CN111517388B - 物位控制系统、控制方法及水处理池 - Google Patents

Abstract

物位控制系统、控制方法及水处理池，涉及水净化处理技术领域。物位控制系统包括控制单元和检测单元，控制单元接收检测单元的信号，还有升降装置，升降装置包括一根升降杆，检测单元固定在升降杆的下端。控制单元依据检测单元发出污泥的物位信号控制所述升降装置，使所述检测单元升降。方法包括设置步骤、跟踪上升步骤和跟踪下降步骤。水处理池采用了上述物位控制系统。具有监测准确、提高水质的同时降低成本的优点。

Description

物位控制系统、控制方法及水处理池

技术领域

本发明涉及水处理净化设备及控制系统，具体地说，涉及物位控制系统、控制方法及水处理池。

背景技术

水处理是一种通过物理、化学、微生物等方法去除原水中杂质、氨氮、COD、总磷、总氮、氨氮的过程，在水处理过程中，原水中的杂质通过絮凝、沉淀等处理步骤形成的杂质团沉淀至絮凝区、沉淀区等水处理池的底部而聚成污泥，当污泥聚集至一定厚度时，需通过与池底部连通的排泥装置将污泥排出，以防污泥导致出水浊度超标。

为了保证污泥的物位在合适的范围内，如果通过人工操作开启或关闭排泥阀，需耗费人力资源并推高水处理成本，而且容易出现误排、排放值不够等现象，导致水资源浪费或水质不达标。

为了实现自动排泥，公告号为CN206649359U的实用新型专利公告了一种水处理的物位控制系统及水处理系统，水处理的物位控制系统包括控制单元、排泥装置、检测单元，控制单元接收检测单元的信号并对排泥装置的启闭进行控制。检测单元包括位于水面以下的光源件与光接收组件，光接收组件由共面的二个以上的光接收件构成，光源件与光接收组件之间具有间距。但其仍存在着无法实时监控污泥物位，判断物位准确度不理想的问题，这同样还会导致水资源浪费或水质不达标。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够相对精确地进行监控的物位控制系统；

本发明的另一目的是提供一种能够相对精确地对污泥的物位进行跟踪及排放的物位控制方法；

本发明的再一目的是提供一种采用以上述物位控制系统构建的水处理池。

为了实现上述主要目的，本发明提供的物位控制系统包括控制单元和检测单元，控制单元接收检测单元的信号，还有升降装置，升降装置包括一根升降杆，检测单元固定在升降杆的下端。控制单元依据检测单元发出污泥的物位信号控制所述升降装置，使所述检测单元升降。

由以上方案可见，将检测单元设置在升降杆的下端，可以使检测单元对污泥的物位进行随动跟踪，并将污泥的物位通过升降装置的升降距离或计算得知，这一方面能够准确地知道污泥的实时物位，按实际需要进行排泥时机预设；另一方面也可以相对准确地进行停止排泥预设，有效地提高了水质，并防止了因水资源的浪费而推高水处理成本。

进一步的方案是升降杆为中空管体，腔体用于通过流体管道及电缆。

更进一步的方案是升降装置包括电机及由电机驱动的旋转丝母，升降杆的上段为与旋转丝母配合的丝杠。本方案由于采用丝母相对基础旋转，而丝杠相对基础只升降不旋转，优点是腔体内的流体管道与电缆不会发生缠搅。

另一更进一步的方案是升降装置包括电机及由电机直接或间接驱动的输出齿轮，所述升降杆的上段为与输出齿轮配合的齿条。本方案的优点同上一方案。

再一更进一步的方案是升降装置包括电机及由电机驱动的蜗轮，升降杆的上段为与蜗轮配合的蜗杆。本方案的优点是传动相对安全可靠。

再一更进一步的方案是升降装置包括电机及由电机驱动的摩擦轮，升降杆的上段为与摩擦轮摩擦驱动配合的摩擦段。本方案利用摩擦力配合驱动升降杆的升降，优点是传动简单、移动精度高。

又进一步的方案是检测单元具有一个在垂向面上投影为圆环状或椭圆环状的壳体，壳体朝上的外表面具有自顶向下的劈面部分。本方案的优点是检测单元的壳体上不易挂滞污泥，提高了检测灵敏度。

进一步的方案是壳体的内环面相对设置有一对透光窗，壳体内对应于透光窗处分别安装有光信号发生器和光信号接收器，透光窗近旁设置有清洗冲口。

为实现本发明另一目的，本发明提供的物位控制方法采用上述任一方案中的物位控制系统，方法包括如下步骤：

设置设定最高物位和最低物位，使检测单元在升降装置的驱动下在最低物位和最高物位之间升降运行；

跟踪上升检测单元停止于最低物位，污泥的物位升到检测单元时，检测单元上升一预定高度后停止，污泥的物位再次升到检测单元时，检测单元再次上升一预定高度后停止，如此反复，直至检测单元升到最高物位时，控制单元发出检测单元下降指令和排泥指令；

