CN113694580B - 一种虹吸滤池自动冲洗控制系统 - Google Patents

一种虹吸滤池自动冲洗控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虹吸滤池自动冲洗控制系统，包括有出水斗，及一端插入于出水斗中的抽气引水虹吸管，及与抽气引水虹吸管连接的第一抽气管，及与第一抽气管连接的进水辅助虹吸管，及与进水辅助虹吸管连接的进水虹吸管，及与出水斗连接的排水辅助虹吸管，及与排水辅助虹吸管连接的第二抽气管，及经由排水辅助虹吸管与第二抽气管连通的排水虹吸管，所述进水虹吸管连有常闭电磁阀，所述常闭电磁阀连有电磁阀电气线，所述电磁阀电器线连有电磁阀触发按钮，所述电磁阀触发按钮下方设有撑杆，所述撑杆底部设有浮桶；该虹吸滤池自动冲洗控制系统缩短形成反冲洗时间，减少水的损失，杜绝连续反冲洗和多格同时反冲洗。

Description

一种虹吸滤池自动冲洗控制系统
技术领域
本发明涉及一种虹吸滤池自动冲洗控制系统。
背景技术
虹吸滤池具有不需要大型阀门和冲洗水泵或冲洗水箱且易于实现自动化操作的优点，因而在我国获得广泛应用.尤其适用于日供水2～10万立方米的中型水厂。虹吸滤池的自动冲洗有浮球式、控制器式、虹吸辅助管式等多种形式，其中应用最多的是虹吸辅助管式。给水排水标准图集S773就是这种虹吸滤池的标准形式。
通过多年研究发现，发现虹吸滤池的自动冲洗控制系统具有如下三个缺点:(1)、反冲洗前待滤水大量浪费；(2)、出现两格或几格同时冲洗现象、导致冲洗不完全；(3)、出现连续反冲洗现象。
针对于缺点1，现有的具有虹吸辅助管的虹吸滤池结构如图1所示，在冲洗形成的过程中从排水辅助虹吸管开始流水到虹吸形成为止的这一辅助虹吸时间是较长的，这是因为过滤过程中水头损失增加是较慢的，一般砂滤料滤池在进水浊度不超过20度，过滤周期为一天左右，才能达到期终允许水头损失，即排水虹吸管内水位平均每秒.上升的高度只有0.017mm左右，按内径53mm的镀锌管考虑，辅助虹吸管从开始淌水到淹没需52分钟，若进水浊度较低时，这个时间会更长，我公司对单池的实际测量历时为55分钟。另外，如图2所示，当水位上升到辅助虹吸管进口下缘时，辅助虹吸管开始淌水，此时流入的水量是很小的，呈附壁流状态，经过一段时间后，水位上升到某一高度时，辅助虹吸管内的水流就由附壁流聚然转变为满流，但这种历时是很短暂的，因为满流时，由于辅助管内水流的速度较大(一般为4m/s左右)，而辅助虹吸管进口处的水量供应不了满流所需要的流量，因而在短暂满流之后，又回复到非满流(附壁流)状态。在相当长的时间内，辅助虹吸管内的水流是处于“不满流一满流一不满流”的反复状态中，只有等到水位.上升到足够高时，才会使管内水流--直处于满流状态，而辅助虹吸管的抽气能力比非满流时大得多，这就是为什么辅助虹吸管要经过较长时间才能抽去排水虹吸管内的空气使反冲洗形成的缘故。从排水堰出流的情况分析，这一过程中浪费的待滤水量W:约为10m3。经实测，辅助虹吸管从开始淹没到排水虹吸管开始流水要历时27分钟，这一过程中，辅助虹吸管以满管出流，其浪费的待虑水为W2＝1/4×0.0532×4×27×60＝14m3。经实测排水虹吸管180度的弯头开始流水到形成虹吸要历时8分钟。这一过程耗水较多，按估算约20m3左右，即Ws＝20m2；冲洗的初期，滤池内水平面高出清水渠水面1.8m，有待滤水 W4＝40m3，这部分水对冲洗滤砂毫无作用，全部排入排水渠，从以上分析可知，每冲洗一次需浪费待滤水W＝W1+W2+W3+W4＝89m3，占周期产水量的3％。
针对于缺点2，虹吸滤池组通常由6-8格组成，具有一定的同时反冲洗机率，而我公司滤地由八格改为十格，在运行过程中同时反冲洗机率更大。另外，由于各格的虹吸反冲洗系统强制抽气管道相互连通，当一些闸阀封闭不严时，一格滤池的反冲洗可导致另一格滤池的虹吸系统抽真空而出现同时反冲洗现象，这样由于冲洗水供应不足，常会导致滤格冲洗不干净，而且浪费冲洗水，久而久之，还会导致滤层结泥。
