CN107055660A - 用于处理流动液体的单元 - Google Patents

Abstract

本发明的单元(8)旨在处理废水。该单元包括井(9)，所述井具有在井(9)外部的入口管道连接件(21)和出口管道连接件(22)。该单元还包括在井(9)内部的连接管道(20)，所述连接管道(20)将入口管道连接件(21)连接至出口管道连接件(22)。在井(9)内有至少一个用于液体化学物质的存储罐(13)，和在井(9)内的用于将化学物质从存储罐(13)泵送至连接管道(20)中的计量泵(18)。还有用于根据传感器(24)的信号启动计量泵(18)的控制装置(23)，该传感器感测流过管道(20)的液体中的化学元素的数量。

Description

用于处理流动液体的单元

技术领域

本发明涉及一种用于处理流动液体、特别是用于处理废水的设备。

背景技术

在污水管道系统中会形成硫化氢，H₂S。该硫化氢要么在静止的废水中出现，要么在废水被运输至处理车间的期间出现。该硫化氢气体是恶臭并且剧毒性的。该气体的另一问题是其对于金属和混凝土具有极度腐蚀的作用。该问题是众所周知的并且已经找到了解决方案，即通过处理废水来降低该硫化氢。(HVITVED-JACOBSEN,Thorkild；VOLLERSTEN,Jes；NIELSEN,Sewer Processes–Microbial and Chemical ProcessEngineering of Sewer Networks.Second Edition:April 23,2013 by CRC PressTaylor&Francis Group)

该效果在来自于Kronos International,Inc.51373 Leverkusen,Germany的技术信息3.09中在“通过使用铁盐将硫化氢从废水管道中去除(Entfernung vonSchwefelwasserstoff aus Abwassersammlern durch Einsatz von Eisensalzen)”的标题下被描述。解决该问题的一种解决方案是利用氧气处理污水。然而，问题在于，当氧气例如由于氧气被水中的细菌消耗而耗尽时，在该污水中会产生H₂S。另一方面，通过添加铁盐，H₂S可以从废水中被去除。这样，硫化物被转化为在水相(aqueous phase)中难以溶解的硫化铁，结果是在气相(gas phase)中不再有硫化氢。

就添加这些铁盐而言，有必要首先将它们加入溶液中，并且随后将该溶液配量至废水中。在实践中，这是相当复杂的，因为必须安装一用于具有铁盐的液体的存储罐。必须有一检修孔(manhole)，用于将污水管道与来自配量泵和存储罐的管道的流出部(run-out)连接。为此，应当在地下安装一个或多个混凝土竖井。应当在地面上安装一开关板，包含用于将化学物质配量至待处理的流动液体中的控制装置。所有这些构件应当与电线和适当的导管连接。这些设置是复杂且昂贵的。

不仅对于处理废水，而且对于处理干净的水，均已知要添加氯，用以杀菌。可以通过配量气体来添加氯，这是复杂的，并且如果泄漏可能会发生危险。另一种添加氯的方式是配量次氯酸钠溶液。大量的这种溶液应当被提供并储存。这种溶液是有毒的、强烈刺激性的并且腐蚀性的。这就是为什么对于工业应用而言通过氯化钠在溶液中电解来直接产生这种溶液的原因。该直接产生的次氯酸钠溶液在配量之前仅能少量地被存储。一种用于该电解的设备以Grundfos的商标Selcoperm被公知。对于水处理而言，Selcoperm系统应当与存储罐连接，应当安装配量泵和传感器以及控制装置，用于水的处理。

发明内容

本发明的一个方面是建立一种用于处理流动液体、特别是用于处理废水的系统，该系统易于安装、操作简单并且对于安装和运行而言是有成本划算的。

根据本发明，有一用于处理流动液体、特别是用于处理废水的单元。该单元包含一井、一入口管道连接件和一出口管道连接件，两者均在井的外部并且由井内部的连接管道连接。在井的内部，有至少一个用于至少一种液体化学物质的存储罐，和用于将至少一种液体化学物质从存储罐泵送至连接管道中的计量泵。此外，还有用于启动井内的计量泵的控制装置。

本发明的特别有利之处在于，系统的所有部件被设置在一呈井形式的单元中，该单元适应于被设置在地下，以井的顶口靠近地表面。由于在井的外部有入口连接件和出口连接件，通过准备用于井的孔并将管道连接件连接至污水管线，该单元可以被设置在地面下的任何污水管线中。井可以包括不锈钢、钢筋混凝土、塑料或它们的组合。井应当在重量上是轻的、足够牢固以经受住周围土壤的压力并且抗腐蚀。

