專利名稱：用于治理河流污染的閘門組及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種河流使用的閘門組，特別是一種用于治理河流污染的閘門組，該閘門組不僅能處理河流中的漂浮物，還可以清理淤沉于河底的沉積物；另外，本發明還涉及一種上述閘門組的使用方法。
背景技術：
目前，許多城市都往往將生活污水和工業廢水直接或間接地排入城市內的河流中，造成河流成為名副其實的臭水溝，夏天滋生眾多蚊蠅，危害了周圍居民的正常生活和健康，嚴重污染了城市環境，影響市容市貌，尤其是對于不靠近江河湖泊的內陸城市，后果更加嚴重。
現有技術中解決這一問題的辦法，只是提供了在水路中設置阻擋水流用的第一道壩(或者閘門)和位于其下游處的第二道壩(或者閘門)。這種方法僅適用于具有高低落差大、具有明顯上下游特征的河流，但是，一般地處平原上的河流是不適用的。
此外，解決這一問題還可以采取設置單向閘門的辦法，其將內水域的水與外水域分隔，向外水域單向開啟，內水域的水流向外水域，還有由外水域至內水域設有逆止閥，使水只能定向流動，但此方法僅適用于那些對外水域呈單一且單向水路開口需求的內水域，如臨海的湖泊，對于大多城市內河流并不適用。
發明內容
本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種用于治理河流污染的閘門組，其能夠除去河流中的漂浮物和水中的沉積物，可以凈化被污染的河流。另外，本發明的另一個目的是提供一種上述閘門組的使用方法。
本發明采用的技術方案是一種用于治理河流污染的閘門組，該閘門組設置在河流9上，并且至少包括第一閘門1、第二閘門2、第三閘門組、第四閘門5、第五閘門組和蓄水池8；所述第一閘門1為網狀通透結構，設置在河流9上，所述第二閘門2為全密封的實體結構并設置在第一閘門1的下游；所述第三閘門組包括閘門3和閘門4并設置在第二閘門2的下游，所述閘門3和閘門4之間平行設置并有一定間隔，所述閘門3的中部至頂部為網狀通透結構，其中部至底部封閉的實體結構，閘門4為封閉的實體結構；所述蓄水池8位于所述第三閘門組一側，并與第三閘門組兩側的河流9連通，蓄水池8的底部低于此處河流9的河床14的最低處，所述蓄水池8靠近所述河流9的一側設置所述第四閘門5和第五閘門組，所述第四閘門5和第五閘門組分別位于所述第三閘門組的兩側，其中，所述第四閘門5處于所述第五閘門組的上游，所述第四閘門5為封閉的實體結構，所述第五閘門組包括有閘門6和閘門7并且其二者平行設置，所述閘門6的中部至頂部為網狀通透結構，其中部至底部封閉的實體結構，閘門7為封閉的實體結構。
其中，所述第五閘門組的閘門6和閘門7之間設有操作臺10。
其中，所述第三閘門組與所述蓄水池8側的河流9的河水流向呈35°～75°角。
其中，所述閘門3和閘門6的中部至頂部為柵欄狀的通透結構。
其中，所述第一閘門1與所述第二閘門2之間的間距、所述第二閘門2與所述第三閘門組之間的間距為30米至150米。
