依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的检查井

摘要

本发明公开了一种依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的检查井，包括检查井，在检查井内壁的一侧有上游污水支管，检查井的底部是污水主管道，上游污水支管的水流向下流入污水主管道，在检查井底部安装有扬水水车，该扬水水车位于污水主管道的水面上，并由固定支架固定于检查井两侧的井壁上。结构简单、安装方便，便于进行拆卸维修。所使用的扬水水车具备一定的浮力可随管道中水位的高低适当调整在检查井中的淹没深度，防止水位过低而导致扬水水车停止转动，并且扬水水车的转动能量来源为管道中的水流速度不需要外部提供动力省去一套完整的能量供应装置，方便施工。

说明书

技术领域

本发明涉及向城市污水管道污水中自动补氧技术，具体涉及一种依靠水 体流动向下游污水管道自动补氧的检查井，通过在检查井中内置依靠水流流 动力而自主转动的扬水水车，不断使流经检查井内污水主管道的污水进行充 氧，提升管道溶解氧水平，增强污水中的好氧微生物的分解活性，使污水在 管道内的流动中不断被微生物消耗有机污染物，达到降低污染物指标，净化 污水的效果。

背景技术

目前我国城市的排水系统设计机制较为复杂，尤其是城市的老城区，由 于设计年代存在的问题，大多采用了雨污合流甚至工业废水不经处理也直接 排入城市污水系统的设计机制，这种方式虽然在建造上有费用低的优点，但 其合流排放的危害越来越明显；并且将污染程度较低的雨水采用雨污合流的 排放模式，对于目前日趋紧张的水资源这也是一种浪费，不适合城市的长期 发展；而一些城市的老工业地区可能会出现由于监管不严，一些厂家直接将 生产污水排入城市管道。以上城市污水管道可能会出现种种问题，采用合流 制的排放模式：一会增加污水处理厂的处理污水总量；二则使进入污水厂的 污水污染特性变得更加复杂，提升其处理难度，增加了污水厂的运行负荷。

因此，目前的城市新型排水管网的设计，多采用分流制排放即工业废水 的排放必须经其内部一定的处理达到向城市污水管道排放的标准后方可进 入城市的污水管网再与生活污水合流最终进入污水处理厂进行处理；雨水则 单独采用一套排水管网可将雨水排入城市景观河使雨水得到充分利用。

目前排水系统的组成包括居民居住区的污水管网、市政污水管网、污水 处理厂三部分组成。小区管网首先将生活污水收集汇入市政管网，依靠市政 管网的转输进入污水处理厂，无害化处理后进入自然水体。

市政污水中的污染成分大多来自于居民的日常生活污水，生活污水指人 们日常生活中用过的水，包括从厕所、浴室、盥洗室等排出的水，这类污水 的污染物成分大多是有机物，如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物、尿素和 氨氮等还含有肥皂和合成洗涤剂等，生活污水都需经污水厂处理才可排放进 入自然水体。

目前的市政污水从住户到达污水处理厂均是采用管道输送，污水厂的建 设一般均靠近河流，以利于其处理水的及时排放保证污水处理厂的正常运 行，因此市政污水从住户到达污水处理厂需经长距离、长时间的输送，在此 流动过程中，市政污水中有充足的养料供微生物消化吸收，利于自身的增殖。

对于城市老城区的污水管道，由于年久失修，污水经长年累月的输送势 必会在管道底部出现较大颗粒物的沉积现象，而随着底泥沉积量的增加，在 底泥中的溶解性氧会逐渐减小，在长时间的对溶解氧消耗下会造成在管道底 部的底泥中出现缺氧的环境，缺氧条件则只会利于厌氧微生物的生长繁殖， 而抑制好氧类微生物的生命活动。

厌氧微生物在厌氧环境中对有机物进行厌氧分解，会产生硫化氢、甲烷 等恶臭且易燃烧的气体。这类气体因管道中的氧气不足而得不到一定的稀 释，倘若长期积存则可能会发生意外的事故。例如2012年6月23日，山东 省济南市一处污水管道维修清淤过程中，施工人员在下井作业时因缺氧中毒 突然晕倒，井上人员在下井施救过程中也相继因缺氧而晕倒。2010年8月 12日在江苏省扬州市开发区，施工人员在井下维修破裂污水管道时因缺氧 中毒导致3人抢救无效死亡。以上两例事故皆因污水管道中积存大量甲烷类 有毒有害气体，导致井下的污水管道中氧含量不足，在作业人员不知情的情 况下引发缺氧中毒症状。而当甲烷浓度达到一定浓度，在遇明火的情况下， 甚至会引发爆炸的危险，造成严重的人民财产损失。

