用于治理河流污染的闸门组及其使用方法.pdf

本发明公开了一种用于治理河流污染的闸门组及其使用方法，该闸门组设置在河流上，该闸门组至少包括第一闸门(1)、第二闸门(2)、第三闸门组、第四闸门(5)、第五闸门组和蓄水池(8)；所述第三闸门组包括闸门(3)和闸门(4)，所述蓄水池(8)位于所述第三闸门组一侧，并与第三闸门组两侧的河流(9)连通，所述第五闸门组包括有闸门(6)和闸门(7)；本发明的使用方法至少包括五个使用步骤。本发明能够除去河流中的漂浮物和水中的杂物，可以净化被污染的河流，特别适用于城市内水位落差小，水流缓慢的河流。

1、  一种用于治理河流污染的闸门组，该闸门组设置在河流(9)上，其特征是，该闸门组至少包括第一闸门(1)、第二闸门(2)、第三闸门组、第四闸门(5)、第五闸门组和蓄水池(8)；所述第一闸门(1)为网状通透结构，设置在河流(9)上，所述第二闸门(2)为全密封的实体结构并设置在第一闸门(1)的下游；所述第三闸门组包括闸门(3)和闸门(4)并设置在第二闸门(2)的下游，所述闸门(3)和闸门(4)之间平行设置并有一定间隔，所述闸门(3)的中部至顶部为网状通透结构，其中部至底部封闭的实体结构，闸门(4)为封闭的实体结构；所述蓄水池(8)位于所述第三闸门组一侧，并与第三闸门组两侧的河流(9)连通，蓄水池(8)的底部低于此处河流(9)的河床(14)的最低处，所述蓄水池(8)靠近所述河流(9)的一侧设置所述第四闸门(5)和第五闸门组，所述第四闸门(5)和第五闸门组分别位于所述第三闸门组的两侧，其中，所述第四闸门(5)处于所述第五闸门组的上游，所述第四闸门(5)为封闭的实体结构，所述第五闸门组包括有闸门(6)和闸门(7)并且其二者平行设置，所述闸门(6)的中部至顶部为网状通透结构，其中部至底部封闭的实体结构，闸门(7)为封闭的实体结构。

2、  如权利要求1所述的用于治理河流污染的闸门组，其特征在是，所述第五闸门组的闸门(6)和闸门(7)之间设有操作台(10)。

3、  如权利要求1所述的用于治理河流污染的闸门组，其特征在是，所述第三闸门组与所述蓄水池(8)侧的河流(9)的河水流向呈35°～75°角。

4、  如权利要求1所述的用于治理河流污染的闸门组，其特征在是，所述闸门(3)和闸门(6)的中部至顶部为栅栏状的通透结构。

5、  如权利要求1所述的用于治理河流污染的闸门组，其特征在是，所述第一闸门(1)与所述第二闸门(2)之间的间距、所述第二闸门(2)与所述第三闸门组之间的间距为30米至150米。

6、  一种如权利要求1所述的用于治理河流污染的闸门组的使用方法，其特征是，该使用方法步骤如下：
一、将第一闸门(1)、闸门(3)和闸门(4)设为关闭状态；
二、将第二闸门(2)、闸门(4)开启，关闭第四闸门(5)和闸门(7)，将阻拦在第一闸门(1)前的漂浮物捞出，再将阻拦在第一闸门(1)与第三闸门组之间的漂浮物捞出；
三、当闸门(3)下部实体部位的沉降物达到某一定厚度时，将闸门(2)关闭、开启闸门(4)，关闭第四闸门(5)和闸门(7)，在第一闸门(1)与第二闸门(2)之间蓄满水；
四、开启第二闸门(2)和第四闸门(5)，关闭闸门(4)和闸门(7)，第一闸门(1)与第三闸门组之间的水由于水位差而涌入蓄水池(8)，水中的悬浮颗粒在蓄水池(8)中沉降形成沉降物(18)，待蓄水池(8)的水位达到一定高度时，关闭第四闸门(5)，开启闸门(7)，河水由于水位差而流入河流(9)中，待蓄水池(8)水位降至与第三闸门组下游水位相平时，关闭闸门(7)；
