專利名稱：適于沿岸架管的真空截污系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及截污技術(shù)，特別是涉及一種適于沿岸架管的真空截污系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的濱河截污工程一般在周邊下游城市污水管的地方設(shè)置截污管，直接排至市政地下管道；若沒有城市管道，則首先建設(shè)城市污水管道，然后再裝上截污管。根據(jù)布置形式的不同，傳統(tǒng)重力截污技術(shù)可分為以下四種(1)沿河居民區(qū)及單位管道系統(tǒng)大面積改造，實(shí)施雨污分流；( 在沿河居民區(qū)內(nèi)沿與河道平行的里弄設(shè)截污管；C3)沿河岸架設(shè)截污管；(4)沿河岸開挖埋設(shè)截污管。由于老城區(qū)居民區(qū)建成較早，規(guī)劃雜亂無(wú)章，建筑密度較大，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題
1、若在區(qū)內(nèi)實(shí)施大面積管道改造，存在前期調(diào)查工作量相當(dāng)大，工程實(shí)施牽涉面廣、實(shí)施較難、工期較長(zhǎng)、工程投資大等問題。2、濱河帶里弄空間狹小，且本身已有管道，增設(shè)截污管難度較大，因此不宜實(shí)施里弄鋪設(shè)截污管道工程。3、重力管道管徑較大，因此沿河岸掛管對(duì)河道駁坎穩(wěn)定性要求較高，影響河道兩岸的景觀，同時(shí)管徑大造成接管不便，易堵塞而需設(shè)清掃口，管理不便。4、沿河開挖埋管需較大的坡度和埋深，需設(shè)置污水檢查井、提升泵站或倒虹吸管等附屬構(gòu)筑物，致使施工難度、建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)成本大幅度增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種沿岸架管的真空截污系統(tǒng)及真空截污方法，不僅克服了老城區(qū)濱河帶重力截污的弊端，而且節(jié)省了基建投資，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，且便于日常維護(hù)管理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種適于沿岸架管的真空截污系統(tǒng)，包括控制單元、污水收集管道、真空閥井、真空管道和真空泵站，所述污水收集管道連接真空閥井，所述真空閥井內(nèi)設(shè)置有連接所述真空管道的抽水管，抽水管和真空管道之間設(shè)置有真空界面閥，所述真空泵站包括真空罐、真空泵和排污泵，所述真空管道連接所述真空罐，所述真空罐通過管路分別連接所述真空泵和所述排污泵，所述控制單元控制所述真空界面閥的開啟和關(guān)閉，并控制所述真空泵至少在所述真空界面閥開啟時(shí)將所述真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)，以及控制所述排污泵排送污水。優(yōu)選地，所述污水收集管道包括用于接入污水的多根接收立管和連接在所述多根接收立管下部的重力調(diào)蓄管，所述重力調(diào)蓄管連入所述真空閥井。優(yōu)選地，所述污水收集管道和所述真空閥井至少有兩組，所述真空管道包括真空主管和多條真空支管，各組的污水收集管道和真空閥井分別通過相應(yīng)的多條真空支管連接至所述真空主管，所述真空主管連接所述真空罐。優(yōu)選地，所述真空閥井內(nèi)設(shè)置有連接所述控制單元的液位檢測(cè)器，所述真空閥井內(nèi)的液位達(dá)到設(shè)定上限液位時(shí)，所述真空界面閥受控開啟，所述真空閥井內(nèi)的液位降至設(shè)定下限液位時(shí)，所述真空界面閥受控延遲一段時(shí)間后關(guān)閉，所述設(shè)定下限液位不高于所述抽水管管口的水平。更優(yōu)選地，延遲時(shí)間為1秒 4秒。優(yōu)選地，所述真空罐井內(nèi)設(shè)置有連接所述控制單元的液位檢測(cè)器，所述真空罐內(nèi)的液位達(dá)到設(shè)定上限液位時(shí)，所述排污泵受控開啟，所述真空罐內(nèi)的液位降至設(shè)定下限液位時(shí)，所述排污泵受控關(guān)閉。優(yōu)選地，所述負(fù)壓范圍為-0. 03MPa到-0. 065MPa。優(yōu)選地，所述真空閥井上開設(shè)有溢流口。優(yōu)選地，所述真空閥井上設(shè)置有用于傳輸故障信號(hào)的無(wú)線傳輸裝置。優(yōu)選地，在水平路段所述真空管道鋪設(shè)成具有鋸齒狀的縱向截面，