针对于缺点3，冲洗完毕后，是靠破坏管(9)破坏虹吸而停止反冲的，破坏管一般用Dg15或Dg20的管道，管径小，有时因腐蚀或杂物封塞管口导致破坏不彻底，延长了反冲洗时间，甚至根本不能破坏，使待滤水和通过砂层反流入滤池的滤后水部分或全部流走。如果不及时巡视，稍有疏忽，这一损失是相当大的。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种缩短形成反冲洗时间，减少水的损失，杜绝连续反冲洗和多格同时反冲洗的虹吸滤池自动冲洗控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种虹吸滤池自动冲洗控制系统，包括有出水斗，及一端插入于出水斗中的抽气引水虹吸管，及与抽气引水虹吸管连接的第一抽气管，及与第一抽气管连接的进水辅助虹吸管，及与进水辅助虹吸管连接的进水虹吸管，及与出水斗连接的排水辅助虹吸管，及与排水辅助虹吸管连接的第二抽气管，及经由排水辅助虹吸管与第二抽气管连通的排水虹吸管，所述进水虹吸管连有常闭电磁阀，所述常闭电磁阀连有电磁阀电气线，所述电磁阀电器线连有电磁阀触发按钮，所述电磁阀触发按钮下方设有撑杆，所述撑杆底部设有浮桶，所述撑杆上安装有进气头，所述进气头下方设有计时筒，所述进气头正对于计时筒上方。
进一步的，所述常闭电磁阀上设有工作按钮。
进一步的，所述工作按钮上连有拉线，所述拉线下方吊挂有浮球。
进一步的，还包括有虹吸滤池，所述浮桶和计时筒皆设置于虹吸滤池中。
进一步的，所述浮桶漂浮于虹吸滤池的滤水上，所述计时筒淹没于虹吸滤池的滤水内。
进一步的，所述浮球漂浮于虹吸滤池的滤水上。
进一步的，所述计时筒上设有调节时间阀。
进一步的，所述抽气引水虹吸管与进气头之间设有强制冲洗阀。
进一步的，所述第二抽气管上接有排水进气破坏阀。
进一步的，所述浮桶的尺寸与计时筒的尺寸相等。
本发明的有益效果是：
①减少了待滤水损耗，节约了反冲洗水量
(1)原排水辅助虹吸管从开始淌水至全部淹没这一过程，经改造后不存在，可节约水量约10m2；(2)原排水辅助虹吸管从开始淹没到排水虹吸管开始流水要历时27分钟，需水W2＝14M3，改造后，从排水辅助虹吸管开始满流到排水虹吸管开始流水只需11分钟，耗水6m3，此--过程节水8m3；(3)原系统中，排水虹吸管 180度弯头开始流水到完全形成虹吸要历时8分钟，耗水20m3，而改造后这一过程只需4分钟，节水一半，为10m3；(4)原系统中，冲洗初期，池内高出清水渠水位1.8M待滤水W4＝40M3完全被白白排走，而改造后，可利用其中的水位0.8M 待滤水，即可节约待滤水4×5.5×0.8＝17m3。
②工程造价略有减少
经核算，由于增加抽气引水虹吸系统所增加的投资与取消原有强制反冲洗系统所减少的造价比较，工程造价路有减少，特别对于新建滤池更为明显。
③便于生产管理，易于实现自动控制
经改造后的虹吸滤池自动控制系统各单格间各成体系，互不关联，而同一格间的自动控制系统又紧密联系，因而易于实现远距离自动控制，且杜绝了多格同时反冲洗现象，又由于反冲洗终止时破坏快而且彻底，防止了连续反冲洗现象。
附图说明
图1为水力自动控制虹吸滤池示意图；
图2为排水虹吸系统示意图；
图3为本发明的一种虹吸滤池自动冲洗控制系统的整体结构示意图。
图4为本发明的电磁阀工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
