CN109867349A

CN109867349A - 一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道

Info

Publication number: CN109867349A
Application number: CN201910236739.5A
Authority: CN
Inventors: 王志强; 沈伯雄; 汪涛; 陈占秀
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-06-11

Abstract

本发明公开了一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，涉及市政排水及污水处理的领域，由市政污水管道、螺旋流板、螺旋流板支架、曝气风管、曝气风管支架、连接管、风量控制阀、风量计量器、曝气风机和曝气管嘴组成。本发明运行过程中有两个特点：一是通过在市政污水管道内螺旋流板的结构设计和曝气量的控制，实现市政污水管道中污水呈螺旋流流动形式，防止市政污水管道堵塞；二是通过曝气作用实现微生物好氧降解污水中的有机物，既能防止市政污水管道内污水厌氧发酵产生沼气，也能对污水具有一定的生物处理净化效果。

Description

一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道

技术领域

本发明的技术方案涉及市政排水及污水处理的领域，具体地说是一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道。

背景技术

现有市政污水管道在输送城市污水的过程中普遍存在比较严重的污水管道堵塞问题，不但引起市政污水管道污水排水不畅导致路面积水现象比较严重，造成环境污染。传统的市政污水管道堵塞问题的解决主要是依靠人工清淤，由此带来比较繁重的污水管道清淤工作，并且由于堵塞和污泥淤积而产生沼气，从而引起清淤工人沼气中毒事件频发。

CN207032424U公开了一种防堵塞的市政污水收集管道，通过水位控制器实现智能化监控蓄水池的水位，通过污水管内设的压力传感器，配合连通管内的第一电控阀，将蓄水池内的水快速排出，从而对污水管造成一定的冲击力，使污水管畅通。该发明通过智能化监控蓄水池的水位与污水管内设的压力传感器配合，待污水管道堵塞之后使蓄水池内的水快速排出，对污水管道进行水力冲刷清淤，实现污水管道通畅。

CN106020034A公开了一种市政污水管道淤堵自动检测方法，构建井内终端系统、信息传输系统、接收显示系统，其中井内终端系统采集的井内水位信息通过信息传输系统发送至接收显示系统中的服务器，服务器对数据进行分析，判定在何处出现淤堵，并通知相关人员进行维修。该发明通过市政污水管道淤堵自动检测方法，仅仅是通知相关人员进行清淤维修。

上述现有技术的主要问题是，市政污水管道的堵塞问题依然没有从根本上解决，也无螺旋流生物曝气市政污水管道方面技术的研究报道以及相关专利，因此，研究开发一种具有防堵塞和污水净化功能的市政污水管道，对实现市政排水及污水处理具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：通过市政污水管道的结构设计以及曝气作用，使市政污水管道内水流形成一种螺旋流动形式，既防止市政污水管道堵塞，也对污水具有生物处理净化效果。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：通过市政污水管道结构设计并曝气，使污水在市政污水管道内呈螺旋流状态流动，防止污水中悬浮颗粒沉积于市政污水管道底部堵塞管道；同时利用污水中含有的微生物，通过曝气作用实现微生物好氧降解污水中的有机物，既能防止市政污水管道内污水厌氧发酵产生沼气，也能对污水具有一定的生物处理净化效果。

防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道结构设计：

本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道是由市政污水管道、螺旋流板、螺旋流板支架、曝气风管、曝气风管支架、连接管、风量控制阀、风量计量器、曝气风机和曝气管嘴组成；市政污水管道为现有的各种材质市政污水管道；在市政污水管道内部设置螺旋流板，将螺旋流板通过螺旋流板支架固定于市政污水管道的中心底部，螺旋流板底缘与市政污水管道底部间距在50mm至150mm范围，螺旋流板上缘与市政污水管道中心线保持水平；螺旋流板厚度在5mm至10mm范围，材质无特殊要求，只要满足水力冲刷强度要求即可；曝气风管直径在100mm至150mm范围，通过通曝气风管支架固定于市政污水管道的底部，安装在螺旋流板的一侧且与螺旋流板水平距离在50mm至100mm范围；曝气管嘴通过连接管与曝气风管呈45度角倾斜连接，倾斜方向与水流方向相反；曝气管嘴上端达螺旋流板的中部位置，曝气管嘴之间距离在100mm至150mm范围；曝气管嘴孔径在0.001mm至0.005mm范围；曝气风管一端通过连接管道与曝气风机连接，且在连接管道上安装风量控制阀和风量计量器，安装次序是风量控制阀安装在曝气风机一端，风量计量器安装在曝气风管一端，但在连接管道上安装位置无特殊要求；连接方法和固定方法都是本技术领域中一般采用的方法。上述所有元器件和材料均可商购得到。