優(yōu)選地，在上坡路段所述真空管道鋪設(shè)成具有鋸齒狀的縱向截面，且鋸齒的齒凹部與齒尖部之間還增設(shè)有一斜向上的提升段以適應(yīng)上坡路段的坡度。更優(yōu)地，每個(gè)鋸齒包括斜向上地依次對(duì)接成齒凹部和齒尖部的兩個(gè)彎頭，優(yōu)選為兩個(gè)45度彎頭，每個(gè)鋸齒的齒尖部以優(yōu)選為0. 2%的向下坡度往前延伸至下一個(gè)鋸齒的齒凹部。一種使用前述的一種真空截污系統(tǒng)的真空截污方法，包括以下步驟
a.通過污水收集管道收集污水并輸送至真空閥井內(nèi)；
b.開啟真空界面閥，使污水通過所述真空界面閥進(jìn)入真空管道而被抽吸至真空泵站的真空罐內(nèi)；
c.通過排污泵將污水排送出所述真空罐；
通過使用真空泵，至少在步驟b將所述真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)。優(yōu)選地，步驟b中，檢測(cè)真空閥井內(nèi)的液位，當(dāng)液位達(dá)到井內(nèi)設(shè)定上限液位時(shí)，開啟真空界面閥，當(dāng)液位降至井內(nèi)設(shè)定下限液位時(shí)，延遲一段時(shí)間后關(guān)閉所述真空界面閥。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是
本發(fā)明利用真空閥井、真空管道和真空泵站形成截污的真空通路，利用負(fù)壓抽吸原理實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的可控排送，具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)
1.真空管道鋪設(shè)不需坡度，適用范圍廣，可以不受河岸走向和坡度的限制；減少了開挖深度，節(jié)省了施工空間，工程量和基建成本。2.傳輸系統(tǒng)處于密封狀態(tài)，輸送流速較大和持續(xù)通風(fēng)，可以防止污水泄露，防止污染物在管道中沉淀淤積，防止異味或臭氣產(chǎn)生，系統(tǒng)基本上不需清掏維護(hù)。3.真空管道可采用塑料管材，可以較好的避免障礙物；同時(shí)管道管徑較小，采用沿河掛管對(duì)河岸穩(wěn)定性要求低，同時(shí)避免了景觀性問題。4.系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，全過程信息化管理，運(yùn)行穩(wěn)定性高，易于實(shí)施日常維護(hù)
管理工作。本發(fā)明的真空截污系統(tǒng)及方法適于沿岸布管，尤其適宜于在建筑密度高、排污口雜亂、地勢(shì)復(fù)雜難以實(shí)施傳統(tǒng)重力截污工程的老城區(qū)濱河帶地區(qū)進(jìn)行截污。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的沿岸架管真空截污系統(tǒng)原理圖； 圖2為一個(gè)實(shí)施例中的真空閥井結(jié)構(gòu)示意圖3為一個(gè)實(shí)施例中的真空泵站結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為一個(gè)實(shí)施例中的真空管道鋪設(shè)方式示意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1 圖3，在一個(gè)實(shí)施例中，真空截污系統(tǒng)包括控制單元7、污水收集管道 1、2、真空閥井3、真空管道4、5和真空泵站6。污水收集管道連接真空閥井3，真空閥井3內(nèi)設(shè)置有連接真空管道4的抽水管，抽水管和真空管道4之間設(shè)置有真空界面閥14。真空泵站包括真空罐9、真空泵12和排污泵10，真空管道連接真空罐9，真空罐9通過管路分別連接真空泵12和排污泵10。工作時(shí)，控制單元7控制真空界面閥3的開啟和關(guān)閉，并控制真空泵12至少在真空界面閥3開啟時(shí)將真空罐9內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓(相對(duì)于大氣壓而言)范圍內(nèi)，以在需要時(shí)將污水從真空閥井3順利抽吸至真空罐9，以及控制排污泵10將真空罐9內(nèi)的污水排送走。真空閥井3和真空罐9內(nèi)優(yōu)選地設(shè)置有液位檢測(cè)器11、13，真空罐9還優(yōu)選地設(shè)置有氣壓計(jì)8?？刂茊卧?連接真空罐9內(nèi)的液位檢測(cè)器11和氣壓計(jì)8及真空閥井3內(nèi)的液位檢測(cè)器13，工作過程中，控制單元7可根據(jù)液位檢測(cè)器13檢測(cè)的液位情況控制開啟真空界面閥，根據(jù)液位檢測(cè)器11檢測(cè)的液位情況控制開啟排污泵以排送污水，以及根據(jù)氣壓計(jì)8檢測(cè)的罐內(nèi)氣壓情況控制真空泵12的運(yùn)作。