專利名稱：科學(xué)防患排污管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排污領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生活污水的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物特性與生活用水是截然不同的。如果對(duì)它的認(rèn)識(shí)不足，隨意排放就會(huì)給我們帶來麻煩。居室中生活污水的排放，目前國(guó)內(nèi)(外)通常是利用管道加水封的裝置排放生活污水。
這種裝置如果是排放生活用水，可以講是完美無缺的。遺憾的是生活污水完全不同于生活用水，當(dāng)污水流經(jīng)支管道時(shí)因它需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間，在這段時(shí)間里，污物自然會(huì)沉積，成年累月管道便會(huì)堵塞。盡管人們想出了一些疏通的辦法，然，疏通、清除管道中的污物也并非輕而易舉，即使管道沒被堵塞，由于水封中的水位不能始終保持一定高度，當(dāng)遇到上層用戶排放污水時(shí)，本身帶有較大能量的污水，沿主管道下泄，管道內(nèi)異常難聞的有害氣體則被擠壓，達(dá)一定程度它會(huì)穿越水封潛入居室，無聲無息的危害著我們的健康。這種情況在高溫低壓天氣也時(shí)有發(fā)生。眾所周知，污物是細(xì)菌、病毒等微生物孳生聚集的地方，特別是在疫情流行期間，由于排污主管道是多層公用，水封又多系濁水水封，一旦出現(xiàn)疫性，這種氣體的外溢必將導(dǎo)致病毒的交叉?zhèn)鞑?，令人防不勝防。SARS的肆虐給人們心理上造成一定的影響，特別是香港淘大花園的發(fā)病人數(shù)與排污系統(tǒng)被世衛(wèi)專家、媒體關(guān)注之后，恐懼擔(dān)心也不無道理，只注意開窗通風(fēng)、消毒……也不能從根本上解決污物沉積、管道堵塞、有害氣體外溢、病毒交叉?zhèn)鞑サ戎T多問題。慘痛的教訓(xùn)使我們更加清醒的認(rèn)識(shí)到影響健康、危及生命的安全隱患決不可等閑視之。安不忘危，防患未然，研制安全、衛(wèi)生、科學(xué)的排污管道也應(yīng)象研制疫苗、藥物一樣迫在眉睫、刻不容緩。

發(fā)明內(nèi)容
科學(xué)防患排污管道是解決多層居室排放生活污水的系統(tǒng)。它是在汲取香港淘大花園慘痛的歷史教訓(xùn)后，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)知識(shí)從根本上消除當(dāng)前生活污水排放中普遍存在的像污物沉積、管道堵塞、有害氣體外溢、病毒交叉?zhèn)鞑サ戎T多隱患的系統(tǒng)工程其結(jié)構(gòu)與工作原理分述如下一、主管道與穩(wěn)壓管道主管道是多層建筑里居民排放生活污水公用的一條管道。當(dāng)人們排放污水時(shí)，有兩個(gè)物理過程必須引起我們注意。1、壓強(qiáng)劇增當(dāng)管道下端口出現(xiàn)滿徑排放(由于排放量大、或者管徑較細(xì)、或有沉積物等都會(huì)出現(xiàn)的物理現(xiàn)象)時(shí)，主管道則會(huì)形成一個(gè)密閉空間。設(shè)其空間容積為V0，內(nèi)部壓強(qiáng)為P0，此時(shí)如果再出現(xiàn)住戶向管內(nèi)排污，其排放量必然占據(jù)密閉空間，使空間容積發(fā)生改變，設(shè)此時(shí)空間容積為V1，很明顯V1應(yīng)小于V0，這種關(guān)系我們記為V1＝εV0(0＜ε＜1)由波意耳—馬略特定律(P0V0＝P1V1)知，此時(shí)內(nèi)部壓強(qiáng)P1應(yīng)為P1＝P0V0/V1＝P0/ε。假如新的排污量占密閉空間的1/3，則V1＝2V0/3，此時(shí)空間的內(nèi)部壓強(qiáng)P1＝3P0/2。這種壓強(qiáng)變化可能持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但由于變化幅度大，作用時(shí)間短，這必將導(dǎo)致水封防線的潰敗，造成有害氣體外溢。我們稱這種現(xiàn)象為壓強(qiáng)劇增。在這里如果我們?cè)倏紤]某些住戶排放污熱水(從浴池中排放的)時(shí)，由理想氣體的氣態(tài)方程P0V0/T0＝P1V1/T1知這種壓強(qiáng)的變化幅度將會(huì)更大。在此不再贅述。
