一种可自动控制截污管流量的截流井系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及城市市政排水技术领域，具体涉及一种可自动控制截污管流量的截流井系统及其施工方法。

背景技术

截流井在合流制排水系统中具有较为广泛的应用。其主要功能是将城市旱流污水和初期雨水截入污水管道，以免污水直排进入城市水体，造成城市水体的污染。虽然目前国内大部分区域正在大范围推行分流制排水体制，但是由于历史原因，国内仍存在大面积的合流管道，以及部分城市分流制管道存在较严重的混错接问题。在进行雨污分流及混错接改造时，部分区域不具备雨污分流的条件，仍需在局部保持合流制体系，此时为避免污水直排河道，截流井的设置尤为重要。

传统截流井包括槽式、堰式以及槽堰结合式截流井，当雨季水流量较大，雨水没过传统截流井污水截污管时，污水截污管内形成压力流，大量雨水由污水管输送进入到污水处理厂，造成污水处理厂水量与水质运行双重压力。为了解决该问题，一批智慧截流井应运而生。智慧截流井可实现对污水截污管流量的精准控制，其功能全面，智能化程度高，但是因其构造复杂，在实际工程推广应用中受到阻碍。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种可自动控制截污管流量的截流井系统及其施工方法，能实现当雨水流量较大时，进入截污管流量的自动控制。

本发明提供一种可自动控制截污管流量的截流井系统，包括截流井、雨水管、合流管和污水截流管，所述截流井底部修筑有溢流堰，所述溢流堰将截流井内部空间划分为顶部连通的第一腔室和第二腔室，所述雨水管和合流管分别与所述第一腔室和第二腔室连通，其特征在于：还包括收水箱，所述收水箱一侧与第二腔室连通，对立的另一侧与污水截流管连通，所述收水箱平行于水流方向的两侧壁之间旋转设置有偏心翻板，所述收水箱内设有用于限制偏心翻板向一侧旋转的第一限位件和用于限制偏心翻板向另一侧旋转的第二限位件，当所述偏心翻板与第一限位件限位配合时，底部与收水箱底壁之间形成过流间隙，当所述偏心翻板与第二限位件限位配合时，底部与收水箱底壁接触。

较为优选的，所述偏心翻板通过偏离中线的转轴与收水箱内壁旋转连接，所述翻板被转轴划分为较小端和较大端。

较为优选的，所述第一限位件对称设置于收水箱用于连接转轴的两侧壁上，所述偏心翻板可在重力作用下实现较小端与所述第一限位件的限位配合。

较为优选的，所述第一限位件的设置高度低于转轴的装配高度。

较为优选的，所述较小端与所述第一限位件限位接触时，所述偏心翻板的板面呈倾斜状态，且板面与水平线夹角位于10°～20°之间。

较为优选的，所述第二限位件设置于收水箱顶部，当所述偏心翻板的较大端与所述第二限位件限位配合时，所述偏心翻板垂直于水平面。

较为优选的，所述较小端与较大端的长度比值小于1/2。

较为优选的，所述转轴与收水箱底部的距离等于转轴与收水箱出水端侧壁的距离，所述转轴的安装高度低于收水箱高度的1/3。

较为优选的，所述偏心翻板的高度小于收水箱内部高度，且当偏心翻板旋转至垂直于水平面时，偏心翻板顶部与收水箱内顶壁之间具有不大于5mm的间隙。

本发明还提供一种可自动控制截污管流量的截流井系统的施工方法，包括：

步骤一，获取截流井平面位置以及污水截流管直径信息，设计收水箱及收水箱内各部件的尺寸及装配位置；

步骤二，将转轴集成于所述偏心翻板上，在收水箱用于装配偏心翻板的对立侧壁上安装轴承；

步骤三，在污水截流管(5)与截流井(1)的第二腔室(8)之间浇筑出两端具有开口的收水箱(4)，使收水箱(4)通过所述开口分别与污水截流管(5)和第二腔室(8)连通，，在收水箱内装配第一限位件和第二限位件，并在轴承处装配偏心翻板；