五、定期清除蓄水池(8)底部的沉降物(18)。

用于治理河流污染的闸门组及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种河流使用的闸门组，特别是一种用于治理河流污染的闸门组，该闸门组不仅能处理河流中的漂浮物，还可以清理淤沉于河底的沉积物；另外，本发明还涉及一种上述闸门组的使用方法。
背景技术
目前，许多城市都往往将生活污水和工业废水直接或间接地排入城市内的河流中，造成河流成为名副其实的臭水沟，夏天滋生众多蚊蝇，危害了周围居民的正常生活和健康，严重污染了城市环境，影响市容市貌，尤其是对于不靠近江河湖泊的内陆城市，后果更加严重。
现有技术中解决这一问题的办法，只是提供了在水路中设置阻挡水流用的第一道坝(或者闸门)和位于其下游处的第二道坝(或者闸门)。这种方法仅适用于具有高低落差大、具有明显上下游特征的河流，但是，一般地处平原上的河流是不适用的。
此外，解决这一问题还可以采取设置单向闸门的办法，其将内水域的水与外水域分隔，向外水域单向开启，内水域的水流向外水域，还有由外水域至内水域设有逆止阀，使水只能定向流动，但此方法仅适用于那些对外水域呈单一且单向水路开口需求的内水域，如临海的湖泊，对于大多城市内河流并不适用。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于治理河流污染的闸门组，其能够除去河流中的漂浮物和水中的沉积物，可以净化被污染的河流。另外，本发明的另一个目的是提供一种上述闸门组的使用方法。
本发明采用的技术方案是：一种用于治理河流污染的闸门组，该闸门组设置在河流9上，并且至少包括第一闸门1、第二闸门2、第三闸门组、第四闸门5、第五闸门组和蓄水池8；所述第一闸门1为网状通透结构，设置在河流9上，所述第二闸门2为全密封的实体结构并设置在第一闸门1的下游；所述第三闸门组包括闸门3和闸门4并设置在第二闸门2的下游，所述闸门3和闸门4之间平行设置并有一定间隔，所述闸门3的中部至顶部为网状通透结构，其中部至底部封闭的实体结构，闸门4为封闭的实体结构；所述蓄水池8位于所述第三闸门组一侧，并与第三闸门组两侧的河流9连通，蓄水池8的底部低于此处河流9的河床14的最低处，所述蓄水池8靠近所述河流9的一侧设置所述第四闸门5和第五闸门组，所述第四闸门5和第五闸门组分别位于所述第三闸门组的两侧，其中，所述第四闸门5处于所述第五闸门组的上游，所述第四闸门5为封闭的实体结构，所述第五闸门组包括有闸门6和闸门7并且其二者平行设置，所述闸门6的中部至顶部为网状通透结构，其中部至底部封闭的实体结构，闸门7为封闭的实体结构。
其中，所述第五闸门组的闸门6和闸门7之间设有操作台10。
其中，所述第三闸门组与所述蓄水池8侧的河流9的河水流向呈35°～75°角。
其中，所述闸门3和闸门6的中部至顶部为栅栏状的通透结构。
其中，所述第一闸门1与所述第二闸门2之间的间距、所述第二闸门2与所述第三闸门组之间的间距为30米至150米。
为了达到本发明的另一个发明目的采用的技术方案是：一种所述的用于治理河流污染的闸门组的使用方法，其使用方法的步骤如下：
一、将第一闸门1、闸门3和闸门4设为关闭状态；