2、壓縮氣體壓縮氣體現(xiàn)象也是出現(xiàn)在管道下端口滿徑排放，并且此時(shí)上層住戶有一定量的污水排放，在這種條件下，急速下落的污水就會(huì)像打氣筒里的皮碗一樣，壓縮管道內(nèi)的氣體，造成管道內(nèi)氣體的急速流動(dòng)，這種急速流動(dòng)的氣體必然會(huì)沖擊水封給我們帶來危害。我們稱這種現(xiàn)象為壓縮氣體。
以上我們分析了在極端情況下(下端口滿徑排放，主管道呈密閉狀態(tài))發(fā)生危害(有害氣體沖出水封)的物理過程。事實(shí)上，在達(dá)不到這種極端程度時(shí)，危害也會(huì)發(fā)生。現(xiàn)在我們所考慮的目標(biāo)是①即便是在極端情況下危害也不能發(fā)生。②將污物沉積減小到最低的極限程度。
為此目的，我們?cè)O(shè)置穩(wěn)壓管道避免密閉(或近似密閉)空間的形成。使其不論排放量有多大、溫度如何增加讓管道內(nèi)、外的氣體壓強(qiáng)始終保持一致(P內(nèi)＝P外)，以消除壓強(qiáng)劇增、壓縮氣體帶來的危害。具體方案如圖1所示。其中1為穩(wěn)壓管道；2為排污主管道；3為穩(wěn)壓管道下端口；4為主管道下端口。由于穩(wěn)壓管道無污水流經(jīng)，下端口始終呈開放狀態(tài)，其內(nèi)部壓強(qiáng)總等于室外氣體壓強(qiáng)，又因穩(wěn)壓管道多處與主管道連通，主管道內(nèi)氣體壓強(qiáng)就很難發(fā)生變化。即使發(fā)生壓強(qiáng)變化導(dǎo)致氣體急速流動(dòng)，則它完全可以在穩(wěn)壓管道內(nèi)進(jìn)行，決不會(huì)沖開水封給我們帶來危害。
另外為減少污物沉積，本設(shè)計(jì)中主管道的下部端口也與通常排污系統(tǒng)中的不同。其不同之處，我們?cè)诤竺娴闹Ч艿啦糠种姓撌觥?br> 二、下控閥門它是安裝在支管道與主管道交接處的一個(gè)能沿軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的閥門。當(dāng)污水流至支管道下端，閥門被急流而下的污水沖開，閥門呈開啟狀，如圖2中的5所示，污水流入主管道。流畢，在重力作用下，閥門自動(dòng)下落，呈關(guān)閉狀，如圖3所示。它是一個(gè)靠污水的沖力和自身受到的重力開啟和關(guān)閉的自動(dòng)控制閥門。它的存在是在不防礙污水排放的情況下，把主管道與支管道自動(dòng)分隔開來，其目的①是阻止主管道與支管道之間的氣體流動(dòng)，②是為后面要論述的自動(dòng)消毒裝置設(shè)置相對(duì)封閉的自動(dòng)消毒空間。
三、支管道由排水點(diǎn)(水封)通向主管道的部分，如圖4(其中6為排污點(diǎn)；2為主管道；7為污水流動(dòng)軌跡；8為支管道)所示，我們稱為支管道。為解決污物在管道內(nèi)的沉積，我們把污水流經(jīng)這段路程所需的時(shí)間減小到極限值。在不外加壓力的情況下，讓污水以最快的速度排入主管道。具體方案是如果排水點(diǎn)(水封)到主管道的距離是d，我們按曲線
作為污水流動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)支管道。
根據(jù)變分原理，它是在不外加壓力的情況下，污水由排水點(diǎn)流到主管道所用時(shí)間最短，流動(dòng)速度最快的一條最優(yōu)管道。(參見各種版本的變分法)證明略。
由于所用的時(shí)間最短，沉積物會(huì)降到最低，又由于流動(dòng)速度最快，在使用過程中，自然能起到一個(gè)沖刷的作用。因此我們可以把它視為理想的無堵塞的管道。正因?yàn)榇宋覀儼阎鞴艿赖南虏恳舶辞€ 設(shè)計(jì)。其具體設(shè)計(jì)辦法是如果豎直的主管道部分與地面的交點(diǎn)為A，污水送達(dá)點(diǎn)為B，設(shè)過B點(diǎn)的垂線交地面于C，則AC、BC的長(zhǎng)都為已知。設(shè)AC＝x0，BC＝y(tǒng)0，把它們代入上面的方程組得 解出這個(gè)關(guān)于與a的方程組(解上面的方程組，我們可事先編制出與 的函數(shù)表，通過x0/y0查表得出值，由值再通過y0＝a(1-cos)解出a)，由a與的值按曲線 做為污水流動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)主管道下部端口，則主管道也將成為一條理想的無堵塞的排污管道。
