CN112850885A - 一种新型虹吸式滗水器、sbr反应器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型虹吸式滗水器、SBR反应器及其控制方法，包括环隙排水通道、锥面汇流室、气阀、U型管、排水管。环隙排水通道包括内筒和外筒，内筒和外筒形成环形的排水空间，环隙排水通道顶部连接汇流堰；锥面汇流室包括圆形汇流堰和锥形结构,圆形汇流堰周边连接内筒，锥形结构底部连接外筒；气阀通过通气管连接锥形结构顶部；U型管一端连接圆形汇流堰中心底部，另一端连接排水管。滗水器体积小，重量轻，现场安装方便，滗水过程均匀稳定，而且滗水器始终保持水平状态，在整个过程中活性污泥及未经生化处理的污水不会从圆形汇流堰流出以致于影响出水水质。

Description

一种新型虹吸式滗水器、SBR反应器及其控制方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种新型虹吸式滗水器、SBR反应器及其控制方法。

背景技术

SBR法，全称为序批式活性污泥法，是污水生物处理方法的最初模式，由于进、出水切换复杂，变水位出水及设备方面的原因，限制了其应用和发展。随着计算机和自动控制技术及相关设备的发展和应用，SBR法在生活污水处理和各种有机工业废水处理中越来越得到广泛应用。SBR法不同于传统活性污泥法，在流态及有机物降解上是空间推流的特点，SBR法在流态上是完全混合型，而在有机物降解方面，有机质是随着时间的进展而降解的，处理效果稳定可靠，尤其是对于小水量的污水处理来说，SBR法无疑是一种占地小，投资少，能耗低，效率高的理想工艺。

SBR工艺单个反应器的排水形式均采用静止沉淀、集中滗水或排水的方式运行，由于集中滗水时间较短，因此每次滗水流量较大，这就需要在短时间大量排水的状态下对反应器的活性污泥不造成扰动，因而需安装特别的排水装置—滗水器。具体来说其性能应满足几个要求：

1、既不扰动沉淀的污泥，又不使污泥上浮，定时定量排水。

2、应有防浮渣措施防止浮渣及泡沫流出。

3、在曝气反应过程中活性污泥及未经生化处理的污水不会进入滗水器排水管以致于影响出水水质。

SBR生化反应器使用的滗水器可以分为五种类型：第一类为电动机械摇臂式滗水器、第二类为套筒式滗水器、第三类为虹吸式滗水器、第四类为旋转型滗水器、第五种为浮筒式滗水器，其中第一、四、五种有动力式滗水器，有动力式滗水器由于带有转动件需机械传动，因此在使用中容易出现故障，且造价较高；第二类套筒式滗水器容易出现管套卡死不能正常工作的现象；第三类虹吸式滗水器，该形式的滗水器是由澳大利亚AAT公司20 世纪80 年代中期开发并开始应用于SBR 工艺，该滗水器主要分为3 大部分: 多根排水短管、水平堰臂、U 型管部分及排水总管，具有维护方便, 运行费用低, 节省基建费用的优点，但是要求加工精度高，采用多管多点进水的方式，由于管道阻力不同，每个进水口流量不均匀，离主管和出水管近的水量大，反之水量小；另外进水口在水平面上多点分散布置，滗水器占用空间较大，安装难度高，也不利于反应器底部曝气系统的检修，在国内应用较少，有必要进行改进。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种新型虹吸式滗水器、SBR反应器及其控制方法，滗水器体积小，重量轻，现场安装方便，滗水过程均匀稳定，而且滗水器始终保持水平状态，提高滗水过程的稳定性，在整个过程中活性污泥及未经生化处理的污水不会进入滗水器以致于影响出水水质。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种新型虹吸式滗水器，包括环隙排水通道、锥面汇流室、气阀、U型管、排水管。

环隙排水通道竖直设置，环隙排水通道包括内筒和外筒，内筒和外筒形成环形的排水空间，环隙排水通道顶部连接锥面汇流室；

锥面汇流室包括圆形汇流堰和位于圆形汇流堰顶部的锥形结构, 圆形汇流堰周边连接内筒，锥形结构底部连接外筒；

气阀通过通气管连接锥形结构顶部，气阀用于控制通气管的开闭；

U型管一端连接圆形汇流堰中心底部，另一端连接排水管，U型管与排水管的连接处设有溢流管，溢流管用于和大气相通以及给U型管注水。

进一步的，内筒和外筒之间设置多个连接条，连接条用于控制内筒和外筒的同心度。

进一步的，锥面汇流室设有贯穿圆形汇流堰和锥形结构的排气管，排气管用于将曝气集聚在内筒内侧的气体泄放，以减小虹吸式滗水器的浮力，增强稳定性。

进一步的，排水管位于环隙排水通道底部6cm~9cm以下。

进一步的，通气管顶部设有水平调节机构，水平调节机构包括调节板，调节板通过具有螺纹的可旋调节柱连接于滗水器安装板，可旋调节柱至少包括三个，通过调节可旋调节柱将环隙排水通道进水口调整至水平。

