CN115340176A - 一种自平衡滗水装置及滗水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理领域，具体为一种自平衡滗水装置及滗水方法；本发明通过设置有倒U型虹吸管以及在虹吸进水管口与污水液面设置有预设距离，使虹吸作业无需动力设备，出水流量可以调节，适用于所有同时进出水的污水处理装置，且再次曝气时污泥污水不会流失，解决了采用常规溢流管或溢流堰同时进出水阶段后再曝气导致混合液流失的问题，保证了出水水质。并且减少了在出水溢流装置下部设置的带有电动阀门的排水装置，降低了污水处理装置的制造成本，简化自控程序，并提高了装置运行的稳定性。

Description

一种自平衡滗水装置及滗水方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体为一种自平衡滗水装置及滗水方法。

背景技术

现有滗水系统都采用动转设备实现滗水过程，结构也相对复杂，无论配置最简单的电动阀滗水还是技术可靠的旋转式滗水器滗水，都需要配置动转设备及相关电气元件，自控系统。

传统虹吸滗水方式也需要动转设备，根据滗水时间的设定定时开关电动阀或电磁阀，在反复创造和破坏虹吸过程中实现滗水，同时还要通过仪表和自控系统设置最低液位，虹吸过程必须保证虹吸进水液位高于虹吸进水管口高度，否则虹吸将被破坏导致滗水停止，操作运行也比较复杂。

同时进出水的序批式反应器滗水，虽然取消了滗水的动转设备，但为了解决好氧曝气产生的气提作用导致未处理完成的泥水混合液从池顶溢流装置流失，出水溢流装置下部会增加设置电动阀门排水，同样没有彻底减少动转设备及其需要配置的电控系统的数量。

发明内容

本发明提供一种自平衡滗水装置及滗水方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，无需动转设备，结构简单，滗水时一次性达到设定液位，曝气阶段无混合液溢流出去，保证出水效果。

本发明是这样实现的：

第一方面，本实施例提供一种自平衡滗水装置，应用于污水处理，包括倒U型虹吸管，所述倒U型虹吸管一端设置有虹吸进水管口，另一端设置有虹吸出水管口，所述虹吸进水管口的位置高于所述虹吸出水管口的位置；所述倒U型虹吸管还设置有虹吸量调节阀门；在所述虹吸进水管口周边设置有液位稳定挡板，所述液位稳定挡板与所述虹吸进水管口之间形成液面稳定空间；所述虹吸进水管口设置于污水处理装置内污水液面的上部并与所述污水液面存在预设距离，所述液位稳定挡板部分设置于所述污水处理装置内的污水液面以下；通过调节所述虹吸量调节阀门改变虹吸水量，使所述污水液面低于所述虹吸进水管口时，仍可保持虹吸排水的连续运行。

优选的，所述倒U型虹吸管包括虹吸进水管、虹吸横管和虹吸出水管，所述虹吸进水管口设置于所述虹吸进水管一端，所述虹吸进水管通过所述虹吸横管与所述虹吸出水管连接，所述液位稳定挡板设置在虹吸进水管上，所述虹吸量调节阀门设置于所述虹吸出水管。

优选的，所述虹吸进水管口至所述虹吸横管管底的距离大于曝气气提导致的污水液位上升值。

优选的，所述倒U型虹吸管满管流流量大于进水流量。

优选的，所述虹吸进水管口的开口直径大于或等于所述虹吸进水管的直径；所述虹吸进水管口的形状包括平行堰、倒置三角堰、梯形堰、矩形堰中的任意一种。

优选的，所述液位稳定挡板为多边形或圆形；所述液位稳定挡板的下沿浸没在所述污水液面以下，所述液位稳定挡板的上沿超过所述虹吸进水管口，利用所述液位稳定挡板维持所述虹吸进水管口周边的所述污水液面的平稳。

优选的，所述虹吸进水管口与所述污水液面之间的所述预设距离小于5cm。

优选的，所述虹吸进水管口与所述污水液面之间的所述预设距离为0.5cm。

第二方面，提供一种自平衡滗水方法，基于第一方面以及第一方面对应的多个实现方式的自平衡滗水装置进行滗水作业，具体包括以下方法：保持所述虹吸进水管口安装在所述污水处理装置内所述污水液面之上，所述虹吸进水管口与所述污水处理装置内的所述污水液面保持预设距离；在滗水过程中根据进水量将所述虹吸量手动调节阀门调节至所述虹吸进水管口的虹吸水量不足以破坏所述虹吸进水管口与所述污水液面通过表面张力的作用形成的水膜，利用所述水膜使得当所述污水液面降至低于所述虹吸进水管口时所述污水还能通过虹吸作用流经所述虹吸进水管口、所述虹吸横管和所述虹吸出水管排出。