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解，液位檢測(cè)、氣壓檢測(cè)對(duì)于控制并不是必需的，例如還可以利用流量檢測(cè)，或是設(shè)定定時(shí)開啟及關(guān)斷等。控制單元7優(yōu)選采用PLC控制系統(tǒng)。如圖1所示，污水收集管道可包括多根接收立管1和重力調(diào)蓄管2，重力調(diào)蓄管2 連接入真空閥井。接收立管1安裝在各污水排污口下部，接收立管1下部連接重力收集調(diào)蓄管2，以收集調(diào)蓄污水，斷續(xù)的污水通過重力短管2進(jìn)入真空閥井3。真空閥井3優(yōu)選采用不銹鋼材質(zhì)箱體，如圖2所示，其內(nèi)設(shè)置有液位檢測(cè)裝置13、 真空界面閥14及抽水管。當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定上限時(shí)，液位檢測(cè)裝置將檢測(cè)到的信號(hào)傳至PLC 控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)接收到該信號(hào)后，向真空閥井3內(nèi)的真空界面閥14發(fā)出開啟信號(hào)， 真空界面閥14開啟，污水被抽吸到真空管道。設(shè)定下限液位不高于抽水管管口的水平，污水液位下降到設(shè)定下限時(shí)，液位檢測(cè)系統(tǒng)再次發(fā)出信號(hào)至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出延時(shí)關(guān)閉信號(hào)，真空界面閥延時(shí)關(guān)閉。延時(shí)時(shí)間可調(diào)，例如1 4s，具體可視真空管道傳輸距離大小而定。真空界面閥關(guān)閉的時(shí)延過程中，真空管道吸入一定的大氣，氣體將推動(dòng)污水在真空管網(wǎng)內(nèi)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直至真空泵站。延時(shí)之后控制真空界面閥14關(guān)閉。真空閥井3上可根據(jù)需要設(shè)置溢流口，使得當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障、檢修或者雨天水量較大時(shí)使部分水溢流，從而維持真空截污系統(tǒng)的正常運(yùn)行。污水可溢流至河道，避免造成上級(jí)城市市政管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)、真空閥井3的頂部等適當(dāng)位置可安裝無(wú)線傳輸裝置15，借此可遠(yuǎn)程傳輸故障信息至維護(hù)人員的移動(dòng)通訊設(shè)施，以便于日常維護(hù)工作的開展。如圖1所示，污水收集管道1、2和真空閥井3可設(shè)置多組，以適應(yīng)多處地點(diǎn)截污的需求，真空管道包括真空主管5和多條真空支管4，各組的污水收集管道和真空閥井分別通過相應(yīng)的真空支管4連接至真空主管5，真空主管5連接真空罐9。真空管道外部?jī)?yōu)選設(shè)置石棉保溫材料，從而保證冬季氣溫較低時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如圖3所示，真空罐9內(nèi)安裝液位檢測(cè)器11和氣壓計(jì)8，氣壓計(jì)8例如為電接點(diǎn)真空壓力表。可以設(shè)置多個(gè)真空泵12和排污泵10以構(gòu)成真空泵組和排污泵組，真空泵組的進(jìn)氣口通過管路和截止閥(未圖示)與真空罐9連接，真空泵組負(fù)責(zé)維持真空罐9及其連接的真空管網(wǎng)真空度；排污泵組的進(jìn)口通過管路與真空罐9連接，負(fù)責(zé)將罐內(nèi)的污水排放至下級(jí)污水管網(wǎng)或污水處理廠。根據(jù)所接收的電接點(diǎn)真空壓力表的檢測(cè)信號(hào)，PLC控制系統(tǒng)控制真空泵的啟閉，使真空罐9內(nèi)的負(fù)壓保持在設(shè)定的上限值和下限值之間，優(yōu)選為-0. 03MPa 到-0.065MI^之間。當(dāng)真空罐9內(nèi)的壓力低于設(shè)定下限值時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制開啟真空泵組；達(dá)到上限值時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制關(guān)閉真空泵組。