曲面底一體化污水收集裝置研發(fā)

謝崇寶，張國華，魯少華，盧文娟，陳 娟，謝瑞環(huán)(.中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 000；.北京中灌綠源國際咨詢有限公司，北京 000；.河海大學(xué)，南京 0098；.揚(yáng)州大學(xué)，揚(yáng)州 000；.中灌潤茵(北京)節(jié)水灌溉設(shè)備有限責(zé)任公司，北京 00)

1 研發(fā)目的

為了防止農(nóng)村水污染，需要對污水進(jìn)行集中回收處理。在目前的農(nóng)村污水收集系統(tǒng)中，通常先將用戶排放的污水輸送至污水收集裝置，例如用磚砌成的方形的污水管道連接井，污水再由上述污水收集裝置進(jìn)入污水收集管道進(jìn)行后續(xù)的回收處理。

現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：用戶排放的污水進(jìn)入現(xiàn)有的污水收集裝置后，不能順利地進(jìn)入下一級污水收集管道，在污水管道連接處易形成污水堆積，并散發(fā)令人難以忍受的氣味，而且污水管道連接井施工復(fù)雜，實(shí)際工程中，往往需要現(xiàn)場澆筑或砌筑污水收集井，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。因此，實(shí)踐中，亟須研制一種污水不留存、易施工的污水收集裝置。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文研發(fā)的曲面底一體化污水收集裝置，包括蓋板1，殼體2，進(jìn)水口3，底部4，出水口5，如圖1所示。

如圖1所示，底部4的上表面401具有坡度，且底部4的上表面401的中部相對兩側(cè)凹陷形成內(nèi)凹曲面，內(nèi)凹曲面兩側(cè)的連線方向與坡度的長度方向垂直；殼體2為中空的殼體，殼體2的底端與底部4的上表面401連接，殼體2的頂端開放；出水口5位于殼體2上并且靠近上表面401的坡度的底端，出水口5用于與污水收集管道連通；進(jìn)水口3位于殼體2上，進(jìn)水口3的高度高于出水口5的高度，進(jìn)水口3用于與用戶污水排放管道連通；蓋板1位于殼體2上方。

1-蓋板；2-殼體；3-進(jìn)水口；4-底部；401-上表面；5-出水口；b1-內(nèi)凹曲面凹陷寬度；b2-底部上表面的寬度；h1-內(nèi)凹曲面凹陷高度；θ-圓弧形內(nèi)凹曲面對應(yīng)的圓心角圖1 曲面底一體化污水收集裝置結(jié)構(gòu)、剖面以及曲面結(jié)構(gòu)、圓柱體結(jié)構(gòu)

具體的，底部4的上表面401的坡度為20°～30°，內(nèi)凹曲面的形狀為圓弧形內(nèi)凹曲面，圓弧形內(nèi)凹曲面對應(yīng)的圓心角為120°～180°；殼體2的形狀可以為四棱柱、五棱柱、六棱柱或者八棱柱，也可以為圓柱，殼體2的形狀為棱柱時(shí)，進(jìn)水口3和出水口5分別位于棱柱不同的側(cè)面。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

本裝置的優(yōu)點(diǎn)：①污水收集裝置的底部為斜坡式曲面，污水進(jìn)入該污水收集裝置后，能夠順利地輸出至污水收集管道，曲面底保證污水不留存，減少氣味的散發(fā)；②一體化鑄造包括污水進(jìn)水口和出水口，有利于管道直連；③整體鑄造避免現(xiàn)場施工澆筑集水井，可有效加快施工進(jìn)度和保證集水井的施工質(zhì)量。

3 工作原理

本曲面底一體化污水收集裝置用于設(shè)置在用戶污水排放管道和污水收集管道之間，在使用時(shí)整體埋置于地下。具體工作原理為：

將本污水排放裝置中的進(jìn)水口3與用戶污水排放管道連通，將出水口5與污水排放管道連通。用戶排放的污水由進(jìn)水口3進(jìn)入殼體2后，沿著底部4的上表面401由出水口5輸出，進(jìn)入污水收集管道進(jìn)行后續(xù)的回收處理。

