專利名稱：地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于城市防汛的地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于我國(guó)城市防汛排水系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)的滯后，導(dǎo)致我國(guó)大中城市普遍存在雨季內(nèi)澇的問題。當(dāng)短時(shí)強(qiáng)降雨引起的內(nèi)澇現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，地表徑流攜帶大量的污染物進(jìn)入城市水體，導(dǎo)致水體水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，給城市帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的生態(tài)破壞。
為解決城市內(nèi)澇問題，慣常的思路是擴(kuò)建或新建排水管網(wǎng)及雨水處理廠站。但是， 受工程用地、道路、建筑物和地下管線等多方面因素的制約，擴(kuò)建或新建管網(wǎng)和雨水處理廠的實(shí)施難度很大。針對(duì)我國(guó)目前大中城市人口數(shù)量大、用地?cái)?shù)量少、建筑和街道以及管線布局復(fù)雜等特點(diǎn)，通過高效利用深層地下空間，采用具有調(diào)蓄容量可提升、對(duì)環(huán)境影響小、可分散和集中處理等特點(diǎn)的調(diào)蓄管涵技術(shù)成為大中城市解決城市防汛及雨天面源污染的良好選擇。
深層地下調(diào)蓄管涵一般建于城市建筑物及地下軌道交通的下部，大致位于地面以下20-50米深的范圍。雨水或雨污水?dāng)y帶的顆粒污染物會(huì)在調(diào)蓄期間淤積在地下的調(diào)蓄管涵中，減少調(diào)蓄管涵的有效調(diào)蓄容積，造成調(diào)蓄管涵淤塞。這些因素限制了深層地下調(diào)蓄管涵的推廣應(yīng)用。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)以解決上述問題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，以自動(dòng)清理地下調(diào)蓄管涵內(nèi)的淤積沉淀物。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)可滑移的清淤裝置，所述調(diào)蓄管涵的末端設(shè)置有排淤池及排污泵；所述自動(dòng)清淤系統(tǒng)還包括一曝氣系統(tǒng)；所述曝氣系統(tǒng)包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵底部的排氣管道， 所述排氣管道下側(cè)開設(shè)有多個(gè)曝氣孔。
較佳地，所述排氣管道與氣源連通并通過所述曝氣孔向所述調(diào)蓄管涵內(nèi)排氣以使所述調(diào)蓄管涵內(nèi)的淤積物懸浮在所述調(diào)蓄管涵中。
本發(fā)明通過在自動(dòng)清淤系統(tǒng)中增置曝氣系統(tǒng)，使淤積在調(diào)蓄管涵底部的沉淀物懸浮起來，增進(jìn)了自動(dòng)清淤的效果。
較佳地，所述清淤裝置包括可在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)位移的滑移組件及與所述滑移組件固定的檔泥部件。所述滑移組件包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)側(cè)的導(dǎo)軌及在所述導(dǎo)軌上滑移的滑移部。
本發(fā)明通過在自動(dòng)清淤系統(tǒng)中設(shè)置帶檔泥部件的滑移組件，在水力之外通過外力推動(dòng)淤積在調(diào)蓄管涵底部的沉淀物，進(jìn)一步增進(jìn)了自動(dòng)清淤的效果。
較佳地，所述自動(dòng)清淤系統(tǒng)的動(dòng)力源自一跌水蓄能裝置。
本發(fā)明通過在自動(dòng)清淤系統(tǒng)中增設(shè)了跌水蓄能裝置，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)入流污水的消能作用，減少了入流污水對(duì)調(diào)蓄管涵的沖刷破壞，又利用入流污水自由跌落產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為清淤裝置中的滑移組件提供動(dòng)力，還為曝氣系統(tǒng)提供氣源，提高了整個(gè)清淤系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
較佳地，所述跌水蓄能裝置包括設(shè)置在跌水豎井中的至少一葉輪機(jī)。所述葉輪機(jī)設(shè)置在所述跌水豎井的底部。
較佳地，所述葉輪機(jī)的動(dòng)力輸出端與一空氣壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入端相連，所述空氣壓縮機(jī)與壓縮空氣儲(chǔ)存罐連通。所述壓縮空氣儲(chǔ)存罐設(shè)置有兩路出口，一路出口與所述排氣管道連通，另一路出口連接一利用壓縮空氣發(fā)電的發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明通過在壓縮空氣儲(chǔ)存罐設(shè)置兩路出口，使壓縮空氣儲(chǔ)存罐既為發(fā)電機(jī)提供能源，又為曝氣系統(tǒng)提供壓縮氣源，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