二、将第二闸门2、闸门4开启，关闭第四闸门5和闸门7，将阻拦在第一闸门1前的漂浮物捞出，再将阻拦在第一闸门1与第三闸门组之间的漂浮物捞出；
三、当闸门3下部实体部位的沉降物达到某一定厚度时，将闸门2关闭、开启闸门4，关闭第四闸门5和闸门7，在第一闸门1与第二闸门2之间蓄满水；
四、开启第二闸门2和第四闸门5，关闭闸门4和闸门7，第一闸门1与第三闸门组之间的水由于水位差而涌入蓄水池8，水中的悬浮颗粒在蓄水池8中沉降形成沉降物18，待蓄水池8的水位达到一定高度时，关闭第四闸门5，开启闸门7，河水由于水位差而流入河流9中，待蓄水池8水位降至与第三闸门组下游水位相平时，关闭闸门7；
五、定期捞取蓄水池8底部的沉降物18。
本发明能够取得的有益效果是：
本发明通过闸门组地使用，利用物理的方法，采用多级过滤沉降的手段净化污染的河水，可广泛适用于各类河流，也可适用于落差大的河流和入海口河流，且成本低廉，仅是数道闸门和一个蓄水池的费用(包括闸门的养护和运行费用)，即可产生预期的效果。
另外，借助几道闸门和一个底部低于河底的蓄水池，形成蓄水区，使蓄水区逐段蓄积河水至适当高水位，并配合闸门的有计划的开启，形成对各相对低水位蓄水区间的加大力量的冲激，带动河水中的悬浮物和沉积物，使水中漂浮物和沉积物得以简单方便地清除。反复操作可治理受污染的城市河流，尤其是落差小水流缓慢的城市河流。
经过上述的本发明使用方法步骤的实施，每间隔一段时间反复上述各步骤，在逐段开启的闸门及逐段流泄冲激的高落差水流的作用下，河流所积留的污物及脏水获得有效的净化，即可产生治理污染的效果，该闸门数目可依河流的长短或环境而定，可作适当的减少或增加。
附图说明
图1A为本发明的组成和位置的第一种实施例的示意图；
图1B为本发明的组成和位置的第二种实施例的示意图；
图1C为本发明的组成和位置的第三种实施例的示意图；
图2为本发明中的闸门框的剖面图；
图3为本发明中的第一闸门的平面图；
图4为本发明中的第三闸门组中的闸门平面图；
图5为河流通过本发明时的水流流向示意图；
图6A为本发明的剖面示意图；
图6B为本发明又一位置处的剖面示意图。
具体实施方式
本发明所提供的用于治理河流污染的闸门组，如图1A、图1B、图1C所示，为本发明的三种实施例，其是在河流9中污染严重的水流区域，或者在与其邻近的水流区域的下游水路中设置几道闸门或者闸门组，使两闸门或者闸门组间自然形成蓄水区。使用时，自河流9上游水位一端将各闸门按固定的程序开启或关闭。
其中，闸门组的第一道闸门1的门体结构如图3所示，其由角钢闸门框15和若干栏杆16组成，若干栏杆16成栅状或网状的可疏可密的排布在角钢闸门框15内，形成一个过滤功能的拦截体，作用是可以截留随河水漂流而下的漂浮物和较大的悬浮物，但是不能拦截河水中的沉积成分和体积小于栅栏间隙的悬浮物。
第二道闸门2位于第一道闸门1的下水位(即第一道闸门1所处的水位稍高于第二道闸门2所处的水位)，第二道闸门2为全密封的实体闸门，可以随时开启或关闭，根据水流缓急设计其与第一道闸门1之间的距离，可以是10米～100米之间，优先考虑40～80米。
