旋流调节阀在污水截流井中的应用

秦海生

摘要:针对广东实际情况,对截流设备的选择,大多采用西方国家的进口设备旋流调节阀(德国UFT公司生产)安装在截流井内以适应淹没出口有污水进入的雨水渠。该装置根据独特的水力和空气学原理及阀体特殊的设计,可以把进入截流干管的污水量控制在一个较精确的范围内,操作简单,截流污水量的精度可达0.1 L/s。

关键词:合流制排水系统;污水截流井;旋流调节阀

中图分类号:TP39文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)35-0152-02

一、工程概况

深圳河湾污水截排一期工程项目为前、后海湾污水截排工程,本工程设计以深圳河湾的污染源调查为依据,结合特区内市政排水管网的现状和规划,按照水环境综合整治的要求,针对如何提高污水收集率和处理率;采取工程措施,将污水收集输送到污水处理厂,争取将流入前、后海湾现状未收集的污水达到最大可能的收集截流,为开展深圳河湾的综合整治奠定基础。

二、截污工程方案选择

特区内的雨污水系统已按总体规划要求采用雨污分流制进行规划、设计、实施。因此任何雨污合流现象都可能使已建成的污水系统的不正常运行或超负荷运行,其后果可导致已收集到的污水外溢,河流污染严重或污水厂增加负荷。因此必须按照总体规划和对已有的排水系统有条件地进行雨污分流改造,最终实现将现状污水管网改造完善为分流制管网。

建成区按分流制建设了较为完善的污水管网,但由于雨、污水管网错接乱排情况严重,污水难以全部收集到污水处理厂,河流中仍流淌着部分污水。目前深圳市一方面采用截污加以补救,另一方面应加强城市排水管理,杜绝错接乱排现象,尤其是杜绝新污染源的产生。以总口把关截污和“正本清源”即改正错接乱排并举。

截污、污水收集与污水系统建设应同步。河流水环境综合整治是一个系统工程,截污实施后污水应有出路,故本工程必然涉及污水系统的核算。

三、截流井

深圳市对截流设备的选择,大多采用西方国家的进口设备,如鸭嘴止回阀(也称“红阀”)、旋流调节阀等或者两者配合使用安装在截流井内以适应淹没出口有污水进入的雨水渠(如图1所示)。

在截流系统的设计中截流井的设计至关重要,它既要截流的污水进入截污系统,达到整治水环境的目的,又要保证在大雨时不让超过截流量的雨水进入到截污系统,以防止下游截污管道的实际流量超过设计流量,避免发生污水冒出。在合流制管渠或者河口截污管渠接入干管的地方应设计截污井,晴天时将旱流污水截取至污水处理厂处理,雨天时截取旱流污水及部分初期雨水至污水处理厂处理,超过设计截流量的混合污水通过截污井直接排入河道。

四、旋流调节阀作用原理

该系统的核心部分为旋流限流阀,它可以根据每座截流井要求的最大截流量和井内水位变化值等具体设计基础资料,确定每个限流阀的最大通过流量。由于其独特的水力学及空气力学原理,可以实现在达到最大截流量的情况下,井内水位的升高对截流量的增加无明显影响,实现准确限流的目的。图2是普通截流井和加装旋流限流阀截流井中水位和污水截流量的Q—H对比曲线。

由图2可知,加装限流阀后截流井对污水的截流量随水位的升高其增长趋势明显变缓,起到了限流的作用。但需注意,不同安装角度的旋流阀其水位与截流量的关系曲线稍有差异。

旋流限流阀阀腔不含任何活动部件,水流通过切向入水口进入阀腔,当流量较小时,水流在阀腔内以重力流方式通过,旋流限流阀不存在任何阻力;随着流量的增大,空气通过旋流限流阀的气孔进入阀腔,阻隔水流使水流形成一种轴对称式的旋流,并在阀腔内形成高速的切向速度,同时在阀腔中部形成一个空气柱,减小出口的过水截面面积,阻隔大部分的出水,实现控制截流量的目的。

对于非淹没出流的有污水排入的雨水管渠,在标高符合技术要求的,则选用“标准型截流井”通常有侧堰式和跳越式截流井。当截污流量较小时,采用截流堰,截流堰后采用一段1~3m 长的d200污水管以控制流量,截流堰设计成简单可调式,即堰顶预埋不锈钢板,必要时可以用不锈钢板焊接加高。