根据本发明，单元可以具有：用于检测在连接管道中的流量的传感器装置；用于检测所述连接管道中的、来自计量泵的管道的流出部的上游和/或下游中的液体的一种或多种化合物或元素的数量的传感器装置。控制装置适于根据检测到的流量和数量来启动计量泵。来自计量泵的管道的流出部的上游处的传感器装置，适于检测在流动液体中的应当被减少或去除的任何化学物质。来自计量泵的管道的流出部的下游处的传感器装置，也可以适于检测由计量泵来添加液体化学物质而应当被减少或去除的该化合物或元素的数量。由此，可以有用于以合适的量添加液体化学物质的闭环控制。

如果例如H₂S必须被检测，则传感器装置可以设置在平行于主管道的管道中，关于检测水中的H₂S的数量重要的是，总是在低pH值下测量。因此，如果用于测量H₂S的传感器设置在一小的平行的管道中，则在传感器的上游处可以有一计量泵，用于通过添加酸或基础/碱性液体来调整pH值。

如果井有利地被设想并设计为被设置在大地中，则上端部可以延伸至地表面。井的该上端部应当由一盖部关闭，一方面使得井的内部连同设置在其中的系统被保护，另一方面使得地表面是关闭的。盖部应当足够稳定，以承受人进入或者汽车行驶经过该盖部。

根据本发明的优点在于，存储罐设置在井的底部。在实践中这意味着，存储罐在地面下是足够深的，在冻结线之下。井的该区域注定用于设置一个或多个存储罐，因为这是井的最稳定的区域并且对于液体化学物质而言最安全的位置。在实践中便利的是，存储罐上侧或者设置在存储罐的上侧上的平台形成用于进入井的人的地板面。

有不同的可能性来设置和固定盖部。有利地，设置具有固定部分和可移动部分的盖部，所述可移动部分相对于固定部分枢转，从而能够通过将可移动部分折叠大约至少90°或者最多180°使得可移动部分放在固定部分上，来打开井。可由金属片的节段来实现这些盖部部分，因为它们是用于工业地板的。通过利用配量泵排空存储罐，通风空气必须被引导至存储罐。完成这个的一种简单的方式是在井中设置一通气管，该通气管在其下端部连接至存储罐并且该通气管通向大气。优选地，该通气管延伸穿过盖的固定部分，并且与地面上的盖部有间隔地终止。

为了容易地填充存储罐，有利地，有一与通气管相似的填充管，该填充管以其下端部终止于存储罐中并且以其上端部终止于盖部的区域中。该管可以引入所述固定部分并且具有可锁定的盖，或者优选终止于盖部的可移动部分的下方，从而能够在已经打开盖部之后填充流体。

可以有用于检测连接单元中的液体的一个或多个化合物或元素的数量的传感器装置，并且应当在传感器装置与来自计量泵的管道的流出部之间有一距离，该距离取决于最大流速。该距离应当在一尺寸内，以确保由计量泵添加至流动液体的化学物质进入流动液体的之前已被监控的部分。该距离应当是井的直径的至少5％，优选更大。在传感器装置与来自计量泵的管道的流出部之间的距离取决于传感器装置的反应时间。如果最大流速是已知的，则根据本发明在传感器装置与来自计量泵的管道的的流出部之间的距离，例如可以是最大流速乘以传感器装置的反应时间的5、10、20、40、50、60、75、100、200或500倍。

井内部的连接管道一方面应当设置为尽可能深，要低于冻结线，另一方面应当设置为与井的底部、特别是与存储罐的平台或地板面间隔一距离，从而使得设置于该连接管道中的阀、传感器装置位于进入井中的人的工作高度上。在实践中有利地，将连接管道设置在井的整个高度的中间三分之一处，在井的顶部下方至少80cm处。此外有利地，将井内部的连接管道设置为，不是在井的中间穿过中心而是有间隔，从而使得人能够站在该连接管道下方，即使井的直径不是那么大。

也许，有前面提到的内部传感器装置是不够的，那么根据本发明的另一种实施例，可以有用于外部传感器装置、特别是用于检测一个或多个化合物或元素的气相传感器和/或液相传感器的连接件。特别是为了检测硫化氢(H₂S)，气相传感器或液相传感器可以设置在污水系统中的任意合适的位置处(例如在具有下水道或收集器的泵站中)，从而使得系统能够对在井外部的、单元的上游或下游处的化合物的浓度作出响应。

计量泵的控制装置的至少一部分应当设置在井的内部壁上的壳体中的连接管道旁边，优选紧固在井的壁上。电能可以来自于井中的电池或者通过电线引导至井中。控制装置可以完全设置在井内部，或者局部设置在井内部。可以有一个或多个用于与外部控制装置、外部传感器装置、外部注册装置(registration means)通信的接口。这些接口可以按照其在实践中最合适的方式是无线的或者由线缆连接。

