下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法.pdf

下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，涉及一种城市下水道系统。主要解决的技术问题是有效地监测和控制下水道内的易燃气体含量。本发明一方面根据产生甲烷等易燃气体所必须具备的条件，通过改变下水道内的环境状况，破坏发酵条件，从而达到抑制甲烷等易燃气体生成的目的。另一方面，通过向下水道内鼓入空气，将已生成的甲烷等易燃气体排出，从而进一步降低下水道内的易燃气体含量，同时设置易燃气体检测系统，通过柔性自动化控制，使下水道内的易燃气体含量保持在安全线以内，并对其易燃气体含量进行实时检测，当易燃气体含量长期超标时，发出警戒信号，通知地面人员前来维修，可以节省大量劳动力和财力。适用于大多数的城市下水道系统。

1、  下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法是一套有效控制下水道内易燃气体含量的系统和方法，涉及城市给排水技术，由下水道、鼓风装置，检测控制装置组成。其主要特征是：采取通过改变下水道内壁结构来防止固体有机物在下水道内沉积下来，缩短有机物在下水道内的停留时间，并使水流上下交互流动来增加水中溶解氧，从而抑制甲烷等易燃气体生成的方法；其鼓风装置由日常模式鼓风装置和应急模式鼓风装置组成；安装有带有探头、包含GPS定位系统的数据处理器和无线电发射装置的检测控制装置。

2、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：其下水道内壁有大量突起物，呈螺旋状沿同一方向排列。

3、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：采取在下水道内壁设置大量呈螺旋状排列的突起物，水流由于受到突起物的作用，在下水道壁周围产生激流，使下水道内水中的固体有机物不能在下水道底部迅速沉淀下来，减少有机物在下水道内的存留时间，从而抑制发酵产生甲烷等易燃气体的方法。

4、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：采取在下水道内壁设置大量呈螺旋状排列的突起物，使下水道内的水流上下交互流动，进而使下水道内水中的溶解氧含量增加，从而抑制发酵产生甲烷等易燃气体的方法。

5、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：其鼓风装置由日常模式和应急模式两部分组成。

6、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：日常模式鼓风装置采取通过将水流动能转换为装置的转动机械能，转动经机械放大后通过风扇叶片输出方法。

7、  根据权利项1所述的下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法，其特征是：检测控制装置内设有探头、包含GPS定位系统的数据处理器和无线电发射装置。

