申请日2015.02.16
公开(公告)日2015.06.24
IPC分类号E02B3/02; E02B9/06; E02B8/06; E02B3/10
摘要
本发明公开了一种城市河道用引水冲污装置及其污水处理方法，引水冲污装置包括引水冲污本体和泄水管道，引水冲污本体包括引水横梁和支撑底座，引水横梁的顶面上设置有泄洪板，泄水管道位于引水冲污本体靠近内河道的一侧;本方法包括如下步骤：1)施工准备，2)水下静压管桩及隔水墙施工，3)框架支撑与墙面板安装，4)抽水施工，5)水泥基座施工，6)安装、调试引水冲污装置，7)框架支撑与隔水墙的拆除，8)外河道引水与泄洪，9)污水处理。本方法通过引进外河道内的江河水对城市河道进行冲刷，提高城市河道水的自净能力，缓解其水质污染状况，同时具有很好的泄洪排涝能力，经济效益显著。
权利要求书
1.一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：所述引水冲污装置包括引水 冲污本体和泄水管道，所述引水冲污本体包括引水横梁和支撑底座，所述 引水横梁固定连接在所述支撑底座上，所述支撑底座固定连接在水泥基座 上，所述引水横梁的顶面上设置有至少三个泄洪板，所述泄洪板贯穿至所 述引水横梁的内部，所述泄洪板的底端设置有挡板，所述泄洪板通过齿轮 齿条机构连接所述引水横梁，所述齿轮齿条机构的下方设置有引水管道， 所述引水管道内设置有桨叶，所述桨叶通过转轴转动连接在所述引水管道 内部，所述引水管道靠近外河道的一侧设置有第一引水口，所述第一引水 口上设置有第一截流板，所述第一截流板沿所述引水横梁垂直上下移动， 所述支撑底座内设置有储能装置;所述泄水管道位于所述引水冲污本体靠 近内河道的一侧，所述泄水管道包括第一出水管和第二出水管，所述第一 出水管的一端固定连接在所述引水横梁上，所述第一出水管的顶面上设置 有第一传感器，所述第二出水管的顶端固定连接在所述第一出水管的底面 上，所述第二出水管上设置有第二传感器，所述第二出水管的底端通过固 定支架固定连接在所述水泥基座的侧面上，所述第一出水管和所述第二出 水管内分别设置有第一封流板和第二封流板。
2.根据权利要求1所述的一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：所述 齿轮齿条机构包括驱动齿轮和直齿条，所述驱动齿轮转动连接在所述引水 横梁的内部，所述直齿条固定连接在所述泄洪板的下半部，所述直齿条与 所述驱动齿轮相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：所述 引水横梁和所述支撑底座的两侧均设置有加强板筋。
4.根据权利要求1所述的一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：所述 第二出水管与所述第一出水管之间的夹角a，所述夹角a的范围为45゜～ 60゜。
5.根据权利要求1所述的一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：所述 泄洪板上均匀设置有第二引水口，所述第二引水口上设置有第二截流板， 所述第二截流板转动连接在所述泄洪板内。
6.采用如权利要求1所述的一种城市河道用引水冲污装置进行的污水处理方 法，其特征在于包括如下步骤：
1)施工准备
a、首先根据内河道和外河道的结构设计施工图纸，并做好技术交底工作;
b、施工机具准备，将施工机具放置在施工场地，并建立安全隔板;
2)水下静压管桩及隔水墙施工
a、先根据施工图纸通过清淤船在河床底部的指定位置挖掘两条底槽;
b、然后进行水下静压管桩施工，使所述水下静压管桩的底部位于所述底槽 内，一个水下静压管桩施工结束后再进行下一个水下静压管桩的施工，并 保持相邻两个所述水下静压管桩之间的间距相等，直至两条所述底槽上的 水下静压管桩施工完毕;