較佳地，所述滑移部和\或所述排污泵的動(dòng)力源自所述發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，由于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過設(shè)置清淤裝置和曝氣系統(tǒng)，增進(jìn)了系統(tǒng)的清淤效果，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清淤效果好等有益效果。
尤其是，本發(fā)明的地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)還設(shè)置了跌水蓄能裝置，減少了入流污水對(duì)調(diào)蓄管涵的沖刷破壞，同時(shí)通過將污水入流過程中產(chǎn)生的大量能量轉(zhuǎn)化為壓縮空氣儲(chǔ)存，具有良好的能量轉(zhuǎn)化和能源利用效率。在調(diào)蓄管涵排水期間，自動(dòng)清淤系統(tǒng)提供曝氣功能使淤積物懸浮。在調(diào)蓄管涵的排水末期，儲(chǔ)存的壓縮空氣轉(zhuǎn)化為電能為清淤裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤，將調(diào)蓄管涵在實(shí)際應(yīng)用中的原有的限制性因素轉(zhuǎn)化為有利因素。
本發(fā)明的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，跌水蓄能裝置和清淤裝置等可通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無需專人管理操作及工人下井作業(yè)，進(jìn)一步增進(jìn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中A-A局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明又一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示位于地下深處的調(diào)蓄管涵1，入流污水由C處流入調(diào)蓄管涵1內(nèi)，經(jīng)調(diào)蓄，再由D處排出，進(jìn)入污水管網(wǎng)。在此過程中，淤積物會(huì)沉淀在調(diào)蓄管涵1的管底。
本發(fā)明的地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)用于對(duì)淤積物的清理，主要包括設(shè)置在調(diào)蓄管涵1內(nèi)可滑移的清淤裝置2、曝氣系統(tǒng)，設(shè)置在調(diào)蓄管涵1末端的排淤池31及排污泵 32。
清淤裝置2包括可在調(diào)蓄管涵1內(nèi)位移的滑移組件21，及與滑移組件21固定的檔泥板22。
具體地，本實(shí)施例中，滑移組件21包括兩根分設(shè)在調(diào)蓄管涵1內(nèi)兩側(cè)壁上的導(dǎo)軌 211，及在導(dǎo)軌211上滑移的滾輪212。導(dǎo)軌211由調(diào)蓄管涵1的起始端連接到末端，為滾輪212的移動(dòng)提供導(dǎo)向。滾輪212在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下可沿導(dǎo)軌211移動(dòng)。檔泥板22固定在滾輪212的軸臂上，可隨滾輪212 —起沿導(dǎo)軌211移動(dòng)。
顯然，在不同的具體實(shí)施例中，滑移組件的實(shí)現(xiàn)方式不局限于上述結(jié)構(gòu)。例如，滑移組件可以由導(dǎo)軌和滑塊構(gòu)成。檔泥板可以固定在滑塊上，或與滑塊為一體結(jié)構(gòu)。再例如， 導(dǎo)軌可以只布置一根，設(shè)置在調(diào)蓄管涵的中部。
如圖2所示，曝氣系統(tǒng)包括氣源(圖中未示出)，及設(shè)置在調(diào)蓄管涵1底部的排氣管道41。排氣管道41下側(cè)開設(shè)有多個(gè)曝氣孔，曝氣孔的開口向下，與排氣管道41的底部呈一定夾角，例如為左、右45°設(shè)置，以避免被淤積物堵塞。排氣管道41與氣源連通，在調(diào)蓄管涵1排水期間通過多個(gè)曝氣孔排放壓縮空氣，以使調(diào)蓄管涵1內(nèi)的淤積物懸浮在調(diào)蓄管涵1中。
以下說明本發(fā)明的應(yīng)用
調(diào)蓄管涵1在暴雨、洪水等特殊天氣條件下，儲(chǔ)存超出城市排水管網(wǎng)正常流量的雨污水，在此過程中，雨污水中的污物、泥沙等沉淀在調(diào)蓄管涵1的底部，僅靠水流動(dòng)力難以徹底清淤。
當(dāng)降雨入流等狀況結(jié)束后，城市排水管網(wǎng)有空余容量后，開啟調(diào)蓄管涵1的排水系統(tǒng)。此時(shí)，啟動(dòng)清淤裝置2，滑移組件21帶動(dòng)檔泥板22在調(diào)蓄管涵1內(nèi)移動(dòng)去污，使淤積在調(diào)蓄管涵1底部的沉積物被推送到排污池31中，沉積物懸浮在雨污水中被排污泵32 — 起抽送提升進(jìn)入城市排水管網(wǎng)，進(jìn)而傳輸?shù)轿鬯幚韽S站進(jìn)行處理。
為保證清淤效果，可通過自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置使清淤裝置2在電能供給充足的條件下沿調(diào)蓄管涵1進(jìn)行多次往返，以完全清除淤積物。清淤結(jié)束后，清淤裝置2停止于調(diào)蓄管涵1的起始端，準(zhǔn)備進(jìn)行下次的清淤工作。
尤其是，本發(fā)明增設(shè)了曝氣系統(tǒng)，在清淤的過程中，開啟曝氣系統(tǒng)，通過排氣管道 41的多個(gè)曝氣孔排放壓縮空氣至雨污水中，增進(jìn)沉積物的懸浮效果，最終強(qiáng)化了清淤效果。
實(shí)施例2
