專利名稱：下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種城市下水道系統(tǒng)，涉及城市給排水技術(shù)。
背景技術(shù)：
城市下水道設(shè)施中的窨井、管道和化糞池等是相對(duì)封閉不通風(fēng)的環(huán)境。在這樣的環(huán)境中，常存在硫化氫、甲烷(是沼氣的主要成分，占80％～90％)和一氧化碳等有害氣體，空氣中的氧含量不足18％。與此同時(shí)，城市的很多廢油廢氣也被排放到下水道中，這些廢油在下水道中揮發(fā)，使下水道中易燃?xì)怏w的含量猛增，含量往往會(huì)超出安全線幾倍甚至幾十倍。在這樣的環(huán)境下一旦遇見明火或有人員進(jìn)入，容易造成爆炸或工作人員被窒息死亡。
目前，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了下水道氣體監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，并已經(jīng)在重慶市得到了應(yīng)用，該系統(tǒng)能夠敏銳地測(cè)量出甲烷等氣體的濃度。探頭每15秒得出一組數(shù)據(jù)，然后通過全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPRS)發(fā)送到控制室主機(jī)上，主機(jī)則能根據(jù)實(shí)際設(shè)定的警戒值判斷各監(jiān)控點(diǎn)的狀況。該系統(tǒng)雖然能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w的含量，但還是不能達(dá)到實(shí)時(shí)控制的效果，下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量仍舊需要人工地進(jìn)行控制，不能長(zhǎng)期自動(dòng)地調(diào)節(jié)下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量，而且該系統(tǒng)的工程量及耗資巨大，只能在某些重點(diǎn)地區(qū)的窨井中使用，而不能得到廣泛地應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是通過抑制下水道內(nèi)甲烷等易燃?xì)怏w的產(chǎn)生，并將已產(chǎn)生的甲烷等易燃?xì)怏w排出，從而降低下水道內(nèi)由于易燃?xì)怏w囤積而造成人生財(cái)產(chǎn)損失的可能性。
本發(fā)明一方面根據(jù)產(chǎn)生甲烷所必須具備的條件，通過改變下水道內(nèi)的環(huán)境狀況，破壞發(fā)酵條件，從而達(dá)到抑制甲烷生成的目的。另一方面，將下水道內(nèi)已存在的易燃?xì)怏w排出，從而進(jìn)一步降低下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量，同時(shí)設(shè)置易燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)，通過柔性自動(dòng)化控制，使下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量保持在安全線以內(nèi)，并對(duì)其易燃?xì)怏w含量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)易燃?xì)怏w含量長(zhǎng)期超標(biāo)時(shí)，通過無線電發(fā)出警戒信號(hào)，通知地面人員前來檢修。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是1、改變下水道的構(gòu)造，在下水道的內(nèi)壁呈螺旋狀排列大量突起物。當(dāng)水流流經(jīng)下水道時(shí)，由于突起物的作用，在下水道壁周圍產(chǎn)生激流，從而使下水道內(nèi)水中的固體有機(jī)物不能在下水道底部迅速沉淀下來，減少有機(jī)物在下水道內(nèi)的存留時(shí)間；同時(shí)，由于水流上下交互流動(dòng)，下水道內(nèi)水中的溶解氧含量也會(huì)有所增加，從而抑制了發(fā)酵產(chǎn)生甲烷等易燃?xì)怏w。
2、通過鼓風(fēng)系統(tǒng)向下水道內(nèi)鼓入空氣，增加下水道內(nèi)的氧氣含量，抑制甲烷等易燃?xì)怏w生成，同時(shí)將已生成的甲烷等易燃?xì)怏w排出。鼓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置于下水道內(nèi)和下水道與窨井連接處。由鼓風(fēng)裝置、檢測(cè)控制裝置組成。
所述的鼓風(fēng)裝置有兩種，正常模式鼓風(fēng)裝置和應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置。日常模式鼓風(fēng)裝置通過將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)機(jī)械放大后通過風(fēng)扇葉片輸出，不斷向下水道內(nèi)鼓入空氣，它負(fù)責(zé)正常情況下向下水道內(nèi)鼓入空氣，該裝置主要安裝在下水道內(nèi)部。應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置的驅(qū)動(dòng)能量來自由檢測(cè)控制裝置控制的交流電源，在應(yīng)急狀態(tài)下，由檢測(cè)控制裝置接通交流電源，打開應(yīng)急電機(jī)，帶動(dòng)風(fēng)扇葉片向下水道內(nèi)鼓入大量空氣，從而迅速降低下水道內(nèi)的甲烷含量，該裝置安裝在下水道與窨井連接處。