c、待所述水下静压管桩达到设计强度后，在相邻的两个所述水下静压管桩 之间进行隔水墙施工，靠近外河道的为第一隔水墙，靠近内河道的为第二 隔水墙;
d、最后在所述第一隔水墙和所述第二隔水墙的缝隙处进行混凝土补料施 工;
3)框架支撑与墙面板安装
a、先量取所述第一隔水墙和所述第二隔水墙之间的水平距离，并与施工图 纸上的数据进行校核;
b、然后用钢管制作框架支撑，使框架支撑与所述第一隔水墙、所述第二隔 水墙之间的尺寸相匹配;
c、接着通过钢筋和水泥制作墙面板，垫于所述第一隔水墙与所述框架支撑、 所述框架支撑与所述第二隔水墙之间的接触点，并在所述接触点上设置有 压力传感器;
d、通过吊机将框架支撑从岸边吊起，并移至所述第一隔水墙和所述第二隔 水墙的中间位置;
e、然后在指挥员的指挥下下放框架支撑，直至所述框架支撑的底部与河床 底部设定位置重叠;
4)抽水施工
将抽水泵安装在所述第一隔水墙和所述第二隔水墙之间，每隔所述第一隔 水墙和所述第二隔水墙之间的水面下降0.3m，记录接触点上各压力值，并 与设定值进行校核，直至所述第一隔水墙和所述第二隔水墙之间的水抽完， 使各接触点之间的压力值在设定值范围内;
5)水泥基座施工
a、先通过清淤抓斗将抽干的河床底部的淤泥清理干净，并通过振捣器压平 捣实;
b、然后根据施工图纸在所述第一隔水墙和所述第二隔水墙之间通过混凝土 浇筑水泥基座，所述水泥基座的两侧设置有夹角为b的坡度，所述角度b 的范围为45゜～60゜;
c、在所述水泥基座的顶面上开挖安装槽，所述安装槽的深度为0.5～1.0m;
d、洒水养护水泥基座30天，使水泥基座的强度达到设定强度;
6)安装、调试引水冲污装置
a、先通过吊机将引水冲污本体从岸边吊装至安装槽的上方;
b、然后在指挥员的指挥下进行下放，直至所述引水冲污本体限位在所述安 装槽内;
c、再用密封胶将所述引水冲污本体与所述安装槽之间的缝隙密封;
d、将泄水管道安装至靠近内河道的所述引水冲污本体的侧面上，并将第二 出水管的底部通过固定支架固定安装在水泥基座的坡面上;
e、最后通过抽水泵将外河道内的水输送至所述第一隔水墙与所述第二隔水 墙之间，并对引水冲污装置进行调试;
f、调试结束后将调整泄洪板的高度位置;
7)框架支撑与隔水墙的拆除 先通过抽水泵将外河道内的水输送至所述第一隔水墙与所述第二隔水墙之 间，直至各接触点的压力传感器的压力值恢复至初始压力值，然后通过吊 机将框架支撑吊离河道，最后将第一隔水墙和第二隔水墙拆除;
8)外河道引水与泄洪
a、先将靠近外河道的左侧泄洪板上的第二截流板打开，使外河道内的水通 过第二引水口流入左侧泄洪板与中间泄洪板之间;
b、待水位平稳后打开中间泄洪板上的第二截流板，使水通过第二引水口流 入中间泄洪板与靠近内河道的右侧泄洪板之间;
c、待水位平衡后打开右侧泄洪板上的第二截流板，使水通过第二引水口流 入内河道实现外河道的引水;
d、接着打开第一引水口上的第一截流板，根据内河道污水的污染程度通过 第一传感器和第二传感器控制第一封流板和第二封流板的开或关;
e、引水管道内的水带动桨叶转动产生电能，并把电能储存在储能装置中， 通过齿轮齿条机构带动泄洪板上升或下降，实现外河道的泄洪;
9)污水处理
通过引水冲污装置流入的水带动内河道里的污水流动，形成活水，提高河 道水的流速，带动污水流入下游，实现内河道的污水处理。
7.根据权利要求6所述的一种城市河道用引水冲污装置的污水处理方法，其 特征在于：步骤2)中的所述第一隔水墙的顶面与所述外河道水面之间的垂 直距离为h1，所述垂直距离h1的范围为0.8～1.4m，所述第二隔水墙的顶 面与所述内河道水面之间的垂直距离为h2，所述垂直距离h2的范围为 0.4～1.6m。
8.根据权利要求6所述的一种城市河道用引水冲污装置的污水处理方法，其 特征在于：所述框架支撑的制作过程包括
a、水平钢管制作：将钢管水平放置在底面上，相邻两个所述水平钢管之间 的距离为1m;
