CN101950182A - 水处理用可调堰门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理用可调堰门装置，其特征是分隔挡水堰板上方有至少侧壁浸没于上下游水中、能形成密封气室的气罩，气罩上有阀控进气及排气。通过调节气罩内气压调节堰上水头水位控制向堰下游溢水及量和关闭，具有结构、操作和调节控制简单，无机械部分和运动部件，可靠性高，建成后基本不需维护，而且适应堰形式多样化，可以适应不同地形变化，灵活性大，即进水、出水均可应用，可用于各种净水及污水处理新建或改扩建工程，工程造价也仅为传统可调堰门的1/10。

Description

水处理用可调堰门

技术领域

本发明涉及一种水处理用可调堰门装置，尤其是一种采用气压控制调节堰上水头的可调堰门装置。

背景技术

在水处理工程中，水池进水通常通过堰来完成配水或调节进水流量，出水也通过堰来恒定或调节池内水位，根据堰顶标高是否可调分为固定堰和可调堰两大类。

固定堰，具有结构简单，堰顶长度不受限制、堰平面可做成任意形状，例如直线、折线、弧线、梳齿状集水槽等复杂形状，当需要对堰顶标高进行一次性微调时，也可在堰顶加装可微调的堰板来微调堰顶标高等优点。例如进水配水井利用单位堰长水流量相同的原理实现向多个池子均匀配水；用于出水处，相同流量条件下堰顶长度越长，则堰上水头越小，从而水位越恒定，因此固定堰还可以应用堰出水原理两道成对出现构成集水槽形式；其缺点是一经安装完毕，在运行中不能调整堰顶高度，不利于在运行中通过调节来改变进水流量或池内水位。

可调堰，堰顶板可以在启闭器等机械操作下作升降或旋转运动，解决了固定堰顶标高不可调的缺点，可用于运行中需要调节堰顶标高场合。然而由于存在活动的升降或旋启堰门板部件，因此堰顶形状只能限制为直线形，布局受到限制；其次，堰顶长度也受到限制，做不长，在需要长堰时，需将多个堰组合，增加了设计和制造难度；再就是，门与门框间需要通过橡胶或特殊金属制造的密封件密封，存在橡胶密封件老化、金属密封件磨损而渗漏的缺陷；此外，驱动机构由电机、减速器、丝杆等机械部件构成，它们在使用中均需要维护和维修，有运行成本费用。另外，受堰门结构和运动方式限制，升降式调节堰门只能用于堰顶长度较小场合，旋启式可调堰门，虽然堰顶长度比升降式可调堰稍大，但堰上水头调节范围较小，不能用于大范围调节场合。

固定堰运行中不可调节，可调堰平面形状、堰长限制及水位调节范围小、密封易老化磨损、维护维修不便，分别为两种堰的主要不足。

中国专利CN2393613旋转式滗水器，应用可调堰原理，通过旋转的出水管端部安装堰槽并与四连杆机构动力机构组成，用于SBR或MSBR工艺水位变化较大恒定出水特定应用场合。然而滗水器结构复杂，设备成本高，应用在常规可调堰适宜使用的进出水场合不具有经济性。

中国专利CN201033751空气出水堰，其解决的仅是SBR或MSBR工艺中滗水器结构复杂设备成本高的不足，仅在恒水位运行条件下替代旋转式滗水器，同样只适用于SBR或MSBR工艺中出水通断控制，而不能用于进水流量控制或出水水位控制。

上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种既能克服固定堰和可调堰的不足，又保持了两种堰优点，结构简单，无运动部件，并能适用于进水流量控制或出水水位控制的水处理用可调堰门。

本发明目的实现，主要改进是在固定挡水堰板上方加设侧壁浸没于上下游水中、能形成密封气室的气罩，通过对气罩内气压的控制及调整，实现相当于堰的全开、关闭及流过堰水量的可调，克服了上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明水处理用可调堰门，包括上下游间分隔挡水堰板，其特征在于堰板上方有至少侧壁浸没于上下游水中、能形成密封气室的气罩，气罩上有阀控进气及排气。