所述的檢測(cè)控制裝置由探頭、數(shù)據(jù)處理器和無線電發(fā)射裝置組成，探頭負(fù)責(zé)檢測(cè)下水道內(nèi)的甲烷含量；數(shù)據(jù)處理器負(fù)責(zé)分析檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)甲烷短期含量超出安全指標(biāo)，打開交流電源，使應(yīng)急鼓風(fēng)系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，快速排出下水道內(nèi)的甲烷，如甲烷含量長(zhǎng)期超標(biāo)，則控制無線電發(fā)射裝置發(fā)出無線電信號(hào)，通知地面維修人員來排除故障。


圖1為下水道結(jié)構(gòu)橫向剖視2為下水道截面3為正常模式鼓風(fēng)裝置剖視4為正常模式鼓風(fēng)裝置正視5為應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置剖視6為檢測(cè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7為系統(tǒng)組裝示意圖具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明當(dāng)水流經(jīng)過下水道內(nèi)壁(2)時(shí)，由于受到橢圓狀突起物(1)的作用，水流會(huì)沿著突起物的排列方向呈螺旋狀流動(dòng)，從而使下水道內(nèi)的水體上下交互流動(dòng)，在增加水流流動(dòng)，防止液體內(nèi)的有機(jī)物快速沉淀下來的同時(shí)，增加了水中溶解氧含量。
正常模式鼓風(fēng)裝置，如圖(2)所示，由水輪葉片(3)、主動(dòng)齒輪(4)、從動(dòng)齒輪(5)、日常裝置風(fēng)扇葉片(6)以及正常模式鼓風(fēng)裝置安裝支架(7)組成。正常模式裝置安裝在下水道內(nèi)部如圖(7)所示，當(dāng)水流留流經(jīng)水輪葉片(3)時(shí)，帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)主動(dòng)齒輪(4)、從動(dòng)齒輪(5)放大最終帶動(dòng)日常裝置風(fēng)扇葉片(6)以較快的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成氣流，達(dá)到更換下水道內(nèi)氣體的目的。
應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置，如圖(5)所示，由應(yīng)急裝置風(fēng)扇葉片(8)、高功率電機(jī)(9)、風(fēng)扇套筒(10)、應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置安裝支架(11)以及應(yīng)急裝置數(shù)據(jù)電源線(12)組成。應(yīng)急裝置安裝在窨井與下水道連接處，如圖(7)所示，在日常情況下處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)控制系統(tǒng)通過應(yīng)急裝置數(shù)據(jù)電源線(12)向其發(fā)出指令時(shí)開啟高功率電機(jī)(9)，向下水道內(nèi)股入空氣，更換下水道內(nèi)的氣體。
檢測(cè)控制裝置，如圖(6)所示，由無線電發(fā)射裝置(13)、檢測(cè)控制裝置安裝支架(14)、包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器(15)、探頭(16)和檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)電源線(17)組成。檢測(cè)控制主機(jī)安裝在窨井口處，如圖(7)所示，其探頭(16)安裝在下水道內(nèi)，負(fù)責(zé)即時(shí)地對(duì)下水道內(nèi)的氣體進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)電源線(17)傳輸給包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器(15)進(jìn)行處理，如果處理發(fā)現(xiàn)甲烷等易燃?xì)怏w含量過高，包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器(15)發(fā)出指令，通過應(yīng)急裝置數(shù)據(jù)電源線(12)開啟應(yīng)急裝置，增大下水道內(nèi)的氣體流動(dòng)，降低其易燃?xì)怏w含量。如果在應(yīng)急裝置開啟10小時(shí)后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)易燃?xì)怏w含量仍舊超標(biāo)，包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器(15)將通過無線電發(fā)射裝置(13)通知地面人員前來檢修。
本發(fā)明最好使用耐腐蝕材料制作，以提高其使用壽命和可靠性；應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置和檢測(cè)控制裝置要求密封，防止由于水進(jìn)入而造成電路或電氣元件損壞。
本發(fā)明因?yàn)楦淖兞讼滤赖慕Y(jié)構(gòu)，能夠有效的防止固體有機(jī)物在下水道內(nèi)沉積，所以可以長(zhǎng)期不用疏通下水道。本發(fā)明的日常模式排風(fēng)裝置采用通過轉(zhuǎn)化水能的方法來驅(qū)動(dòng)，節(jié)省了很多的能源和制造成本，同時(shí)也減少了因?yàn)殡姍C(jī)損壞而無法工作所造成的損失。