第三道闸门组设置的位置与河流9的岸边呈非垂直状态，如图1A、图1B，在第三道闸门组的一侧开有蓄水池8，蓄水池8的主体位置与河流9水路相分离，但是处于连通状态。第三道闸门组位置的设置，目的是为了水流冲击该闸门淤积的沉积物时，藉由该闸门组的斜置角度使沉积物通过顺势和反弹的力量全部涌入蓄水池8的方向，在此位置下，水流的冲击力较大，是优选方案，但是第三道闸门组也可设置成与河床呈垂直状态，如图1C所示。第三道闸门组可直达河床14的底部，由闸门3和闸门4组成，它们可以同时或单独开启关闭。其中的闸门3的中部至顶部设置为栅栏状或网状，使水流畅通无阻，其中部至河床底的闸门段为非通透的封闭实体结构，可以截留水流所夹带的淤积物，闸门3为常关闭状态。闸门4为封闭的实体结构，该闸门4关闭可完全阻断河水，藉由该第三道闸门组打开闸门4，闸门3即可拦截随河水涌流而来的沉积污物的同时，使河水从闸门3的上部流过。
蓄水池8可为钢混、水泥、混凝土结构或金属结构，其容积大小可根据河水的污染程度、淤积物的多少而定，如图6A、6B所示，其中由蓄水池墙体20围合而成的蓄水池8的底部低于河流9的河床14的最低处，与斜置闸门组两侧的河水相通，蓄水池8靠近河流9的一面设置第四闸门5和第五闸门组，通过第四闸门5和第五闸门组来阻断河水，或者使河水流入或流出，闸门5为非通透(即封闭结构)实体结构，打开则河水可完全涌入蓄水池8，关闭则使闸门5两侧河水完全阻隔。第五闸门组为两个闸门的组合，分别是非通透实体(封闭结构)闸门7(靠近河流侧)和上部为栅栏状或网状可疏、可密的通透闸门6(靠近蓄水池侧)，关闭闸门7可完全阻隔闸门7两侧的河水，打开闸门7、关闭闸门6可拦截漂浮物和沉积物，但河水畅通。其中蓄水池8中的沉降物18堆积在蓄水池8的底部，在闸门6和闸门7之间还可以设置有操作台10。
第三道闸门组的闸门3与闸门6的形状结构可以相同或相近，其作用原理相同。
本发明的具体操作和工作原理如下：
如图1A、图1B、图1C和图5所示，河流9中的河水缓缓沿图示的箭头方向流动，第一道闸门1始终呈关闭状态，目的是使河水畅通流动，但漂浮物被拦截在河面上的第一道闸门1通透的栅栏状或网状可疏、密的门体上，此时可用捞浮等方法清理漂浮的污物和闸门上附着的污物。
第二道闸门2呈开启状态，第三道闸门组中闸门3关闭，闸门4开启，闸门5和6均关闭，滤去河面漂浮物和大的悬浮物的河水(还夹杂小的悬浮物和顺流而下的沉积物)顺畅通过，但缓慢随河水流动的河底沉积物被拦截在闸门6半封闭的底部，滞留沉积下来。
闸门3的下部分的沉积物沉积到一定程度，例如接近闸门3的中部，尚未达到通透部分时，关闭第二道闸门2阻断水流，使河水蓄积在第一闸门1、第二闸门2(闸门I和闸门II)之间的蓄水区域，待水量蓄积至适当高水位时，关闭第三道闸门组的闸门4和闸门6和7，同时打开第二道闸门2和闸门5，使此时高水位蓄水区的水由于蓄积水位的增高所产生的落差作用力而有力地冲激低水位蓄水区间(闸门2和第三闸门组之间的区域)，搅动起河底淤积物并带动在闸门3底部沉积下来的污物，撞击到闸门3上并借助斜置面的反弹力(水平分力)和顺势引导作用涌入蓄水池8中，直到蓄水池8水面与相通的河流9具有相同的水位。
停留片刻后再关闭闸门5，开启闸门4(闸门3始终呈关闭状态)，河流9中河水可以继续流动，河水中含有的极少量的漂浮物，此时被拦挡在闸门3的通透结构上，通过闸门3的流出的河水已经是经由上述处理后的清洁的河水，其继续缓缓而流。