b、竖直钢管制作：将钢管竖直放置在水平钢管上，并将交接处进行焊接， 相邻两个所述竖直钢管之间的距离为1m;
c、垂直钢管制作：将钢管垂直放置在所述水平钢管和所述竖直钢管的交接 处，并进行焊接，形成框架支撑结构;
d、最后将中心安装引水冲污装置的部分拆除，并焊接加强骨筋。
9.根据权利要求6所述的一种城市河道用引水冲污装置的污水处理方法，其 特征在于：步骤6)中的所述泄洪板的顶面与外河道的水面之间的垂直距离 为H1，所述垂直距离H1的范围为0.3～0.8m，所述泄洪板的顶面与内河道 的水面之间的垂直距离为H2，所述垂直距离H2的范围为0.5～1.0m。
说明书
一种城市河道用引水冲污装置及其污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种城市河道用引水冲污装置及其污水处理方法。
背景技术
随着国民经济的迅速发展和城市人口不断膨胀，大量的工业废水和生活污 水直接排入内河，造成内河污染严重，河道不断淤积，排水不畅，排涝能力下 降，一些区域遇暴雨袭击时内涝严重。
中国国家知识产权局公布的城市河道污水处理技术(申请号：2002112928.2， 公开号：CN1376640，公开日：2002.10.30)，适用于消除污水臭味，降低其COD 值，达到国家污水综合排放标准，采用明矾和碳酸钙作为污水处理药剂，根据 污水的COD值确定投放量，COD值在150～1000之间，以每吨污水计，两种药剂 的投放量分别为：明矾0.8～2.0公斤，碳酸钙0.5～1.6公斤，其中碳酸钙为 化学合成品，细度为1000～1200目，虽然处理方法简单、成本低，但是对河道 的污染也在不断增加。
中国国家知识产权局公布的一种河道污水处理的方法及其专用净化系统 (申请号：200710121287.3，公开号：CN101148288，公开日：2008.03.26)， 该河道污水的净化系统包括生物接触氧化池，生物接触氧化池是由一个或一个 以上的缺氧/好氧处理单元组成，缺氧/好氧处理单元由直接连接的缺氧池或设 有曝气装置的好氧池组成，缺氧池和好氧池中均设有用于富集微生物的填料; 本发明的方法适应河水水质及气候条件的大幅度波动，对水质变化适应性好， 耐冲击负荷好，能有效消除河水的黑臭现象，且不产生大量的有机淤泥，对有 机碳和氮、磷都有较好的去除效果，处理出水水质稳定，处理水量大，工程投 资少，运行成本低，使用于分流处理各种污染的河道污水，但是该方法的使用 寿命较短，对于城市河道污水处理效果不明显，且不具有泄洪排涝能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种城市河道用引水冲 污装置及其污水处理方法，通过引水冲污装置可以引进外河道内的江河水对城 市河道进行冲刷，提高城市河道水的自净能力，缓解其水质污染状况，同时具 有很好的泄洪排涝能力，经济效益显著。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种城市河道用引水冲污装置，其特征在于：引水冲污装置包括引水冲污 本体和泄水管道，引水冲污本体包括引水横梁和支撑底座，引水横梁固定连接 在支撑底座上，支撑底座固定连接在水泥基座上，引水横梁的顶面上设置有至 少三个泄洪板，泄洪板贯穿至引水横梁的内部，泄洪板的底端设置有挡板，泄 洪板通过齿轮齿条机构连接引水横梁，齿轮齿条机构的下方设置有引水管道， 引水管道内设置有桨叶，桨叶通过转轴转动连接在引水管道内部，引水管道靠 近外河道的一侧设置有第一引水口，第一引水口上设置有第一截流板，第一截 流板沿引水横梁垂直上下移动，支撑底座内设置有储能装置;泄水管道位于引 水冲污本体靠近内河道的一侧，泄水管道包括第一出水管和第二出水管，第一 出水管的一端固定连接在引水横梁上，第一出水管的顶面上设置有第一传感器， 第二出水管的顶端固定连接在第一出水管的底面上，第二出水管上设置有第二 传感器，第二出水管的底端通过固定支架固定连接在水泥基座的侧面上，第一 