本發明屬于市政工程、環境保護技術領域，具體涉及一種初期雨污水截流與自凈式沉砂裝置，可以截流初期雨水，并通過倒虹吸裝置實現截流井自凈功能。

背景技術：

城市初期雨水在降雨初期溶解了空氣中的大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性氣體，降落地面后，又由于沖刷瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、雨污渠道中存積的污水、污泥及垃圾等，使得雨水中含有大量的有機物、病原體、重金屬、油脂、懸浮固體等污染物質。因此初期雨水的污染程度較高，通常超過了普通的城市污水的污染程度。如果將初期雨水直接排入河道或者自然承受水體，將會對水體造成非常嚴重的污染，必須對初期雨水進行收集、處理。

由此，開發一種自動截流城市初期雨水的截流井裝置勢在必行，同時，城市雨水收集井大都分布在城市主要干道上，每天沉入大量沙粒、雜質。所以設計一種初期雨水截流與自凈式沉砂裝置，在截流初期雨水的同時自動清除裝置內的淤積物。該裝置結構簡單、環保節能、經濟安全，便于推廣使用。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種雨污水截流與自凈式沉砂裝置，本發明將降雨初期的雨水徑流截流至污水處理廠處理排放，并通過倒虹吸作用自動清除井內的淤積物。該裝置結構簡單、環保節能、經濟安全，便于推廣使用。

為了實現上述目的，本發明提出了一種雨污水截流與自凈式沉砂裝置，所述裝置可安裝于雨水管道檢查井或者泵站前池中，裝置包括錐形截流井、倒虹管、控制井、逆止閥和浮球機械聯動控制裝置，其中：

錐形截流井由上部長方體和下部錐形體連成一體，在所述上部長方體的不同高度處分別設置有雨水入流口和雨水出流口，雨水入流口位置高于雨水出流口；雨水出流口與雨水出流管連接，雨水出流口與雨水出流管連接處安裝有逆止閥，所述逆止閥既能防止入流雨水從雨水出流口短流流出，又能避免雨水管道中的雨水倒灌進入錐形截流井內；在下部錐形體底端設有沉砂出口，沉砂出口連接倒虹管進口，倒虹管出口與污水出流管連接，倒虹管出口與污水出流管連接處安裝有污水逆止閥；沉砂出口正下方的倒虹管管壁上設有倒虹管啟閉控制口，倒虹管啟閉控制口內側設置有環形逆止閥，頂部為圓形的水平控制擋板安裝于浮球控制箱內，所述水平控制擋板能夠穿過倒虹管啟閉控制口進入倒虹管內，水平控制擋板用于倒虹管的密封；錐形截流井一側設置有控制井，錐形截流井和控制井相連的井壁上設有連通口，使得錐形截流井與控制井相連通，且連通口的中軸與雨水出流口的下邊緣相平齊；控制井內設置有浮球機械聯動控制裝置，所述浮球機械聯動控制裝置位于連通口下方一定距離處；控制井外壁的底端設有透水孔，所述透水孔通過透水材料進行密封，控制井內的積水可通過透水材料滲入土壤，保證非雨天時控制井內的浮球控制裝置不會浸泡在水中。

本發明中，浮球機械聯動控制裝置由垂直控制連桿、水平控制擋板、浮球控制箱、轉軸、轉換齒輪和控制浮球組成，浮球控制箱位于倒虹管一側，水平控制擋板安裝于浮球控制箱內，且垂直控制連桿垂直穿過浮球控制箱，垂直控制連桿的外側表面上設置有一段距離的鋸齒，所述垂直控制連桿的鋸齒與轉換齒輪相嚙合，所述轉換齒輪可以繞轉軸轉動；水平控制擋板上表面設置有一段距離的鋸齒，所述水平控制擋板與轉換齒輪相嚙合，通過轉軸和轉換齒輪實現水平控制擋板和垂直控制連桿的聯動；轉軸的兩端固定于浮球控制箱的箱體上；垂直控制連桿的頂端安裝有控制浮球，控制浮球可根據控制井內的水位變化做上下運動，控制水平控制擋板做水平運動推開環形逆止閥，從而實現水平控制擋板對倒虹管的啟閉控制。

本發明工作原理如下：降雨初期，錐形體底部的沉砂出口處于開啟狀態，攜帶砂礫等粗顆粒物的初期雨水通過雨水入流口進入截流井內，經過倒虹吸作用，將初期雨水及淤積物截入市政污水管網，實現初期雨水的截流與沉砂自凈功能；隨著降雨的持續，截流井內入流的雨水量不斷增加，當超出市政污水管網的截流能力時，雨水會通過連通口進入控制井內，導致控制井內的水位不斷上升，控制浮球隨水位做上升運動并促使水平控制擋板做水平運動，推開環形逆止閥將倒虹管關閉，隨后雨水出流口處的逆止閥被推開，濃度相對較低的雨水經出流管進入市政雨水管網，最后排入受納水體。