如圖1(d)所示，底部4上表面401的內(nèi)凹曲面的形狀沒有嚴(yán)格的限定，可以是任意形狀的內(nèi)凹曲面。從加工制造的難易程度方面考慮，內(nèi)凹曲面優(yōu)選圓弧形內(nèi)凹曲面。內(nèi)凹曲面凹陷的深度[即圖1(d)4a中h1所表示的底部4上表面401兩側(cè)未凹陷的平面到內(nèi)凹曲面最底部的距離]以及凹陷的寬度[即圖1(d)4a中b1所表示的上表面401未凹陷的部分與內(nèi)凹曲面相交的兩點(diǎn)之間的距離]也沒有嚴(yán)格的限定，只要使污水能夠沿上表面401順利地流入出水口5即可。為了充分發(fā)揮內(nèi)凹曲面對水流的匯集作用，內(nèi)凹曲面凹陷的寬度b1占底部4上表面401的寬度b2的比例優(yōu)選1/2以上。內(nèi)凹曲面的凹陷深度以及凹陷寬度可以根據(jù)用戶排放污水的水量設(shè)計(jì)。當(dāng)水量較大時(shí)，可以采用較大的凹陷的深度和寬度；當(dāng)水量較小時(shí)，可以適當(dāng)減小凹陷的深度和寬度。

在本污水收集裝置中，進(jìn)水口3和出水口5的數(shù)量沒有嚴(yán)格的限定，出水口5的數(shù)量包括但不限于1個(gè)，進(jìn)水口3的數(shù)量應(yīng)當(dāng)與用戶污水排放管道的數(shù)量相匹配。

本污水收集裝置將蓋板1移開后即可對內(nèi)部進(jìn)行清理和維護(hù)。本污水收集裝置的材料沒有特殊的要求，只要能夠耐腐蝕、抗沖擊即可，優(yōu)選塑料。塑料重量輕、容易加工成型、成本低?？梢詾榫垡蚁⒕勐纫蚁?、聚丙烯、ABS等常用塑料。

本污水收集裝置的內(nèi)凹曲面對水流具有匯集的作用，而斜坡則能夠?qū)λ鞯牧鲃悠鸬綄?dǎo)向作用，而且斜坡有利于加快水流的流速。因此，斜坡式內(nèi)凹曲面有利于使水流穩(wěn)定、快速地進(jìn)入污水收集管道，而且沒有死角，污水以及污水中的其他雜物不會滯留在污水收集裝置中，有效避免了污水中的雜質(zhì)堵塞污水管道進(jìn)水口的問題。因此，污水進(jìn)入本污水收集裝置后，能夠順利地由出水口輸出并進(jìn)入污水收集管道。此外，本污水收集裝置可以采用一體化澆筑的方法進(jìn)行預(yù)制，便于現(xiàn)場安裝，提高施工效率。

4 技術(shù)規(guī)格及設(shè)備安裝

曲面底一體化污水收集裝置的技術(shù)規(guī)格參數(shù)：進(jìn)水口、出水口直徑可根據(jù)設(shè)計(jì)需要靈活選用，優(yōu)選75，90，110 mm。

本裝置采用一體化澆筑的方法進(jìn)行預(yù)制，安裝較為方便，一般安裝在地表以下0.8～1 m，具體埋深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和施工條件等因素來確定。本裝置安裝如圖2所示，進(jìn)水口與用戶污水排放管道連通，出水口與污水排放管道連通。

圖2 產(chǎn)品安裝示意圖

5 結(jié) 語

曲面底一體化污水收集裝置已取得國家授權(quán)專利(實(shí)用新型專利：201520308186.7，發(fā)明專利：201510243832.0)，它將傳統(tǒng)的污水收集裝置的底部設(shè)計(jì)為斜坡式內(nèi)凹曲面，不僅使污水水流穩(wěn)定，沒有死角，避免了傳統(tǒng)污水收集裝置的雜物滯留問題，減少了氣味的散發(fā)。同時(shí)，曲面底一體化污水收集裝置可采用一體化澆筑的方法進(jìn)行預(yù)制，一體化鑄造包括污水進(jìn)水口和出水口，有利于管道直連，便于現(xiàn)場安裝，整體鑄造避免現(xiàn)場施工澆筑集水井，可有效保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。

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