如圖3、圖4所示，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施例1的進(jìn)一步優(yōu)化，在清淤裝置和曝氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一跌水蓄能裝置。跌水蓄能裝置主要包括設(shè)置在跌水豎井51底部的一級(jí)葉輪機(jī)52(在不同實(shí)施例中，根據(jù)落差及入流流量等不同參數(shù)，可以設(shè)置多級(jí)葉輪機(jī)以滿足消能需求)。葉輪機(jī)52主要包括傳動(dòng)桿521及葉輪522，用于消除雨污水從較大高度自由跌落而產(chǎn)生的勢(shì)能，并將該勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
葉輪機(jī)52的動(dòng)力輸出端通過一組變速齒輪53與一空氣壓縮機(jī)M的動(dòng)力輸入端動(dòng)力相連，空氣壓縮機(jī)M與壓縮空氣儲(chǔ)存罐55連通。通過上述結(jié)構(gòu)，空氣壓縮機(jī)M將葉輪機(jī)52傳輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)化為壓縮空氣，并儲(chǔ)存在壓縮空氣罐55中，空氣壓縮機(jī)M與壓縮空氣罐55的連接管路中還可設(shè)置逆止閥。
壓縮空氣儲(chǔ)存罐55設(shè)置有兩路出口。其中，一路出口與排氣管道41連通，為曝氣系統(tǒng)提供氣源。另一路出口連接一利用壓縮空氣發(fā)電的發(fā)電機(jī)56。發(fā)電機(jī)56可配備電表計(jì)量發(fā)電量，配備穩(wěn)定系統(tǒng)以提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。該發(fā)電機(jī)56在調(diào)蓄管涵1的排水末期將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為電能，通過線路系統(tǒng)57為滑移組件21提供動(dòng)力，也可以同時(shí)為排污泵32提供動(dòng)力。
城市排水管網(wǎng)在強(qiáng)降雨期內(nèi)所收集的雨污水經(jīng)截留泵站截留后進(jìn)入跌水豎井51， 水流自跌水豎井51的跌水入流口 C處自由跌落進(jìn)入跌水豎井51。C處采用跌水入流口的目的主要是使入流的水流的勢(shì)能不因跌水豎井51的摩擦而產(chǎn)生過大損失，從而將該勢(shì)能最大程度地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
進(jìn)入跌水豎井51的水流在自由跌落后達(dá)到葉輪機(jī)52處，高速跌落的水流在葉輪機(jī)52的葉輪522的阻礙下流速降低，葉輪522在水流動(dòng)能的推動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的動(dòng)能通過傳輸裝置向上傳輸?shù)阶兯冽X輪53處。該處裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)水流的消能和能量的傳輸， 水流經(jīng)過葉輪機(jī)52后，低速降落進(jìn)入調(diào)蓄管涵1，避免了從高處跌落的水流對(duì)調(diào)蓄管涵1底部的劇烈沖擊，減少了對(duì)調(diào)蓄管涵1底部的沖刷破壞。
變速齒輪53在葉輪522帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)M工作，將吸入的空氣壓縮后送入壓縮空氣儲(chǔ)存罐55內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存。該處實(shí)現(xiàn)了將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的內(nèi)能的技術(shù)目的。
為便于維修保養(yǎng)，跌水蓄能裝置中的變速齒輪53、空氣壓縮機(jī)M、壓縮空氣儲(chǔ)存罐55、發(fā)電機(jī)56等設(shè)備可設(shè)置在地表靠近跌水豎井51處。
以下說明本發(fā)明的自動(dòng)清淤系統(tǒng)的操作方法及應(yīng)用
本發(fā)明的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，采用跌水豎井蓄能實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄管涵的入流消能，并將蓄能轉(zhuǎn)換為電能，為調(diào)蓄期間清除淤積沉淀物提供能量，其主要工作步驟為
在雨污水進(jìn)入跌水豎井51時(shí)，驅(qū)動(dòng)葉輪機(jī)52高速旋轉(zhuǎn)，葉輪機(jī)52通過變速齒輪 53驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)M工作將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣，并將壓縮空氣儲(chǔ)存在壓縮空氣儲(chǔ)存罐 55中。
在調(diào)蓄管涵1的排水過程中，開動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)存罐55通過排氣管41向調(diào)蓄管涵 1內(nèi)排氣，使部分淤積物懸浮隨水流排出調(diào)蓄管涵1。