参阅图3所示，一种虹吸滤池自动冲洗控制系统，包括有出水斗12，及一端插入于出水斗12中的抽气引水虹吸管9，及与抽气引水虹吸管9连接的第一抽气管11，及与第一抽气管11连接的进水辅助虹吸管10，及与进水辅助虹吸管 10连接的进水虹吸管6，及与出水斗12连接的排水辅助虹吸管13，及与排水辅助虹吸管13连接的第二抽气管14，及经由排水辅助虹吸管13与第二抽气管14 连通的排水虹吸管15，所述进水虹吸管6连有常闭电磁阀5，所述常闭电磁阀5 连有电磁阀电气线4，所述电磁阀电器线连有电磁阀触发按钮3，所述电磁阀触发按钮3下方设有撑杆2，所述撑杆2底部设有浮桶1，所述撑杆2上安装有进气头7，所述进气头7下方设有计时筒8，所述进气头7正对于计时筒8上方。
所述常闭电磁阀5上设有工作按钮17，所述工作按钮17上连有拉线21，所述拉线21下方吊挂有浮球16，还包括有虹吸滤池，所述浮桶1和计时筒8皆设置于虹吸滤池中，所述浮桶1漂浮于虹吸滤池的滤水上，所述计时筒8淹没于虹吸滤池的滤水内，所述浮球16漂浮于虹吸滤池的滤水上。
所述计时筒8上设有调节时间阀18，所述抽气引水虹吸管9与进气头7之间设有强制冲洗阀19，所述第二抽气管14上接有排水进气破坏阀20，所述浮桶 1的尺寸与计时筒8的尺寸相等。
每个单池增加一组与进水虹吸相似的小型虹吸管控制系统，其小虹吸管称为抽气引水虹吸管9，出水端设一与原排水辅助虹吸管13相连的出水斗12，虚线框内即为增加的控制系统。
取消原强制反冲洗抽气控制系统，同时取消原计时水槽及计时破坏管。
每格单池增加一只200×200×200mm浮桶1和200×200×200mm计时筒8 一只，计时筒8淹于水下。
每个进水虹吸管6的破坏管进气阀改为一端与大气相通的常闭电磁阀5，在浮桶1撑杆2正上方安装一只电磁阀门工作按钮17，当浮桶1随水位上升到预定高度时，撑杆2即按下工作按钮17使电磁阀开启进气，从而破坏进水虹吸电磁阀带电后借助继电器自保，使电磁阀继续带电而处于开启状态；另外，电磁阀还安装有一个停止工作按钮17，由浮球16操作，当反冲洗正式形成，池内水位下降到浮球16之下时，浮球16的自重按下电磁阀停止工作按钮17，从而使电磁阀断电而关闭。
(1)冲洗形成
当过滤水头达到冲洗水头值时，池内水位上升，浮桶1上浮，浮桶1上的撑杆2随之上升，顶开电磁阀触发按钮3。通过电磁阀电气线4使常闭电磁阀5工作而进气，进水虹吸管6因进气而停止工作，使滤池停止进水。滤池内待滤水不断过滤，池内水位不断下降，而电磁阀仍处于工作状态，当池内水位从常水位 4.90m处下降至4.30m处时，固定在撑杆2上的进气头7开始插入原淹没在水中的计时筒8，计时筒8此时已露出，筒内充满水。这时抽气引水虹吸管9进气头 7因插入计时筒8水中，使得抽气引水虹吸管9因进水辅助虹吸管10通过第一抽气管11的抽气作用而形成虹吸使水进入出水斗12。从而保证了与出水斗12 连接的排水辅助虹吸管13有源源不断的出水。这时排水辅助虹吸管13通过第二抽气管14不断抽走排水虹吸管15中的空气，使之形成虹吸排水，形成反冲洗。
(2)冲洗停止
当排水虹吸管15工作形成虹吸排水时，池内水位快速下降，当下降至2.40 标高处，控制在水下的浮球16露出水面，因浮力失去而下坠，这样通过拉线按下电磁阀停止工作按钮17使电磁阀停止带电而关闭，电磁阀工作原理见图4，空气不能进入，进水虹吸管6开始抽气约6分钟后，进水虹吸管6恢复工作，滤池开始进水。
在池内水位下降的过程中，安装在计时筒8的调节时间阀18不断泄水，简内水位不断降低，当降到只有2厘米水深时，其内的抽气引水虹吸管9进气头7 进入空气，从而破坏了抽气引水虹吸管9的虹吸，出水斗12中余水流尽后，空气依次通过排水辅助虹吸管13和第二抽气管14进入排水虹吸管15使之虹吸破坏，反冲洗即停止。反冲洗时间控制在6分钟，可与进水虹吸管6的形成过程同步。
强制冲洗系统
强制冲洗系统的原理与水力自动冲洗系统基本相同，只要关掉强制冲洗阀 19，使抽气引水虹吸管9工作即可；停止冲洗时，打开强制冲洗阀19即可，亦可打开排水进气破坏阀20直接破坏，强制冲洗阀19如改为电磁阀即可进行远距离操作。
