安全分流装置及应用其的雨水回收系统和污水回流系统

摘要

本发明提供的安全分流装置，包括集液管、液体分流管、导流管，集液管、液体分流管与导流管形成U形管状结构，集液管上连接有进液管，液体分流管上连接有收液管和排液管，进液管的管顶标高高于收液管的管顶标高和排液管的管底标高，收液管的管顶标高低于排液管的管底标高,收液管的输出端用于连接液体启闭装置。本发明还提供一种雨水回收系统，包括上述的安全分流装置，进液管、排液管、收液管分别与雨水收集管网、排水管网及雨水蓄水池连接。本发明还提供一种污水回流系统，包括上述的安全分流装置，进液管和排液管分别与生物处理池的出水口和调节池连接。该安全分流装置能够避免杂质沉积，维护方便。

说明书

技术领域

本发明涉及液体的回收与处理技术领域，特别是涉及安全分流装置及应用其的雨水回收系统和污水回流系统。

背景技术

近几年，随着全球水资源的日益减少，对雨水的有效利用得到了广泛的关注。但由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物质，前期雨水的污染程度较高，不适于回收利用。

在具体的工程设计中，需在雨水收集管与雨水蓄水池之间设置安全分流装置。前期雨水在流经安全分流装置时先行排放掉，在雨量增大后，水质变好后进行收集。现有的安全分流装置主要包括井体和连接于井体侧壁上的雨水收集管、排水管和集水管，雨水收集管标高最高，集水管标高最低，排水管位于中间位置。该安全分流装置虽具有分流功能，但运行过程雨水中的泥沙和较重的杂质会沉淀在井底，需要定期清理，否则由于集水管距离井底较近，虽然降雨初期进行了弃流排放，但井底沉淀的泥沙仍会有一部分随水流进入雨水蓄水池，造成后续处理成本增高。

现有的安全分流装置还有将排水管设于井底，集水管标高低于雨水收集管，此布置方式可减少污泥沉淀，但由于实际工程设计中雨水收集管网和排水管网标高基本相同，而雨水蓄水池的标高较低，因此，如将排水管设置在井底，在不增设其他设备情况下，会由于高差无法将初期雨水排入排水管网；如增加其他设备，则造价和运营成本又会大大提高。

污水生物处理在生物菌种驯化培养期间，由于初期生物膜尚未形成，其出水水质尚不能满足工艺设计要求的出水水质指标，需采取回流生物驯化处理。一般情况下，在适宜的温度条件下，生物驯化周期约30-45天。在驯化期间，生物处理池出水需分流到污水处理前端的调节池。目前常用的有三种方式：一、单纯采用水泵内循环回流，采用此方式存在如下问题：在水泵抽吸期间，生物处理池水深处于动态变化之中，即此方式不能有效控制生物处理池的水深，进而导致生物处理池的水力停留时间HRT和污泥停留时间SRT不稳定，同时引起生物处理段的溶解氧DO和活性污泥浓度工艺指标变化，会延长生物驯化周期。二、设置液位监测装置，实时检测生物处理池的液位高度，并通过PLC控制系统控制回流泵的启停，此方式液位高度控制稳定，但造价高，而且回流泵启停频繁，运营成本较高。三、采用现有的安全分流装置通过溢流方式回流，此方式生物处理池的液位高度稳定，但回流过程污水中的污泥会沉淀在安全分流装置的底部，需要定期清理，而且由于污泥沉淀，回流到调节池中的污水中污泥含量较少，造成生物处理池进水活性污泥浓度降低，延长生物驯化周期。

因此，针对上述现有的安全分流装置在实际使用中的若干缺点，如何能开发一种能够避免杂质沉积、维护方便的安全分流装置，成为当前业界急需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种能够避免杂质沉积、维护方便的安全分流装置，从而克服现有的安全分流装置易于沉淀杂质、需要清理，维护不便的问题。

为解决上述技术问题，本发明的安全分流装置，包括集液管和液体分流管，以及连接在所述集液管下端和液体分流管下端之间的导流管，所述集液管、液体分流管与所述导流管形成U形管状结构；所述集液管上连接有进液管，所述液体分流管上连接有收液管和排液管，所述进液管的管顶标高高于所述收液管的管顶标高和所述排液管的管底标高，所述收液管的管顶标高低于所述排液管的管底标高,所述收液管的输出端用于连接液体启闭装置。