為了達到本發明的另一個發明目的采用的技術方案是一種所述的用于治理河流污染的閘門組的使用方法，其使用方法的步驟如下一、將第一閘門1、閘門3和閘門4設為關閉狀態；二、將第二閘門2、閘門4開啟，關閉第四閘門5和閘門7，將阻攔在第一閘門1前的漂浮物撈出，再將阻攔在第一閘門1與第三閘門組之間的漂浮物撈出；三、當閘門3下部實體部位的沉降物達到某一定厚度時，將閘門2關閉、開啟閘門4，關閉第四閘門5和閘門7，在第一閘門1與第二閘門2之間蓄滿水；四、開啟第二閘門2和第四閘門5，關閉閘門4和閘門7，第一閘門1與第三閘門組之間的水由于水位差而涌入蓄水池8，水中的懸浮顆粒在蓄水池8中沉降形成沉降物18，待蓄水池8的水位達到一定高度時，關閉第四閘門5，開啟閘門7，河水由于水位差而流入河流9中，待蓄水池8水位降至與第三閘門組下游水位相平時，關閉閘門7；五、定期撈取蓄水池8底部的沉降物18。
本發明能夠取得的有益效果是本發明通過閘門組的使用，利用物理的方法，采用多級過濾沉降的手段凈化污染的河水，可廣泛適用于各類河流，也可適用于落差大的河流和入海口河流，且成本低廉，僅是數道閘門和一個蓄水池的費用(包括閘門的養護和運行費用)，即可產生預期的效果。
另外，借助幾道閘門和一個底部低于河底的蓄水池，形成蓄水區，使蓄水區逐段蓄積河水至適當高水位，并配合閘門的有計劃的開啟，形成對各相對低水位蓄水區間的加大力量的沖激，帶動河水中的懸浮物和沉積物，使水中漂浮物和沉積物得以簡單方便地清除。反復操作可治理受污染的城市河流，尤其是落差小水流緩慢的城市河流。
經過上述的本發明使用方法步驟的實施，每間隔一段時間反復上述各步驟，在逐段開啟的閘門及逐段流泄沖激的高落差水流的作用下，河流所積留的污物及臟水獲得有效的凈化，即可產生治理污染的效果，該閘門數目可依河流的長短或環境而定，可作適當的減少或增加。
圖1A為本發明的組成和位置的第一種實施例的示意圖；圖1B為本發明的組成和位置的第二種實施例的示意圖；圖1C為本發明的組成和位置的第三種實施例的示意圖；圖2為本發明中的閘門框的剖面圖；圖3為本發明中的第一閘門的平面圖；圖4為本發明中的第三閘門組中的閘門平面圖；圖5為河流通過本發明時的水流流向示意圖；圖6A為本發明的剖面示意圖；圖6B為本發明又一位置處的剖面示意圖。
具體實施例方式
本發明所提供的用于治理河流污染的閘門組，如圖1A、圖1B、圖1C所示，為本發明的三種實施例，其是在河流9中污染嚴重的水流區域，或者在與其鄰近的水流區域的下游水路中設置幾道閘門或者閘門組，使兩閘門或者閘門組間自然形成蓄水區。使用時，自河流9上游水位一端將各閘門按固定的程序開啟或關閉。
其中，閘門組的第一道閘門1的門體結構如圖3所示，其由角鋼閘門框15和若干欄桿16組成，若干欄桿16成柵狀或網狀的可疏可密的排布在角鋼閘門框15內，形成一個過濾功能的攔截體，作用是可以截留隨河水漂流而下的漂浮物和較大的懸浮物，但是不能攔截河水中的沉積成分和體積小于柵欄間隙的懸浮物。
第二道閘門2位于第一道閘門1的下水位(即第一道閘門1所處的水位稍高于第二道閘門2所處的水位)，第二道閘門2為全密封的實體閘門，可以隨時開啟或關閉，根據水流緩急設計其與第一道閘門1之間的距離，可以是10米～100米之間，優先考慮40～80米。
第三道閘門組設置的位置與河流9的岸邊呈非垂直狀態，如圖1A、圖1B，在第三道閘門組的一側開有蓄水池8，蓄水池8的主體位置與河流9水路相分離，但是處于連通狀態。第三道閘門組位置的設置，目的是為了水流沖擊該閘門淤積的沉積物時，藉由該閘門組的斜置角度使沉積物通過順勢和反彈的力量全部涌入蓄水池8的方向，在此位置下，水流的沖擊力較大，是優選方案，但是第三道閘門組也可設置成與河床呈垂直狀態，如圖1C所示。第三道閘門組可直達河床14的底部，由閘門3和閘門4組成，它們可以同時或單獨開啟關閉。其中的閘門3的中部至頂部設置為柵欄狀或網狀，使水流暢通無阻，其中部至河床底的閘門段為非通透的封閉實體結構，可以截留水流所夾帶的淤積物，閘門3為常關閉狀態。閘門4為封閉的實體結構，該閘門4關閉可完全阻斷河水，藉由該第三道閘門組打開閘門4，閘門3即可攔截隨河水涌流而來的沉積污物的同時，使河水從閘門3的上部流過。
