曲面底一體化污水收集裝置研發

謝崇寶，張國華，魯少華，盧文娟，陳 娟，謝瑞環(.中國灌溉排水發展中心，北京 000；.北京中灌綠源國際咨詢有限公司，北京 000；.河海大學，南京 0098；.揚州大學，揚州 000；.中灌潤茵(北京)節水灌溉設備有限責任公司，北京 00)

1 研發目的

為了防止農村水污染，需要對污水進行集中回收處理。在目前的農村污水收集系統中，通常先將用戶排放的污水輸送至污水收集裝置，例如用磚砌成的方形的污水管道連接井，污水再由上述污水收集裝置進入污水收集管道進行后續的回收處理。

現有技術存在的問題：用戶排放的污水進入現有的污水收集裝置后，不能順利地進入下一級污水收集管道，在污水管道連接處易形成污水堆積，并散發令人難以忍受的氣味，而且污水管道連接井施工復雜，實際工程中，往往需要現場澆筑或砌筑污水收集井，嚴重影響施工進度。因此，實踐中，亟須研制一種污水不留存、易施工的污水收集裝置。

2 設計方案

2.1 結構設計

本文研發的曲面底一體化污水收集裝置，包括蓋板1，殼體2，進水口3，底部4，出水口5，如圖1所示。

如圖1所示，底部4的上表面401具有坡度，且底部4的上表面401的中部相對兩側凹陷形成內凹曲面，內凹曲面兩側的連線方向與坡度的長度方向垂直；殼體2為中空的殼體，殼體2的底端與底部4的上表面401連接，殼體2的頂端開放；出水口5位于殼體2上并且靠近上表面401的坡度的底端，出水口5用于與污水收集管道連通；進水口3位于殼體2上，進水口3的高度高于出水口5的高度，進水口3用于與用戶污水排放管道連通；蓋板1位于殼體2上方。

1-蓋板；2-殼體；3-進水口；4-底部；401-上表面；5-出水口；b1-內凹曲面凹陷寬度；b2-底部上表面的寬度；h1-內凹曲面凹陷高度；θ-圓弧形內凹曲面對應的圓心角圖1 曲面底一體化污水收集裝置結構、剖面以及曲面結構、圓柱體結構

具體的，底部4的上表面401的坡度為20°～30°，內凹曲面的形狀為圓弧形內凹曲面，圓弧形內凹曲面對應的圓心角為120°～180°；殼體2的形狀可以為四棱柱、五棱柱、六棱柱或者八棱柱，也可以為圓柱，殼體2的形狀為棱柱時，進水口3和出水口5分別位于棱柱不同的側面。

2.2 技術特點

本裝置的優點：①污水收集裝置的底部為斜坡式曲面，污水進入該污水收集裝置后，能夠順利地輸出至污水收集管道，曲面底保證污水不留存，減少氣味的散發；②一體化鑄造包括污水進水口和出水口，有利于管道直連；③整體鑄造避免現場施工澆筑集水井，可有效加快施工進度和保證集水井的施工質量。

3 工作原理

本曲面底一體化污水收集裝置用于設置在用戶污水排放管道和污水收集管道之間，在使用時整體埋置于地下。具體工作原理為：

將本污水排放裝置中的進水口3與用戶污水排放管道連通，將出水口5與污水排放管道連通。用戶排放的污水由進水口3進入殼體2后，沿著底部4的上表面401由出水口5輸出，進入污水收集管道進行后續的回收處理。

如圖1(d)所示，底部4上表面401的內凹曲面的形狀沒有嚴格的限定，可以是任意形狀的內凹曲面。從加工制造的難易程度方面考慮，內凹曲面優選圓弧形內凹曲面。內凹曲面凹陷的深度[即圖1(d)4a中h1所表示的底部4上表面401兩側未凹陷的平面到內凹曲面最底部的距離]以及凹陷的寬度[即圖1(d)4a中b1所表示的上表面401未凹陷的部分與內凹曲面相交的兩點之間的距離]也沒有嚴格的限定，只要使污水能夠沿上表面401順利地流入出水口5即可。為了充分發揮內凹曲面對水流的匯集作用，內凹曲面凹陷的寬度b1占底部4上表面401的寬度b2的比例優選1/2以上。內凹曲面的凹陷深度以及凹陷寬度可以根據用戶排放污水的水量設計。當水量較大時，可以采用較大的凹陷的深度和寬度；當水量較小時，可以適當減小凹陷的深度和寬度。

在本污水收集裝置中，進水口3和出水口5的數量沒有嚴格的限定，出水口5的數量包括但不限于1個，進水口3的數量應當與用戶污水排放管道的數量相匹配。

本污水收集裝置將蓋板1移開后即可對內部進行清理和維護。本污水收集裝置的材料沒有特殊的要求，只要能夠耐腐蝕、抗沖擊即可，優選塑料。塑料重量輕、容易加工成型、成本低?？梢詾榫垡蚁?、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS等常用塑料。

本污水收集裝置的內凹曲面對水流具有匯集的作用，而斜坡則能夠對水流的流動起到導向作用，而且斜坡有利于加快水流的流速。因此，斜坡式內凹曲面有利于使水流穩定、快速地進入污水收集管道，而且沒有死角，污水以及污水中的其他雜物不會滯留在污水收集裝置中，有效避免了污水中的雜質堵塞污水管道進水口的問題。因此，污水進入本污水收集裝置后，能夠順利地由出水口輸出并進入污水收集管道。此外，本污水收集裝置可以采用一體化澆筑的方法進行預制，便于現場安裝，提高施工效率。

4 技術規格及設備安裝

曲面底一體化污水收集裝置的技術規格參數：進水口、出水口直徑可根據設計需要靈活選用，優選75，90，110 mm。

本裝置采用一體化澆筑的方法進行預制，安裝較為方便，一般安裝在地表以下0.8～1 m，具體埋深應根據當地自然條件和施工條件等因素來確定。本裝置安裝如圖2所示，進水口與用戶污水排放管道連通，出水口與污水排放管道連通。

圖2 產品安裝示意圖

5 結 語

曲面底一體化污水收集裝置已取得國家授權專利(實用新型專利：201520308186.7，發明專利：201510243832.0)，它將傳統的污水收集裝置的底部設計為斜坡式內凹曲面，不僅使污水水流穩定，沒有死角，避免了傳統污水收集裝置的雜物滯留問題，減少了氣味的散發。同時，曲面底一體化污水收集裝置可采用一體化澆筑的方法進行預制，一體化鑄造包括污水進水口和出水口，有利于管道直連，便于現場安裝，整體鑄造避免現場施工澆筑集水井，可有效保證施工進度和施工質量。

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