本發(fā)明能夠柔性化自動(dòng)調(diào)節(jié)控制下水道內(nèi)的甲烷含量，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)下水道內(nèi)的甲烷含量，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面人員，以保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期有效的運(yùn)作，可以節(jié)省大量勞動(dòng)力和財(cái)力。本發(fā)明適用于大多數(shù)的城市下水道系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法是一套有效控制下水道內(nèi)易燃?xì)怏w含量的系統(tǒng)和方法，涉及城市給排水技術(shù)，由下水道、鼓風(fēng)裝置，檢測(cè)控制裝置組成。其主要特征是采取通過改變下水道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)來防止固體有機(jī)物在下水道內(nèi)沉積下來，縮短有機(jī)物在下水道內(nèi)的停留時(shí)間，并使水流上下交互流動(dòng)來增加水中溶解氧，從而抑制甲烷等易燃?xì)怏w生成的方法；其鼓風(fēng)裝置由日常模式鼓風(fēng)裝置和應(yīng)急模式鼓風(fēng)裝置組成；安裝有帶有探頭、包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器和無線電發(fā)射裝置的檢測(cè)控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是其下水道內(nèi)壁有大量突起物，呈螺旋狀沿同一方向排列。
3.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是采取在下水道內(nèi)壁設(shè)置大量呈螺旋狀排列的突起物，水流由于受到突起物的作用，在下水道壁周圍產(chǎn)生激流，使下水道內(nèi)水中的固體有機(jī)物不能在下水道底部迅速沉淀下來，減少有機(jī)物在下水道內(nèi)的存留時(shí)間，從而抑制發(fā)酵產(chǎn)生甲烷等易燃?xì)怏w的方法。
4.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是采取在下水道內(nèi)壁設(shè)置大量呈螺旋狀排列的突起物，使下水道內(nèi)的水流上下交互流動(dòng)，進(jìn)而使下水道內(nèi)水中的溶解氧含量增加，從而抑制發(fā)酵產(chǎn)生甲烷等易燃?xì)怏w的方法。
5.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是其鼓風(fēng)裝置由日常模式和應(yīng)急模式兩部分組成。
6.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是日常模式鼓風(fēng)裝置采取通過將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)機(jī)械放大后通過風(fēng)扇葉片輸出方法。
7.根據(jù)權(quán)利項(xiàng)1所述的下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，其特征是檢測(cè)控制裝置內(nèi)設(shè)有探頭、包含GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器和無線電發(fā)射裝置。
全文摘要
下水道易燃?xì)怏w含量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法，涉及一種城市下水道系統(tǒng)。主要解決的技術(shù)問題是有效地監(jiān)測(cè)和控制下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量。本發(fā)明一方面根據(jù)產(chǎn)生甲烷等易燃?xì)怏w所必須具備的條件，通過改變下水道內(nèi)的環(huán)境狀況，破壞發(fā)酵條件，從而達(dá)到抑制甲烷等易燃?xì)怏w生成的目的。另一方面，通過向下水道內(nèi)鼓入空氣，將已生成的甲烷等易燃?xì)怏w排出，從而進(jìn)一步降低下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量，同時(shí)設(shè)置易燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)，通過柔性自動(dòng)化控制，使下水道內(nèi)的易燃?xì)怏w含量保持在安全線以內(nèi)，并對(duì)其易燃?xì)怏w含量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)易燃?xì)怏w含量長(zhǎng)期超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警戒信號(hào)，通知地面人員前來維修，可以節(jié)省大量勞動(dòng)力和財(cái)力。適用于大多數(shù)的城市下水道系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G08B21/00GK101021086SQ20061016435
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月10日
發(fā)明者金玲興, 陶松壘, 單勇剛, 段海東 申請(qǐng)人:金玲興