CN102493547A - 地下调蓄管涵的自动清淤*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下调蓄管涵的自动清淤***，包括设置在所述调蓄管涵内可滑移的清淤装置，所述调蓄管涵的末端设置有排淤池及排污泵；所述自动清淤***还包括一曝气***；所述曝气***包括设置在所述调蓄管涵底部的排气管道，所述排气管道下侧开设有多个曝气孔。本发明的自动清淤***还可以包括一跌水蓄能装置。本发明的自动清淤***具有结构简单、节约能源、自动化程度高、清淤效果好等有益效果。

Description

地下调蓄管涵的自动清淤***

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种用于城市防汛的地下调蓄管涵的自动清淤***。

背景技术

由于我国城市防汛排水***的规划和建设的滞后，导致我国大中城市普遍存在雨季内涝的问题。当短时强降雨引起的内涝现象发生时，地表径流携带大量的污染物进入城市水体，导致水体水质受到严重污染，给城市带来巨大的经济损失和严重的生态破坏。

为解决城市内涝问题，惯常的思路是扩建或新建排水管网及雨水处理厂站。但是，受工程用地、道路、建筑物和地下管线等多方面因素的制约，扩建或新建管网和雨水处理厂的实施难度很大。针对我国目前大中城市人口数量大、用地数量少、建筑和街道以及管线布局复杂等特点，通过高效利用深层地下空间，采用具有调蓄容量可提升、对环境影响小、可分散和集中处理等特点的调蓄管涵技术成为大中城市解决城市防汛及雨天面源污染的良好选择。

深层地下调蓄管涵一般建于城市建筑物及地下轨道交通的下部，大致位于地面以下20-50米深的范围。雨水或雨污水携带的颗粒污染物会在调蓄期间淤积在地下的调蓄管涵中，减少调蓄管涵的有效调蓄容积，造成调蓄管涵淤塞。这些因素限制了深层地下调蓄管涵的推广应用。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种地下调蓄管涵的自动清淤***以解决上述问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种地下调蓄管涵的自动清淤***，以自动清理地下调蓄管涵内的淤积沉淀物。

为实现上述目的，本发明提供了一种地下调蓄管涵的自动清淤***，包括设置在所述调蓄管涵内可滑移的清淤装置，所述调蓄管涵的末端设置有排淤池及排污泵；所述自动清淤***还包括一曝气***；所述曝气***包括设置在所述调蓄管涵底部的排气管道，所述排气管道下侧开设有多个曝气孔。

较佳地，所述排气管道与气源连通并通过所述曝气孔向所述调蓄管涵内排气以使所述调蓄管涵内的淤积物悬浮在所述调蓄管涵中。

本发明通过在自动清淤***中增置曝气***，使淤积在调蓄管涵底部的沉淀物悬浮起来，增进了自动清淤的效果。

较佳地，所述清淤装置包括可在所述调蓄管涵内位移的滑移组件及与所述滑移组件固定的档泥部件。所述滑移组件包括设置在所述调蓄管涵内侧的导轨及在所述导轨上滑移的滑移部。

本发明通过在自动清淤***中设置带档泥部件的滑移组件，在水力之外通过外力推动淤积在调蓄管涵底部的沉淀物，进一步增进了自动清淤的效果。

较佳地，所述自动清淤***的动力源自一跌水蓄能装置。

本发明通过在自动清淤***中增设了跌水蓄能装置，既实现了对入流污水的消能作用，减少了入流污水对调蓄管涵的冲刷破坏，又利用入流污水自由跌落产生的动能转化为电能，为清淤装置中的滑移组件提供动力，还为曝气***提供气源，提高了整个清淤***的自动化程度。

较佳地，所述跌水蓄能装置包括设置在跌水竖井中的至少一叶轮机。所述叶轮机设置在所述跌水竖井的底部。

较佳地，所述叶轮机的动力输出端与一空气压缩机的动力输入端相连，所述空气压缩机与压缩空气储存罐连通。所述压缩空气储存罐设置有两路出口，一路出口与所述排气管道连通，另一路出口连接一利用压缩空气发电的发电机。

本发明通过在压缩空气储存罐设置两路出口，使压缩空气储存罐既为发电机提供能源，又为曝气***提供压缩气源，简化了整个***的结构。

较佳地，所述滑移部和\或所述排污泵的动力源自所述发电机。

本发明的有益效果是：

本发明的地下调蓄管涵的自动清淤***，由于上述结构设计，通过设置清淤装置和曝气***，增进了***的清淤效果，具有结构简单、清淤效果好等有益效果。

尤其是，本发明的地下调蓄管涵的自动清淤***还设置了跌水蓄能装置，减少了入流污水对调蓄管涵的冲刷破坏，同时通过将污水入流过程中产生的大量能量转化为压缩空气储存，具有良好的能量转化和能源利用效率。在调蓄管涵排水期间，自动清淤***提供曝气功能使淤积物悬浮。在调蓄管涵的排水末期，储存的压缩空气转化为电能为清淤装置提供动力，实现了地下调蓄管涵的自动清淤，将调蓄管涵在实际应用中的原有的限制性因素转化为有利因素。

