[实用新型]一种用于处理农田径流雨水的微电场水力旋流系统

说明书

技术领域

本实用新型是关于雨水预处理与河流水质控制的，特别涉及一种以面源形式汇集的农田雨水径流在进入河道前对颗粒污染物具有分离和土壤回收的拦截系统。

背景技术

目前，面源污染引起的湖泊水库富营养化问题非常严重，如在巢湖、滇池、三峡库区的统计资料表明，90%的悬浮物来自农田径流，氮、磷大部分来源于农田径流的颗粒污染物（土壤颗粒为主），可见农田非点源污染源在水体污染中占据重要地位。目前较为常见的农田面源污染控制技术以生态技术为主，包括湿地技术、滨岸缓冲带、人工塘和生态农业技术等。

但是生态处理技术具有占地面积大、处理效率较低以及负荷承受能力差等明显的缺陷。相比生态的截留与降解技术，应用物理分离技术具有简单、快速高效等优势，对雨水径流短时间高负荷的特点更有使用价值。已有研究表明，雨水径流中的悬浮物带有不同程度的负电位，并且其电位绝对值大小与暴雨流量存在正相关性，这说明雨水径流条件有利于微电场强化作用。

水力旋流器是一种应用非常广泛的两相或多相物理分离设备，是在离心力场作用下分离不同密度混合物的高效分离设备。由于其结构简单、占地面积小、分离效率高、运行维护费用低、易于自控化等优点，与其他物理分离设备相比，水力旋流器具有无可比拟的优势。一方面，水力旋流器目前已在选矿工业、非金属矿加工与粉体加工、高岭土生产、食品加工、造纸、石油工业等领域有较为广泛和成熟的应用，但在雨水预处理领域的应用仍处于起步阶段。但利用微电场强化作用处理雨水径流的水力旋流系统，目前尚不曾有过报道。

发明内容

本实用新型的目的，为解决生态系统净化时间长，承受负荷较低的缺陷；针对农田沟渠径流悬浮颗粒态污染物为主的特点，提供一种简单、高效的污染物分离的微电场水力旋流系统。

本实用新型通过如下技术方案予以实现。

一种用于处理农田径流雨水的微电场水力旋流系统，包括进水口、旋流工作室和泥浆室，其特征在于，所述进水口1的前面设置有汇流沟渠2，汇流沟渠2的末端通过变径管3与进水口1相连通，变径管3的前端为呈45°向下倾斜的跌水坡；汇流沟渠2的另一端与农田径流雨水的渠道相连通；所述汇流沟渠2为密闭式结构，其底部为U型渠底，U型渠底的后部设置有拦水坎4，拦水坎4的下面设置有流量调节管5；

所述进水口1的后面与旋流工作室6相连通，旋流工作室6为设置在进水口1水平之下的地下装置，其下面设置有倒锥体管7，倒锥体管7的下面设置有泥浆室8，泥浆室8通过另一个倒锥体结构设置有泥浆排出口9；所述旋流工作室6、倒锥体管7和泥浆室8的外面设置有混凝土保护层10；

旋流工作室6为金属桶形结构，亦作为正电极板；旋流工作室6的中心位置设置有溢流管11，溢流管11也为金属桶形结构，亦作为负电极板；通过电场的作用来强化水力旋流系统的运行效果，有效去除雨水夹带的悬浮物；

泥浆室8也为金属桶形结构，即为边壁极板12，泥浆室8的中心位置还设置有中心电极13，其内部也存在电场以强化静置作用；

旋流工作室6的顶部设置有钢板15和溢流室16，溢流室16与溢流管11相连通，用以排除去除悬浮物之后的雨水；

泥浆室8与倒锥体管7的接口处设置有伞形罩14，用以防止进入泥浆室的大颗粒悬浮物在扰动作用下返回进入内旋流；

泥浆室8通过流量调节管5与汇流沟渠2相连通；

所述旋流工作室6的内径为200～300mm，其高度与内径之比为1:1；倒锥体管7的高度为300mm，锥角为15°，底流口直径为40mm；溢流管11的直径为50mm，其插入深度为0.9倍旋流工作室6的高度；泥浆室8的直径为旋流工作室6直径的1.2倍，高度为旋流工作室6与倒锥体管7总高度的0.4～0.6倍。

所述水力旋流系统中的阳极选用钛合金材料，阴极选用碳素钢板。

所述混凝土保护层10采用C45号水泥，厚度为20mm。

所述汇流沟渠2与流量调节管5的前端设置有筛网。

所述泥浆室8的顶部设置有环形布水管，可用溢流水对泥浆室边壁进行冲洗，冲洗水随底流排出。

本实用新型有益效果如下：

（1）通过电场强化了水力旋流器的运行效果，能够有效地去除雨水夹带的悬浮物（尤其是粒径较小的、胶体态的土壤颗粒）。

（2）在水力旋流器电极板外层设置混凝土保护层，以保证整个系统运行的安全性。

（3）拦水坎的设计可以合理分配雨水，可分别应对大、小雨量的径流雨水污染物的去除。

（4）充分利用暴雨的流速，通过设计使系统重力自流，使得系统本身的能耗降低。