四、水封我們知道水封的作用主要是阻止有害氣體外溢。目前廣泛使用的水封有兩種一種是用清水阻止氣體外溢的清水水封；另一種是用濁水阻止氣體外溢的濁水水封。
對(duì)清水水封，由于它本身使用的是清水(多系自來水)再加上我們所采取的穩(wěn)壓、速降、隔離、消毒(后邊專門論述)等一系列措施，即使水封中的水位有一定降低，我們也能絕對(duì)保證管內(nèi)的氣體不會(huì)給我們?cè)斐晌：Α?br> 對(duì)濁水水封，我們最關(guān)心的是流經(jīng)其中的濁水的衛(wèi)生程度，為此我們特設(shè)兩道過濾網(wǎng)與一個(gè)自動(dòng)消毒空間(見后邊的論述)，以防病毒的交叉?zhèn)鞑ァ?br> 五、上控閥門它是一個(gè)中空易漂浮的球體閥門，如圖5中的9，當(dāng)污水流入水槽時(shí)，閥門受浮力作用，它會(huì)向上浮動(dòng)，污水流入水封10，污水流畢，在重力作用下，球體閥門下落，蓋住水封盛水槽上口。我們?cè)O(shè)置它的主要目的是讓它與水封槽之間形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間。
六、自動(dòng)連續(xù)消毒裝置在一個(gè)沒有裝滿消毒液的容器里，如圖6，其中11為消毒液；12為一個(gè)相對(duì)封閉的剩余空間ABCD。我們知道，不論什么細(xì)菌、病毒決不能在這個(gè)相對(duì)封閉的剩余空間ABCD中存活。也可以這樣講，一旦細(xì)菌、病毒進(jìn)入空間ABCD，則它必定被殺滅。我們把這個(gè)相對(duì)封閉的空間稱為自動(dòng)連續(xù)消毒空間。
如果我們把這個(gè)自動(dòng)連續(xù)消毒空間拓變成下控閥門、支管道、水封之間的相對(duì)封閉空間，盛消毒液的容器當(dāng)然也可以注滿消毒液。這樣以來，支管道就成為一個(gè)自動(dòng)連續(xù)消毒的空間。只要我們把消毒液注入貯液瓶，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間(有效期內(nèi))里，消毒液將會(huì)對(duì)支管道實(shí)施自動(dòng)、連續(xù)、有效的消毒。
在使用上控閥門的地方，上控閥門與水封之間也存在一個(gè)相對(duì)封閉的空間，當(dāng)然我們還可以再做一個(gè)自動(dòng)連續(xù)消毒裝置，構(gòu)成防病毒交叉?zhèn)鞑サ挠忠坏婪谰€。這里還可以注入不同的消毒液。
對(duì)主管道或穩(wěn)壓管道，它雖不是相對(duì)密閉空間，我們也可設(shè)置消毒貯液瓶，在疫病流行期間，通過每個(gè)住戶貯液瓶?jī)?nèi)灌注的消毒液在管道內(nèi)的揮發(fā)，在一定時(shí)間內(nèi)也能起到一定的消毒作用。
七、過濾網(wǎng)本排污系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了兩個(gè)過濾網(wǎng)。
過濾網(wǎng)I它是過濾菜葉、毛發(fā)、纖維等雜物使用的兩把便于拿取、安放、能相互清理，形如梳、狀如箅的網(wǎng)，將其安放后(圖5中的13)可過濾上述雜物，拿取后便于相互清理，順便把雜物清除掉。