一种新型SBR反应器，包括中央控制器、SBR反应池、及位于SBR反应池内的上述所述的新型虹吸式滗水器、液位传感器、曝气装置，液位传感器用于采集SBR反应池内水位线的信息，并将信息传输至中央控制器，中央控制器用于接收液位传感器的信息，并将上述水位线的信息与预设值对比，当水位线达到相应预设值时，中央控制器控制气阀的启闭。

进一步的，液位传感器设置为投入式液位计。

一种新型SBR反应器的控制方法，采用上述所述的新型SBR反应器，控制方法包括：

S1、闲置阶段，在污水开始流入之前是前一周期排水完毕后的等待状态，即最低水位线，此时气阀为关闭状态，其中，第一次使用时先通过溢流管向U型管注水，直至有多余的水从排水管流出；

S2、进水阶段，气阀关闭，通过进水管向SBR反应器注入待处理的污水，从最低水位线至最高水位线处，液位传感器采集水位线的信息，将信息传输至中央控制器，进水管停止注水；

S3、曝气阶段，气阀保持关闭状态，通过曝气装置向水中曝气，当曝气达到设定时间后，中央控制器自动关闭曝气装置，停止曝气；

S4、沉淀阶段，气阀继续保持关闭状态，活性污泥开始下沉，沉淀时间结束后，SBR反应池上部是实现固液分离后的上清液；

S5、滗水阶段，中央控制器将气阀开启，上清液进入环隙排水通道开始滗水，水流依次通过圆形汇流堰、U型管、排水管；当水位降至锥形结构顶部时，气阀关闭，虹吸状态建立，继续滗水；当水位降低至环隙排水通道进水口上方时，液位传感器将水位线信息传输给中央控制器，气阀开启，虹吸状态破坏，停止滗水。

进一步的，滗水阶段，当水位降低至距离环隙排水通道进水口上方1cm~4cm时，即最低水位线时，气阀开启。

本发明的有益效果在于：

1、现有技术的滗水器采用多个短管的形式分别滗水，排水不均匀，结构较为繁琐，本发明设置为由内筒和外筒构成的环隙排水通道，内筒和外筒同心设置，等阻力排水、排水均匀、汇流堰的堰口负荷小、对泥层无扰动、实现更高的滗水高度；现有技术中的滗水器有运动部件，不能在小空间实现较高的滗水深度，本发明的滗水器结构紧凑、体积小，特别适用于小型污水处理，重量轻、无活动部件，给运输和现场安装带来极大方便；

2、锥面汇流室顶部设置为锥形结构，在沉淀阶段污泥可从锥面汇流室斜面滑下，避免沉淀阶段积泥，而且锥面汇流室设有贯穿圆形汇流堰和锥形结构的排气管，排气管可将因曝气集聚在内筒内侧的气体泄放，以减小虹吸滗水器的浮力，增强稳定性；

3、本发明中通气管既有放气通道功能，又有安装支撑的作用；现有技术的滗水器利用浮筒或气囊漂浮于水中，存在不稳定的问题，而且通气管顶部连接于水平调节机构，使滗水器具有较高的稳定性，另外调节板通过可旋调节柱连接于滗水器安装板，当滗水器安装板不水平时，调节可旋调节柱也可使环隙排水通道的进水口始终保持水平状态，提高了滗水过程的稳定性，调节板顶部还设有顶锥，顶锥抵住滗水器安装板方便进行调节；

4、通过气阀的启闭控制完成SBR反应池进水、曝气、沉淀、滗水的所有过程，气阀设置为常闭式电动或气动阀门，在每个运行周期内，气阀仅有两次短暂的开启动作，即使在运行过程中突然停电也不会导致污水排出SBR反应池，运行稳定可靠，气阀不接触液体介质，仅接触空气，经久耐用。

附图说明

图1为本发明实施例的滗水器结构图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本发明实施例的调节板与滗水器安装板连接结构图；

图4为本发明实施例的连接条结构图；

图5为本发明实施例的SBR反应器结构示意图；

图6为本发明实施例的SBR反应器的控制方法流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1~4所示，本实施例提供了一种新型虹吸式滗水器，包括环隙排水通道9、锥面汇流室5、气阀3、U型管16、排水管10。

具体的，环隙排水通道9竖直设置，环隙排水通道9包括内筒91和外筒92，内筒91和外筒92形成环形的排水空间，具有等阻力排水、使环隙排水通道9沿圆周均匀进水、防止搅动沉泥的效果。