大量的水中沉积物被冲击至蓄水池8中，关闭闸门5(闸门6、7此时亦关闭)，池中水呈非流动状态，静止数分钟后，污物渐渐沉积至池底，此时开启非通透的闸门7，上部通透的闸门6始终为关闭状态，不带有沉积污物的清水因高水位的落差而迅速涌入第三闸门组下水位端的河流中，与上述从闸门3缓缓流出的河水汇合成一体流向下水位，此水位以后的河流段流动的是已经清除了河面漂浮物和河水中悬浮物和沉积物的干净的河水。
反复以上程序进行河流污染整治工作。
蓄水池8中的淤积物沉积到一定程度可关闭闸门5和闸门7(闸门7一直呈关闭状态)，专门进行蓄水池8底部的沉积物的清理工作，例如可以在池底挖一条或数条暗沟，以疏通淤积物。
也可在较长的河流9上循环设置上述配套设计，以分段治理污染的河流9，效果会更好。依据河流9长度，闸门1、2和第三闸门组可分别沿其横向设置为两个或两个以上数量闸门。
参见图5，其示出了河流9中的水流通过本发明时的水流走向。
本发明通过闸门组的使用，利用物理的方法，采用多级过滤沉降的手段净化污染的河水。本发明的方法还可广泛适用于各类河流，也可适用于落差大的河流和入海口河流，且成本低廉，仅是数道闸门一个蓄水池的费用(包括闸门的养护和运行费用)，即可产生预期的效果。
对于本发明，一种用于治理河流污染的闸门组还可以进一步补充如下实施例数据：
1、在数量设置上：本发明可以包含5个闸门或者闸门组，以及和其配套的机械装置组成；本发明在河流上的设置数量可以依据欲治理的河流的长度、污染程度和治理要求而定，可设置一组或多组。
2、本发明中的闸门的结构：
(1)参见图2、图5，闸门框11包括有闸门滑道12和闸门框墙体13，其中闸门框墙体13为钢混结构，设置在河床14上，在闸门框墙体13的两侧装置有闸门滑道12，其是由耐腐蚀钢做成的槽，形状为长方形或斜度不大于1∶120的倒锥形，具体的大小可以依据现场状况而定。(2)闸门本体的结构组成，根据具体闸门功能的需要而不尽相同。
其中闸门1为全通透的门，其具体结构已经在前述内容中根据图3详细公开，其实质可为铁栅栏门，边框由等边角钢焊接而成，横向设置一根或一根以上的加强肋(视闸门尺寸大小而定)，纵向为间距不大于60mm的直径20mm以下的圆钢焊成，优选直径10～14mm；
闸门2为全封闭的铁门，边框由适当规格等边角钢焊成，横向可加设一根或一根以上的加强肋，中间由钢板焊成，钢板厚度依门的大小而定，通常可为4～8mm；
第三闸门组：该闸门组由两个各自独立的闸门3和4组成，与之配套的是两个各自独立的闸门框11，二门框11之间的距离为1米左右，以方便操作二闸门3、4的开启、关闭为限。靠近上流水位方的闸门3为半通透结构，包括实体门框115，其上半部分为通透部分，下半部分为封闭结构，钢制网19由圆钢16制成，孔口优选约为30×30mm至40×40mm，其安装在通透部分上，实体门框115厚度优选为3～6mm(依门大小而定)，封闭部分的高度为门高度的0.5倍以下，优选约0.3～0.4倍，参见图4。门框115为等边角钢焊成，角钢规格依门尺寸定，也可于该门体上加一根或一根以上加强肋。靠近下水位方的闸门4为全封闭结构，边框由等边角钢焊成，门体厚度不超过10cm，优选为4-8mm，钢板焊接，可适当加一根或多根加强肋(参考闸门2)；
第四闸门5：此为河水由河流9入蓄水池8的出口闸门(对蓄水池8而言是入口)，全封闭结构，其大小与相应的闸门11框相配，其结构参见闸门2、闸门4；