過濾網(wǎng)II盡管我們采取了各種各樣的措施，設(shè)計(jì)出了理想的無沉積、無堵塞的管道，然而理想與現(xiàn)實(shí)總會(huì)有一定的距離。對(duì)某些污物濃度大、粘稠度高、排放量又甚少，而排放次數(shù)卻又相當(dāng)頻繁的污水(像含動(dòng)植物油的刷鍋洗碗水)，我們知道對(duì)這樣的污水，再好的管道也難以做到無沉積、無堵塞。為確保支管道具有良好的工作狀態(tài)，我們將濁水水槽的容積適當(dāng)加大，并且在槽內(nèi)設(shè)置過濾網(wǎng)II。過濾網(wǎng)II是塑制的價(jià)格極為低廉的，形如漁網(wǎng)，狀如圖5中的14所示的易安裝易換取的一種過濾網(wǎng)。由于水封槽容積適當(dāng)加大，上述污水在槽內(nèi)則會(huì)有一定的沉積、分離，加上過濾網(wǎng)II后，漂浮物、沉積物自然會(huì)聚集到網(wǎng)的上下內(nèi)外，經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間后，將過濾網(wǎng)收集到的污物連同此網(wǎng)一塊取出，處理后更換新網(wǎng)。
八、導(dǎo)流管、筒在面盆、洗碗池、浴盆下通常都設(shè)有導(dǎo)流管。它將以上器皿中的污水導(dǎo)入水封后流入排污管道。本系統(tǒng)中的導(dǎo)流管均不與器皿直接相連，其上端口與器皿保留5-10公分的距離。其中浴盆下的導(dǎo)流管為口徑相當(dāng)?shù)能浶凸芗纯?。而面盆、洗碗池下的為口徑稍大的，能自由移?dòng)的圓筒，上端口掛過濾網(wǎng)II后使網(wǎng)垂于筒內(nèi)，筒的下端設(shè)能使筒穩(wěn)定佇立的腿。這樣做的目的①是斷開器皿與導(dǎo)流管的連接(因連在一起是極不衛(wèi)生的)；②是便于空氣流通，給導(dǎo)流管內(nèi)壁變干創(chuàng)造條件；③是便于每日對(duì)過濾網(wǎng)II的清除與更換。


圖1為帶有穩(wěn)壓管道的主管道；圖2為下控閥門被污水沖開，閥門呈開啟狀；圖3為污水從支管道流畢，下控閥門下落呈關(guān)閉狀；圖4為排污支管道；圖5為在無污水排放時(shí)，上控閥門(中空易浮球下落)呈關(guān)閉狀；圖6為一個(gè)沒有盛滿消毒液的瓶；圖7為在樓板某處設(shè)生活污水排放點(diǎn)所需的裝置與安裝順序。
具體實(shí)施例方式
由以上八部分貫穿組裝(這里應(yīng)當(dāng)指出的是組裝前應(yīng)根據(jù)樓房用途，是居民樓、辦公樓還是賓館，樓房層數(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行布局設(shè)計(jì)、尺寸設(shè)計(jì)，在此不作論述)安裝于樓層中即成我們所要論述的科學(xué)防患排污管道。在這里我們僅舉一例就可看出具體實(shí)施此系統(tǒng)的方式方法。
例在樓板面的某處需設(shè)生活污水排放點(diǎn)，則它必備的裝置及安裝順序如圖7所示。其工作狀況是污水流到排放點(diǎn)，經(jīng)過13過濾網(wǎng)I，雜物被濾掉后，流進(jìn)15水槽內(nèi)，緊接著9上控閥門受浮力作用閥門上浮，污水進(jìn)入12自動(dòng)連續(xù)消毒空間，經(jīng)14過濾網(wǎng)II進(jìn)入10水封，經(jīng)兩次過濾后的污水進(jìn)入8支管道。
由于支管道是按最速降線設(shè)計(jì)的，則污水會(huì)以最短的時(shí)間、最快的速度沖開5下控閥門注入2主管道，污水在主管道下泄，經(jīng)4主管道下部端口(同樣4也是按最速降線設(shè)計(jì))迅速送達(dá)室外排污系統(tǒng)中去。因此污水在此的沉積會(huì)減小到最低的極限值，當(dāng)污水排放量大時(shí)，污水還能對(duì)管道起一個(gè)沖刷作用，所以我們說這是一條無污物沉積、無堵塞的科學(xué)的管道。
當(dāng)污水流畢，自控閥門9、自控閥門5受重力作用下落呈關(guān)閉狀。
另一方面2主管道多外與1穩(wěn)壓管道相連通，穩(wěn)壓管道上端口封閉而下端口在室外始終呈開啟狀，所以穩(wěn)壓管道內(nèi)氣體的壓強(qiáng)也就始終保持在室外大氣壓強(qiáng)的水平上。不管主管道內(nèi)污水怎樣流動(dòng)，它也不可能使主管道內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增加。至于主管道內(nèi)出現(xiàn)急速流動(dòng)的氣體時(shí)，則穩(wěn)壓管道就會(huì)提供一個(gè)氣體流動(dòng)的空間，再加上5下控閥門的阻擋、水封10的阻擋，急速流動(dòng)的氣體只能在主管道與穩(wěn)壓管道內(nèi)進(jìn)行，它不會(huì)沖開5下控閥門、水封10等進(jìn)入居室。所以說此排污系統(tǒng)是沒有有害氣體外溢的。一旦主管道內(nèi)出現(xiàn)SARS病毒，它根本不可能隨有害氣體進(jìn)入居室，至多通過5下控閥門潛入8支管道，而支管道恰恰是自動(dòng)消毒空間12的一部分，病毒進(jìn)入此空間后必被空間內(nèi)的消毒劑殺滅，不可能再通過10水封等進(jìn)入居室，造成病毒的交叉?zhèn)鞑ァ?br> 綜上得知，此排污系統(tǒng)是一無污物沉積、無堵塞、無有害氣體外溢、無病毒交叉?zhèn)鞑サ目茖W(xué)防患排污管道。