更具体的，内筒91和外筒92之间还设置多个连接条93，连接条93用于控制内筒91和外筒92的同心度，也能起到支撑的作用，提高内筒91和外筒92的稳定性。

具体的，环隙排水通道9顶部连接锥面汇流室5，锥面汇流室5包括圆形汇流堰51和位于圆形汇流堰51顶部的锥形结构52, 圆形汇流堰51周边连接内筒91，锥形结构52底部连接外筒92，在曝气阶段和沉淀阶段污泥可从锥形结构52斜面滑下，避免积泥。

更具体的，锥面汇流室5设有贯穿圆形汇流堰51和锥形结构52的排气管6，排气管6可将因曝气集聚在内筒91内侧的气体泄放，以减小虹吸式滗水器的浮力，增强稳定性。

具体的，气阀3设置为常闭式电动或气动阀门，气阀3通过通气管31连接锥形结构52顶部，气阀3用于控制通气管31的开闭，通气管31既有放气通道功能，又有安装支撑的作用。

更具体的，通气管31顶部设有水平调节机构，水平调节机构包括调节板2，调节板2通过具有螺纹的可旋调节柱21连接于滗水器安装板，本实施例中，可旋调节柱21设置为螺栓，调节板2通过三个螺栓连接于滗水器安装板1，三个螺栓均匀分布。

更具体的，调节板2顶部设有顶锥22，顶锥22设置为圆形或者钝角，调顶锥22顶部抵住滗水器安装板1，通过调节三个螺栓使环隙排水通道9的进水口始终保持水平状态，提高了滗水过程的稳定性。

具体的，U型管16一端连接圆形汇流堰51中心底部，另一端连接排水管10，排水管10位于最低水位线14下方10cm，U型管16与排水管10的连接处设有溢流管4，溢流管4高于最高水位线12设置，溢流管4用于和大气相通以及给U型管16注水。

实施例2

如图5所示，为本实施例提供的一种新型SBR反应器，包括中央控制器、SBR反应池、及位于SBR反应池内的实施例1所述的新型虹吸式滗水器、液位传感器15、曝气装置17，液位传感器15用于采集SBR反应池内水位线的信息，并将信息传输至中央控制器，中央控制器用于接收液位传感器15的信息，并将上述水位线的信息与预设值对比，当水位线达到相应预设值时，中央控制器控制气阀3的启闭。

优选的，液位传感器15设置为投入式液位计。

实施例3

如图6所示，为本实施例提供的一种新型SBR反应器的控制方法，采用实施例2所述的新型SBR反应器，安装时，先用顶锥22抵住滗水器安装板1，通过调节三个螺栓21将环隙排水通道9进水口调整至水平，控制方法包括：

S1、闲置阶段，在污水开始流入之前是前一周期排水完毕后的等待状态，即最低水位线14，此时气阀3为关闭状态，其中，第一次使用时先通过溢流管4向U型管16注水，直至有多余的水从排水管10流出；

S2、进水阶段，气阀3关闭，通过进水管11向SBR反应器注入待处理的污水，污水液面从最低水位线14至最高水位线12处，液位传感器15采集水位线的信息，将信息传输至中央控制器，进水管11停止注水；

S3、曝气阶段，气阀3保持关闭状态，通过曝气装置17向水中曝气，当曝气达到设定时间后，中央控制器自动关闭曝气装置17，停止曝气；

S4、沉淀阶段，气阀3继续保持关闭状态，活性污泥开始下沉，沉淀时间结束后，SBR反应池上部是实现固液分离后的上清液，在注水过程中，因气阀3关闭，U型管16内液体起到汽封作用，形成一个汽封空间，随着池内液面不断上升，在水的静态压力下，环隙排水通道9内水面上升，由于对密封空间的空气的推挤，U型管16两端的液面变化，靠近环隙排水通道9端的液面下降，通往排水管10端的液面上升，多余的水顺排水管10流走，由于U型管16的存在，环隙排水通道9液面上升对空气的压力，被U型管16造成的水位差所平衡，所以SBR反应池中的水不会继续流进环隙排水通道9，从而成功地实现了在整个进水、曝气、沉淀过程中，污水和活性污泥都不会进入环隙排水通道9的目的；

S5、滗水阶段，中央控制器将气阀3开启，汽封空间的空气被部分放出，上清液进入环隙排水通道9开始滗水，水流依次通过圆形汇流堰51、U型管16、排水管10；当水位降至锥形结构52顶部时，气阀3关闭，虹吸状态建立，继续滗水；当水位降低至距离环隙排水通道9进水口上方1cm~4cm时，即最低水位线时，液位传感器15将水位线信息传输给中央控制器，气阀3开启，虹吸状态破坏，停止滗水。