至此为止，本发明主要描述了关于通过添加溶入水中的盐来去除H₂S。然而，根据本发明的单元也可以用于对流动液体进行任何其他的化学或物理处理。可以有一种用于产生次氯酸盐溶液的系统，用于对井内部的水杀菌的目的。该单元以与前面描述相类似的方式被设置。然而，有用于氯化钠溶液的第一存储罐、设置在井内部由第一存储罐供给的电解器和用于从车间接收氯化钠溶液的第二存储罐，其由计量泵来配量。由此，可以在井中有若干个存储罐，优选设置在底部。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例更详细地说明本发明。其中示出：

图1示出了污水系统的简化的示意图，其具有两个泵站和一根据本发明的设置在两个泵站之间的管线中的单元，

图2示出了图1的单元的简化放大的示意图，

图3在没有盖部的情况下示出了本发明的另一实施例的单元的俯视图。

其中，附图标记列表如下：

1 泵站

2 泵站

3 地下凹陷部

4 入口管

5 循环泵

6 出口管

8 单元

9 井

10 表面

11 盖部的固定部分

12 盖部的可移动部分

13 存储罐

14 地板

15 通气管

16 填充管

17 传输管

18 计量泵

19 管道

20 连接管道

21 入口管道连接件

22 出口管道连接件

23 控制单元

24 液相传感器

d 传感器24与流出部25之间的距离

25 流出部

26 液相传感器

27 流量计

28 气相传感器

29 连接件

30 测量管道

31 酸存储部

32 配量泵

具体实施方式

图1示出了污水系统的一部分，其具有两个泵站1和2，所述泵站由管线连接。这些泵站1、2各自是地下的凹陷部3的一部分，凹陷部具有一个或多个管4将废水引导至凹陷部。在凹陷部3内部是一液位控制的(level-controlled)废水泵，该废水泵在这种情况下是离心泵5，用于当凹陷部内部的液位已经达到预定的高度时排空凹陷部3。泵站1的泵5的出口连接至出口管6，该出口管与接下来的泵站2的入口管4连接。泵站2的凹陷部3具有比泵站1的凹陷部3更高的液位。污水系统的该部分代表引导至凹陷部或来自于凹陷部的任何废水管线。如在引言部分所提到的，污水系统经常存在的一个问题是在水中有硫化氢，一旦由于在任何凹陷部中发现有或由于重力污水系统(gravitational sewer system)而在水上方有自由空间该硫化氢就会逸出。那么，这种有毒的硫化氢气体就出现了，这是应当避免的。

为此，用于处理流动废水的单元8设置在泵站1与2之间的管线中，该管线包含出口管6和入口管4。该管线已经被中断，并且单元8已被插入。

单元8包含井9，该井大体上具有圆柱形的形状，其直径为1米并且高度为2.5米。井9的直径应当至少为1米，但是可以更大。该井9旨在被设置在大地中，从而使得其上端部具有大地的表面10的水平。井9的上端部被一盖部关闭，该盖部包含固定部分11和可移动部分12。可移动部分12可枢转地与固定部分11连接。由此，可移动部分12可以通过从其水平位置(如在图1和图2中可见的)折叠至竖直位置而被打开。

在井9的底部设有用于液体的存储罐13。该存储罐13的表面形成井9内部的地板，使得人穿过打开的部分12进入井9可以站立在该地板14上。存储罐13由竖直的通气管15连接至大气。该通气管15引导穿过固定部分11进入大气。在该通气管15下方有一填充管16，该填充管终止于存储罐13中，并且该填充管也引导穿过固定部分11并在端部处具有一可锁定的帽部。通过该填充管16，存储罐13可以被填充液体。

传输管17到达存储罐13的底面并且导向计量泵18，该计量泵泵向管道19中，该管道导向具有更大直径的连接管道20。该连接管道20与中轴线间隔地横穿井9。

该连接管道20将泵站1的出口管6与泵站2的入口管4连接。连接管道20具有两个在井9外部的连接件，所述连接件是一入口管道连接件21和一出口管道连接件22。在该实施例中，连接件被设计为法兰。然而，任何其他合适的连接件均可以设置在这里。单元8经由这些连接件21和22被插入至污水系统中。

将液体从存储罐13泵送至连接管道20的计量泵18由数字控制单元23控制。该控制单元23根据由距计量泵18的管道19的流出部25的距离为d的上游处的传感器24接收到的信号，来起动和停止计量泵18。在流出部25的下游处还有另一传感器26，在传感器24与流出部25之间还有一流量计27。传感器24和26是液相传感器，并且它们检测连接管道20的内部。在井9外部还可以有其他的传感器，这些其他的传感器可以是如在图1中可见的气相传感器28和/或液相传感器。在控制单元23处有一连接件29，用于连接该传感器28。