蓄水池8可為鋼混、水泥、混凝土結構或金屬結構，其容積大小可根據河水的污染程度、淤積物的多少而定，如圖6A、6B所示，其中由蓄水池墻體20圍合而成的蓄水池8的底部低于河流9的河床14的最低處，與斜置閘門組兩側的河水相通，蓄水池8靠近河流9的一面設置第四閘門5和第五閘門組，通過第四閘門5和第五閘門組來阻斷河水，或者使河水流入或流出，閘門5為非通透(即封閉結構)實體結構，打開則河水可完全涌入蓄水池8，關閉則使閘門5兩側河水完全阻隔。第五閘門組為兩個閘門的組合，分別是非通透實體(封閉結構)閘門7(靠近河流側)和上部為柵欄狀或網狀可疏、可密的通透閘門6(靠近蓄水池側)，關閉閘門7可完全阻隔閘門7兩側的河水，打開閘門7、關閉閘門6可攔截漂浮物和沉積物，但河水暢通。其中蓄水池8中的沉降物18堆積在蓄水池8的底部，在閘門6和閘門7之間還可以設置有操作臺10。
第三道閘門組的閘門3與閘門6的形狀結構可以相同或相近，其作用原理相同。
本發明的具體操作和工作原理如下
如圖1A、圖1B、圖1C和圖5所示，河流9中的河水緩緩沿圖示的箭頭方向流動，第一道閘門1始終呈關閉狀態，目的是使河水暢通流動，但漂浮物被攔截在河面上的第一道閘門1通透的柵欄狀或網狀可疏、密的門體上，此時可用撈浮等方法清理漂浮的污物和閘門上附著的污物。
第二道閘門2呈開啟狀態，第三道閘門組中閘門3關閉，閘門4開啟，閘門5和6均關閉，濾去河面漂浮物和大的懸浮物的河水(還夾雜小的懸浮物和順流而下的沉積物)順暢通過，但緩慢隨河水流動的河底沉積物被攔截在閘門6半封閉的底部，滯留沉積下來。
閘門3的下部分的沉積物沉積到一定程度，例如接近閘門3的中部，尚未達到通透部分時，關閉第二道閘門2阻斷水流，使河水蓄積在第一閘門1、第二閘門2(閘門I和閘門II)之間的蓄水區域，待水量蓄積至適當高水位時，關閉第三道閘門組的閘門4和閘門6和7，同時打開第二道閘門2和閘門5，使此時高水位蓄水區的水由于蓄積水位的增高所產生的落差作用力而有力地沖激低水位蓄水區間(閘門2和第三閘門組之間的區域)，攪動起河底淤積物并帶動在閘門3底部沉積下來的污物，撞擊到閘門3上并借助斜置面的反彈力(水平分力)和順勢引導作用涌入蓄水池8中，直到蓄水池8水面與相通的河流9具有相同的水位。
停留片刻后再關閉閘門5，開啟閘門4(閘門3始終呈關閉狀態)，河流9中河水可以繼續流動，河水中含有的極少量的漂浮物，此時被攔擋在閘門3的通透結構上，通過閘門3的流出的河水已經是經由上述處理后的清潔的河水，其繼續緩緩而流。
大量的水中沉積物被沖擊至蓄水池8中，關閉閘門5(閘門6、7此時亦關閉)，池中水呈非流動狀態，靜止數分鐘后，污物漸漸沉積至池底，此時開啟非通透的閘門7，上部通透的閘門6始終為關閉狀態，不帶有沉積污物的清水因高水位的落差而迅速涌入第三閘門組下水位端的河流中，與上述從閘門3緩緩流出的河水匯合成一體流向下水位，此水位以后的河流段流動的是已經清除了河面漂浮物和河水中懸浮物和沉積物的干凈的河水。
反復以上程序進行河流污染整治工作。
