一种基于锥体控制等截流量截流井的设计-机电一体化论文.docx

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一种基于锥体控制等截流量截流井的设计

机电一体化论文

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论文导读:：分析了国内常用的污水截流井类型及其优缺点，提出了一种由液面高度控制截流量的新型截流井。该设计可用以解决在现有污水处理厂处理、储存能力和截流井、管网储存能力的不变的情况下，减少稀释后的雨污混合水过多地进入截流管，实现截流流域污染物截流的最大化。

关键词：截流井，等截流量，锥体控制

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0引言

城市污水截流井是合流制管道中一个重要的附属构筑物，其主要功能是将城市旱流污水和初期雨水截流入污水截流管，以免城市水体受到更为严重的污染[1]。截流井设计的基本要求可归纳为几点[2]:1）保证旱流时污水的截流；2）雨天时保证初期雨水的截流，当达到设计截流倍数时，能顺畅地溢流排入水体；3）安全可靠、截流效率高，维修量少，管理方便，能适应不同截流倍数的要求；4）构造简单、加工方便、造价便宜。

1国内常用污水截流井类型及其优缺点

国内目前涉及截流井设计及计算的规范和规程主要包括了《合流制系统污水截流井设计规程》(CECS91:97)(以下简称《规程》)、《室外排水设计规范》(GB50101—2005)、《给水排水设计手册》(第5册)等[3]。在《规程》中提及的污水截流井型式主要有三种，即溢流堰式、截流槽式、跳跃堰式截流井。

1.1溢流堰式截流井

其结构如图1所示。溢流堰式截流井是在井中设置溢流堰，当上游来水过多时机电一体化论文，超量的水从堰顶跌落排入溢流管。其应用范围一般在雨、污水管道基本一致或合流管道与污水管道高程相仿时。在两条管道间加两个检查井做连接管，并在雨水或合流管内加设档堰论文格式。挡堰可以砌砖或做成木板闸，挡堰和挡板的高度视截流污水量的大小而定。这样在非汛期，管道内的污水被堰或堰板挡住，折返进入污水管。而当雨季来临，合流管或雨水管道内的雨污混合水就会越过堰排入河湖中。

根据堰的平面布置形式不同，溢流堰可以分为正堰、斜堰、侧堰和曲线堰。侧堰式截流井在合流制截污系统中的应用是较为成熟的一种[4]。

1.2截流槽式截流井

其结构如图2所示，截流槽式截流井一般只用于已建的合流制管道，该截流井不用改变下游管道，它可以由已建合流制管道上的污水检查井改造而成。但由于其截流量难以控制,在雨季时将会有大量的雨水进入截流管道，增加污水处理厂的负荷，当污水截流倍数值选择不当时，污水又会截不净，因此在使用中受到一定的限制。

1.3跳跃堰式截流井

其结构如图3所示。跳跃堰式截流井是一种主要的截流井形式,该种井的中间固定堰高度可根据手册提供的公式计算到。由于设计周期较长，而合流管道的旱季污水量在工程竣工之前会有所变化，故将固定堰的上部改为砖砌，且不砌至设计标高，当投入使用后再根据实际水量进行节。但它的使用受到一定的条件限制，即其下游排水管应为新敷设管道。对于已有的合流制管道，不宜采用跳跃式截流井(只有在能降低下管道标高的条件下方可采用)。

图1图2图3

2锥体控制等截流量截流井

2.1工作原理

如图4所示，一般截流井包括：内部中空且具有一定容积的外形为正方体或长方体的井体机电一体化论文，井体壁上至少一个雨污混合水流进口即合流管，截流污水的截流管，溢流堰和溢流管。锥体控制等截流量截流井的特征在于带浮力控制装置的锥体装置。

1.合流管2.溢流管3.截流管4.内锥5.滑杆6.滑套7.滑块8.摇杆9.拉杆10.杠杆和浮球

图4

锥体装置由锥管和内锥组成，锥管的左端与截流管连接，内锥位于锥管内，与锥管同轴，两者的表面之间有一定间隙，内锥的右端与滑杆固定连接。

浮力控制装置由滑杆、滑套、滑块、摇杆、拉杆、杠杆和浮球组成，滑杆的左端与内锥固定连接，右端与滑块铰接，中间位于、滑套内，滑套与井体固定连接，摇杆是一根弯杆，中间弯头处与井体铰接，垂直端部分位于滑块内，另一端与拉杆铰接，拉杆的另一端与杠杆的中间部分铰接，杠杆的一端与浮球固定连接，另一端与井体铰接。

当旱流或雨量较小时，截流井内水面较低，浮球下落机电一体化论文，带动杠杆逆时针转动，杠杆推动拉杆向下运动，拉杆推动摇杆逆时针转动，摇杆带动滑块向右运动，滑块带动滑杆向右运动，滑杆带动内锥向右运动，内锥与锥管之间的间隙加大论文格式。但由于此时水面较低，截流管口的污水的压强较小，流速较小，流量一定。而当雨量较大时，截流井内水面逐渐升高，浮球抬起，带动内锥向左运动，内锥与锥管之间的间隙减小。但由于此时水面较高，截流管口的污水的压强较大，流速较大，流量也一定。如果将浮力控制装置中的各个构件的尺寸合理确定，就能使锥体左右移动的距离与水面高度相对应，从而使截流管的截流量恒定。

2.2相关计算过程

（1）当井内的液面高度有h1变化至h2时，截流管处的水流速度变化有v1变化至v2，如图5所示。

根据伯努利方程有[6]：

式中:为沿