污水的输送都需经长距离的管道流动，在长距离的输送过程中，目前的 管道仅起转输污水的作用，并没有将管道的内部空间充分利用。管道对于污 水仅是转输但对于污水中的各类微生物却是一个很好的反应容器，比如在管 道中既存在厌氧环境又有充沛的养料作为营养来源，因此在此条件下厌氧微 生物的分解活动便会十分活跃会释放出有毒类气体；而同样存在于污水中的 好氧微生物由于缺乏充分的溶解氧来源，造成好氧微生物的生命活动受到抑 制，无法对水中的有机物进行常规的无害化分解。

因此为促进好氧微生物的自身分解能力，则必须以增加污水中氧气含量 为前提。只有溶解氧浓度达到微生物正常生命活动的要求，才能充分发挥其 分解有机物的能力，以促进其对污水中有机物的分解，而管道中微生物对有 机物的分解将直接促进污水厂的有机物处理负荷量的下降，提高污水厂的处 理能力，降低污水厂的生产成本。

针对如何提升污水中的溶解氧，目前污水管道中的氧含量大致有以下几 个来源：

1、在污水主管道的连接处，常会有旁侧的污水支管接入主管道中，污 水支管的出口位置一般都会高于主管道，这样当污水从支管流入主管道时水 流会形成跌水猛烈冲击检查井处的积水在此时跌水会带入大量外界的空气。

2、输送污水的管道多采用非满流输送，因而会在管道中水位以上留有 部分空间这部分空间会积存外界进入的空气，在水体的流动过程中空气自身 具有的溶解性会慢慢溶于污水中使得污水含氧量得到增加。

3、水流在由上游进入下游时会在检查井处产生漩涡现象，这些漩涡会 产生不同程度的相互交错流动现象，搅动气流进入水体，产生氧气的溶解。

4、在城市各处的管道连接处常会有为了使上游管道顺利接入下游管道 而设置跌水井，在跌水井处上游水流会由于高度的落差产生急速下跌现象， 水流速度瞬间加大。在其加速过程中水流与空气接触直接使水流夹带大量空 气进入下游管道。

但上述的四种充氧方式均存在一定的缺陷：

1）第1类的充氧方式比较局限于支管水流的冲击力所形成的空气携入， 当水流较小时其冲击力较弱所能带动的空气溶解比较有限。

2）第2类充氧方式是依靠非满流管道中的空气逐渐溶解来增加氧气含 量，但对于目前的市政管道来说即使管道非满流但其内部的氧气含量极少对 污水充氧效果不大，如目前的市政管道维修中常出现的人员进入检查井中后 发生气体中毒现象，其原因就是因为内部氧含量过少并由于污水中的厌氧微 生物的分解活动生成硫化氢等有毒气体积存于管道中的因素。

3）第3类和第4类的充氧方式是依靠检查井的通风作用由跌水或漩涡 将空气带入使污水得到充氧，但这种方式在城市的总体管网中能产生跌水或 漩涡现象的检查井所占比例并不是太多，因此它的充氧效果也不是特别的明 显。

以上几类充氧措施所存在的缺陷和所受管道的限制，因此，在实际环境 中急需一类方便、可靠且高效的补氧技术措施以促进其溶解氧的补充。

发明内容

针对目前的市政污水管道在输送过程中内部含氧不足导致好氧微生物 在管道中得不到良好生长，而管道仅仅起到了运输污水的作用，浪费了可在 其内部进行污水处理的作用的问题，本发明的目的在于，提供一种依靠水体 流动向下游污水管道自动补氧的检查井，该检查井内安装有水力搅动装置， 用来搅动水流以带动外部空气迅速补充进入下游管道中，从而提高下游管道 中的好氧微生物的活力，使其可以对污水中有机污染物进行分解吸收，获得 降低水中污染物含量的效果，并使污水处理厂的处理负荷降低以助于降低污 水处理厂的处理成本。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的检查井，包括检查井，在 检查井内壁的一侧有上游污水支管，检查井的底部是污水主管道，上游污水 支管的水流向下流入污水主管道，其特征在于，在检查井底部安装有扬水水 车，该扬水水车位于污水主管道的水面上，并由固定支架固定于检查井两侧 的井壁上。

本发明的依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的检查井，结构简单、 安装方便，便于进行拆卸维修。所使用的扬水水车具备一定的浮力可随管道 中水位的高低适当调整在检查井中的淹没深度，防止水位过低而导致扬水水 车停止转动，并且扬水水车的转动能量来源为管道中的水流速度不需要外部 提供动力省去一套完整的能量供应装置，方便施工。其优点在于：

1、依靠扬水水车的转动作用起到了对污水良好的充氧效果，使污水含 氧量明显上升对好氧类微生物的生长繁殖起到了积极作用。

2、由于污水充氧之后提升了进厂污水中的氧含量，可有利减少在污水 厂的污水处理曝气过程中的曝气量，对降低污水厂能耗有很大的帮助。

3、管道中氧含量的增加对管道中积存的有害气体比如：甲烷、硫化氢、 一氧化碳等气体有一定的稀释作用，以免这些有害气体过量积存产生负面效 应如常有一些管道维护工人对管道维修时由于管道中的有害气体浓度过高 而出现中毒现象。