蓄水池8中的淤積物沉積到一定程度可關閉閘門5和閘門7(閘門7一直呈關閉狀態)，專門進行蓄水池8底部的沉積物的清理工作，例如可以在池底挖一條或數條暗溝，以疏通淤積物。
也可在較長的河流9上循環設置上述配套設計，以分段治理污染的河流9，效果會更好。依據河流9長度，閘門1、2和第三閘門組可分別沿其橫向設置為兩個或兩個以上數量閘門。
參見圖5，其示出了河流9中的水流通過本發明時的水流走向。
本發明通過閘門組的使用，利用物理的方法，采用多級過濾沉降的手段凈化污染的河水。本發明的方法還可廣泛適用于各類河流，也可適用于落差大的河流和入海口河流，且成本低廉，僅是數道閘門一個蓄水池的費用(包括閘門的養護和運行費用)，即可產生預期的效果。
對于本發明，一種用于治理河流污染的閘門組還可以進一步補充如下實施例數據1、在數量設置上本發明可以包含5個閘門或者閘門組，以及和其配套的機械裝置組成；本發明在河流上的設置數量可以依據欲治理的河流的長度、污染程度和治理要求而定，可設置一組或多組。
2、本發明中的閘門的結構(1)參見圖2、圖5，閘門框11包括有閘門滑道12和閘門框墻體13，其中閘門框墻體13為鋼混結構，設置在河床14上，在閘門框墻體13的兩側裝置有閘門滑道12，其是由耐腐蝕鋼做成的槽，形狀為長方形或斜度不大于1∶120的倒錐形，具體的大小可以依據現場狀況而定。(2)閘門本體的結構組成，根據具體閘門功能的需要而不盡相同。
其中閘門1為全通透的門，其具體結構已經在前述內容中根據圖3詳細公開，其實質可為鐵柵欄門，邊框由等邊角鋼焊接而成，橫向設置一根或一根以上的加強肋(視閘門尺寸大小而定)，縱向為間距不大于60mm的直徑20mm以下的圓鋼焊成，優選直徑10～14mm；閘門2為全封閉的鐵門，邊框由適當規格等邊角鋼焊成，橫向可加設一根或一根以上的加強肋，中間由鋼板焊成，鋼板厚度依門的大小而定，通常可為4～8mm；第三閘門組該閘門組由兩個各自獨立的閘門3和4組成，與之配套的是兩個各自獨立的閘門框11，二門框11之間的距離為1米左右，以方便操作二閘門3、4的開啟、關閉為限。靠近上流水位方的閘門3為半通透結構，包括實體門框115，其上半部分為通透部分，下半部分為封閉結構，鋼制網19由圓鋼16制成，孔口優選約為30×30mm至40×40mm，其安裝在通透部分上，實體門框115厚度優選為3～6mm(依門大小而定)，封閉部分的高度為門高度的0.5倍以下，優選約0.3～0.4倍，參見圖4。門框115為等邊角鋼焊成，角鋼規格依門尺寸定，也可于該門體上加一根或一根以上加強肋。靠近下水位方的閘門4為全封閉結構，邊框由等邊角鋼焊成，門體厚度不超過10cm，優選為4-8mm，鋼板焊接，可適當加一根或多根加強肋(參考閘門2)；第四閘門5此為河水由河流9入蓄水池8的出口閘門(對蓄水池8而言是入口)，全封閉結構，其大小與相應的閘門11框相配，其結構參見閘門2、閘門4；第五閘門組該閘門組由兩個各自獨立的閘門6、7組成(與之配套的是兩個各自獨立的閘門框11，二門框11之間的距離為1米左右，以方便操作二閘門6、7的開啟、關閉為限)，第五閘門組是河水由蓄水池8流入河流9的入口閘門(對蓄水池8而言是出口)，靠近蓄水池5一側的閘門6為半封閉結構，其大小與相應的閘門框11相配套，上半部分為通透部分，安裝孔口優選為30×30mm左右或以下的鋼制網，其余部分可參考閘門3；靠近河流一側的閘門7為全封閉結構，其大小與相應的閘門框11相配套，閘門7的結構可參考閘門5。