本发明所说：

挡水堰板，同现有技术固定堰，设置于上下游间，堰纵向可做成任意形状，例如直线、折线、弧线、梳齿状、集水槽等复杂形状。

气罩，用于在堰上方空间产生气密封，使能够通过调节气罩内气压，实现相当于堰的全开、关闭及流过堰水量的可调，理论上形状可以不限制，基本截面形状类似П形，较常用可以是顶面弧形，也可以平顶(用于大中型构筑物，成为走道)；气罩，可以是结构件，也可以是钢筋混凝土浇制。气罩内气密封，技术人员能够理解，可以是两侧下伸于水面，两端与池壁密封，也可以是两侧与两端均通过下伸于水中实现气密封。

阀控气调，主要是通过调节气罩内气压控制堰上水头改变，实现相当于堰门全开、堰上水头改变、关断水流功能，控制堰两侧上下游水流的流动、关闭及流量调节控制。气调控制堰上水头，可以正压控制，也可以负压控制。例如通过排气泄压使密封气罩内压力与大气压相同，罩内堰板上游水位与相应池内水位相同，上游水流因水位差通过堰顶进入下游；通过提高密封气罩内气压，使罩内上游水位降低低于堰顶则切断水流；调节密封气罩内压力，使密封气罩内堰板上游水位在堰顶以上产生不同水位差，则可实现不同流量控制。同理，气压控制堰上水头，还可以是通过气罩内气压小于大气压(抽气形成负压)，形成虹吸过堰。为适应自动调节控制，所述气阀一种较好为采用开启/关闭及开启度的电控阀，所说电控阀为现有技术。

本发明水处理用可调堰门，相对于现有技术，由于采用在挡水堰门上增设密封气罩，通过调节气罩内气压(正压或负压)调节堰上水头水位控制向堰下溢水，不仅保留了固定堰和可调堰两者优点，而且克服了两者缺点。特别是具有结构、操作和调节控制简单，仅用二个小阀门，调节气罩内上部封闭空间气压力，就可以任意控制、调节气罩内挡水堰两侧水位，无任何机械部分和运动部件，也不需要启闭器，密闭性好，更不需要动态密闭，可靠性高，建成后基本不需维护，大大降低了对堰门的维护工作量，工程造价也仅为传统可调堰门的1/10，大大节约了水处理工程造价；可以适应堰形式多样化，堰平面可做成任意形状，并不受堰顶长度限制，堰可做大做长，能满足任何堰长和调节范围要求；可调堰平面布置灵活不受限制，可做成各种结构形式，可以适应不同地形变化，灵活性大；可调堰门，既可以安装在水处理池进水位置，起到调节流量或关断水流的作用，也可以用于水处理池出水位置，起到稳定水位和调节水位作用，即进水、出水均可应用，可以适用于各种净水及污水处理新建或改扩建。由于控制方便简单，用于多个池体相同部位或有联动要求的流量控制，只需一条供气管道，并将各阀改成可控电控阀例如电动阀，即可实现同步或联动，例如用于污水处理SBR工艺，只需用PLC通过控制供气管压力，便可代替控制阀实现自动控制，可大大提高系统运行的可靠性。在并行多个池子进水处分别安装气调堰门，可以切断其中一个或多个池子进水，起到闸门的部分作用，也可分别进行压力调整，从而改变各池的流量分配，省去通常系统需要的配水井及相应设备。用于大型水处理池，由于不受可调堰堰长的限制，故可以使用较长的气压控制可调堰门，使堰上水头低，池内水位更为稳定。