本发明的自动清淤***，跌水蓄能装置和清淤装置等可通过自动控制***实现自动运行，无需专人管理操作及工人下井作业，进一步增进了***的自动化程度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一实施例的整体结构示意图。

图2是图1中A-A局部剖面结构示意图。

图3是本发明又一实施例的整体结构示意图。

图4是图3中B-B剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示位于地下深处的调蓄管涵1，入流污水由C处流入调蓄管涵1内，经调蓄，再由D处排出，进入污水管网。在此过程中，淤积物会沉淀在调蓄管涵1的管底。

本发明的地下调蓄管涵的自动清淤***用于对淤积物的清理，主要包括设置在调蓄管涵1内可滑移的清淤装置2、曝气***，设置在调蓄管涵1末端的排淤池31及排污泵32。

清淤装置2包括可在调蓄管涵1内位移的滑移组件21，及与滑移组件21固定的档泥板22。

具体地，本实施例中，滑移组件21包括两根分设在调蓄管涵1内两侧壁上的导轨211，及在导轨211上滑移的滚轮212。导轨211由调蓄管涵1的起始端连接到末端，为滚轮212的移动提供导向。滚轮212在外部动力驱动下可沿导轨211移动。档泥板22固定在滚轮212的轴臂上，可随滚轮212一起沿导轨211移动。

显然，在不同的具体实施例中，滑移组件的实现方式不局限于上述结构。例如，滑移组件可以由导轨和滑块构成。档泥板可以固定在滑块上，或与滑块为一体结构。再例如，导轨可以只布置一根，设置在调蓄管涵的中部。

如图2所示，曝气***包括气源(图中未示出)，及设置在调蓄管涵1底部的排气管道41。排气管道41下侧开设有多个曝气孔，曝气孔的开口向下，与排气管道41的底部呈一定夹角，例如为左、右45°设置，以避免被淤积物堵塞。排气管道41与气源连通，在调蓄管涵1排水期间通过多个曝气孔排放压缩空气，以使调蓄管涵1内的淤积物悬浮在调蓄管涵1中。

以下说明本发明的应用：

调蓄管涵1在暴雨、洪水等特殊天气条件下，储存超出城市排水管网正常流量的雨污水，在此过程中，雨污水中的污物、泥沙等沉淀在调蓄管涵1的底部，仅靠水流动力难以彻底清淤。

当降雨入流等状况结束后，城市排水管网有空余容量后，开启调蓄管涵1的排水***。此时，启动清淤装置2，滑移组件21带动档泥板22在调蓄管涵1内移动去污，使淤积在调蓄管涵1底部的沉积物被推送到排污池31中，沉积物悬浮在雨污水中被排污泵32一起抽送提升进入城市排水管网，进而传输到污水处理厂站进行处理。

为保证清淤效果，可通过自动控制***设置使清淤装置2在电能供给充足的条件下沿调蓄管涵1进行多次往返，以完全清除淤积物。清淤结束后，清淤装置2停止于调蓄管涵1的起始端，准备进行下次的清淤工作。

尤其是，本发明增设了曝气***，在清淤的过程中，开启曝气***，通过排气管道41的多个曝气孔排放压缩空气至雨污水中，增进沉积物的悬浮效果，最终强化了清淤效果。

实施例2：

如图3、图4所示，本实施例是对实施例1的进一步优化，在清淤装置和曝气***的基础上，增设了一跌水蓄能装置。跌水蓄能装置主要包括设置在跌水竖井51底部的一级叶轮机52(在不同实施例中，根据落差及入流流量等不同参数，可以设置多级叶轮机以满足消能需求)。叶轮机52主要包括传动杆521及叶轮522，用于消除雨污水从较大高度自由跌落而产生的势能，并将该势能转化为动能。

叶轮机52的动力输出端通过一组变速齿轮53与一空气压缩机54的动力输入端动力相连，空气压缩机54与压缩空气储存罐55连通。通过上述结构，空气压缩机54将叶轮机52传输的能量转化为压缩空气，并储存在压缩空气罐55中，空气压缩机54与压缩空气罐55的连接管路中还可设置逆止阀。

压缩空气储存罐55设置有两路出口。其中，一路出口与排气管道41连通，为曝气***提供气源。另一路出口连接一利用压缩空气发电的发电机56。发电机56可配备电表计量发电量，配备稳定***以提供稳定的电力供应。该发电机56在调蓄管涵1的排水末期将压缩空气的能量转化为电能，通过线路***57为滑移组件21提供动力，也可以同时为排污泵32提供动力。

城市排水管网在强降雨期内所收集的雨污水经截留泵站截留后进入跌水竖井51，水流自跌水竖井51的跌水入流口C处自由跌落进入跌水竖井51。C处采用跌水入流口的目的主要是使入流的水流的势能不因跌水竖井51的摩擦而产生过大损失，从而将该势能最大程度地转化为动能。

