殷曉中，陳興和

（鎮(zhèn)江高等?？茖W(xué)校 機(jī)械系，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

0 引言

城市污水截流井是合流制管道一個(gè)重要的附屬構(gòu)筑物，其主要功能是將城市旱流污水和初期雨水截流入污水截流管，以免城市水體受到更為嚴(yán)重的污染［1］。截流井設(shè)計(jì)的基本要求可歸納為以下幾點(diǎn)［2］：1）保證旱流時(shí)污水的截流；2）雨天時(shí)，保證初期雨水的截流，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)截流倍數(shù)時(shí)，能順暢地溢流，排入水體；3）安全可靠，截流效率高，維修量少，管理方便，能適應(yīng)不同截流倍數(shù)的要求；4）構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)便宜。

1 國(guó)內(nèi)常用污水截流井類型及其優(yōu)缺點(diǎn)

國(guó)內(nèi)目前涉及的截流井設(shè)計(jì)及其計(jì)算規(guī)范和規(guī)程主要包括《合流制系統(tǒng)污水截流井設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS 91：97）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50101—2005）、《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第5冊(cè)）等。《規(guī)程》中提及的污水截流井主要有堰式截流井、槽式截流井、槽堰結(jié)合式截流井三種型式［3］。

1.1 堰式截流井

該類型截流井的特點(diǎn)是在井中設(shè)置溢流堰，當(dāng)雨季上游來(lái)水較多時(shí)，超量的水從堰頂?shù)渑湃胍缌鞴?。主要?yīng)用于雨水、污水管道基本一致或合流管道與污水管道高程相仿時(shí)。在兩條管道間加兩個(gè)檢查井做連接管，并在雨水或合流管內(nèi)加設(shè)檔堰。檔堰可以砌磚或做成木板閘，高度視截流污水量的大小而定。這樣，在非汛期，管道內(nèi)的污水被堰或堰板擋住，折返進(jìn)入污水管；當(dāng)雨季來(lái)臨，合流管或雨水管道內(nèi)的雨污混合水就會(huì)越過堰排入河湖中［4］。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)堰的平面布置形式可以分為正堰、斜堰、側(cè)堰和曲線堰。側(cè)堰式截流井是在合流制截污系統(tǒng)中應(yīng)用的較為成熟的一種。

1.2 槽式截流井

此類型截流井只用于已建成的合流制管道。該井無(wú)需改變下游管道，可以由已建合流制管道上的污水檢查井改造而成。但因其截流量難以控制，雨季時(shí)會(huì)有大量的雨水進(jìn)入截流管道，增加污水處理廠的負(fù)荷，在使用中受到一定的限制［5］。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

除此之外，在工程上，槽式截流井實(shí)施的前提是截流管管底標(biāo)高必須低于合流管道的現(xiàn)狀管底標(biāo)高，而且在現(xiàn)狀合流管道截?cái)嗝孑^大時(shí)，對(duì)其進(jìn)行槽式截流會(huì)破壞其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，增大施工難度。因此，槽式截流井在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中受制約因素較多。

1.3 槽堰結(jié)合式截流井

該類型截流井是一種主要的截流井型式，兼有槽式和堰式的優(yōu)點(diǎn)。井內(nèi)中間固定堰高度可根據(jù)運(yùn)行時(shí)實(shí)際水量的大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)下游排水管道為新敷設(shè)的管道時(shí)，一般可采用此種型式截流井，而對(duì)于已經(jīng)建成合流制管道，則不宜采用。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 堰式截流井

圖2 槽式截流井

圖3 槽堰結(jié)合式截流井

2 液控彎管虹吸溢流式截流井

2.1 工作原理

如圖4所示，一般截流井包括：內(nèi)部中空且具有一定容積的外形為正方體或長(zhǎng)方體的井體，井體壁上至少一個(gè)雨污混合水流進(jìn)口即合流管，截流污水的截流管，溢流堰和溢流管。液控彎管虹吸溢流式截流井的主要特征在于帶浮力控制裝置的彎管虹吸裝置。