跟踪下降检测单元下降至污泥的物位之下一预定深度后停止，污泥的物位下降至检测单元之下时，检测单元再次下降至污泥的物位之下一预定深度后停止，如此反复，直至检测单元到达最低物位时，控制单元发出停止排泥指令。

为实现本发明的再一目的，本发明提供的水处理池包括物位控制系统，物位控制系统为前述方案中的物位控制系统。

附图说明

图1是本发明水处理池实施例的结构示意图，图中检测单元位于最低物位；

图2是图1中的检测单元逐步向最高物位上升时或自最高位下降时状态图；

图3是本发明物位控制系统中一种升降装置的结构示意图；

图4是本发明物位控制系统中另一种升降装置的结构示意图；

图5是图4的左视图，图5中略去了升降杆下端的检测单元；

图6是本发明物位控制系统中再一种升降装置的结构示意图；

图7是图6的左视图，图7中略去了电机及升降杆下端的检测单元；

图8是检测单元的立体结构图；

图9是检测单元的主视图；

图10是图9中的A－A剖视图；

图11是图10中的B局部放大图。

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下各实施例主要针对本发明的水处理池和物位控制方法，由于本发明的水处理池中采用了本发明的物位控制系统，在对水处理池实施例的说明中已对物位控制系统实施例进行了说明。

第一实施例

在以下对水处理池的说明中，仅对与本发明密切相关的结构进行说明，水处理系统中其他结构如投药装置、置于沉淀池中的沉淀装置等，本领域技术人员完全可以参照现有技术进行实施。在水处理系统中，至少需对絮凝池、沉淀池进行排泥，本发明的物位控制系统可用于絮凝池和/或沉淀池中，还可用于其他需排泥的池中，以下以对沉淀池的排泥为例进行说明。

参见图1，水处理池具有沉淀区1及物位控制系统，物位控制系统具有控制单元2，升降装置3，检测单元4，排泥阀5和气阀6，升降装置3有一根由中空管体制成的升降杆31，其中空的腔体用于通过流体管道61和电缆22，检测单元4固定在升降杆31的下端。控制单元2通过电缆21控制气阀6的启闭，气阀6开启时，高压气经流体管道61从清洗冲口43喷出，对透光窗上的遮光附着物进行清除。控制单元2通过电缆22与检测单元4交互信息，通过电缆23与获得升降杆31的位置信息，及控制升降装置的升降，通过电缆34控制排泥阀5的启闭。排泥阀5用于启闭设置于沉淀区1池底的排泥管道，污泥的最低物位7应设置的略高于排泥管的排泥口，这样可以在满足水质的前提下最大限度地节约水源，而最高物位8位置的设置应综合考虑池深、源水含泥状况、出水水质要求、排泥周期等多因素后确定。最高物位8与最低物位7之间的高度差可以体现在升降杆31上下运行的距离上，因此检测单元4的光信号接收器任一时刻所处的垂向座标可以通过升降杆31的状态反馈给控制单元2，也可以通过升降装置3电机的动作加以换算，例如电机采用伺服电机或步进电机，通过计算电机旋转角度、变速比和螺距进行高度换算。且驱动部分旋转角度可精准控制到2°～360°，速度可以精准控制在1r/min～500r/min之间。

参见图3，受图幅限制，为清楚表达起见，升降杆31采用了轴向断裂表示，其上段为丝杠312，下端311固定连接检测单元4。升降装置3中有固定在基础上的伺服电机32及减速箱33，与伺服电机32联结的主动齿轮34驱动作为旋转丝母的被动齿轮35，丝杠32与被动齿轮35螺纹配合，图3中还略去了固定在基础上的套筒，该套筒与升降杆31间隙配合并限制升降杆31相对基础旋转，只能升降，升降的垂向距离可以通过实测或螺距、减速比、伺服电机32正反转动的角度进行换算精确得出。

参见图8和图9，检测单元4具有一个在某一垂向面上投影为椭圆环状的壳体41，例如图9示的主视图，其中一对内环面相对设置有一对透光窗42，在每扇透光窗42的上方设置有一个清洗冲口43，壳体41内位于其中一扇透光窗42的位置固定有光信号发生器，另一扇透光窗42的相应位置则固定有光信号接收器。

参见图8、图9、图10和图11，本发明所称壳体41朝上的外表面，是指外表面的法线与水平面夹锐角的那部分外表面，本例中有两块，一块是下劈面44，下劈面44在图10中体现为劈尖朝上，另一块是上劈面45，上劈面45在图11中也体现为劈尖朝上，劈尖朝上的型线设计有助于污泥沿劈面重力下滑，可有效防止污泥堆积，致使检测单元4向控制单元发出错误的物位信号。

