调蓄池自动冲洗系统及方法

技术领域

本发明涉及水环境治理技术领域，特别是一种调蓄池自动冲洗系统及方法。

背景技术

调蓄池是城市排水系统中常用到的一种设施，其基本功能是在降雨时将超过污水处理系统承受能力或超过自然水体水环境容量的雨污混合水或初期雨水短暂储存，待天晴后将所储存的水提升至污水收集管网或污水处理系统。由于雨污混合水和初期雨水中含有大量的污染物，尤其是悬浮物，在调蓄池内会形成沉淀，因此，在调蓄池内的水排空后，需对调蓄池进行清洗，以免影响调蓄池后续使用功能。

目前常用的调蓄池冲洗装置包括智能喷射器、拍门冲洗门、水力翻斗、真空冲洗等，各有其最优使用场景及其优缺点，如智能喷射器具有死角多，易受调蓄池立柱影响，数量多，能耗大的缺点；拍门冲洗门、水力翻斗、真空冲洗等具有冲洗不彻底（尤其是池底积泥较厚的情况），无法实现定点冲洗等缺点。中国专利文献CN210066991U记载了一种便于冲洗淤泥的调蓄池，设置了冲洗管对沉淀淤泥进行冲洗，但是当调蓄池面积增大，需要布置的冲洗管过多，这导致冲洗成本大幅增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种调蓄池自动冲洗系统及方法，能够提供冲洗效率，实现自动冲洗。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种调蓄池自动冲洗系统，包括冲洗轨道、行走装置、冲洗架和供管装置；

在调蓄池内设有冲洗轨道，冲洗轨道上设有沿冲洗轨道行走的行走装置，行走装置上设有冲洗架，冲洗架上设有多个喷头，用于冲洗调蓄池池底的沉积淤泥，冲洗架通过冲洗管与冲洗泵组连接；

还设有供管装置，冲洗管卷绕在供管装置的收卷卷筒上，以随着行走装置的行走供应冲洗管。

优选的方案中，调蓄池中间设有调蓄池蓄水区，调蓄池蓄水区的一端设有冲洗储水区，另一端设有排水排泥区；

调蓄池蓄水区与冲洗储水区之间设有溢流挡墙，以使调蓄池蓄水区的上清液溢流进入冲洗储水区；

排水排泥区的底部低于调蓄池蓄水区的底部，在排水排泥区设有重力排泥管。

优选的方案中，重力排泥管设有内设有可转动的涡轮叶片，重力排泥管还设有闸门。

优选的方案中，在冲洗储水区设有冲洗储水区进水管，在排水排泥区设有调蓄池进水口；

在排水排泥区还设有泥浆泵，用于通过压力排出泥浆。

优选的方案中，在调蓄池的上方设有摄像头，摄像头用于观察沉积淤泥的厚度；

在调蓄池蓄水区和冲洗储水区内还设有液位传感器。

优选的方案中，供管装置的结构为：收卷卷筒与收卷电机连接，收卷电机采用定扭矩电机，以使收卷卷筒保持一定的扭矩，当冲洗管受到的拉力大于收卷电机的输出扭矩则送管，当冲洗管受到的拉力小于收卷电机的输出扭矩则收管；

冲洗管的端头穿过收卷卷筒的侧壁从轴心处穿出，在冲洗管的端头设有可转动压力管接头。

优选的方案中，行走装置的结构为：行走座上固设有行走马达，行走马达与行走轮连接，行走轮的轮面与冲洗轨道接触，驱动行走装置行走；

在行走座上设有可摆动的冲洗架，冲洗架的底部设有向水平延伸的硬质管路，硬质管路上设有多个喷嘴；

在行走马达的入口设有换向阀，冲洗管通过换向阀与行走马达连通，行走马达的输出口通过换向阀与喷嘴连接，行走马达与喷嘴构成串联结构。

优选的方案中，所述的冲洗泵组包括至少一个冲洗泵和一个增压泵，冲洗泵与增压泵并联，在冲洗泵的出口设有单向出的第二单向阀，第二单向阀的上游还并联溢流阀，当第二单向阀无法开启，则溢流阀启动，水回流至冲洗泵的入口；