当截污流量稍大些时,也可考虑采用旋流调节阀,对雨季时截流管过大的流量进行控制。该设备不含任何活动部件,不需要使用外部动力,完全利用水力学原理工作,可以很好地控制由上游水压变化而产生的水量变化问题,从而降低雨季时大量雨水进入污水系统,减小对污水厂运行造成的冲击负核。

对于在渠道内截污,为不影响渠道行洪,选用“自动堰式截流井”,即在渠道内设置水力自动翻板堰,旱季截流时,水力自动翻板堰“竖立”成挡水堰,防止外河(海)水倒灌,同时保证污水完全截流;雨季时,受渠内雨洪水的水力作用,水力自动翻板堰“平躺”实现正常的行洪。

水力自动翻板堰在德国已普遍使用。德国的截流工程已经广泛应用于各个大中城镇,在城市的雨水管或雨污水合流管上设置截污,初期雨水进入调节储存池,旱天分批送入污水处理厂处理后排放或回灌地下水。而我国目前尚不具备在城市设置数量太多的贮水池的各种条件。

五、工程应用

针对水环境污染导致城市环境质量下降的现状,以防治水污染,进一步提高防洪标准以及改善城市河道景观为中心的水环境综合整治问题,对此,深圳市政府提出了对全市河流水环境进行综合治理的一系列要求和措施,统筹推进水环境整治工作,力求通过采取截排措施以提高污水收集率和处理率,治理河流污染,改善城市水环境质量。

在进入中途污水提升泵站和污水处理厂前的合流制截流井中均采用了德国UFT公司生产的旋流调节阀(限流阀安装于单独的限流井内,采用干式安装),根据设计的最大截流量和截流井内可能的水位变化值,由设备供应商选定成品规格,并负责调试安装。

例如,在深圳河湾一期工程为了防倒灌采用旋流调节阀。由于受海水顶托,正常潮位时,三叉河口以西的深圳河属感潮河段,各雨水排放口可能处于淹没出流状态,为防止截流井处河(海)水倒灌进入污水井,保证旱季时河(海)水不能进入城市污水系统,同时保持雨水管网处于“空管”状态,设计可考虑采用柔性排旋流调节阀,该阀由全橡胶制作,完全防腐蚀,阀门关严时渗漏量为零,密封性能好,使用寿命长。

本工程中,仅文锦路排放口(SZH12)、罗湖村排放口(SZH13)、火车站排放口(SZH14),存在河水倒灌的可能,综合考虑该排放口的位置、高程及截污工程,防倒灌设计在文锦路排洪渠(SZH12)截污点标高为0.88米,受潮位影响有限,下游文锦渡口岸已设有防潮闸,综合考虑经济、技术因素,本截污工程中不再设置防倒灌设施,主要考虑加强限流措施。

六、结论

旋流限流阀的流量曲线呈“s”形,依靠水流本身起到限流的作用,不存在磨损和老化的问题,具有操作安全性高、限流精确、安装快速方便、抗腐蚀(材质为304/306不锈钢)等特点,在欧洲和北美地区得到广泛应用。目前该种旋流限流阀开始在我国南方地区得到推广使用,并取得了良好效果。由于合流制污水排放系统在我国应用非常广泛,如何控制雨季时通过截流井进入污水截流干管的雨水量,以及保证污水泵站和污水处理厂的正常运行显得尤为必要,旋流式限流阀的推广应用,可为解决这一技术问题提供一种新的途径。

参考文献

[1]陆斌,韦鹤平.污水截流井水力模型[J].中国给水排水,2002,18(7).

[2]张宏达,杨曦,何强.德国的截流井及相关设计[J].中国给水排水,2005,21(6).

[3]姚治.小型污水处理厂的设计[J].广州建筑,2003,(5).

[4]郜宏漪.确定城市污水处理工程设计规模的方法[J].山西建筑,2003,(18).

[5]王祥寿.上海船舶污水处理厂围堤造地工程设计[J].水运工程,1997,(10).

[6]杨根权.污水截流井截流量的控制[J].安徽建筑,2003,(6).

[7]汤中友.特殊情况下溢流井的设计[J].工程建设与档案,2002,(1).

[8]陆斌,韦鹤平.污水截流井水力模型[J].中国给水排水,2002,(7).