步骤四，浇筑完成后，转动偏心翻板，若所述偏心翻板可在第一限位件和第二限位件限定的范围内转动，且自然状态下所述偏心翻板可与第一限位件限位配合并保持板面倾斜，则施工完毕。

本发明的有益效果为：

1、在收水箱平行于水流方向的两侧壁之间旋转设置偏心翻板，并设置用于限制偏心翻板向一侧旋转的第一限位件和用于限制偏心翻板向另一侧旋转的第二限位件，当偏心翻板与第一限位件限位配合时，底部与收水箱底壁之间形成过流间隙，当偏心翻板与第二限位件限位配合时，底部与收水箱底壁紧密接触。通过该结构，在旱季或雨季初期时，偏心翻板始终处于开启状态，使污水通过收水箱与翻板之间空隙进入截污管，实现污水自动收集。在雨水流量大时，偏心翻板在水流压力下自动旋转使底部封闭，从而极大程度减少降雨中后期进入污水管的雨水量。偏心翻板的旋转角度随着水流大小的变化而变化，从而使收水箱的水流通过量随着雨量大小而自动调节，本系统无需外加能源进行驱动，节能环保。

2、当污水截流管内水位高时，收水箱满负荷运行，在水流压力下，翻板旋转封闭，从而可防止污水截流管内水向截流井倒灌，此外，本系统结构简单，易于在实际工程推广中应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明收水箱的结构示意图；

图3、4为本发明转轴的位置设计示意图。

图中：1-截流井，2-雨水管，3-合流管，4-收水箱，5-污水截流管，6-溢流堰，7-第一腔室，8-第二腔室，9-偏心翻板，10-第一限位件，11-第二限位件，12-转轴，13-井筒，14-轴承。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1、2示出了本申请一个实施例提供的一种可自动控制截污管流量的截流井系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种可自动控制截污管流量的截流井系统，包括截流井1、雨水管2、合流管3、污水截流管5和井筒，所述截流井1底部修筑有溢流堰6，所述溢流堰6将截流井1内部空间划分为顶部连通的第一腔室7和第二腔室8，所述雨水管2和合流管3分别与所述第一腔室7和第二腔室8连通，井筒13设置于截流井1顶部。还包括收水箱4，所述收水箱4一侧与第二腔室8连通，对立的另一侧与污水截流管5连通，所述收水箱4平行于水流方向的两侧壁之间旋转设置有偏心翻板9，所述收水箱4内设有用于限制偏心翻板9向一侧旋转的第一限位件10和用于限制偏心翻板9向另一侧旋转的第二限位件11，当所述偏心翻板9与第一限位件10限位配合时，底部与收水箱4底壁之间形成过流间隙，当所述偏心翻板9与第二限位件11限位配合时，底部与收水箱4底壁接触。本方案中底部与收水箱底壁之间接触仅是设计目标，实际生产应用中，因装配误差、箱室底部杂质等因素会存在较小间隙，该较小间隙仅会导致少量水流通过，并不影响整体装置在该状态下的阻断/限流功能。

所述偏心翻板9通过偏离中线的转轴12与收水箱4内壁旋转连接，所述翻板被转轴12划分为较小端和较大端。

所述第一限位件10对称设置于收水箱4用于连接转轴12的两侧壁上，所述偏心翻板9可在重力作用下实现较小端与所述第一限位件10的限位配合。

所述第一限位件10的设置高度低于转轴12的装配高度。

所述较小端与所述第一限位件10限位接触时，所述偏心翻板9的板面呈倾斜状态，且板面与水平线夹角位于10°～20°之间。

所述第二限位件11设置于收水箱4顶部，当所述偏心翻板9的较大端与所述第二限位件11限位配合时，所述偏心翻板9垂直于水平面。

所述较小端与较大端的长度比值小于1/2。

所述转轴12与收水箱4底部的距离等于转轴12与收水箱4出水端侧壁的距离，所述转轴12的安装高度低于收水箱4高度的1/3。

所述偏心翻板9的高度小于收水箱4内部高度，且当偏心翻板9旋转至垂直于水平面时，偏心翻板9顶部与收水箱4内顶壁之间具有不大于5mm的间隙。

实施例二

本实施例提供了一种可自动控制截污管流量的截流井系统的较佳实施例，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

