一种老城区合流制溢流污染控制系统及方法

技术领域

本发明涉及合流制排水系统改造技术领域，具体涉及一种老城区合流制溢流污染控制系统及方法。

背景技术

随着城市发展和国家对生态文明建设的愈发重视，城市水环境和卫生环境治理变得更加迫切。合流制老城区，建设年代久远，排水管道建设标准低，下雨时经常因排水管网过流能力或下游污水处理厂处理能力不足，造成污水冒溢，不仅影响城市环境卫生安全，同时初期雨水和合流制溢流污水流入水体，污染水环境。

为解决上述问题，通常是沿水体新建截流管道，将各排口溢流合流污水截流至调蓄设施，同时扩建合流管道；或是进行雨、污分流改造，新建一套污水管网系统或雨水管网系统。但是，老城区建设密度高，地下管线复杂，建设空间严重受限，新建排水管道或调蓄设施施工影响大、实施困难、投资大，造成项目难以推进，且效果不明显。

因此，有必要研究一种老城区合流制溢流污染控制系统及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种老城区合流制溢流污染控制系统及方法。

本发明提供一种老城区合流制溢流污染控制系统，包括污水管网系统、雨水管网系统、合流管网系统、城市污水处理系统、道路系统；

所述污水管网系统和雨水管网系统的出水口均与合流管网系统的进水口连接，所述合流管网系统与城市污水处理系统连接，所述城市污水处理系统、合流管网系统的出水口均与排放水体连接；

所述污水管网系统包括出户管、污水检查井、污水支管，所述出户管和污水支管通过污水检查井连接；

所述雨水管网系统包括雨水井、雨水井连接管、雨水检查井、雨水支管，所述雨水井连接管一端与雨水井连接，另一端与雨水检查井或合流检查井连接，所述雨水检查井与雨水支管连接；

所述合流管网系统包括合流支管、合流检查井、合流干管，所述合流支管用于将雨水支管以及污水支管与合流检查井连接，所述合流干管的末端与排放水体连接；

所述城市污水处理系统与合流干管连接，所述城市污水处理系统用于处理合流干管中的污水；

所述污水检查井、雨水检查井、合流检查井以及雨水井均设置有防冒溢装置，当井内的水位接近地面时，所述防冒溢装置可防止污水自井内冒溢以及防止地面雨水进入井内；

所述道路系统包括社区道路和市政道路，所述社区道路坡向社区外的市政道路，所述市政道路坡向排放水体，所述道路系统用于将无法进入井内的雨水引流至排放水体。

通过在污水检查井、雨水井、雨水检查井以及合流检查井上设置防冒溢装置，使得当污水检查井、雨水检查井、合流检查井以及雨水井的水位接近地面时，防冒溢装置能够关闭污水检查井、雨水检查井以及合流检查井井盖的排气孔和雨水井的进水口，阻止雨水继续进入，并防止井内的污水溢出，避免了污水冒溢威胁城市环境卫生安全以及污水随地表径流入水体而污染水环境；无法进入检查井或雨水井的雨水则会顺着社区道路和市政道路直接排向排放水体，此时的雨水为降雨中后期雨水，较为干净，直接排入排放水体，对排放水体影响较小。防冒溢装置的施工以及调整社区道路和市政道路纵坡的施工，实施简单容易，施工影响小，适用于老城区的实际情况，便于项目推进。

进一步地，无法坡向市政道路的社区道路和无法坡向排放水体的市政道路的低点处设置有与排放水体连通的排水通道，所述排水通道用于将无法顺着社区道路和市政道路流入排放水体的雨水直接排至排放水体。

对于难以通过改变道路纵坡进行雨水引流的情况，可通过设置排水通道将雨水直接排至排放水体。

进一步地，所述污水检查井、雨水检查井以及合流检查井采用相同的防冒溢装置，所述污水检查井包括井盖以及设置在井盖上的第一防冒溢装置，所述井盖上开设有排气孔，所述第一防冒溢装置包括设置在井盖内侧的封堵盖和导向件，所述封堵盖的一端与井盖通过铰链转动连接，所述封堵盖的另一端连接有拉绳，所述拉绳的一端与封堵盖连接，所述拉绳的另一端穿过导向件并连接有第一浮体，所述第一浮体的重力大于铰链的力矩，所述拉绳与导向件活动连接，所述拉绳根据第一浮体的漂浮高度控制封堵盖的转动从而控制排气孔的开闭。

第一防冒溢装置通过第一浮体的升降控制封堵盖的转动，从而实现了对检查井井盖排气孔开闭的自动控制，第一防冒溢装置为水力控制，无需人力控制或自控装置，运行简单，安全可靠，节省人力和财力，并且第一防冒溢装置可直接在原有的井盖上进行安装改造，进一步节省了成本。