附图说明

图1本发明的依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的检查井纵剖面 图。

图2扬水水车的运行图。

图3水车转盘上盛水托盘详图。

图4扬水水车在检查井中的平面位置图。

图中的标号分别表示：1、踏步，2、扬水水车，3、固定支架，4、盛 水托盘，5、钢筋圆环，6、弹性材料制作的软性槽底，7、花盘，8、上游污 水支管，9、污水主管道，10、检查井。

下面结合说明书附图对本发明的结构和工作原理作进一步说明。

具体实施方式

申请人的设计思路是，依靠检查井与外界具有良好的通风性，可在检查 井处放置一水流搅动装置，该装置的原理依据上述现有技术中的污水管道中 氧含量的第1、2、4个来源，在检查井中放置一水流搅拌装置（即扬水水车）， 依靠上游水流对其的冲击力为能量来源，将管道中的污水扬出水面，依靠贱 开的水花使之在空中的氧气溶解于污水，并且扬水水车在检查井处对水流具 有一定的扰动作用使水流处于不平稳状态，增加其与空气的接触机会。

扬水水车依靠墙壁上的水车支架固定于检查井中，扬水水车高度依据上 游污水支管的出口与上游污水支管的出水口间的垂直距离而定，扬水水车的 整体尺寸大小则根据检查井口的大小而定，须满足扬水水车正常运行的要 求。安装时要使扬水水车的盛水托盘正对于上游污水支管的泄水口处。根据 上游水流的水平流速和上游污水支管的下泄水流速度作为推动水车的转动 的动力，当扬水水车一侧的盛水托盘由于水流冲击下落其相应另一侧的盛水 托盘则会露出水面将污水带出水面。

扬水水车上的盛水托盘结构为凹槽形状，可在其露出水面时携带一定体 积的污水并将污水扬出水面，使水流在空中从孔中流出形成水花状增加其接 触空气的机会，进而加快空气的溶解。主要作用便是依靠扬水水车对检查井 处水流进行不断的搅动增加水流接触空气的机会以获得溶解氧的补充。

以下是发明人给出的实施例。

参见图1，本实施例给出一种依靠水体流动向下游污水管道自动补氧的 检查井的纵剖面图，包括检查井10，在检查井10的井壁上有踏步1，检查 井10内一侧有上游污水支管8，检查井10的底部是污水主管道9（上游污 水管道和下游污水管道在此连通），在检查井10的底部安装有扬水水车2， 该扬水水车2位于污水主管道9的水面上，并由固定支架3固定于检查井 10两侧的井壁上。

扬水水车2上有转盘，该转盘是以轴承为中心，在轴承两侧按照花盘7， 由软性槽底6包履的空心圆柱结构，软性槽底6的外围有钢筋圆环5，在钢 筋圆环5上均匀固定有盛水托盘4，这样的结构设计也增加了盛水托盘4的 稳定性，可防止由于水流冲击力过大而导致盛水托盘4从钢筋圆环5上意外 脱落。

本实施例中，盛水托盘4为凹槽形状，底部有孔，由橡胶制备而成。

转盘可依靠转盘位于水面下部体积的多少而产生不同大小的浮力，依靠 浮力与水车自身重力的差异，使其可以始终处于漂浮于水面之上。

图2是扬水水车的具体运行示意图。扬水水车2的转动能量来源主要依 靠上游污水主管道9和上游污水支管8的来水对扬水水车2的冲击力；上游 污水主管道9和上游污水支管8的来水会直接冲击扬水水车2左侧的凹槽形 状的盛水托盘4，使其内部充满污水，盛水托盘4底部的孔会不断的使水散 出排放，水体的微细化会使其易于溶氧。扬水水车2的逆时针转动又使其右 侧的凹槽形状的盛水托盘4将污水扬出管道，并在空中不断排放使其得到充 氧效果。

图3（a）和3（b）为转盘上左右两侧盛水托盘4的两种工况图，盛水 托盘4固定位置是在软性槽底6的上边缘处，便于盛水托盘4不断产生漏水。 其中，图3（a）为扬水水车2右侧槽离开水面时软底成满污水污水通过盛 水托盘4底部的孔眼不断外排。而当软性槽底6转动到另一侧时如图3（b）， 上游污水支管8的下泄水流冲击进入盛水托盘4，盛水托盘4在盛满水状态 带动扬水水车2向下转动，同时上游污水主管道9的水流在检查井底部会推 动扬水水车2在水平方向的转动。充氧的过程均在盛水托盘4不断外排污水 的过程中实现，由于盛水托盘4的孔眼流出的水流微小使其与空气接触面积 较大利于空气溶解，提升其溶氧量。

图4为扬水水车2在检查井10中的安装平面图。其安装主要依靠两个 支架3使其固定于检查井10的井壁上，扬水水车2位于污水主管道9的水 面上，便于水体冲击进入扬水水车2的盛水托盘4中。