本发明的有益效果是：
①减少了待滤水损耗，节约了反冲洗水量
(1)原排水辅助虹吸管从开始淌水至全部淹没这一过程，经改造后不存在，可节约水量约10m2；(2)原排水辅助虹吸管从开始淹没到排水虹吸管开始流水要历时27分钟，需水W2＝14M3，改造后，从排水辅助虹吸管开始满流到排水虹吸管开始流水只需11分钟，耗水6m3，此--过程节水8m3；(3)原系统中，排水虹吸管 180度弯头开始流水到完全形成虹吸要历时8分钟，耗水20m3，而改造后这一- 过程只需4分钟，节水一半，为10m3；(4)原系统中，冲洗初期，池内高出清水渠水位1.8M待滤水W4＝40M3完全被白白排走，而改造后，可利用其中的水位0.8M 待滤水，即可节约待滤水4×5.5×0.8＝17m3。
由以上分析可知，每冲洗一周期共节约沉淀水即待滤水为:10+8+10+17＝45m3，如果供水紧张，节约的待滤水全部转为成品自来水的话，可产生更大的收益。其实虹吸滤过滤周期难于达到一昼夜一次，因此这个节约数字会更大。
②工程造价略有减少
经核算，由于增加抽气引水虹吸系统所增加的投资与取消原有强制反冲洗系统所减少的造价比较，工程造价路有减少，特别对于新建滤池更为明显。
③便于生产管理，易于实现自动控制
经改造后的虹吸滤池自动控制系统各单格间各成体系，互不关联，而同一格间的自动控制系统又紧密联系，因而易于实现远距离自动控制，且杜绝了多格同时反冲洗现象，又由于反冲洗终止时破坏快而且彻底，防止了连续反冲洗现象。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：包括有出水斗，及一端插入于出水斗中的抽气引水虹吸管，及与抽气引水虹吸管连接的第一抽气管，及与第一抽气管连接的进水辅助虹吸管，及与进水辅助虹吸管连接的进水虹吸管，及与出水斗连接的排水辅助虹吸管，及与排水辅助虹吸管连接的第二抽气管，及经由排水辅助虹吸管与第二抽气管连通的排水虹吸管，所述进水虹吸管连有常闭电磁阀，所述常闭电磁阀连有电磁阀电气线，所述电磁阀电器线连有电磁阀触发按钮，所述电磁阀触发按钮下方设有撑杆，所述撑杆底部设有浮桶，所述撑杆上安装有进气头，所述进气头下方设有计时筒，所述进气头正对于计时筒上方，还包括有虹吸滤池，所述浮桶和计时筒皆设置于虹吸滤池中，所述浮桶漂浮于虹吸滤池的滤水上，所述计时筒淹没于虹吸滤池的滤水内。
2.根据权利要求1所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述常闭电磁阀上设有工作按钮。
3.根据权利要求2所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述工作按钮上连有拉线，所述拉线下方吊挂有浮球。
4.根据权利要求3所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述浮球漂浮于虹吸滤池的滤水上。
5.根据权利要求1所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述计时筒上设有调节时间阀。
6.根据权利要求1所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述抽气引水虹吸管与进气头之间设有强制冲洗阀。
7.根据权利要求1所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述第二抽气管上接有排水进气破坏阀。
8.根据权利要求1所述的虹吸滤池自动冲洗控制系统，其特征在于：所述浮桶的尺寸与计时筒的尺寸相等。
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