本發明的有益效果在于：一是裝置不需要外部機械能量，降低了維護成本；二是裝置加工簡單，可大批量生產與應用；三是環保節能，該裝置不但可以截流污染負荷較高的城市初期雨水，而且能夠通過倒虹吸作用實現裝置內積淤和沉砂的自動清理；四是應用廣泛，該裝置可在各類城市的雨水管網系統中推廣應用，從而推動城市水環境質量改善。

附圖說明

圖1為本發明的主體結構示意圖。

圖2為本發明環形逆止閥結構示意圖。

圖3為本發明浮球控制箱結構示意圖。

圖4是本發明水平控制擋板結構示意圖。

圖中標號：1為雨水入流口，2為截流井井壁，3為錐形截流井，4為雨水出流口，5為雨水逆止閥，6為雨水出流管，7為沉砂出口，8為倒虹管啟閉控制口，9為倒虹管，10為污水逆止閥，11為污水出流管，12為垂直控制連桿，13 水平控制擋板，14為浮球控制箱，15為轉軸，16為轉換齒輪，17為控制浮球，18為連通口，19為控制井，20為控制井外壁，21為透水孔，22為環形逆止閥，23為支撐板。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例做進一步說明。

實施例1：如圖１所示，所述裝置由雨水入流口1、截流井井壁2、錐形截流井3、雨水出流口4、雨水逆止閥5、雨水出流管6、沉砂出口7、倒虹管啟閉控制口8、倒虹管9、污水逆止閥10、污水出流管11、垂直控制連桿12、水平控制擋板13、浮球控制箱14、轉軸15、轉換齒輪16、控制浮球17、連通口18、控制井19、控制井外壁20、透水孔21、環形逆止閥22和支撐板23組成。錐形截流井3由上部長方體和下部錐形體組成，上部長方體長3000mm、寬1500mm、高3000mm，下部錐形體長3000mm、寬1500mm、高1000mm；在錐形截流井３后側井壁距長方體頂部700mm處開設直徑1200mm的雨水入流口1；在錐形截流井３左側井壁距離長方體頂部2100mm處開設直徑1200mm雨水出流管6，與雨水管網相連通；在雨水出流管6與截流井井壁2的連接處安裝有逆止閥5，既防止入流雨水直接通過雨水出流管6短流流出，又能避免雨水管道中的雨水倒灌；錐形截流井3的底端開設直徑300mm的沉砂出口7；在沉砂出口7的下方連接一個倒虹管9，并將倒虹管９與污水出流管11相連通；在沉砂出口7的正下方500mm處設置有一個寬300mm、高50mm的控制口8，控制口內側安裝有環形逆止閥22，防止雨水通過控制口直接進入控制井。設置一個長1400mm、寬300mm和高50mm的水平控制擋板13穿過控制口8，要求該水平控制擋板能夠將倒虹管9密封；在錐形截流井3的右側設置一個長1500mm、寬1000mm和深5000mm控制井19；在錐形截流井3與控制井19共用井壁上開設一個直徑300mm的連通口18，使得錐形截流井3與控制井19相連通，其中，連通口18的中軸與雨水出流口4的下邊緣相平齊；在控制井19內、錐形截流井3的外側設置一個長1500mm、寬500mm、高200mm的浮球控制箱14，浮球控制箱14位于連通口18下方一定距離處，通過支撐板13固定；在控制井外壁20的底端開設一個寬300mm、高100mm的透水孔21，用透水材料進行封閉，使得控制井19內的積水可通過透水材料滲入土壤，以保證非雨天時控制井19內的浮球機械聯動控制裝置不會浸泡在水中。

浮球機械聯動控制裝置由垂直控制連桿12、水平控制擋板13、浮球控制箱14、轉軸15、轉換齒輪16和控制浮球17組成。在水平控制擋板13的上表面設置一段距離為400mm的鋸齒，水平控制擋板13安裝于浮球控制箱14中，垂直控制連桿12長600mm，寬300mm，厚度為50mm，在外側表面上設置一段距離為400mm的鋸齒，并且通過配置長400mm，直徑20mm的鋼制轉軸15及長300mm、直徑100mm的轉換齒輪16，實現水平控制擋板13和垂直控制連桿12的聯動，在垂直控制連桿12的頂端安裝一個直徑200mm、高度200mm的控制浮球17，控制浮球17可根據控制井19內的水位變化做上下運動，控制水平控制擋板13做水平運動推開環形逆止閥22，從而實現對倒虹管9的啟閉控制。

將所述裝置應用在初期雨水截流與沉砂工作時，降雨初期，沉砂出口7處于開啟狀態，初期雨水及砂礫等通過雨水入流口1進入錐形截流井3內，經過倒虹吸作用，將初期雨水、井內的淤積物經污水出流管11截入污水管網，進而完成初期雨水截流與沉砂自凈功能。隨著降雨的持續，截流井3內入流的雨水量不斷增加，當超出污水管網的截流能力時，雨水會通過連通口18進入控制井19，控制井內的水位不斷上升，使得控制浮球做上升運動并促使水平控制擋板做水平運動推開環形逆止閥22，將倒虹管9關閉，此時雨水出流口處的逆止閥5被推開，濃度相對較低的雨水經雨水出流管6進入市政雨水管網，最后排入受納水體。