作为本发明的一种改进，所述导流管包括连接在所述集液管下端的收缩段，连接在所述液体分流管下端的扩散段，以及连接在所述收缩段与扩散段之间的过渡段；所述收缩段沿集液管下端至过渡段入口内径逐渐变小，所述扩散段沿过渡段出口至液体分流管下端内径逐渐扩大。

作为本发明的一种改进，所述过渡段为内径不变的一段弧形弯管。

作为本发明的一种改进，所述收缩段的长度不超过所述扩散段的长度。

作为本发明的一种改进，所述液体分流管的管径不超过所述集液管的管径。

作为本发明的一种改进，所述液体启闭装置为阀门、泵或雨水弃流器。

作为本发明的一种改进，所述集液管和液体分流管的顶部均设有检修口，所述检修口上设有上盖。

作为本发明的一种改进，所述集液管、液体分流管以及导流管为一体化结构。

本发明要解决的第二个问题是提供一种能够结构简单、维护方便且回收的雨水水质较好的雨水回收系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种雨水回收系统，包括上述的安全分流装置，所述安全分流装置的进液管用于与雨水收集管网连接，所述排液管用于与排水管网连接，所述收液管用于与雨水蓄水池连接。

本发明要解决的第三个问题是提供一种结构简单、成本低廉，且回流污水中活性污泥含量较高的污水回流系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种污水回流系统，包括调节池和生物处理池，还包括上述的安全分流装置，所述生物处理池的出水口与所述进液管连通，所述排液管通过回流管道与所述调节池连通。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、本装置具有由集液管、液体分流管、导流管共同形成了U形管状结构，液体必须流经装置底部，且流经装置底部时流速较高，湍流混合作用较强，有利于将装置中的杂质冲洗后经排液管排出，避免了杂质沉积，维护方便。

2、结构简单，易于制作，造价低，管理方便。

3、利用管径的收缩和扩大来增加装置底部液体流速，扰动和湍流作用增强，进一步减少底部污泥沉淀。

4、利用液体的不可压缩性，将进液管中液体的动能转化为势能，可有效调节液体排出的标高，使安全分流装置的安装标高的适用范围更广。

5、设置带有上盖的检修口，便于日常检修和检测水质。

6、安全分流装置底部不会形成污泥沉淀，回收的雨水在分流环节不会增加污泥携带量，收集的雨水水质较好，且在雨水收集阶段，水质较好的雨水不会通过排液管排出，在降雨强度小的时候，能最大量的收集雨水。

7、可用于污水生物处理采用溢流的方式回流，进液管与生物处理池的出水管连接，排液管与调节池连通。易于控制生物处理池的有效水深，安全分流装置内不会形成不必要的污泥沉积，同时保证了回流污水中活性污泥具有较高的浓度。

综上所述，本发明的安全分流装置具有由集液管、液体分流管、导流管形成的U形管状结构，相对于现有的井体结构，液体必须流经装置的底部，且流经装置底部时流速较高，湍流混合作用较强，沉淀在装置底部的杂质在液体冲刷和湍流作用下被混合在液体中，进而随着液体一同经排液管排出，避免了杂质沉积，维护方便。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的安全分流装置的一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明的安全分流装置的另一种实施方式的结构示意图；

图3是本发明的雨水回收系统的结构示意图；

图4是本发明的污水回流系统的结构示意图；

其中，1、集液管，2、液体分流管，3、导流管，4、进液管，5、集液管，6、排液管，7、雨水弃流器，8、雨水蓄水池，9、调节池，10、生物处理池。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的安全分流装置，包括集液管1和液体分流管2，以及连接在所述集液管1下端和液体分流管2下端之间的导流管3，所述集液管1、液体分流管2与所述导流管3形成U形管状结构。其中，所述集液管1和液体分流管2可为竖直管或倾斜管。所述集液管1、液体分流管2以及导流管3可为一体化结构。

所述集液管1上连接有进液管4，所述液体分流管2上连接有收液管5和排液管6，所述进液管4的管顶标高高于所述收液管5的管顶标高和所述排液管6的管底标高，所述收液管5的管顶标高低于所述排液管6的管底标高,所述收液管5的输出端用于连接液体启闭装置。所述液体启闭装置可以是阀门、泵或雨水弃流器。

