曲面底一体化污水收集装置研发

谢崇宝，张国华，鲁少华，卢文娟，陈 娟，谢瑞环(.中国灌溉排水发展中心，北京 000；.北京中灌绿源国际咨询有限公司，北京 000；.河海大学，南京 0098；.扬州大学，扬州 000；.中灌润茵(北京)节水灌溉设备有限责任公司，北京 00)

1 研发目的

为了防止农村水污染，需要对污水进行集中回收处理。在目前的农村污水收集系统中，通常先将用户排放的污水输送至污水收集装置，例如用砖砌成的方形的污水管道连接井，污水再由上述污水收集装置进入污水收集管道进行后续的回收处理。

现有技术存在的问题：用户排放的污水进入现有的污水收集装置后，不能顺利地进入下一级污水收集管道，在污水管道连接处易形成污水堆积，并散发令人难以忍受的气味，而且污水管道连接井施工复杂，实际工程中，往往需要现场浇筑或砌筑污水收集井，严重影响施工进度。因此，实践中，亟须研制一种污水不留存、易施工的污水收集装置。

2 设计方案

2.1 结构设计

本文研发的曲面底一体化污水收集装置，包括盖板1，壳体2，进水口3，底部4，出水口5，如图1所示。

如图1所示，底部4的上表面401具有坡度，且底部4的上表面401的中部相对两侧凹陷形成内凹曲面，内凹曲面两侧的连线方向与坡度的长度方向垂直；壳体2为中空的壳体，壳体2的底端与底部4的上表面401连接，壳体2的顶端开放；出水口5位于壳体2上并且靠近上表面401的坡度的底端，出水口5用于与污水收集管道连通；进水口3位于壳体2上，进水口3的高度高于出水口5的高度，进水口3用于与用户污水排放管道连通；盖板1位于壳体2上方。

1-盖板；2-壳体；3-进水口；4-底部；401-上表面；5-出水口；b1-内凹曲面凹陷宽度；b2-底部上表面的宽度；h1-内凹曲面凹陷高度；θ-圆弧形内凹曲面对应的圆心角图1 曲面底一体化污水收集装置结构、剖面以及曲面结构、圆柱体结构

具体的，底部4的上表面401的坡度为20°～30°，内凹曲面的形状为圆弧形内凹曲面，圆弧形内凹曲面对应的圆心角为120°～180°；壳体2的形状可以为四棱柱、五棱柱、六棱柱或者八棱柱，也可以为圆柱，壳体2的形状为棱柱时，进水口3和出水口5分别位于棱柱不同的侧面。

2.2 技术特点

本装置的优点：①污水收集装置的底部为斜坡式曲面，污水进入该污水收集装置后，能够顺利地输出至污水收集管道，曲面底保证污水不留存，减少气味的散发；②一体化铸造包括污水进水口和出水口，有利于管道直连；③整体铸造避免现场施工浇筑集水井，可有效加快施工进度和保证集水井的施工质量。

3 工作原理

本曲面底一体化污水收集装置用于设置在用户污水排放管道和污水收集管道之间，在使用时整体埋置于地下。具体工作原理为：

将本污水排放装置中的进水口3与用户污水排放管道连通，将出水口5与污水排放管道连通。用户排放的污水由进水口3进入壳体2后，沿着底部4的上表面401由出水口5输出，进入污水收集管道进行后续的回收处理。

如图1(d)所示，底部4上表面401的内凹曲面的形状没有严格的限定，可以是任意形状的内凹曲面。从加工制造的难易程度方面考虑，内凹曲面优选圆弧形内凹曲面。内凹曲面凹陷的深度[即图1(d)4a中h1所表示的底部4上表面401两侧未凹陷的平面到内凹曲面最底部的距离]以及凹陷的宽度[即图1(d)4a中b1所表示的上表面401未凹陷的部分与内凹曲面相交的两点之间的距离]也没有严格的限定，只要使污水能够沿上表面401顺利地流入出水口5即可。为了充分发挥内凹曲面对水流的汇集作用，内凹曲面凹陷的宽度b1占底部4上表面401的宽度b2的比例优选1/2以上。内凹曲面的凹陷深度以及凹陷宽度可以根据用户排放污水的水量设计。当水量较大时，可以采用较大的凹陷的深度和宽度；当水量较小时，可以适当减小凹陷的深度和宽度。

在本污水收集装置中，进水口3和出水口5的数量没有严格的限定，出水口5的数量包括但不限于1个，进水口3的数量应当与用户污水排放管道的数量相匹配。

本污水收集装置将盖板1移开后即可对内部进行清理和维护。本污水收集装置的材料没有特殊的要求，只要能够耐腐蚀、抗冲击即可，优选塑料。塑料重量轻、容易加工成型、成本低。可以为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS等常用塑料。

本污水收集装置的内凹曲面对水流具有汇集的作用，而斜坡则能够对水流的流动起到导向作用，而且斜坡有利于加快水流的流速。因此，斜坡式内凹曲面有利于使水流稳定、快速地进入污水收集管道，而且没有死角，污水以及污水中的其他杂物不会滞留在污水收集装置中，有效避免了污水中的杂质堵塞污水管道进水口的问题。因此，污水进入本污水收集装置后，能够顺利地由出水口输出并进入污水收集管道。此外，本污水收集装置可以采用一体化浇筑的方法进行预制，便于现场安装，提高施工效率。

4 技术规格及设备安装

曲面底一体化污水收集装置的技术规格参数：进水口、出水口直径可根据设计需要灵活选用，优选75，90，110 mm。

本装置采用一体化浇筑的方法进行预制，安装较为方便，一般安装在地表以下0.8～1 m，具体埋深应根据当地自然条件和施工条件等因素来确定。本装置安装如图2所示，进水口与用户污水排放管道连通，出水口与污水排放管道连通。

图2 产品安装示意图

5 结 语

曲面底一体化污水收集装置已取得国家授权专利(实用新型专利：201520308186.7，发明专利：201510243832.0)，它将传统的污水收集装置的底部设计为斜坡式内凹曲面，不仅使污水水流稳定，没有死角，避免了传统污水收集装置的杂物滞留问题，减少了气味的散发。同时，曲面底一体化污水收集装置可采用一体化浇筑的方法进行预制，一体化铸造包括污水进水口和出水口，有利于管道直连，便于现场安装，整体铸造避免现场施工浇筑集水井，可有效保证施工进度和施工质量。

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