进入跌水竖井51的水流在自由跌落后达到叶轮机52处，高速跌落的水流在叶轮机52的叶轮522的阻碍下流速降低，叶轮522在水流动能的推动下高速旋转，将产生的动能通过传输装置向上传输到变速齿轮53处。该处装置实现了对水流的消能和能量的传输，水流经过叶轮机52后，低速降落进入调蓄管涵1，避免了从高处跌落的水流对调蓄管涵1底部的剧烈冲击，减少了对调蓄管涵1底部的冲刷破坏。

变速齿轮53在叶轮522带动下高速旋转，同时带动空气压缩机54工作，将吸入的空气压缩后送入压缩空气储存罐55内进行储存。该处实现了将水流动能转化为压缩空气的内能的技术目的。

为便于维修保养，跌水蓄能装置中的变速齿轮53、空气压缩机54、压缩空气储存罐55、发电机56等设备可设置在地表靠近跌水竖井51处。

以下说明本发明的自动清淤***的操作方法及应用：

本发明的自动清淤***，采用跌水竖井蓄能实现调蓄管涵的入流消能，并将蓄能转换为电能，为调蓄期间清除淤积沉淀物提供能量，其主要工作步骤为：

在雨污水进入跌水竖井51时，驱动叶轮机52高速旋转，叶轮机52通过变速齿轮53驱动空气压缩机54工作将动能转化为压缩空气，并将压缩空气储存在压缩空气储存罐55中。

在调蓄管涵1的排水过程中，开动压缩空气储存罐55通过排气管41向调蓄管涵1内排气，使部分淤积物悬浮随水流排出调蓄管涵1。

在调蓄管涵1内的储存雨污水被提升结束之前，停止向排气管41提供压缩空气，转而由压缩空气储存罐55释放压缩空气，通过压缩空气的驱动使发电机56工作，产生稳定的电流，通过线路***57的传输，驱动位于调蓄管涵1内的清淤装置2的滑移组件21沿轨道211自调蓄管涵1起始端向末端移动，清淤装置2的挡泥板22将沉积在调蓄管涵1底部的淤泥推移到调蓄管涵末端的排淤池31中，通过排污泵32将调蓄管涵1内的带淤积物的雨污水进行提升，进入城市排水管网，进而传输到污水处理厂站进行处理。

在调蓄管涵1的日常运行过程中，主要采取压缩空气通过调蓄管涵1底部的多条排气管道41曝气的方式，进行沉积淤积物的再悬浮清除。由于曝气方式并不能完全清理调蓄管涵1内的淤积物，因此可以采取清淤装置间隔3-6个月进行一次清淤。

整个自动清淤***的结构安装和使用可保证调蓄管涵***的自动化运行，无需专人值守及人工下井作业。

整体上，本发明由于上述结构设计，将调蓄管涵入流过程中的大量动能进行储存转化，用于深层地下调蓄管涵的清淤耗能，节约了能源，提高了***的自动化程度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地下调蓄管涵的自动清淤***，包括设置在所述调蓄管涵内可滑移的清淤装置，所述调蓄管涵的末端设置有排淤池及排污泵；其特征在于：所述自动清淤***还包括一曝气***；所述曝气***包括设置在所述调蓄管涵底部的排气管道，所述排气管道下侧开设有多个曝气孔。

2.如权利要求1所述的自动清淤***，其特征在于：所述排气管道与气源连通并通过所述曝气孔向所述调蓄管涵内排气以使所述调蓄管涵内的淤积物悬浮在所述调蓄管涵中。

3.如权利要求1所述的自动清淤***，其特征在于：所述清淤装置包括可在所述调蓄管涵内位移的滑移组件及与所述滑移组件固定的档泥部件。

4.如权利要求3所述的自动清淤***，其特征在于：所述滑移组件包括设置在所述调蓄管涵内侧的导轨及在所述导轨上滑移的滑移部。

5.如权利要求1至4任一所述的自动清淤***，其特征在于：所述自动清淤***的动力源自一跌水蓄能装置。

6.如权利要求5所述的自动清淤***，其特征在于：所述跌水蓄能装置包括设置在跌水竖井中的至少一叶轮机。

7.如权利要求6所述的自动清淤***，其特征在于：所述叶轮机设置在所述跌水竖井的底部。

8.如权利要求6所述的自动清淤***，其特征在于：所述叶轮机的动力输出端与一空气压缩机的动力输入端相连，所述空气压缩机与压缩空气储存罐连通。

9.如权利要求8所述的自动清淤***，其特征在于：所述压缩空气储存罐设置有两路出口，一路出口与所述排气管道连通，另一路出口连接一利用压缩空气发电的发电机。

10.如权利要求9所述的自动清淤***，其特征在于：所述滑移部和\或所述排污泵的动力源自所述发电机。

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