此外，所述集液管1和液体分流管2的顶部可进一步设置检修口，所述检修口上设有上盖，便于日常检修和对液体进行检测。

该安全分流装置具有由集液管1、液体分流管2、导流管3形成的U形管状结构，液体必须流经装置底部，而一般建筑、路面与安全分流装置具有较大的高差，通过势能转化而来的动能，在装置底部形成较高的液体流速，湍流混合作用较强，沉淀在装置底部的杂质在液体冲刷和湍流作用下被混合在液体中，进而随着液体一同经排液管6排出，避免杂质沉积，维护方便。

如图2所示，作为优选的实施方式，所述安全分流装置中的导流管3包括连接在所述集液管1下端的收缩段，连接在所述液体分流管2下端的扩散段，以及连接在所述收缩段与扩散段之间的过渡段；所述收缩段沿集液管1下端至过渡段入口内径逐渐变小，所述扩散段沿过渡段出口至液体分流管2下端内径逐渐扩大。这种设置方式利用管径的收缩增加了液体流速，扰动和湍流作用增强，进一步减少了底部污泥沉淀。

较佳地，所述过渡段采用内径不变的一段弧形弯管，弧形弯管阻力小，易于水流顺畅通过，而且没有挡住污泥的死角。此外，为实现更好的清淤效果，所述收缩段的长度最好不超过所述扩散段的长度。所述液体分流管2的管径最好不超过所述集液管1的管径。由于液体分流管2管径较细，液体流速较高，液体能够达到的标高更高。利用液体的不可压缩性，将进液管4中液体的动能转化为势能，可有效调节液体排出的标高，使安全分流装置的安装标高的适用范围更广。

本发明还提供了一种雨水回收系统，包括上述的安全分流装置，所述安全分流装置的进液管4用于与雨水收集管网连接，所述排液管6用于与排水管网连接，所述收液管5用于与雨水蓄水池8连接。配合参阅图3所示，所述雨水回收系统的收液管6通过雨水弃流器7与所述雨水蓄水池8连接。该雨水回收系统的工作步骤如下：

1)在降雨初期进入安全分流装置的雨水，水质较差，此时关闭收液管5上连接的雨水弃流器7，雨水通过排液管6排入排水管网，实现了初期弃流功能；

2)当降雨持续一段时间后，水质变好，打开收液管5连接的雨水弃流器7，由于收液管5的标高低于排液管6的标高，水流通过雨水弃流器7流入雨水蓄水池8，并停止外排，实现了雨水收集功能；

3)雨水蓄水池8蓄满后,水位达到一定标高，此时关闭雨水弃流器7，停止向雨水蓄水池8补水，液体分流管2内的水位上升，进而水流从排液管6排出，实现了溢流功能。

由于安全分流装置底部不会形成污泥沉淀，回收的雨水在分流环节不会增加污泥携带量，收集的雨水水质较好，且在雨水收集阶段，水质较好的雨水不会通过排液管6排出，在降雨强度小的时候，能最大量的收集雨水。

请配合参阅图4所示，本发明还提供了一种污水回流系统，包括调节池9和生物处理池10，还包括上述的安全分流装置，所述生物处理池10的出水口与所述进液管4连通，所述排液管6通过回流管道与所述调节池9连通。

污水回流系统的工作步骤如下：

1)前期生物处理池10污泥菌种驯化期间，关闭收液管5，当生物处理池10中的液位达到溢流标高时，污水通过排液管6回流到前端的调节池9，重新进入处理流程；

2)当生物处理池10污泥菌种驯化稳定，出水水质较好时，打开收液管5，出水通过收液管5进入污水处理系统的下一处理工序的设备内，进入下一处理流程。

采用上述的安全分流装置的污水回流系统结构简单、成本低廉，且污水中的活性污泥会全部带入调节池9中，即保证生物处理池10维持稳定的液位高度，又保证了回流到调节池9中污水的活性污泥浓度，有利于提高处理效果。

综上所述，本发明的安全分流装置具有由集液管、液体分流管、导流管形成的U形管状结构，相对于现有的井体结构，液体必须流经装置的底部，且流经装置底部时流速较高，湍流混合作用较强，沉淀在装置底部的杂质在液体冲刷和湍流作用下被混合在液体中，进而随着液体一同经排液管排出，避免了杂质沉积，维护方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。