權(quán)利要求
1.一種科學(xué)防患排污管道，包括穩(wěn)壓裝置、最速排放裝置、自動(dòng)連續(xù)消毒裝置、自動(dòng)控制閥門與過濾裝置，其特征是，能夠防止病毒交叉?zhèn)鞑?、防止有害氣體外溢、無污物沉積、保證管道不會(huì)被堵塞的生活污水排放系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科學(xué)防患排污管道，其特征是，所述的穩(wěn)壓裝置是一條多處與主管道連通的，上端口封閉，下端口在室外呈開啟狀的，是專門控制主管道內(nèi)氣體壓強(qiáng)劇增的，同時(shí)也為主管道內(nèi)有害氣體的急速流動(dòng)提供流動(dòng)空間的一條管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科學(xué)防患排污管道，其特征是，所述的最速排放裝置是應(yīng)用變分法中的最速降線作為污水的流動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)出的支管道與主管道的下端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科學(xué)防患排污管道，其特征是，所述的自動(dòng)連續(xù)消毒裝置是自動(dòng)控制閥門關(guān)閉后能形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，讓此空間與盛有消毒液的貯液瓶相連通，配置在污水排放管道之中，對(duì)隨時(shí)入侵的病毒進(jìn)行殺滅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科學(xué)防患排污管道，其特征是，所述的自動(dòng)控制閥門中設(shè)置兩個(gè)自動(dòng)控制閥門，靠污水的沖力或浮力開啟，靠自身所受重力而關(guān)閉的閥門，它們的設(shè)置一方面阻止主管道內(nèi)有害氣體在支管道內(nèi)的流動(dòng)，另一方面也為相對(duì)封閉空間的形成創(chuàng)造必須的條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科學(xué)防患排污管道，其特征是，所述的過濾裝置為兩種過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)I是兩把便于拿取、安放、形如梳，狀如算的網(wǎng)，安放后可過濾雜物，拿取后便于相互清理，順便把雜物清除掉；過濾網(wǎng)II是塑制的、價(jià)格極為低廉的、便于安放又便于拿取的漁網(wǎng)狀的過濾網(wǎng)，將它分別放置在水封槽內(nèi)與導(dǎo)流筒內(nèi)，一次性使用后，將它連同污物取出處理后更換新網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為科學(xué)防患排污管道，涉及排污領(lǐng)域。它是解決多層居室排放生活污水的系統(tǒng)，它是在汲取香港淘大花園慘痛的歷史教訓(xùn)后，運(yùn)用有關(guān)科學(xué)知識(shí)從根本上消除當(dāng)前生活污水排放中普遍存在的像污物沉積、管道堵塞、有害氣體外溢、病毒交叉?zhèn)鞑サ戎T多隱患的系統(tǒng)工程。
文檔編號(hào)E03F3/00GK1487158SQ03155879
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者紀(jì)祥, 紀(jì) 祥 申請(qǐng)人:紀(jì)祥, 紀(jì) 祥