进一步地，所述雨水井包括篦圈、设置在篦圈上的雨水篦子，所述雨水篦子下方设置有第二防冒溢装置，所述第二防冒溢装置包括设置在篦圈上的雨水斗，所述雨水斗的下端设置有挡板，所述挡板的一端与雨水斗转动连接，所述挡板底部设置有第二浮体，所述第二浮体随着雨水井中的水位升降带动挡板转动从而打开或封闭雨水斗的下端。

第二防冒溢装置通过第二浮体的升降控制挡板的转动，从而实现了对雨水井进水口的开闭的自动控制，第二防冒溢装置也为水力控制，无需人力控制或自控装置，运行简单，安全可靠，节省人力和财力。并且第二防冒溢装置可直接在原有的雨水篦子下安装雨水斗，施工简单，无需更换现有雨水篦子，进一步节省了成本。

进一步地，所述挡板的边缘设置有橡胶圈，所述橡胶圈用于与雨水斗下端贴合防止雨水井内的污水通过。

通过设置橡胶圈能够提高挡板和雨水斗下端面的密封性，防止污水从挡板和雨水斗下端面之间的间隙通过。

进一步地，所述雨水斗与篦圈接触的部位设置有橡胶垫。

通过设置橡胶垫，能够防止污水从雨水斗和篦圈之间的间隙通过。

进一步地，所述浮体设置在远离挡板与雨水斗转动连接的一端。

浮体设置在远离挡板与雨水斗转动连接的一端，能够提高浮体对挡板的施加的力矩，使得挡板与雨水斗下端紧贴。

进一步地，所述雨水篦子的一侧与篦圈转动连接，所述雨水篦子的另一侧设置有固定锁，所述固定锁用于防止雨水斗被顶起。

固定锁可将雨水斗固定在雨水井内，防止雨水井内高水位时顶托雨水斗而造成污水冒溢。

本发明还提供一种老城区合流制溢流污染控制方法，包括：雨天降雨初期，初期雨水和污水经污水管网系统、雨水管网系统和合流管网系统进入城市污水处理系统处理后排入排放水体；

雨天降雨增大时，雨水井和检查井内水位高涨至接近地面时，防冒溢装置将检查井井盖的排气孔和雨水井关闭，防止井内污水的冒溢以及雨水的进入，污水管网系统中的污水正常通过城市污水处理系统处理后排入排放水体，较干净的中后期雨水顺着社区道路和市政道路排至排放水体，从而实现雨污分流，控制初期雨水污染和合流制溢流污染，避免污水冒溢威胁城市环境卫生安全和污水进入水体而污染水环境。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的一种老城区合流制溢流污染控制系统，在晴天时，污水经污水管网系统、合流管网系统进入城市污水处理系统处理，处理达标后进入排放水体；雨天降雨初期时，初期雨水和污水经雨水管网系统、污水管网系统、合流管网系统进入城市污水处理厂系统处理，处理达标后进入排放水体；雨天降雨增大时，雨水井和检查井内水位高涨至接近地面时，检查井井盖的排气孔和雨水井内的雨水斗均关闭，防止污水冒溢，而污水管网系统中的污水正常进入污水管网系统，较干净的中后期雨水不能进入雨水管网系统，顺着道路排入水体；从而实现了雨污分流，控制了初期雨水污染和合流制溢流污染，既避免了污水冒溢威胁城市环境卫生安全，也避免了污水随地表径流入排放水体而污染水环境，治理效果好。

2、本发明仅需改造现有检查井井盖、现有雨水篦子以及调整社区道路和市政道路的纵坡，施工简单容易，施工影响小，投资省，便于项目推进，适用于老城区改造。

3、本发明的防冒溢装置为水力控制，无需人力控制或自控装置，运行简单，安全可靠，节省人力和财力。

附图说明

图1为本发明的老城区合流制溢流污染控制系统的结构示意图；

图2为本发明井盖打开排气孔时的主视图；

图3为本发明井盖打开排气孔时污水检查井的剖视图；

图4为本发明井盖关闭排气孔时的主视图；

图5为本发明井盖关闭排气孔时污水检查井的剖视图；

图6为本发明雨水篦子的结构示意图；

图7为本发明雨水井的雨水斗打开状态下的剖视图；

图8为本发明雨水井的雨水斗关闭状态下的剖视图。

附图标记：污水检查井1；井体1.1；井座1.2；井盖1.3；排气孔1.4；封堵盖1.5；铰链1.6；固定环1.7；导向件1.8；拉绳1.9；第一浮体1.10；出户管2；污水支管3；雨水井4；雨水井井体4.1；篦圈4.2；雨水篦子4.3；雨水斗4.4；橡胶垫4.5；挡板4.6；转轴4.7；第二浮体4.8；转动槽4.9；转动块4.10；销轴4.11；固定锁4.12；雨水井连接管5；雨水支管6；合流支管7；合流干管8；截流井9；第一闸门9.1；第二闸门9.2；截流管道10；污水处理厂11；出水管12；社区道路13；市政道路14；雨水检查井15；合流检查井16。