需強調指出的是各閘門均應與相應的閘門框配合(大小、形狀)，而各閘門框的大小和形狀均依現場具體狀況確定。
3、本發明的設置原則在污染嚴重的河段，有幾處污染嚴重的河段，就應設幾處本發明-用于治理河流污染的閘門組。本發明閘門或者閘門組之間的間距設置可以是，第一閘門1-第二閘門2-第三閘門組的間距一般為30m-150m，優選40m-80m，最優選50m；關于蓄水池8的設置1)容量依據河流大小、污染程度、治理需求及河畔障礙物等而定，對于城市內河流，其容量一般為2500m3～50000m3，優選10000m3～30000m3；2)方位以蓄水池8的入水口、出水口在閘門2下，且面對河流9為原則；位置可以坐落在直河道側，其中第三閘門組與蓄水池8側的河水流向約呈35°～75°角，也可以根據情況選擇90°左右角，或者坐落在河道拐彎處，應優選蓄水池8坐落在河流拐彎的外側，如果現場條件不允許，也可選擇在河流拐彎的內側；3)構造所有內壁均為鋼混結構，池底在遠離河流的部位，約占池底面積的1/2～2/3的面積上挖深約1.2m或以下，其底面側面澆注混凝土(1.2m左右或以下為澆注混凝土后的深度)，以便于污物沉降和清理污物，包括淤泥。
4、本發明使用的傳動系統的種類和型式(1)種類根據閘門重量大小，由小到大可依次選擇絲杠-螺母傳動、齒輪-齒條傳動和蝸輪-蝸桿傳動。
(2)型式手動適于絲杠-螺母傳動中的小型或超小型閘門的開啟、關閉。
機動適合于手動以外的各類閘門的開啟、關閉。
根據閘門的重量，可選擇相應功率的三相異步電動機。
根據閘門所需的開啟、關閉速度，設計與電機、傳動系統相匹配的減速器，電機和傳動系統的裸露部分配備安全防護罩，電箱應有一定高度，并上鎖，以防兒童和其他無關人員觸摸。
本發明的使用方法如下1、將第一閘門1、閘門3和閘門4設為關閉狀態；2、將第二閘門2、閘門4開啟，關閉第四閘門5和閘門7，將阻攔在第一閘門1前的漂浮物撈出，再將阻攔在第一閘門1與第三閘門組之間的漂浮物撈出，其水中的懸浮物沉降；3、當閘門3下部實體部位的沉降物達到某一定厚度，將閘門2關閉、開啟閘門4，關閉第四閘門5和閘門7，在第一閘門1與第二閘門2之間蓄滿水，在第一閘門1與第二閘門2之間、第二閘門2與第三閘門組之間水中的顆粒物沉降；4、開啟第二閘門2和第四閘門5，關閉閘門4和閘門7，第一閘門1與第三閘門組之間的水由于水位差而涌入蓄水池8，水中的懸浮顆粒在蓄水池8中沉降形成沉降物18，待蓄水池8的水位達到一定高度時，關閉第四閘門5，開啟閘門7，河水由于水位差而流入河流9中，待蓄水池8水位降至與第三閘門組下游水位相平時，關閉閘門7；至此，完成河水凈化的一個循環。
重復上述步驟2、3、和4。
視具體情況適時進一步清除漂浮物和定期清除蓄水池8中的沉降物18，但并非每個凈化循環都必須這么做。
本發明的設計也可用于無水位差的城市污水河，可以借助外力(如水泵)造成落差，同樣可以治理河流。
權利要求