综上所述，与现有技术的滗水器相比，本发明的滗水器体积小，重量轻，无活动部件，给运输和现场安装带来极大方便，特别适用于小型污水处理，极大的提升了滗水的高度。

以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种新型虹吸式滗水器，其特征在于，包括环隙排水通道（9）、锥面汇流室（5）、气阀（3）、U型管（16）、排水管（10）；

环隙排水通道（9）竖直设置，环隙排水通道（9）包括内筒（91）和外筒（92），内筒（91）和外筒（92）形成环形的排水空间，环隙排水通道（9）顶部连接锥面汇流室（5）；

锥面汇流室（5）包括圆形汇流堰（51）和位于圆形汇流堰（51）顶部的锥形结构（52）, 圆形汇流堰（51）周边连接内筒（91），锥形结构（52）底部连接外筒（92）；

气阀（3）通过通气管（31）连接锥形结构（52）顶部，气阀（3）用于控制通气管（31）的开闭；

U型管（16）一端连接圆形汇流堰（51）中心底部，另一端连接排水管（10），U型管（16）与排水管（10）的连接处设有溢流管（4），溢流管（4）用于和大气相通以及给U型管（16）注水。

2.根据权利要求1所述的新型虹吸式滗水器，其特征在于，内筒（91）和外筒（92）之间设置多个连接条（93），连接条（93）用于控制内筒（91）和外筒（92）的同心度。

3.根据权利要求1所述的新型虹吸式滗水器，其特征在于，锥面汇流室（5）设有贯穿圆形汇流堰（51）和锥形结构（52）的排气管（6），排气管（6）用于将曝气集聚在内筒（91）内侧的气体泄放，以减小虹吸式滗水器的浮力，增强稳定性。

4.根据权利要求1所述的新型虹吸式滗水器，其特征在于，排水管（10）位于环隙排水通道（9）底部6cm~9cm以下。

5.根据权利要求1~4任意所述的新型虹吸式滗水器，其特征在于，通气管（31）顶部设有水平调节机构，水平调节机构包括调节板（2），调节板（2）通过具有螺纹的可旋调节柱（21）连接于滗水器安装板（1），可旋调节柱（21）至少包括三个，通过调节可旋调节柱（21）将环隙排水通道（9）进水口调整至水平。

6.根据权利要求5所述的新型虹吸式滗水器，其特征在于，调节板（2）顶部设有顶锥（22），顶锥（22）顶部紧贴滗水器安装板（1）。

7.一种新型SBR反应器，其特征在于，包括中央控制器、SBR反应池、及位于SBR反应池内的如权利要求6所述的新型虹吸式滗水器、液位传感器（15）、曝气装置（17），液位传感器（15）用于采集SBR反应池内水位线的信息，并将信息传输至中央控制器，中央控制器用于接收液位传感器（15）的信息，并将上述水位线的信息与预设值对比，当水位线达到相应预设值时，中央控制器控制气阀（3）的启闭。

8.根据权利要求7所述的新型SBR反应器，其特征在于，液位传感器（15）设置为投入式液位计。

9.一种新型SBR反应器的控制方法，其特征在于，采用权利要求7或8所述的新型SBR反应器，控制方法包括：

S1、闲置阶段，在污水开始流入之前是前一周期排水完毕后的等待状态，即最低水位线（14），此时气阀（3）为关闭状态，其中，第一次使用时先通过溢流管（4）向U型管（16）注水，直至有多余的水从排水管（10）流出；

S2、进水阶段，气阀（3）关闭，通过进水管（11）向SBR反应器注入待处理的污水，从最低水位线（14）至最高水位线（12）处，液位传感器（15）采集水位线的信息，将信息传输至中央控制器，进水管（11）停止注水；

S3、曝气阶段，气阀（3）保持关闭状态，通过曝气装置（17）向水中曝气，当曝气达到设定时间后，中央控制器自动关闭曝气装置（17），停止曝气；

S4、沉淀阶段，气阀（3）继续保持关闭状态，活性污泥开始下沉，沉淀时间结束后，SBR反应池上部是实现固液分离后的上清液；

S5、滗水阶段，中央控制器将气阀（3）开启，上清液进入环隙排水通道（9）开始滗水，水流依次通过圆形汇流堰（51）、U型管（16）、排水管（10）；当水位降至锥形结构（52）顶部时，气阀（3）关闭，虹吸状态建立，继续滗水；当水位降低至环隙排水通道（9）进水口上方时，液位传感器（15）将水位线信息传输给中央控制器，气阀（3）开启，虹吸状态破坏，停止滗水。

10.根据权利要求9所述的新型SBR反应器的控制方法，其特征在于，滗水阶段，当水位降低至距离环隙排水通道（9）进水口上方1cm~4cm时，即最低水位线（14）时，气阀（3）开启。

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