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。

如图1所示，一种老城区合流制溢流污染控制系统，包括污水管网系统、雨水管网系统、合流管网系统、城市污水处理系统、道路系统；

污水管网系统和雨水管网系统的出水口均与合流管网系统的进水口连接，合流管网系统与城市污水处理系统连接，城市污水处理系统、合流管网系统的出水口均与排放水体连接。

污水管网系统包括多个出户管2、与多个出户管2对应的多个污水检查井1、污水支管3，出户管2的一端与排水户连接，出户管2的另一端与污水检查井1连接，污水检查井1通过污水支管3与合流管网系统连接；排水户为居民小区、学校、医院、企事业单位等有生活污水产生的区域。

雨水管网系统包括多个雨水井4、雨水井连接管5、雨水检查井15、雨水支管6，雨水井4设置在社区道路13和市政道路14两侧，社区道路13和市政道路14上的雨水可流入雨水井4，雨水井4通过雨水井连接管5与雨水检查井15或合流检查井16连接，雨水检查井15通过雨水支管6与合流管网系统连接。

合流管网系统包括合流支管7、合流检查井16、合流干管8，合流支管7用于将雨水支管6以及污水支管3与合流检查井16连接，合流干管8的末端与排放水体连接。

城市污水处理系统与合流干管8连接，城市污水处理系统用于处理合流干管8中的污水。

城市污水处理系统包括截流井9、污水处理厂11，截流井9的进水口与合流干管8连接，截流井9设置有两个出水口，两个出水口分别设置有第一闸门9.1和第二闸门9.2，第一闸门9.1对应的出水口与排放水体连接，第一闸门9.1位于截流井9内部下游端，用于拦截旱季污水和雨季合流污水，防止污水进入排放水体，第二闸门9.2对应的出水口通过截流管道10与污水处理厂11连接，第二闸门9.2位于截流井9内部侧面，用于控制截流的旱季污水和雨季合流污水进入污水处理厂11，污水处理厂11将经过净化处理的污水通过出水管12排至排放水体。

上述的污水检查井1、雨水井4、雨水检查井15以及合流检查井16均设置有用于防止污水冒溢的防冒溢装置，防冒溢装置能够在井内水位较高时关闭检查井井盖的排气孔和雨水井的进水口，防止污水冒溢，也能够阻挡路面雨水继续排入检查井或雨水井。

道路系统包括社区道路13和市政道路14，社区道路13坡向社区外的市政道路14，市政道路14坡向排放水体。防冒溢装置关闭检查井井盖的排气孔和雨水井的进水口后，雨水可顺着社区道路13排至市政道路14，然后顺着市政道路14直接排入排放水体。

如图2、3所示，污水检查井1包括井体1.1、设置在井体1.1顶部的井座1.2，井座1.2上设置有井盖1.3，井盖1.3上设置有第一防冒溢装置，井盖1.3上开设有排气孔1.4，第一防冒溢装置包括设置在井盖1.3内侧的封堵盖1.5和导向件1.8，封堵盖1.5靠近排气孔1.4，封堵盖1.5的表面平行于井盖1.3，封堵盖1.5的一端与井盖1.3通过铰链1.6转动连接，封堵盖1.5的另一端连接有拉绳1.9，封堵盖1.5上设置有固定环1.7，拉绳1.9的一端通过固定环1.7与封堵盖1.5连接，拉绳1.9的另一端穿过导向件1.8并连接有第一浮体1.10，导向件1.8为中心开孔的环状结构，其固定在井盖1.3内侧，拉绳1.9穿过导向件1.8的中心孔与导向件1.8活动连接，第一浮体1.10的重力大于铰链1.6的力矩。

可以理解的是，如图4、5所示，当污水检查井1中的水位较低时，第一浮体1.10未受到水的浮力，在第一浮体1.10的重力作用下，封堵盖1.5在拉绳1.9的拉力作用下转动至排气孔1.4一侧，此时排气孔1.4处于打开状态，如图2、3所示，当污水检查井1中的水位较高时，第一浮体1.10由于受到水的浮力，拉绳1.9的拉力消失，封堵盖1.5在铰链1.6的作用下转动至与排气孔1.4重合，将排气孔1.4封闭，此时排气孔1.4处于关闭状态，从而实现了污水检查井1的防冒溢功能。