下水道易燃气体含量控制系统的结构和方法
技术领域
本发明是一种城市下水道系统，涉及城市给排水技术。
背景技术
城市下水道设施中的窨井、管道和化粪池等是相对封闭不通风的环境。在这样的环境中，常存在硫化氢、甲烷(是沼气的主要成分，占80％～90％)和一氧化碳等有害气体，空气中的氧含量不足18％。与此同时，城市的很多废油废气也被排放到下水道中，这些废油在下水道中挥发，使下水道中易燃气体的含量猛增，含量往往会超出安全线几倍甚至几十倍。在这样的环境下一旦遇见明火或有人员进入，容易造成爆炸或工作人员被窒息死亡。
目前，我国已经研发出了下水道气体监控预警系统，并已经在重庆市得到了应用，该系统能够敏锐地测量出甲烷等气体的浓度。探头每15秒得出一组数据，然后通过全球卫星定位技术(GPRS)发送到控制室主机上，主机则能根据实际设定的警戒值判断各监控点的状况。该系统虽然能够准确的检测下水道内的易燃气体的含量，但还是不能达到实时控制的效果，下水道内的易燃气体含量仍旧需要人工地进行控制，不能长期自动地调节下水道内的易燃气体含量，而且该系统的工程量及耗资巨大，只能在某些重点地区的窨井中使用，而不能得到广泛地应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是通过抑制下水道内甲烷等易燃气体的产生，并将已产生的甲烷等易燃气体排出，从而降低下水道内由于易燃气体囤积而造成人生财产损失的可能性。
本发明一方面根据产生甲烷所必须具备的条件，通过改变下水道内的环境状况，破坏发酵条件，从而达到抑制甲烷生成的目的。另一方面，将下水道内已存在的易燃气体排出，从而进一步降低下水道内的易燃气体含量，同时设置易燃气体检测系统，通过柔性自动化控制，使下水道内的易燃气体含量保持在安全线以内，并对其易燃气体含量进行实时检测，当易燃气体含量长期超标时，通过无线电发出警戒信号，通知地面人员前来检修。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
1、改变下水道的构造，在下水道的内壁呈螺旋状排列大量突起物。当水流流经下水道时，由于突起物的作用，在下水道壁周围产生激流，从而使下水道内水中的固体有机物不能在下水道底部迅速沉淀下来，减少有机物在下水道内的存留时间；同时，由于水流上下交互流动，下水道内水中的溶解氧含量也会有所增加，从而抑制了发酵产生甲烷等易燃气体。
2、通过鼓风系统向下水道内鼓入空气，增加下水道内的氧气含量，抑制甲烷等易燃气体生成，同时将已生成的甲烷等易燃气体排出。鼓风系统设置于下水道内和下水道与窨井连接处。由鼓风装置、检测控制装置组成。
所述的鼓风装置有两种，正常模式鼓风装置和应急模式鼓风装置。日常模式鼓风装置通过将水流动能转换为装置的转动机械能，转动经机械放大后通过风扇叶片输出，不断向下水道内鼓入空气，它负责正常情况下向下水道内鼓入空气，该装置主要安装在下水道内部。应急模式鼓风装置的驱动能量来自由检测控制装置控制的交流电源，在应急状态下，由检测控制装置接通交流电源，打开应急电机，带动风扇叶片向下水道内鼓入大量空气，从而迅速降低下水道内的甲烷含量，该装置安装在下水道与窨井连接处。
所述的检测控制装置由探头、数据处理器和无线电发射装置组成，探头负责检测下水道内的甲烷含量；数据处理器负责分析检测到的数据，若发现甲烷短期含量超出安全指标，打开交流电源，使应急鼓风系统满负荷运转，快速排出下水道内的甲烷，如甲烷含量长期超标，则控制无线电发射装置发出无线电信号，通知地面维修人员来排除故障。
附图说明
图1为下水道结构横向剖视图
图2为下水道截面图
图3为正常模式鼓风装置剖视图
图4为正常模式鼓风装置正视图
图5为应急模式鼓风装置剖视图
图6为检测控制系统结构图
图7为系统组装示意图
具体实施方案
下面结合附图进行说明：
当水流经过下水道内壁(2)时，由于受到椭圆状突起物(1)的作用，水流会沿着突起物的排列方向呈螺旋状流动，从而使下水道内的水体上下交互流动，在增加水流流动，防止液体内的有机物快速沉淀下来的同时，增加了水中溶解氧含量。
正常模式鼓风装置，如图(2)所示，由水轮叶片(3)、主动齿轮(4)、从动齿轮(5)、日常装置风扇叶片(6)以及正常模式鼓风装置安装支架(7)组成。正常模式装置安装在下水道内部如图(7)所示，当水流留流经水轮叶片(3)时，带动其转动，转动经主动齿轮(4)、从动齿轮(5)放大最终带动日常装置风扇叶片(6)以较快的转速转动，从而形成气流，达到更换下水道内气体的目的。
应急模式鼓风装置，如图(5)所示，由应急装置风扇叶片(8)、高功率电机(9)、风扇套筒(10)、应急模式鼓风装置安装支架(11)以及应急装置数据电源线(12)组成。应急装置安装在窨井与下水道连接处，如图(7)所示，在日常情况下处于关闭状态，当检测控制系统通过应急装置数据电源线(12)向其发出指令时开启高功率电机(9)，向下水道内股入空气，更换下水道内的气体。
检测控制装置，如图(6)所示，由无线电发射装置(13)、检测控制装置安装支架(14)、包含GPS定位系统的数据处理器(15)、探头(16)和检测装置数据电源线(17)组成。检测控制主机安装在窨井口处，如图(7)所示，其探头(16)安装在下水道内，负责即时地对下水道内的气体进行检测，并将数据通过检测装置数据电源线(17)传输给包含GPS定位系统的数据处理器(15)进行处理，如果处理发现甲烷等易燃气体含量过高，包含GPS定位系统的数据处理器(15)发出指令，通过应急装置数据电源线(12)开启应急装置，增大下水道内的气体流动，降低其易燃气体含量。如果在应急装置开启10小时后，检测发现易燃气体含量仍旧超标，包含GPS定位系统的数据处理器(15)将通过无线电发射装置(13)通知地面人员前来检修。
本发明最好使用耐腐蚀材料制作，以提高其使用寿命和可靠性；应急模式鼓风装置和检测控制装置要求密封，防止由于水进入而造成电路或电气元件损坏。
本发明因为改变了下水道的结构，能够有效的防止固体有机物在下水道内沉积，所以可以长期不用疏通下水道。本发明的日常模式排风装置采用通过转化水能的方法来驱动，节省了很多的能源和制造成本，同时也减少了因为电机损坏而无法工作所造成的损失。
本发明能够柔性化自动调节控制下水道内的甲烷含量，并能够实时监测下水道内的甲烷含量，将监测到的数据发送给地面人员，以保证系统能够长期有效的运作，可以节省大量劳动力和财力。本发明适用于大多数的城市下水道系统。