本发明的有益效果是：

I.本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道的工作原理

市政污水管道在建设时具有一定的设计坡度，污水在市政污水管道中是沿着一定的方向流动并保持一定的设计流速，即污水在管道中以一定的速度沿着管道纵向流动。

在螺旋流板一侧，通过曝气管嘴逆水流方向曝气，螺旋流板一侧的污水在空气泡的带动下越过螺旋流板顶端向另一侧流动，促使污水通过螺旋流板与管道底部之间的缝隙形成横向循环流动。

污水在市政污水管道中沿着一定方向纵向流动的同时，污水在曝气作用下还会沿管道截面形成横向流动，从而使污水在管道中形成了螺旋流动。通过市政污水管道中螺旋流板结构设计和曝气量的控制，污水中的悬浮颗粒物质所受到的重力将小于浮力和切向力的合力，污水中悬浮颗粒便不会沉积于污水管道底部，从而防止了市政污水管道的堵塞现象。

在市政污水管道中，若防止污水中悬浮颗粒沉积于市政污水管道底部，需要污水中悬浮颗粒沉降速度小于或等于零。

式中u为水中悬浮颗粒沉降速度，单位m/s；ρ_s为悬浮颗粒密度，单位kg/m³；ρ为污水的密度，单位kg/m³；μ为污水的动力粘度，单位Pa.s；g为重力加速度，单位m/s²；d_s为悬浮颗粒粒径，单位m。

在曝气作用下，污水中的有机物会在污水中微生物的作用下具有一定程度的好氧生物降解效果，不但能够防止污水厌氧发酵产生沼气，也会对污水具有生物处理净化效果。曝气主要作用是提供一定的风量，使污水中的悬浮颗粒保持悬浮状态并实现污水的螺旋流动方式。曝气量的确定方法：理论上讲，曝气量的大小取决于市政污水管道中的污水量、污水中悬浮颗粒的浓度、密度以及空气泡的直径；一般来讲，污水中悬浮颗粒的浓度、密度以及空气泡的直径都是确定值，则通过测定市政污水管道中的污水流量可以确定曝气量的大小，而污水流量可以污水充满度(污水深度与管道直径之比)表示；采用密集微气泡曝气方式，曝气量计算公式如下：

式中Q为曝气量，单位m³/h；q为市政污水管道中污水流量，单位m³/h，可以污水充满度表示；α为换算系数，α＝1.32×10⁸；d_a为曝气微气泡的直径，一般在0.02mm至0.05mm范围；C污水中悬浮颗粒浓度，单位mg/L：d_s为悬浮颗粒的直径，单位m；ρ_s为悬浮颗粒的密度，一般在1.2mg/L至1.35mg/L。

螺旋流板底缘与污水管道底部间距的确定方法：螺旋流板底缘与污水管道底部间距达到既能够实现污水的螺旋流动，同时也保持一定的螺旋流动速度。

II.本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道的优点

本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，通过科学合理的市政污水管道结构设计和曝气作用，使市政污水管道中污水在污水管道内呈螺旋流流动方式，悬浮性颗粒物免于沉积于污水管道底部，既能防止市政污水管道堵塞，还对污水具有生物处理净化效果。

基于上述理由，本发明技术与现有技术相比的优点是：本发明技术克服了传统市政污水管道技术的缺点，通过在市政污水管道内螺旋流板的结构设计、曝气方式和曝气量的控制，实现市政污水管道中污水的螺旋流流动方式，不但能够防止市政污水管道堵塞，还能够对市政污水管道内污水中有机物具有生物处理净化效果。因此，本发明是将市政污水管道防堵塞与污水生物处理相结合的一项新技术。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1、图2和图3是本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道的结构示意图。