本实施例中，污水检查井1、雨水检查井15以及合流检查井16均采用相同的防冒溢装置。

如图6、7所示，雨水井4包括雨水井井体4.1、雨水篦子4.3、雨水斗4.4，雨水井井体4.1顶部设置有方形的篦圈4.2，雨水篦子4.3和雨水斗4.4均设置在篦圈4.2上，雨水篦子4.3和雨水斗4.4的边缘均放置在篦圈4.2上，雨水斗4.4设置在雨水篦子4.3下方。雨水斗4.4即为第二防冒溢装置。

如图6所示，雨水篦子4.3上设置有多个长条状开口，地面上的雨水可通过开口流入雨水井4。

篦圈4.2的一个侧壁上开设有两个转动槽4.9，雨水篦子4.3的一侧设置有与两个转动槽4.9对应的转动块4.10，转动块4.10设置在转动槽4.9内，转动块4.10通过销轴4.11与篦圈4.2转动连接，方便打开雨水篦子4.3。

雨水篦子4.3远离转动块4.10一侧设置有固定锁4.12，雨水篦子4.3远离转动块4.10一侧可通过固定锁4.12与篦圈4.2底部连接，使得雨水篦子4.3固定在篦圈4.2上，同时也将雨水斗4.4固定在篦圈4.2上。

如图7所示，雨水斗4.4的顶部边缘设置有一圈平行于雨水篦子4.3的支撑板，雨水斗4.4通过支撑板放置在篦圈4.2上，支撑板和篦圈4.2之间设置有橡胶垫4.5，橡胶垫4.5能够提高支撑板和篦圈4.2之间的密封性；雨水斗4.4的上下两端开口，雨水斗4.4的截面呈倒梯形，其下端设置有挡板4.6，挡板4.6的一端与雨水斗4.4下端通过转轴4.7转动连接，挡板4.6的另一端设置有第二浮体4.8，第二浮体4.8设置在挡板4.6远离雨水斗4.4一侧，挡板4.6的面积略大于雨水斗4.4下端的开口面积，挡板4.6靠近雨水斗4.4一侧的边缘设置有一圈橡胶圈，橡胶圈与雨水斗4.4下端紧贴，能够提高挡板4.6的封闭效果。

可以理解的是，如图7所示，当雨水井4内的水位较低时，雨水斗4.4的下端为打开状态，如图8所示，随着水位升高，第二浮体4.8也随之上升，第二浮体4.8带动挡板4.6转动，当水位靠近雨水斗4.4下端时，挡板4.6转动至水平状态，挡板4.6上的橡胶圈与雨水斗4.4下端紧贴，此时雨水斗4.4下端开口被挡板4.6封闭，雨水无法流入雨水井4，随着水位进一步升高至雨水斗4.4顶部，由于雨水斗4.4顶部的支撑板与篦圈4.2之间设置有橡胶垫4.5，并且雨水斗4.4在固定锁4.12的作用下不会因为水的顶托作用而向上移动，因此雨水井4中的污水无法流出，防止了污水冒溢。

上述老城区合流制溢流污染控制系统的控制方法为：晴天时，第一闸门9.1处于关闭状态，第二闸门9.2处于打开状态，排水户排放的污水经污水管网系统、合流管网系统输送至截流井9，再经截流管道10输送至污水处理厂11，经处理达标后，通过出水管12排入排放水体。

降雨初期时，初期雨水和污水分别经过雨水管网系统、污水管网系统进入合流管网系统，污水经过合流管网系统输送至截流井9，再经截流管道10输送至污水处理厂11，经处理达标后，通过出水管12排入水体；降雨增大，当检查井和雨水井内水位高涨至接近地面时，井盖1.3的排气孔1.4和雨水井内的雨水斗4.4均关闭，防止污水冒溢以及雨水进入，排水户的污水正常进入污水管网系统、合流管网系统及污水处理厂11系统，中后期雨水不能进入雨水管网系统，而是顺着社区道路13、市政道路14排入排放水体，由于中后期雨水较为干净，对排放水体的影响也相对较小，采用此方法解决了老城区初期雨水污染和合流制溢流污染的问题，而且通过对社区道路13和市政道路14纵坡的调整，也避免了道路大面积积水的情况。

本发明仅需改造现有检查井井盖1.3、在现有雨水篦子4.3下增加雨水斗4.4、调整社区道路13和市政道路14纵坡即可解决污水冒溢、初期雨水污染和合流制溢流污染的问题，施工简单容易，施工影响小，投资省，且便于项目推进。此外，第一防冒溢装置和第二防冒溢装置均为水力控制，无需人力控制或自控装置，运行简单，安全可靠，进一步节省了人力和财力。

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。