1.一種用于治理河流污染的閘門組，該閘門組設置在河流(9)上，其特征是，該閘門組至少包括第一閘門(1)、第二閘門(2)、第三閘門組、第四閘門(5)、第五閘門組和蓄水池(8)；所述第一閘門(1)為網狀通透結構，設置在河流(9)上，所述第二閘門(2)為全密封的實體結構并設置在第一閘門(1)的下游；所述第三閘門組包括閘門(3)和閘門(4)并設置在第二閘門(2)的下游，所述閘門(3)和閘門(4)之間平行設置并有一定間隔，所述閘門(3)的中部至頂部為網狀通透結構，其中部至底部封閉的實體結構，閘門(4)為封閉的實體結構；所述蓄水池(8)位于所述第三閘門組一側，并與第三閘門組兩側的河流(9)連通，蓄水池(8)的底部低于此處河流(9)的河床(14)的最低處，所述蓄水池(8)靠近所述河流(9)的一側設置所述第四閘門(5)和第五閘門組，所述第四閘門(5)和第五閘門組分別位于所述第三閘門組的兩側，其中，所述第四閘門(5)處于所述第五閘門組的上游，所述第四閘門(5)為封閉的實體結構，所述第五閘門組包括有閘門(6)和閘門(7)并且其二者平行設置，所述閘門(6)的中部至頂部為網狀通透結構，其中部至底部封閉的實體結構，閘門(7)為封閉的實體結構。
2.如權利要求1所述的用于治理河流污染的閘門組，其特征在是，所述第五閘門組的閘門(6)和閘門(7)之間設有操作臺(10)。
3.如權利要求1所述的用于治理河流污染的閘門組，其特征在是，所述第三閘門組與所述蓄水池(8)側的河流(9)的河水流向呈35°～75°角。
4.如權利要求1所述的用于治理河流污染的閘門組，其特征在是，所述閘門(3)和閘門(6)的中部至頂部為柵欄狀的通透結構。
5.如權利要求1所述的用于治理河流污染的閘門組，其特征在是，所述第一閘門(1)與所述第二閘門(2)之間的間距、所述第二閘門(2)與所述第三閘門組之間的間距為30米至150米。
6.一種如權利要求1所述的用于治理河流污染的閘門組的使用方法，其特征是，該使用方法步驟如下一、將第一閘門(1)、閘門(3)和閘門(4)設為關閉狀態；二、將第二閘門(2)、閘門(4)開啟，關閉第四閘門(5)和閘門(7)，將阻攔在第一閘門(1)前的漂浮物撈出，再將阻攔在第一閘門(1)與第三閘門組之間的漂浮物撈出；三、當閘門(3)下部實體部位的沉降物達到某一定厚度時，將閘門(2)關閉、開啟閘門(4)，關閉第四閘門(5)和閘門(7)，在第一閘門(1)與第二閘門(2)之間蓄滿水；四、開啟第二閘門(2)和第四閘門(5)，關閉閘門(4)和閘門(7)，第一閘門(1)與第三閘門組之間的水由于水位差而涌入蓄水池(8)，水中的懸浮顆粒在蓄水池(8)中沉降形成沉降物(18)，待蓄水池(8)的水位達到一定高度時，關閉第四閘門(5)，開啟閘門(7)，河水由于水位差而流入河流(9)中，待蓄水池(8)水位降至與第三閘門組下游水位相平時，關閉閘門(7)；五、定期清除蓄水池(8)底部的沉降物(18)。
全文摘要
本發明公開了一種用于治理河流污染的閘門組及其使用方法，該閘門組設置在河流上，該閘門組至少包括第一閘門(1)、第二閘門(2)、第三閘門組、第四閘門(5)、第五閘門組和蓄水池(8)；所述第三閘門組包括閘門(3)和閘門(4)，所述蓄水池(8)位于所述第三閘門組一側，并與第三閘門組兩側的河流(9)連通，所述第五閘門組包括有閘門(6)和閘門(7)；本發明的使用方法至少包括五個使用步驟。本發明能夠除去河流中的漂浮物和水中的雜物，可以凈化被污染的河流，特別適用于城市內水位落差小，水流緩慢的河流。
文檔編號E02B15/00GK1587539SQ200410068809
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月8日 優先權日2004年7月8日
發明者聶奇 申請人:聶奇