图中，1.市政污水管道，2.螺旋流板，3.螺旋流板支架，4.曝气风管，5.曝气风管支架，6.连接管，7.风量控制阀，8.风量计量器，9.曝气风机，10.曝气管嘴

具体实施方式

图1、图2和图3表明本发明一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道是由市政污水管道1、螺旋流板2、螺旋流板支架3、曝气风管4、曝气风管支架5、连接管6、风量控制阀7、风量计量器8、曝气风机9和曝气管嘴10组成；在市政污水管道1内部设置螺旋流板2，螺旋流板2通过螺旋流板支架3固定于污水管道1的中心底部，螺旋流板1底缘与市政污水管道1底部间距在50mm至150mm范围，螺旋流板2上缘与市政污水管道1中心线保持水平；曝气风管4直径在100mm至150mm范围，通过通曝气风管支架5固定于市政污水管道1的底部，安装在螺旋流板2的一侧且与螺旋流板2水平距离在50mm至100mm范围；曝气管嘴10通过连接管6与曝气风管4呈45度角倾斜连接，倾斜方向与水流方向相反；曝气管嘴10上端达螺旋流板2的中部位置，曝气管嘴10之间距离在100mm至150mm范围；曝气管嘴10孔径在0.001mm至0.005mm范围，通过市售购买；曝气风管4一端通过连接管道与曝气风机9连接，且在连接管道上安装风量控制阀7和风量计量器8，安装次序是风量控制阀7安装在曝气风机9一端，风量计量器8安装在曝气风管4一端，但在连接管道上安装位置无特殊要求。

实施例1

在市政污水管道内部设置螺旋流板，螺旋流板通过螺旋流板支架固定于市政污水管道的中心底部，螺旋流板底缘与市政污水管道底部间距在50mm至150mm范围，螺旋流板上缘与市政污水管道中心线保持水平；曝气风管直径在100mm至150mm范围，通过通曝气风管支架固定于市政污水管道的底部，安装在螺旋流板的一侧且与螺旋流板水平距离在50mm至100mm范围；曝气管嘴通过连接管与曝气风管呈45度角倾斜连接，倾斜方向与水流方向相反；曝气管嘴上端达螺旋流板的中部位置，曝气管嘴之间距离在100mm至150mm范围；曝气管嘴孔径在0.001mm至0.005mm范围，通过市售购买；曝气风管一端通过连接管道与曝气风机连接，且在连接管道上安装风量控制阀和风量计量器，安装次序是风量控制阀安装在曝气风机一端，风量计量器安装在曝气风管一端。当污水流入市政污水管道且水深超过污水管道中心线时，启动曝气系统，通过控制曝气量，实现污水在污水管道内呈现螺旋流流动方式，不但防止污水中悬浮性颗粒物质的沉淀淤积，也同时实现污水好氧生物降解，从而对污水具有一定的生物处理净化效果。

当污水管道中水位达到管道中心位置时(即充满度为1/2时)，启动曝气风机，通过风量控制阀和风量计量器控制风量与污水流量体积比为1∶2，污水呈现螺旋流态，悬浮颗粒不会呈现沉降现象；当污水在管道中的水力停留时间(即污水在管道中流动时间)为1小时，污水中COD指标会下降20％以上；当污水在管道中的水力停留时间为2小时，污水中COD指标会下降30％以上；当污水在管道中的水力停留时间为3小时，污水中COD指标会下降50％以上；当污水在管道中的水力停留时间为4小时，污水中COD指标会下降60％以上。

实施例2

本实施例的一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道的构成同实施例1。

本实施例的一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，当污水充满度3/4时，调节风量控制阀，控制风量与水流量体积比为1∶3，污水呈现螺旋流态，悬浮颗粒不会呈现沉降现象；对污水处理效果同实施例1。

实施例3

本实施例的一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，当污水完全充满污水管道时(即充满度为1时)，调节风量控制阀，控制风量与水流量体积比为1∶4，污水呈现螺旋流态，悬浮颗粒不会呈现沉降现象；对污水处理效果同实施例1。

Claims

1.一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，其特征在于：由市政污水管道、螺旋流板、螺旋流板支架、曝气风管、通风管支架、连接管、风量控制阀、风量计量器、曝气风机和曝气管嘴组成，其中螺旋流板通过螺旋流板支架固定于市政污水管道的中心底部，曝气风管通过通风管支架固定于市政污水管道的底部，曝气管嘴通过连接管与曝气风管呈45度角倾斜连接，倾斜方向与水流方向相反。

2.根据权利要求1所述一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道，其特征在于：一种防堵塞螺旋流生物曝气市政污水管道内污水螺旋流的形成方法，通过市政污水管道内螺旋流板的结构设计、曝气方式和曝气量的控制，实现市政污水管道内污水螺旋流的流动方式。