第五闸门组：该闸门组由两个各自独立的闸门6、7组成(与之配套的是两个各自独立的闸门框11，二门框11之间的距离为1米左右，以方便操作二闸门6、7的开启、关闭为限)，第五闸门组是河水由蓄水池8流入河流9的入口闸门(对蓄水池8而言是出口)，靠近蓄水池5一侧的闸门6为半封闭结构，其大小与相应的闸门框11相配套，上半部分为通透部分，安装孔口优选为30×30mm左右或以下的钢制网，其余部分可参考闸门3；靠近河流一侧的闸门7为全封闭结构，其大小与相应的闸门框11相配套，闸门7的结构可参考闸门5。
需强调指出的是：各闸门均应与相应的闸门框配合(大小、形状)，而各闸门框的大小和形状均依现场具体状况确定。
3、本发明的设置原则：在污染严重的河段，有几处污染严重的河段，就应设几处本发明-用于治理河流污染的闸门组。本发明闸门或者闸门组之间的间距设置可以是，第一闸门1-第二闸门2-第三闸门组的间距一般为30m-150m，优选40m-80m，最优选50m；
关于蓄水池8的设置：
1)容量：依据河流大小、污染程度、治理需求及河畔障碍物等而定，对于城市内河流，其容量一般为2500m³～50000m³，优选10000m³～30000m³；
2)方位：以蓄水池8的入水口、出水口在闸门2下，且面对河流9为原则；位置可以坐落在直河道侧，其中第三闸门组与蓄水池8侧的河水流向约呈35°～75°角，也可以根据情况选择90°左右角，或者坐落在河道拐弯处，应优选蓄水池8坐落在河流拐弯的外侧，如果现场条件不允许，也可选择在河流拐弯的内侧；
3)构造：所有内壁均为钢混结构，池底在远离河流的部位，约占池底面积的1/2～2/3的面积上挖深约1.2m或以下，其底面侧面浇注混凝土(1.2m左右或以下为浇注混凝土后的深度)，以便于污物沉降和清理污物，包括淤泥。
4、本发明使用的传动系统的种类和型式
(1)种类
根据闸门重量大小，由小到大可依次选择丝杠-螺母传动、齿轮-齿条传动和蜗轮-蜗杆传动。
(2)型式
手动：适于丝杠-螺母传动中的小型或超小型闸门的开启、关闭。
机动：适合于手动以外的各类闸门的开启、关闭。
根据闸门的重量，可选择相应功率的三相异步电动机。
根据闸门所需的开启、关闭速度，设计与电机、传动系统相匹配的减速器，电机和传动系统的裸露部分配备安全防护罩，电箱应有一定高度，并上锁，以防儿童和其他无关人员触摸。
本发明的使用方法如下：
1、将第一闸门1、闸门3和闸门4设为关闭状态；
2、将第二闸门2、闸门4开启，关闭第四闸门5和闸门7，将阻拦在第一闸门1前的漂浮物捞出，再将阻拦在第一闸门1与第三闸门组之间的漂浮物捞出，其水中的悬浮物沉降；
3、当闸门3下部实体部位的沉降物达到某一定厚度，将闸门2关闭、开启闸门4，关闭第四闸门5和闸门7，在第一闸门1与第二闸门2之间蓄满水，在第一闸门1与第二闸门2之间、第二闸门2与第三闸门组之间水中的颗粒物沉降；
4、开启第二闸门2和第四闸门5，关闭闸门4和闸门7，第一闸门1与第三闸门组之间的水由于水位差而涌入蓄水池8，水中的悬浮颗粒在蓄水池8中沉降形成沉降物18，待蓄水池8的水位达到一定高度时，关闭第四闸门5，开启闸门7，河水由于水位差而流入河流9中，待蓄水池8水位降至与第三闸门组下游水位相平时，关闭闸门7；至此，完成河水净化的一个循环。
重复上述步骤2、3、和4。
视具体情况适时进一步清除漂浮物和定期清除蓄水池8中的沉降物18，但并非每个净化循环都必须这么做。
本发明的设计也可用于无水位差的城市污水河，可以借助外力(如水泵)造成落差，同样可以治理河流。