當(dāng)真空罐9內(nèi)收集的污水達(dá)到設(shè)定的上限液位時(shí)，根據(jù)液位檢測(cè)器傳來(lái)的液位檢測(cè)信號(hào)，PLC控制系統(tǒng)控制排污泵組開啟，將污水輸送至上級(jí)管網(wǎng)或污水處理廠，直至當(dāng)污水降到設(shè)定的下限液位時(shí)，控制排污泵組關(guān)閉。真空泵站6優(yōu)選還設(shè)置有尾氣處理裝置，從而可減小對(duì)環(huán)境的污染?？刂茊卧?運(yùn)行方式可以設(shè)置為手動(dòng)或自動(dòng)?？刹捎糜|摸式的可視化操作界面。 通過安裝計(jì)數(shù)器，可記錄真空泵站運(yùn)行參數(shù)。圖4表示了真空管道優(yōu)選的鋪設(shè)方式。如圖4所示，在上坡路段(a)和水平路段 (b)，真空管道為鋸齒狀鋪設(shè)，即真空管道呈現(xiàn)鋸齒狀的縱向截面，每個(gè)鋸齒包括斜向上地依次對(duì)接成齒凹部Bl和齒尖部B2的兩個(gè)彎頭，優(yōu)選為兩個(gè)45度彎頭，其中，在上坡路段的鋸齒的齒凹部與齒尖部之間還增設(shè)有一斜向上的提升段B3以適應(yīng)上坡路段的坡度。更優(yōu)選地，每個(gè)鋸齒的齒尖部B2以0. 2%的向下坡度往前延伸至下一個(gè)鋸齒的齒凹部Bi。在下坡路段(c)，真空管道可按實(shí)際坡度平整鋪設(shè)而不設(shè)置鋸齒。在一個(gè)實(shí)施例中，使用前述的一種真空截污系統(tǒng)的真空截污方法包括以下步驟
a.通過污水收集管道收集污水并輸送至真空閥井內(nèi)；
b.開啟真空界面閥，使污水通過所述真空界面閥進(jìn)入真空管道而被抽吸至真空泵站的真空罐內(nèi)；
c.通過排污泵將污水排送出所述真空罐；
通過使用真空泵，至少在步驟b將所述真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)。優(yōu)選地，步驟b中，檢測(cè)真空閥井內(nèi)的液位，當(dāng)液位達(dá)到井內(nèi)設(shè)定上限液位時(shí)，開啟真空界面閥，當(dāng)液位降至井內(nèi)設(shè)定下限液位時(shí)，延遲一段時(shí)間后關(guān)閉所述真空界面閥。真空截污方法更優(yōu)的實(shí)施方式可結(jié)合附圖1-4參考前述內(nèi)容，不再予以贅述。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種適于沿岸架管的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，包括控制單元、污水收集管道、真空閥井、真空管道和真空泵站，所述污水收集管道連接真空閥井，所述真空閥井內(nèi)設(shè)置有連接所述真空管道的抽水管，所述抽水管和所述真空管道之間設(shè)置有真空界面閥，所述真空泵站包括真空罐、真空泵和排污泵，所述真空管道連接所述真空罐，所述真空罐通過管路分別連接所述真空泵和所述排污泵，所述控制單元控制所述真空界面閥的開啟和關(guān)閉，并控制所述真空泵至少在所述真空界面閥開啟時(shí)將所述真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)，以及控制所述排污泵排送污水。
2.如權(quán)利要求1所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述污水收集管道包括用于接入污水的多根接收立管和連接在所述多根接收立管下部的重力調(diào)蓄管，所述重力調(diào)蓄管連入所述真空閥井。
3.如權(quán)利要求1所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述污水收集管道和所述真空閥井至少有兩組，所述真空管道包括真空主管和多條真空支管，各組的污水收集管道和真空閥井分別通過相應(yīng)的多條真空支管連接至所述真空主管，所述真空主管連接所述真空罐。
4.如權(quán)利要求1 3所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述真空閥井內(nèi)設(shè)置有連接所述控制單元的液位檢測(cè)器，所述真空閥井內(nèi)的液位達(dá)到設(shè)定上限液位時(shí)，所述真空界面閥受控開啟，所述真空閥井內(nèi)的液位降至設(shè)定下限液位時(shí)，所述真空界面閥受控延遲一段時(shí)間后關(guān)閉，所述設(shè)定下限液位不高于所述抽水管管口的水平。
5.如權(quán)利要求4所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，延遲時(shí)間為1秒 4秒。