收水箱4的侧壁具有一定厚度，进水口断面(即第二腔室8与收水箱4的连通断面)设置为矩形，出口端断面(即收水箱4与污水截流管5的连通断面)优先设置成圆形(方便与圆管连接)；轴承14为密封轴承，所述轴承集成在收水箱4侧壁，左右各一个，其距离收水箱内底与距离收水箱出口距离一致；所述轴承所处高度小于收水箱高度的三分之一，作为优选方式，其位置大于收水箱高度的四分之一。

如图3、4所示，轴承安装高度水力计算如下：

转轴将偏心翻板分为两部分，转轴以上为Ⅰ，转轴以下为Ⅱ，设偏心翻板高度为H0，转轴至偏心翻板顶高度为H，取翻板微元△h进行分析，偏心翻板顶部至微元△h高度为h。

当水流淹没偏心翻板时：

部分Ⅰ力矩

部分Ⅱ力矩

使得(FL)

即转轴12位置位于偏心翻板9高度三分之二以下，水流淹没过偏心翻板时，偏心翻板会在水力作用会发生旋转，在水力作用与第二限位件11的双重作用下，偏心翻板会发生闭合。

所述偏心翻板截面尺寸略小于所述收水箱截面尺寸，作为优选方式，偏心翻板与收水箱纵截面平行时，其间隙不大于5mm；所述偏心翻板材料采用轻质复合材料。

所述转轴集成在偏心翻板上，转轴两端略长于偏心翻板，当所述偏心翻板垂直于地面时，所述转轴与轴承平齐；所述转轴安装在轴承上。

第一限位件10集成在收水箱侧壁，左右各一个，其位置低于转轴且靠近收水箱出水口一侧，作为优选方式，第一限位件10与转轴的连线与垂直方向夹角宜为75度，作为优选方式，第一限位件10为向收水箱内部凸出的圆柱体。

第二限位件11位于收水箱内顶部，且位于轴承中轴线一侧，向出水口方向略微偏移，作为优选方式，偏移量不应超过5mm；作为优选方式，第二限位件11为向水箱内部突起的长条圆柱体或长方体。

本发明还提供一种可自动控制截污管流量的截流井系统的施工方法，本系统中收水箱你各部件可进行预制，也可现场浇筑。

实施例三

本实施例提供了一种较优的浇筑施工方法，具体如下：

步骤一，确定截流井平面位置以及截污管直径为D，设计所述自控组件的尺寸以及各组成部件的尺寸及空间位置；

步骤二，将所述转轴集成在所述翻板上，然后将所述轴承安装在所述转轴两端形成转轴组件待用；

步骤三，在截流井截污管始端浇筑所述两端开口、边长为D的收水箱，在浇筑收水箱的同时将步骤二中组装的转轴组件、第一限位件和第二限位件集成在收水箱上；

步骤四，浇筑完成后测试自控组件是否能正常运行，转动翻板，翻板能够顺滑转动，且翻板只在第一限位件与第二限位件控制范围内转动，自然状态下，翻板在第一限位件与自身重力作用下处于倾斜状态。

集成由所述自控组件的截流井建设完成后，截流井可截留旱季污水及初期雨水，以及避免雨水大量进入截污管道，本系统的实现原理如下：

初始状态时，偏心翻板在自身重力以及第一限位件作用下处于倾斜状态，旱季时，合流管中污水通过收水箱与偏心翻板之间空隙进入截污管，此时污水量较小，且截污管设计流量为非满流运行，在设计流量范围内翻板始终处于开启状态。

雨季时，初期雨水与污水通过收水箱与偏心翻板之间空隙进入截污管，此时截污管仍未满管运行。

当降雨中后期，大量雨水进入截污管，收水箱满负荷运行，在水流压力下，偏心翻板旋转，在第二限位件12与水流作用下翻板保持在垂直位置，此时进入截污管的水流被翻板阻断，大部分雨水进入下游雨水管。当降雨停止，收水箱中水位下降，在水力压力作用下，翻板旋转，在第一限位件与自身重力作用下翻板复位，污水从翻板底部进入截污管。

由此可实现当雨水流量较大时，进入截污管流量的自动控制。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。