还设有截止阀，冲洗管通过截止阀与喷嘴连接，构成短路结构。

增压泵的输出压力大于冲洗泵的输出压力。

优选的方案中，所述的冲洗轨道成“U”形，在“U”形的冲洗轨道之间设有隔墙，隔墙的高度低于冲洗轨道的高度；

冲洗轨道通过多个轨道立柱支撑在调蓄池池底；

在行走装置初始位置的轨道立柱上设有限位抬杆，当行走装置位于初始位置时，限位抬杆将冲洗架抬起，使喷嘴离开水面。

一种采用上述的调蓄池自动冲洗系统的方法，包括以下步骤：

S1、雨天时，调蓄池开始蓄水，调蓄池水位超过溢流挡墙，使冲洗储水区进水，直至液位传感器检测调蓄池蓄水区的水位达到最高调蓄水位，调蓄池的闸门关闭，停止进水；

S2、天晴后，调蓄池蓄水区开始排水，调蓄池蓄水区的上清液排干后，调蓄池进入冲洗排泥模式；

S3、启动收卷电机，收卷电机输出定扭矩，使冲洗管保持张紧；

S4、启动冲洗泵组的增压泵和冲洗泵，当增压泵进入做功冲程，从冲洗储水区吸入的水带动行走马达转动，行走装置从初始位置沿冲洗轨道行走，冲洗架放下，高压水流冲洗调蓄池池底的沉积淤泥；

当截止阀导通，冲洗架进入原地冲洗模式；

S5、当行走装置走完冲洗轨道的行程，通过摄像头检查冲洗效果，控制换向阀换向，行走装置返回；

通过控制增压泵的工作状态，控制行走装置的行走速度和停止位置；

S6、冲洗完毕后，启动泥浆泵，强制排泥；

通过以上步骤，实现调蓄池沉积淤泥的自动冲洗。

本发明的优势在于：（1）受调蓄池形状影响小，任何池形都可根据需求布置冲洗管路和轨道行走系统，尤其适用于长度很长的调蓄池；（2）一套冲洗系统可用于整个调蓄池，无需每个分区单独设置冲洗系统；（3）可根据需要放开和收起冲洗喷头系统，使其始终保持在调蓄池水面以上，方便检修，避免因长期被污水浸泡而损坏；（4）造价低，尤其对于大型调蓄池，优势更明显。（5）行走装置布置便利，用一组冲洗泵组的动力系统即可完成行走和冲洗的动作。（6）通过电控阀即可方便的调节不同的工作状态，控制非常方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构的示意图。

图2为图1的A-A剖视示意图。。

图3为本发明中转动连接头的结构示意图。

图4为本发明中振捣器使用时的示意图。

图5为本发明中振捣器使用时的示意图。

图6为本发明中振捣器使用时的示意图。

图7为本发明中振捣器使用时的示意图。

图8为本发明的悬垂刮片的横截面示意图。

图中：调蓄池1，供管装置2，收卷电机21，收卷卷筒22，轴承23，可转动压力管接头24，冲洗管25，冲洗泵组3，第一单向阀31，第二单向阀32，第三单向阀33，增压泵34，冲洗泵35，溢流阀36，曲轴37，增压泵电机38，冲洗架4，喷嘴41，悬垂刮片42，行走装置5，换向阀51，行走马达52，行走轮53，传动轮54，行走座55，截止阀56，隔墙6，冲洗储水区7，调蓄池进水口8，冲洗轨道9，同步带91，调蓄池蓄水区10，冲洗储水区进水管11，排水排泥区12，泥浆泵13，重力排泥管14，溢流挡墙15，调蓄池池底16，液位传感器17，沉积淤泥18，限位抬杆19，轨道立柱20，摄像头100。