圖4 液控彎管虹吸溢流式截流井

彎管虹吸裝置的管道由引流管、塑料管和彎管組成。引流管的底部與彎管連接，塑料管的右端與彎管固定連接。彎管安裝在內(nèi)井體上，右端插入儲(chǔ)水池中，有一處是半圓彎頭，位置較高，還有一處是90°彎頭，位置較低，靠近塑料管。引流管與塑料管之間有一定的間隙，其間隙大于閥門的厚度，以不影響閥門的開啟為度，引流管與塑料管直徑相同，在同一軸線上。引流管與合流管在同一軸線上，以方便后期雨水能較順利地進(jìn)入彎管實(shí)現(xiàn)溢流，而前期污染物較大的雨水則留在截流井及其附屬空間內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)最大限度的截污。浮力控制裝置由浮球、杠桿和閥門組成，杠桿的一端鉸接在井體上，另一端與浮球連接，中間安裝閥門。

當(dāng)旱流或雨量較小時(shí)，溢流井內(nèi)水面較低，浮球下落，帶動(dòng)閥門下落，使閥門逐漸閉合，此時(shí)，閥門位于引流管與塑料管之間的間隙處。在閥門閉合過程中，彎管的溢流量也隨之減小，以達(dá)到留住污染物較大的污水或前期雨水，而溢流掉污染物較小的后期雨水的目的。為了使閥門開啟靈活，減少閥門與塑料管之間的摩擦力，塑料管的材料可以選用尼龍或含油鑄尼龍。

2.2 相關(guān)計(jì)算過程

1）如圖5所示，設(shè)杠桿總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，初始角度為α，開啟閥門時(shí)的液面高度為h1，則有

即

2）如圖6（a）所示，隨著液面的升高，杠桿在浮球浮力的作用下繞支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由位置1升到位置2，當(dāng)閥門與管道兩圓相切時(shí)，閥門完全開啟，此時(shí)的液面高度為h2，設(shè)管道及閥門的直徑為d，根據(jù)圖6（b），有

得

則

圖5 杠桿組合圖

圖6 杠桿位置變化圖

3 結(jié)語(yǔ)

在截流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，截流井的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它既要使截流的污水進(jìn)入截污系統(tǒng)，達(dá)到整治水環(huán)境的目的，又要保證在大雨時(shí)不讓超過截流量的雨水進(jìn)入截污系統(tǒng)，避免發(fā)生污水反冒和給污水處理廠帶來(lái)沖擊［6］。本文介紹的由液面高度控制溢流量的彎管虹吸溢流式污水截流井可用以解決在現(xiàn)有污水處理廠處理、儲(chǔ)存能力和截流井、管網(wǎng)儲(chǔ)存能力不變的情況下，減少污染物含量較高的初期雨水的排放，而讓污染物較低的后期雨水溢流，實(shí)現(xiàn)污染物截流的最大化。

［1］周建忠，羅本福，蔣嶺.新型城市污水截流井介紹［J］.西南給排水，2007（3）：5-7.

［2］曹久耕，林淑佳.鐘罩虹吸式溢流井的探討［J］.給水排水，1994（7）：20-22.

［3］李勝海，許曉毅.污水截流井設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討［J］.中國(guó)給水排水，2006（24）：41-44.

［4］陳鯤.山區(qū)城市內(nèi)河污水截流方案及技術(shù)措施研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)土木建筑學(xué)院，2008.

［5］李勝海，戴玉苗，張啟友.不同污水截流井型式的設(shè)計(jì)比較與優(yōu)化初探［J］.山西建筑，2008（5）：221-222.

［6］張宏達(dá)，楊曦，何強(qiáng).德國(guó)的截流井及相關(guān)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)給水排水，2005（6）：104-106.