以下结合本例工作原理，全面说明本发明水处理池、物位控制系统及物位控制方法。

如前述，一但确定了最低物位7和最高物位8的具体垂向座标，可以根据需要将两者之间的垂向距离等分成N段，N大于等于1。

参见图1，当前一次排泥完成后，检测单元4到达最低物位7，在这个垂向位置，由于污泥刚排完，其物位无法遮挡光信号发生器发出的光信号到达光信号接收器，控制单元2收到的是“有光”信号，指令升降装置3静止，一段时间后污泥的物位上升遮挡了光信号时，控制单元2收到光信号接收器的是“无光”信号，立即发出升降装置3上升1段的指令，上升该段距离后，检测单元4停止并等候污泥物位的下一次遮挡，如此反复，图2示出了上升途中某一位置示意，一直完成第N段上升，当第N段上升完成时，即检测单元4升到最高物位时，控制单元2一方面发出检测单元4下降指令，即控制升降装置3使电机32反转，使检测单元4下降1段后停止，这时由于检测单元4位于污泥的物位之下，发出的是“无光”信号，与此同时，控制单元2还发出排泥指令，即开启排泥阀5进行排泥，使其物位下降，当下降至检测单元3发出“有光”信号时，控制单元2再次发出检测单元4下降指令，检测单元再下降1段后停止，如此反复，一直完成第N段下降，当第N段下降完成时，即检测单元4降到最低物位时，控制单元2发出停止排泥指令，即关闭排泥阀5。而后重新开始另一轮污泥的物位跟踪、监视及自动控制。

第二实施例

参见图4和图5，图5是图4的左视图，并略去了检测单元4，本例与上例的不同之处是物位控制系统中升降装置3的结构，升降杆31的上段为齿条313，并采用了一台步进电机36来驱动减速箱33。

第三实施例

参见图6和图7，图7是图6的左视图，并略去了检测单元4和步进电机36，本例与第一例的不同之处也是物位控制系统中升降装置3的结构，升降杆31的上段是蜗杆314，采用了一台步进电机36来驱动蜗轮37，由蜗轮37带动升降杆31进行升降。

第四实施例

本例与第一例的不同之处是物位控制系统中升降装置3的结构，升降杆31的上段外表面包裹一层橡胶，形成摩擦段，采用一台步进电机36来驱动一只橡胶轮，该橡胶轮与升降杆的上段摩擦驱动配合。

Claims (6)

1.水处理池，具有物位控制系统，所述物位控制系统包括控制单元、检测单元，所述控制单元接收所述检测单元的信号；

其特征在于：

升降装置，所述升降装置包括一根升降杆，所述检测单元固定在所述升降杆的下端，所述升降杆为中空管体，腔体用于通过流体管道及电缆；

所述检测单元具有一个在垂向面上投影为圆环状或椭圆环状的壳体，所述壳体朝上的外表面具有自顶向下的劈面部分，所述壳体的内环面相对设置有一对透光窗，所述壳体内对应于所述透光窗处分别安装有光信号发生器和光信号接收器，所述透光窗近旁设置有清洗冲口，所述流体管道连通所述清洗冲口；

所述控制单元依据所述检测单元发出污泥的物位信号控制所述升降装置，使所述检测单元升降；

所述控制单元通过电缆控制气阀的启闭，气阀开启时，高压气经所述流体管道从清洗冲口喷出；所述控制单元通过电缆与所述检测单元交互信息，通过电缆获得所述升降杆的位置信息及控制所述升降装置的升降，通过电缆控制排泥阀的启闭。

2.根据权利要求1所述水处理池，其特征在于：

所述升降装置包括电机及由所述电机驱动的旋转丝母，所述升降杆的上段为与所述旋转丝母配合的丝杠。

3.根据权利要求1所述水处理池，其特征在于：

所述升降装置包括电机及由所述电机直接或间接驱动的输出齿轮，所述升降杆的上段为与所述输出齿轮配合的齿条。

4.根据权利要求1所述水处理池，其特征在于：

所述升降装置包括电机及由所述电机驱动的蜗轮，所述升降杆的上段为与所述蜗轮配合的蜗杆。

5.根据权利要求1所述水处理池，其特征在于：

所述升降装置包括电机及由所述电机驱动的摩擦轮，所述升降杆的上段为与所述摩擦轮摩擦驱动配合的摩擦段。

6.物位控制方法，采用如权利要求1至5任一项所述水处理池，其特征在于：

方法包括

设置设定最高物位和最低物位，使所述检测单元在所述升降装置的驱动在在所述最低物位和所述最高物位之间升降运行；

跟踪上升所述检测单元停止于所述最低物位，污泥的物位升到所述检测单元时，所述检测单元上升一预定高度后停止，污泥的物位再次升到所述检测单元时，所述检测单元再次上升一预定高度后停止，如此反复，直至所述检测单元升到所述最高物位时，所述控制单元发出所述检测单元下降指令和排泥指令；

跟踪下降所述检测单元下降至污泥的物位之下一预定深度后停止，污泥的物位下降至所述检测单元之下时，所述检测单元再次下降至污泥的物位之下一预定高度后停止，如此反复，直至所述检测单元到达所述最低物位时，所述控制单元发出停止排泥指令。

Images