以下结合若干个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

图1拱顶式气罩气控堰门结构示意图。

图2平顶式气罩气控堰门结构示意图。

图3气控槽式出水结构示意图。

图4为直型堰门平面布置图。

图5为弧形堰门平面布置图。

图6为折线型堰门平面布置图。

图7为梳齿形堰门平面布置图。

图8为应用全开进水状态示意图。

图9为应用关断进水状态示意图。

图10为应用进水调节状态示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1，水处理用可调堰门，水池1上游池A和下游池B间有直立固定挡水堰板3，堰板上方有拱形气罩2，气罩两侧壁2.1和2.2分别下升至上下游水中，两端有端封板或与池壁密封，使拱形气罩与水面间形成密封气室，气罩上方有气管，分别通过电控进气阀5(也称加压阀)和电控排气阀4(也称泄压阀)，连通进气和排气。通过调节向气室内供气压力(正压或负压)，控制挡水堰板3上游水向下游全开流动或停止，以及流量大小。此结构主要用于进水控制，控制过程参见随后实施例。

实施例2：参见图2，如实施例1，其中拱形气罩为中空矩形罩6，矩形平顶可以兼作走道，此结构特别适合大型处理池用。

实施例3：参见图3，水池中设置有U形集水槽7，上方有形成气密封的矩形气罩6，及调控气压的进、排气电控阀4和5，其中水池为上游池A，集水槽7为下游池B。此结构主要用于水池排水，气控调节原理如实施例1。

应用例1：参见图8、9、10，如实施例1以正压调节为例，当开启排气阀4、关闭进气阀5(图8)，气罩内与大气相通，内外气压相同(气罩内气压p＝0，同大气压)，气罩内堰板3上游水位与池内液位相同(a1＝a2)，气罩内下游水位与池内水位相同(b2＝b1)，因上游水位a1高于下游水位b1，上游水流由气罩侧板2.1下部流入气罩，过堰板3顶跌落并由下游气罩侧板2.2底部流出，达到上游向下游供水(进水全开状态)。关闭排气阀4，打开进气阀5(图9)，向气罩内打入压力空气，控制气罩内气压p大于上下游水位差h1(p＞h1)，加压造成气罩内水位受压下降，挡水堰板3上游水位a2低于挡水堰板3顶面，水流被挡水堰板3完全隔断，停止向下游进水(进水关断状态)，达到相当于闸门关闭作用。关闭排气阀4，打开进气阀5，调节气室内气压，使气压p介于上下游水位差h1与大气压0间(图10，h1＞p＞0)，也呈上游向下游供水状态，由于气罩内上游水位低于连通的上游池A水位(a2＜a1)，堰上游水头低于全开状态使得流量减少，调节气室内气压大小，可以改变上下游间供水流量(进水调节状态)，达到调节流量目的。上述过程可以通过PLC等程序，通过控制阀开启/关闭，及气压调整实现自动控制。

上述气控还可以采用负压，通过负压产生虹吸使堰上水向堰下流动。

气控堰门用于排水(图3)，原理同例1，只是下游为集水槽7。

应用例2：参见图4-7，气控堰门可以有多种布置形式，上游为圆形水池A，可以在圆周边设置弧形气罩及堰门8，并在外侧建造下游出水井9(图5)；上游矩水池A，可分别在一边中间(图4)、一角(图6)，分别设置直型气罩和堰门12、折线型(图中为直角)气罩及堰门10，长气罩及梳齿形堰门11(图7)，气罩另一侧为下游出水井9。

此外，对于多个水池的多个堰门的气罩，其上部进气及排气管阀控，可以合用一个控制装置，进行同步联动调节，实现多个堰门的同步控制切换。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如水池型的改变，气罩结构及密封方式的改变，用手动阀代替电控阀，负压调控，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (4)

1.水处理用可调堰门，包括上下游间分隔挡水堰板，其特征在于堰板上方有至少侧壁浸没于上下游水中、能形成密封气室的气罩，气罩上有阀控进气及排气。

2.根据权利要求1所述水处理用可调堰门，其特征在于气罩上调控罩内气压的阀为电控阀。

3.根据权利要求1或2所述水处理用可调堰门，其特征在于多个堰门气罩上进气及排气阀共用一个控制装置，同步联动调节。

4.根据权利要求3所述水处理用可调堰门，其特征在于进气及排气阀由PLC控制。

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