具体实施方式

实施例1：

如图1~5中，一种调蓄池自动冲洗系统，包括冲洗轨道9、行走装置5、冲洗架4和供管装置2；

如图1中，在调蓄池1内设有冲洗轨道9，冲洗轨道9上设有沿冲洗轨道9行走的行走装置5，行走装置5上设有冲洗架4，冲洗架4上设有多个喷头41，用于冲洗调蓄池池底16的沉积淤泥18，冲洗架4通过冲洗管25与冲洗泵组3连接；设置的冲洗轨道9采用多个轨道立柱20支撑，轨道立柱20以预埋法兰基础固定，采用冲洗轨道9和行走装置5结合的方案能够大幅节省安装成本。

如图6中，还设有供管装置2，冲洗管25卷绕在供管装置2的收卷卷筒22上，以随着行走装置5的行走供应冲洗管25。

优选的方案如图1中，调蓄池1中间设有调蓄池蓄水区10，调蓄池蓄水区10的一端设有冲洗储水区7，另一端设有排水排泥区12；

调蓄池蓄水区10与冲洗储水区7之间设有溢流挡墙15，以使调蓄池蓄水区10的上清液溢流进入冲洗储水区7；

排水排泥区12的底部低于调蓄池蓄水区10的底部，以便于污泥排入，在排水排泥区12设有重力排泥管14。

优选的方案如图1中，重力排泥管14设有内设有可转动的涡轮叶片，重力排泥管14还设有闸门。

优选的方案如图1中，在冲洗储水区7设有冲洗储水区进水管11，在排水排泥区12设有调蓄池进水口8；

在排水排泥区12还设有泥浆泵13，用于通过压力排出泥浆。

优选的方案如图4中，在调蓄池1的上方设有摄像头100，摄像头100用于观察沉积淤泥18的厚度；

在调蓄池蓄水区10和冲洗储水区7内还设有液位传感器17。设置的液位传感器17用于控制调蓄池1的进水，当调蓄池1内液位达到预设位置，则停止进水。

优选的方案如图6中，供管装置2的结构为：收卷卷筒22与收卷电机21连接，收卷电机21采用定扭矩电机，以使收卷卷筒22保持一定的扭矩，在行走工作状态下，当冲洗管25受到的拉力大于收卷电机21的输出扭矩则送管，当冲洗管25受到的拉力小于收卷电机21的输出扭矩则收管；在冲洗状态下，收卷电机21断电不工作。

冲洗管25的端头穿过收卷卷筒22的侧壁从轴心处穿出，在冲洗管25的端头设有可转动压力管接头24。冲洗管25采用带有钢网内芯的胶管，由此结构，避免冲洗管25在卷绕时发生变形。

优选的方案如图6、7中，行走装置5的结构为：行走座55上固设有行走马达52，行走马达52与行走轮53连接，行走轮53的轮面与冲洗轨道9接触，驱动行走装置5行走；

如图7中，在行走座55上设有可摆动的冲洗架4，冲洗架4的底部设有向水平延伸的硬质管路，硬质管路上设有多个喷嘴41；

优选的方案如图7、8中，冲洗架4底部的水平延伸段的底部还设有悬垂刮片42，悬垂刮片42用于刮开淤泥，优选的方案如图8中，所述的悬垂刮片42采用锚的形状；优选的，如图7中，在悬垂刮片42的底部还设有齿。当淤泥的厚度较厚时，行走的悬垂刮片42落在淤泥的表面，悬垂刮片42的齿能够在锚的形状的作用下将淤泥的表面刮起，其效率还要高于冲洗的排淤泥效率。需要说明的，喷嘴41的水平投影位于悬垂刮片42的齿之间。

如图6中，在行走马达52的入口设有换向阀51，通过换向阀51，冲洗管25通过换向阀51与行走马达52连通，行走马达52的输出口通过换向阀51与喷嘴41连接，行走马达52与喷嘴41构成串联结构。换向阀51的作用是切换