6.如權(quán)利要求1 3所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述真空罐井內(nèi)設(shè)置有連接所述控制單元的液位檢測(cè)器，所述真空罐內(nèi)的液位達(dá)到設(shè)定上限液位時(shí)，所述排污泵受控開啟，所述真空罐內(nèi)的液位降至設(shè)定下限液位時(shí)，所述排污泵受控關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求1 3所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述真空罐設(shè)置有連接所述控制單元的氣壓計(jì)，所述負(fù)壓范圍為-0. 03MPa到-0. 065MPa。
8.如權(quán)利要求1 3所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述真空閥井上開設(shè)有溢流□。
9.如權(quán)利要求1 3所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，所述真空閥井上設(shè)置有用于傳輸故障信號(hào)的無(wú)線傳輸裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，在水平路段所述真空管道鋪設(shè)成具有鋸齒狀的縱向截面。
11.如權(quán)利要求1所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，在上坡路段所述真空管道鋪設(shè)成具有鋸齒狀的縱向截面，且鋸齒的齒凹部與齒尖部之間還增設(shè)有一斜向上的提升段以適應(yīng)上坡路段的坡度。
12.如權(quán)利要求10 11所述的真空截污系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)鋸齒包括斜向上地依次對(duì)接成齒凹部和齒尖部的兩個(gè)彎頭，優(yōu)選為兩個(gè)45度彎頭，每個(gè)鋸齒的齒尖部以優(yōu)選為 0. 2%的向下坡度往前延伸至下一個(gè)鋸齒的齒凹部。
13.一種使用如權(quán)利要求1 12任一項(xiàng)所述的真空截污系統(tǒng)的真空截污方法，其特征在于，包括以下步驟a.通過污水收集管道收集污水并輸送至真空閥井內(nèi)；b.開啟真空界面閥，使污水通過所述真空界面閥進(jìn)入真空管道而被抽吸至真空泵站的真空罐內(nèi)；c.通過排污泵將污水排送出所述真空罐；通過使用真空泵，至少在步驟b將所述真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的真空截污方法，其特征在于，步驟b中，檢測(cè)真空閥井內(nèi)的液位，當(dāng)液位達(dá)到井內(nèi)設(shè)定上限液位時(shí)，開啟真空界面閥，當(dāng)液位降至井內(nèi)設(shè)定下限液位時(shí)， 延遲一段時(shí)間后關(guān)閉所述真空界面閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適于沿岸架管的真空截污系統(tǒng)，包括控制單元、污水收集管道、真空閥井、真空管道和真空泵站，污水收集管道連接真空閥井，真空閥井內(nèi)設(shè)置有連接真空管道的抽水管，抽水管和真空管道之間設(shè)置有真空界面閥，真空泵站包括真空罐、真空泵和排污泵，真空管道連接真空罐，真空罐通過管路分別連接真空泵和排污泵，控制單元控制真空界面閥的開啟和關(guān)閉，并控制真空泵至少在真空界面閥開啟時(shí)將真空罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定的負(fù)壓范圍內(nèi)，以及控制排污泵排送污水。本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種適于沿岸架管的真空截污方法。本發(fā)明不僅克服了老城區(qū)濱河帶重力截污的弊端，而且節(jié)省了基建投資，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，且便于日常維護(hù)管理。
文檔編號(hào)E03F5/22GK102242550SQ20111008531
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者劉艷臣, 張澤新, 管運(yùn)濤, 許光明, 陳俊, 靳軍濤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院