56％、17.43％、16.45％、16.42％；本发明对ss、cod、bod5和toc的去除率分别为81.49％、42.09％、40.19％、35.46％；本发明雨水沉砂井相比较一般雨水沉砂井，ss、cod、bod5和toc去除率分别提高了2.17倍、2.41倍、2.44倍、2.16倍。

附图说明

图1为本发明水力涡旋雨水沉砂井的主视图；

图2为本发明水力涡旋雨水沉砂井的俯视图；

图3为本发明水力涡旋雨水沉砂井的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1～3所示，本发明水力涡旋雨水沉砂井，包括井体1，井体1分别连有进水管2和出水管3；井体1内设有套筒4以及通过固定柱10固定在套筒4内的导流椎体5，套筒通过支撑杆12固定在井体1的中心，套筒4上环绕有氧化接触装置6，氧化接触装置6的外围设有环形槽7，环形槽7的缺口处连接出水管3；套筒4、氧化接触装置6和环形槽7依次固定连接在一起；进水管2从井体1一侧伸入井体1并与导流椎体5连接；井体1底部设有吸泥管11，吸泥管11另一端伸出井体1外与吸泥泵8连接。

导流椎体5由竖直段和喇叭段组成，竖直段柱体的直径为200mm，长度为1000mm；喇叭段小口直径为200mm，大口直径为660mm，高度为100mm。氧化接触装置6由上盖板、下底板、内环圆壳和外环圆壳围合而成，其中，上盖板和下底板均为网状结构；内环圆壳的直径为650mm，外环圆壳的直径为800mm，整个氧化接触装置(圆环壳)的高度为200～300mm；氧化接触装置6固定在套筒4的中上部，并且固定环绕在套筒4的外侧，上盖板和下底板均为网口口径为15～20mm的网状挡板。氧化接触装置6内填充有填料9；填料9由如下质量份数的组分混制而成：30～40份pp、20～25份pvc、15～20份植物纤维、12～16份纤维素、10～15份丙烯酸树脂、6～8份偶联剂、5～8份淀粉胶、3～5份膨胀土以及5～10份凹凸棒土；制得的填料呈球状，球状填料的粒径为25～35mm。

井体1由m10水泥砂浆砌mu15砖砌成；井体1外径1680mm，内径1000mm，井深1500～4000mm。进水管2与出水管3的内径均为400mm，进水管2与导流椎体5相接。套筒4由pvc材料制成；套筒外径650mm，内径600mm，套筒高度600～700mm。

初期雨水由进水管2导向导流椎体5，初期雨水由导流椎体5引流下落，在下落过程中，由于导流椎体5的引流，雨水会在导流椎体5上段的柱体上形成涡旋流下落，当雨水下落至导流椎体5下段时，喇叭状的结构能够将雨水形成更大的涡旋，均匀地分散后落入井底。由于导流椎体5的存在，原本垂直下落的雨水形成了涡旋流下落，改善了雨水的水流状态，在很大程度上使得初期雨水中的悬浮物与雨水分离并且悬浮物能够均匀地分布在井底；套筒4能够削弱较高流速进水的能量，避免其影响到整个井内水体的水动力状态；下落的雨水在井体1内积累到一定程度后进入氧化接触装置6，并与填料9接触，由于填料9裸露在空气中，利用其能够进行大气复氧，同时其具有大的比表面积能够为微生物的生长提供附着地，从而有效去除雨污水中的有机物；净化后的雨水再溢流进入环形槽7，最后经出水管3排出。本发明雨水沉砂井完成了去除雨污水中泥砂和有机物的过程，避免了后续管道中泥沙淤堵的问题，有效保证了后续管道的过水能力，也在一定程度上避免了初期雨水对河道的污染。

本发明雨水沉砂井的进水管2与导流椎体5相接，雨水在导流椎体5的引流作用下内能够做有旋运动下落，同时导流椎体5下段的的喇叭状结构能够将雨水形成更大的涡旋，砂水混合物就能够均匀地分散落入井底，这样其中的泥砂能够均匀地分布在井底，改善了原来泥砂局部聚集的状况，更好地实现了砂水分离，有效地去除初期雨水径流中的ss；套筒4能够削弱进水管2中较高流速的雨水的动能，避免了其直接进入水体后影响井内水体的水动力状态，从而提高了砂水分离的效率，有效避免了泥砂等进入后续管道并在管道中沉积，影响管道的过水能力；同时套筒4上部嵌有氧化接触装置6，氧化接触装置6内填装有填料9，当井体1内雨水达到一定程度后，雨水会先进入氧化接触装置6，与填料9接触，利用填料9的大气复氧作用以及填料本身和填料表面附着微生物的处理，能够有效地去除雨污水中的重金属和有机物(包括难吸附降解的大分子有机物)，削减了雨污水的污染负荷，有效地控制了雨污水中污染物的入河量；最后，设置的吸泥泵8能够将沉积在井底和管道的泥砂清除，从而避免了人工清淤，节省了清淤的时间，大大提高了清淤的效率。

相比于现有的雨水沉砂井，本发明雨水沉砂井内的泥沙分布更多更广，从而说明本发明雨水沉砂井的泥沙截留效果比现有雨水沉砂井要好很多。试验结果显示，本发明水力涡旋雨水沉砂井和现有沉砂井对泥砂的去除效率分别为：81.49％和37.56％，本发明水力旋涡雨水沉砂井相比较一般沉砂井，ss的去除效率提高了2.17倍。

本发明雨水沉砂井设置在宜兴市主城区某处，对该处雨天的初期雨水(10min)水质和雨水沉砂井处理后的水质均进行了监测，见如下表格。

水质检测表

针对现有雨水沉砂井存在的悬浮物去除效果不佳、对初期径流污染物削减效果差的弊端，本发明通过对沉砂井的结构改进，在井体内部设置套筒，同时在井内增设导流椎体和氧化接触装置，借助这些结构的改进，雨水在其中形成涡旋流动，优化了沉砂井中的水动力特性，提高了对初期雨水中悬浮物的去除效果(能够有效实现泥砂与雨水的分离，去除雨污水中的ss)；并且通过在套筒上的氧化接触装置，能够有效地去除初期雨水中的有机物，削减初期雨水径流的污染负荷。此外，利用吸泥泵能够机械化地清除沉积在井底部和管道中的泥砂，大大节省了人力清砂的时间，提高清砂的效率。