优选的方案如图6中，所述的冲洗泵组3包括至少一个冲洗泵35和一个增压泵34，冲洗泵35与增压泵34并联，在冲洗泵35的出口设有单向出的第二单向阀32，第二单向阀32的上游还并联溢流阀36，当第二单向阀32无法开启，则溢流阀36启动，水回流至冲洗泵35的入口；

还设有截止阀56，冲洗管25通过截止阀56与喷嘴41连接，构成短路结构。由此结构，可以不经过行走马达52直通喷嘴41，进入冲洗模式。

增压泵34的输出压力大于冲洗泵35的输出压力。优选的，增压泵34采用单缸或多缸活塞泵，冲洗泵35采用多级离心泵。控制系统，例如PLC或工控机可以控制截止阀56在行走模式和冲洗模式之间自由切换，当导通截止阀56，此时行走装置5工作在原地冲洗模式，相应的收卷电机21也处于断电状态，而当断开截止阀56，行走装置5工作在行走模式，行走装置5沿着冲洗轨道9行走，此时收卷电机21也处于工作状态，将冲洗管25拉直，避免冲洗管25卷绕。

优选的方案如图1中，所述的冲洗轨道9成“U”形，在“U”形的冲洗轨道9之间设有隔墙6，隔墙6的高度低于冲洗轨道9的高度；

冲洗轨道9通过多个轨道立柱20支撑在调蓄池池底16；

在行走装置5初始位置的轨道立柱20上设有限位抬杆19，当行走装置5位于初始位置时，限位抬杆19将冲洗架4抬起，使喷嘴41离开水面。由此结构，避免冲洗架4的底部长期泡在水中被淤泥堵塞。

实施例2：

一种采用上述的调蓄池自动冲洗系统的方法，包括以下步骤：

S1、雨天时，调蓄池1开始蓄水，调蓄池1水位超过溢流挡墙15，使冲洗储水区7进水，直至液位传感器17检测调蓄池蓄水区10的水位达到最高调蓄水位，调蓄池1的闸门关闭，停止进水；

S2、天晴后，调蓄池蓄水区10开始排水，调蓄池蓄水区10的上清液排干后，调蓄池1进入冲洗排泥模式；

S3、启动收卷电机21，收卷电机21输出定扭矩，使冲洗管25保持张紧；

S4、启动冲洗泵组3的增压泵34和冲洗泵35，当增压泵34进入做功冲程，从冲洗储水区7吸入的水，进过换向阀51进入到行走马达52，驱动行走马达52转动，排出的水则进入到冲洗架4的喷嘴41喷出，同时完成冲洗功能。行走装置5从初始位置沿冲洗轨道9行走，冲洗架4离开限位抬杆19被放下，高压水流冲洗调蓄池池底16的沉积淤泥18；该方案用于淤泥堆积不厚，且未干涸的情形。

当截止阀56导通，冲洗架4进入原地冲洗模式；在原地冲洗模式，根据淤泥状况也可以单独启动增压泵34或冲洗泵35。对淤泥较厚，需要同时启动增压泵34或冲洗泵35，在增压泵34驱动悬垂刮片42刮泥的同时，喷嘴41进行高压水的冲洗。

S5、当行走装置5走完冲洗轨道9的行程，通过摄像头100检查冲洗效果，控制换向阀51换向，行走装置5返回；此时收卷电机21工作，将冲洗管25收卷。

通过控制增压泵34的工作状态，控制行走装置5的行走速度和停止位置；开启增压泵34，行走装置5的行走速度较快，且能够起到刮泥的效果。而关闭增压泵34，行走装置5的行走速度较为缓慢。

S6、冲洗完毕后，启动泥浆泵13，强制排泥；

通过以上步骤，实现调蓄池沉积淤泥的自动冲洗。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。