在根据图1和图2所描述的实施例中，传感器24和26是用于检测在污水中的H₂S的数量的液相传感器，气相传感器28检测在凹陷部3中的空气中的H₂S的数量。

在操作污水系统中的单元8的开始阶段，存储罐13是被铁盐的液体溶液填充的。在操作期间，泵站1的凹陷部3中的废水由泵5泵送通过管6、通过井9的连接管道20并且通过管4进入泵站2的凹陷部3中。进入连接管道20的废水中的H₂S的数量被传感器24测量到。流量计27测量流速。根据该数据，在控制单元23中计算出该铁盐在水相中的液体的数量。需要该数量来去除流过管道20的废水中的H₂S。因此，计量泵18被启动，并且通过控制泵18的速度来实现被计算出的数量。利用流出部25的下游处的H₂S液相传感器26，流过该管道20的液体中的H₂S的数量被测量。如果对来自于存储罐13的流体的配量是正确的，则在水中不应再有任何H₂S。如果传感器26仍然检测到H₂S，则剩余的数量被计算出，并且控制单元23会增大泵18的速度和被添加至流出部25中的液体的数量。有用于调节液体数量的闭环控制，该装置用于控制计量泵18的开与关和速度。

根据废水系统和当地情况，可以在控制单元23中连接一附加的气相传感器。相对于传感器26附加地或替代地，可以设置传感器28。

在图3中示出了一种替代的测量方式。该设置应当用于如果流过连接管道30的液体的pH值不低的情况。在该情况下，在井9内部平行于连接管道20设有一测量管道30。在该测量管道30中测量pH值，并且如果必要的话，由配量泵32将酸从酸存储罐31添加至管道30中。该设置确保，液相传感器24的测量总是发生在低于4的低的pH值时。在该实施例中，管道19的流出部25靠近连接管道20的下游端部。

Claims (15)

1.一种用于处理流动液体、特别是用于处理废水的单元，具有：井(9)；在所述井(9)外部的入口管道连接件(21)和出口管道连接件(22)；在所述井(9)内部的连接管道(20)，所述连接管道(20)将所述入口管道连接件(21)连接至所述出口管道连接件(22)；在所述井(9)内的至少一个用于至少一种液体化学物质的存储罐(13)；在所述井(9)内的用于将至少一种化学物质从所述存储罐(13)泵送至所述连接管道(20)中的计量泵(18)；以及控制装置(23)，用于启动所述计量泵(18)。

2.根据权利要求1所述的单元，具有：用于检测所述连接管道中的流量的传感器装置(27)；用于检测来自所述计量泵(18)的管道(19)的流出部(25)的上游和/或下游中的液体的一种或多种化合物或元素的数量的传感器装置(24，26)；以及所述控制装置(23)，旨在根据检测到的流量和数量启动所述计量泵(18)。

3.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述传感器装置(26)被设置为用于检测所述连接管道(20)中的、来自所述计量泵(18)的管道(19)的流出部(25)的下游中的液体的一种或多种化合物或元素的数量，并且提供用于计量的闭环控制。

4.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述井(9)被构造并设计为用于设置在大地中，所述井的上端部延伸至大地的表面(10)并且被盖部(11，12)关闭。

5.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述存储罐(13)被设置在所述井(9)的底部。

6.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述存储罐(13)的上侧或者被设置在所述存储罐(13)的上侧上的平台形成用于进入所述井(9)的人的地板面(14)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述盖部具有固定部分(11)和能移动部分，所述能移动部分(12)优选在所述固定部分(11)上枢转。

8.根据前述权利要求中任一项所述的单元，具有通气管(15)，所述通气管被连接至所述存储罐(13)并且导向大气，所述通气管(15)引导穿过所述盖部的固定部分(11)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的单元，具有填充管(16)，所述填充管打开至所述存储罐(13)中，并且所述填充管终止于所述盖部的能移动部分(12)下方或者终止于所述盖部的固定部分(11)上方。

10.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，在用于检测所述连接管道(20)中的液体的一种或多种化合物或元素的数量的传感器装置(24)与来自所述计量泵(18)的管道(20)的流出部(25)之间具有距离(d)，所述距离相应于所述井(9)的直径的至少5％。

11.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述井(9)内部的连接管道(20)被设置在所述井(9)的整个高度的中间三分之一处，在所述井(9)的顶部下面至少80cm处。

12.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述井(9)内部的连接管道(20)被设置为与所述井的中间有距离、偏离中心。

13.根据前述权利要求中任一项所述的单元，具有连接件(29)，所述连接件用于外部传感器装置(28)、特别是用于气相传感器(28)和/或液相传感器，用于检测一种或多种化合物或元素的数量。

14.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述计量的控制装置(23)被设置在所述井(9)的内部壁上的壳体中的连接管道(20)旁边。

15.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述单元的电控制部被设置在所述井(9)的内部壁上的壳体中。