出水管和第二出水管内分别设置有第一封流板和第二封流板;引水冲污装置可 以引进外河道内的江河水对城市河道进行冲刷，提高城市河道水的自净能力， 缓解其水质污染状况，引水冲污本体上的泄洪板，可以在齿轮齿条机构的作用 下上升或下降，进而对泄洪板的高度位置进行调节，不仅可以提高城市河道水 的流速，而且可以有效防止外河道发生洪涝，使城市河道内的水位与外河道的 江河水位达到动态平衡，引水管道内的桨叶可以通过水流进行驱动，带动转轴 转动，将动能转化为电能储存在储能装置内，储能装置可以将电能通过电机带 动泄洪板移动，第一截流板可以控制引水管道内水流的速度，进而控制桨叶的 转速，泄水管道则可以根据城市河道水质的具体情况，通过第一传感器和第二 传感器控制第一封流板和第二封流板的转动，进而控制河道内中部和底部的水 流速度，在不影响城市河道的安全性基础上，提高了水质的净化效率。
进一步，齿轮齿条机构包括驱动齿轮和直齿条，驱动齿轮转动连接在引水 横梁的内部，直齿条固定连接在泄洪板的下半部，直齿条与驱动齿轮相匹配， 齿轮齿条机构的设计可以提高泄洪板在升降时的稳定性，同时提高了对河水的 抗冲击性能，延长了泄洪板和引水冲污装置的使用寿命。
进一步，引水横梁和支撑底座的两侧均设置有加强板筋，加强板筋提高了 引水横梁和支撑底座之间的连接强度，减小水流的冲击。
进一步，第二出水管与第一出水管之间的夹角a，夹角a的范围为45゜～ 60゜，可以使河道内不同深度位置的水流都能快速流动，提高了城市河道水的 净化效率。
进一步，泄洪板上均匀设置有第二引水口，第二引水口上设置有第二截流 板，第二截流板转动连接在泄洪板内，当不需要泄洪时，通过调节第二截流板， 使外河道的水通过第二引水口进入城市内河道。
采用如上述的一种城市河道用引水冲污装置进行的污水处理方法，其特征 在于包括如下步骤：
1)施工准备
a、首先根据内河道和外河道的结构设计施工图纸，并做好技术交底工作;
b、施工机具准备，将施工机具放置在施工场地，并建立安全隔板;
2)水下静压管桩及隔水墙施工
a、先根据施工图纸通过清淤船在河床底部的指定位置挖掘两条底槽;
b、然后进行水下静压管桩施工，使水下静压管桩的底部位于底槽内，一个 水下静压管桩施工结束后再进行下一个水下静压管桩的施工，并保持相邻两个 水下静压管桩之间的间距相等，直至两条底槽上的水下静压管桩施工完毕;
c、待水下静压管桩达到设计强度后，在相邻的两个水下静压管桩之间进行 隔水墙施工，靠近外河道的为第一隔水墙，靠近内河道的为第二隔水墙;
d、最后在第一隔水墙和第二隔水墙的缝隙处进行混凝土补料施工;
3)框架支撑与墙面板安装
a、先量取第一隔水墙和第二隔水墙之间的水平距离，并与施工图纸上的数 据进行校核;
b、然后用钢管制作框架支撑，使框架支撑与第一隔水墙、第二隔水墙之间 的尺寸相匹配;
c、接着通过钢筋和水泥制作墙面板，垫于第一隔水墙与框架支撑、框架支 撑与第二隔水墙之间的接触点，并在接触点上设置有压力传感器;
d、通过吊机将框架支撑从岸边吊起，并移至第一隔水墙和第二隔水墙的中 间位置;
e、然后在指挥员的指挥下下放框架支撑，直至框架支撑的底部与河床底部 设定位置重叠;
4)抽水施工
将抽水泵安装在第一隔水墙和第二隔水墙之间，每隔第一隔水墙和第二隔 水墙之间的水面下降0.3m，记录接触点上各压力值，并与设定值进行校核，直 至第一隔水墙和第二隔水墙之间的水抽完，使各接触点之间的压力值在设定值 范围内，当在抽水的过程中，某些接触点的压力值超出设定值范围时，停止抽 水，并通过增加钢管提高框架支撑的整体强度，直至实际压力值恢复至设定值 范围内，再继续进行抽水;
5)水泥基座施工
a、先通过清淤抓斗将抽干的河床底部的淤泥清理干净，并通过振捣器压平 捣实;
b、然后根据施工图纸在第一隔水墙和第二隔水墙之间通过混凝土浇筑水泥 基座，水泥基座的两侧设置有夹角为b的坡度，角度b的范围为45゜～60゜;