在調(diào)蓄管涵1內(nèi)的儲(chǔ)存雨污水被提升結(jié)束之前，停止向排氣管41提供壓縮空氣， 轉(zhuǎn)而由壓縮空氣儲(chǔ)存罐55釋放壓縮空氣，通過壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)使發(fā)電機(jī)56工作，產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，通過線路系統(tǒng)57的傳輸，驅(qū)動(dòng)位于調(diào)蓄管涵1內(nèi)的清淤裝置2的滑移組件21沿軌道211自調(diào)蓄管涵1起始端向末端移動(dòng)，清淤裝置2的擋泥板22將沉積在調(diào)蓄管涵1底部的淤泥推移到調(diào)蓄管涵末端的排淤池31中，通過排污泵32將調(diào)蓄管涵1內(nèi)的帶淤積物的雨污水進(jìn)行提升，進(jìn)入城市排水管網(wǎng)，進(jìn)而傳輸?shù)轿鬯幚韽S站進(jìn)行處理。
在調(diào)蓄管涵1的日常運(yùn)行過程中，主要采取壓縮空氣通過調(diào)蓄管涵1底部的多條排氣管道41曝氣的方式，進(jìn)行沉積淤積物的再懸浮清除。由于曝氣方式并不能完全清理調(diào)蓄管涵1內(nèi)的淤積物，因此可以采取清淤裝置間隔3-6個(gè)月進(jìn)行一次清淤。
整個(gè)自動(dòng)清淤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安裝和使用可保證調(diào)蓄管涵系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，無需專人值守及人工下井作業(yè)。
整體上，本發(fā)明由于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將調(diào)蓄管涵入流過程中的大量動(dòng)能進(jìn)行儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化，用于深層地下調(diào)蓄管涵的清淤耗能，節(jié)約了能源，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)可滑移的清淤裝置，所述調(diào)蓄管涵的末端設(shè)置有排淤池及排污泵；其特征在于所述自動(dòng)清淤系統(tǒng)還包括一曝氣系統(tǒng)；所述曝氣系統(tǒng)包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵底部的排氣管道，所述排氣管道下側(cè)開設(shè)有多個(gè)曝氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述排氣管道與氣源連通并通過所述曝氣孔向所述調(diào)蓄管涵內(nèi)排氣以使所述調(diào)蓄管涵內(nèi)的淤積物懸浮在所述調(diào)蓄管涵中。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述清淤裝置包括可在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)位移的滑移組件及與所述滑移組件固定的檔泥部件。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述滑移組件包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)側(cè)的導(dǎo)軌及在所述導(dǎo)軌上滑移的滑移部。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述自動(dòng)清淤系統(tǒng)的動(dòng)力源自一跌水蓄能裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述跌水蓄能裝置包括設(shè)置在跌水豎井中的至少一葉輪機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述葉輪機(jī)設(shè)置在所述跌水豎井的底部。
8.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述葉輪機(jī)的動(dòng)力輸出端與一空氣壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入端相連，所述空氣壓縮機(jī)與壓縮空氣儲(chǔ)存罐連通。
9.如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮空氣儲(chǔ)存罐設(shè)置有兩路出口，一路出口與所述排氣管道連通，另一路出口連接一利用壓縮空氣發(fā)電的發(fā)電機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，其特征在于所述滑移部和\或所述排污泵的動(dòng)力源自所述發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地下調(diào)蓄管涵的自動(dòng)清淤系統(tǒng)，包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵內(nèi)可滑移的清淤裝置，所述調(diào)蓄管涵的末端設(shè)置有排淤池及排污泵；所述自動(dòng)清淤系統(tǒng)還包括一曝氣系統(tǒng)；所述曝氣系統(tǒng)包括設(shè)置在所述調(diào)蓄管涵底部的排氣管道，所述排氣管道下側(cè)開設(shè)有多個(gè)曝氣孔。本發(fā)明的自動(dòng)清淤系統(tǒng)還可以包括一跌水蓄能裝置。本發(fā)明的自動(dòng)清淤系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、自動(dòng)化程度高、清淤效果好等有益效果。
文檔編號(hào)E03F7/10GK102493547SQ201110393758
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者張善發(fā), 賈仁勇 申請(qǐng)人:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院