c、在水泥基座的顶面上开挖安装槽，安装槽的深度为0.5～1.0m;
d、洒水养护水泥基座30天，使水泥基座的强度达到设定强度;
6)安装、调试引水冲污装置
a、先通过吊机将引水冲污本体从岸边吊装至安装槽的上方;
b、然后在指挥员的指挥下进行下放，直至引水冲污本体限位在安装槽内;
c、再用密封胶将引水冲污本体与安装槽之间的缝隙密封;
d、将泄水管道安装至靠近内河道的引水冲污本体的侧面上，并将第二出水 管的底部通过固定支架固定安装在水泥基座的坡面上;
e、最后通过抽水泵将外河道内的水输送至第一隔水墙与第二隔水墙之间， 并对引水冲污装置进行调试;
f、调试结束后将调整泄洪板的高度位置;
7)框架支撑与隔水墙的拆除
先通过抽水泵将外河道内的水输送至第一隔水墙与第二隔水墙之间，直至 各接触点的压力传感器的压力值恢复至初始压力值，然后通过吊机将框架支撑 吊离河道，最后将第一隔水墙和第二隔水墙拆除;
8)外河道引水与泄洪
a、先将靠近外河道的左侧泄洪板上的第二截流板打开，使外河道内的水通 过第二引水口流入左侧泄洪板与中间泄洪板之间;
b、待水位平稳后打开中间泄洪板上的第二截流板，使水通过第二引水口流 入中间泄洪板与靠近内河道的右侧泄洪板之间;
c、待水位平衡后打开右侧泄洪板上的第二截流板，使水通过第二引水口流 入内河道实现外河道的引水;
d、接着打开第一引水口上的第一截流板，根据内河道污水的污染程度通过 第一传感器和第二传感器控制第一封流板和第二封流板的开或关;
e、引水管道内的水带动桨叶转动产生电能，并把电能储存在储能装置中， 通过齿轮齿条机构带动泄洪板上升或下降，实现外河道的泄洪;
9)污水处理
通过引水冲污装置流入的水带动内河道里的污水流动，形成活水，提高河 道水的流速，带动污水流入下游，实现内河道的污水处理。
进一步，步骤2)中的第一隔水墙的顶面与外河道水面之间的垂直距离为 h1，垂直距离h1的范围为0.8～1.4m，第二隔水墙的顶面与内河道水面之间的 垂直距离为h2，垂直距离h2的范围为0.4～1.6m。
进一步，框架支撑的制作过程包括
a、水平钢管制作：将钢管水平放置在底面上，相邻两个水平钢管之间的距 离为1m;
b、竖直钢管制作：将钢管竖直放置在水平钢管上，并将交接处进行焊接， 相邻两个竖直钢管之间的距离为1m;
c、垂直钢管制作：将钢管垂直放置在水平钢管和竖直钢管的交接处，并进 行焊接，形成框架支撑结构;
d、最后将中心安装引水冲污装置的部分拆除，并焊接加强骨筋。
进一步，步骤6)中的泄洪板的顶面与外河道的水面之间的垂直距离为H1， 垂直距离H1的范围为0.3～0.8m泄洪板的顶面与内河道的水面之间的垂直距离 为H2，垂直距离H2的范围为0.5～1.0m。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、引水冲污装置可以引进外河道内的江河水对城市河道进行冲刷，提高城 市河道水的自净能力，缓解其水质污染状况;
2、引水冲污本体上的泄洪板，可以在齿轮齿条机构的作用下上升或下降， 进而对泄洪板的高度位置进行调节，不仅可以提高城市河道水的流速，而且可 以有效防止外河道发生洪涝，使城市河道内的水位与外河道的江河水位达到动 态平衡;
3、引水管道内的桨叶可以通过水流进行驱动，带动转轴转动，将动能转化 为电能储存在储能装置内，储能装置可以将电能通过电机带动泄洪板移动，第 一截流板可以控制引水管道内水流的速度，进而控制桨叶的转速;
4、泄水管道则可以根据城市河道水质的具体情况，通过第一传感器和第二 传感器控制第一封流板和第二封流板的转动，进而控制河道内中部和底部的水 流速度，在不影响城市河道的安全性基础上，提高了水质的净化效率;
5、本方法不仅不影响河道的正常水位，而且施工周期短，效率高，施工工 艺简单，操作性强，与现有的引水冲污方法相比具有泄洪能力，可以根据河道 的污染程度调节引水速度，控制河道水的流速，提高河道水的自净化能力。