优选的，所述虹吸进水管口与所述污水液面保持预设的距离为所述水膜的厚度。

上述方案的有益效果：

本发明提供的一种自平衡滗水装置及滗水方法，通过设置有倒U型虹吸管以及虹吸量调节阀门和液位稳定挡板，使滗水作业无需动力设备，适用于所有同时进出水的污水处理装置，且再次曝气时污泥污水不会流失，解决了采用常规溢流管或溢流堰同时进出水阶段后再曝气导致混合液流失的问题，保证了出水水质。并且减少在出水溢流装置下部设置的带有电动阀门的排水装置，另外虹吸管上无需额外设置用于制造和破坏虹吸的辅助排气阀或真空泵等，结构简单，降低了污水处理装置的制造成本，简化自控程序，并提高了装置运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为发明提供的自平衡滗水装置结构示意图；

图2为发明提供的污水处理过程中自平衡滗水方法展示图。

图标：

100-自平衡滗水装置；110-倒U型虹吸管；120-虹吸量调节阀门；111-虹吸进水管；112-虹吸横管；113-虹吸出水管；114-虹吸进水管口；115-液位稳定挡板；116-液面稳定空间；117-气水分界面；118-水膜。

200-序批式反应器；210-进水管；220-进气管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下针对本发明实施例的一种自平衡虹吸滗水装置进行具体说明：

实施例1

参阅图1，本实施例提供一种自平衡滗水装置100，用于污水处理。该自平衡滗水装置包括倒U型虹吸管110，虹吸量调节阀门120和液位稳定挡板115。倒U型虹吸管包括虹吸进水管111，虹吸横管112和虹吸出水管113。虹吸进水管111设置有虹吸进水管口114，污水由虹吸进水管口114进入，经过虹吸进水管111和虹吸横管112，最后由虹吸出水管113排出。自平衡滗水装置100设置于序批式反应器200的污水液面之上，虹吸进水管111设置在序批式反应器200里面，虹吸出水管113设置在序批式反应器200外面。其中，滗水过程开始前，该自平衡滗水装置的虹吸进水管口114设置在序批式反应器200的污水液面以上且与该污水液面的距离小于5cm。在一个有效体积为200L的序批式反应器中，更优选地设置虹吸进水管口在污水液面以上0.5cm处。

为了保证自平衡滗水装置100管道结构的便捷性和可安装性，倒U型虹吸管110可包括多个拆卸连接的分管，在本实施例中倒U型虹吸管110包括依次连接的虹吸进水管111、虹吸横管112和虹吸出水管113，其中虹吸进水管口114设置于虹吸进水管111一端，虹吸横管112用于连接虹吸进水管111和虹吸出水管113，虹吸进水管111进行吸水作业，虹吸出水管113进行排水作业。在虹吸出水管113上设置有虹吸量调节阀门120，通过调节虹吸量调节阀门120改变虹吸水量，使虹吸进水液面降至虹吸进水管口114时，仍可保持虹吸排水的连续运行，同时利用表面张力在虹吸进水管口114和进水液面之间形成水膜118，最终形成进水液面低于虹吸进水管口利用虹吸排水的滗水过程，使污水在虹吸进水管口114液位以下时仍然可以利用虹吸作用流入虹吸进水管口114并经所述虹吸横管112和虹吸出水管113排出。

自平衡滗水装置100在户外进行虹吸作业时，尤其是处理规模较大的反应池体时，因为户外环境的影响如遇到风雨时会导致反应池体内水面出现较大的波动，影响表面张力形成的水膜118的稳固度，在本实施例中为了解决以上技术问题，在虹吸进水管口114外侧设置有液位稳定挡板115，且液位稳定挡板115形成液面稳定空间116，其中液位稳定挡板115环绕虹吸进水管口114进行设置，液位稳定挡板115下沿浸没在污水液面以下，上沿超过虹吸进水管口114，通过这样的设置保持虹吸进水管口114附近水面的稳定，减轻虹吸进水管口114处的污水表面张力受到水面波动形成的作用力的影响，保持虹吸过程的稳定持久性。其中液位稳定挡板115可以是多边形、圆形等结构。在本实施例中，液位稳定挡板115为圆形结构。

针对虹吸进水管口114的结构进行详细说明，虹吸进水管口114的开口直径大于或等于虹吸进水管111的直径，虹吸进水管口114可以是平整的，也可以是倒置三角堰、梯形堰、矩形堰等形状。其中在本实施例中，虹吸进水管口114与虹吸进水管111为等径结构，且虹吸进水管口114为平整结构。

在本实施例中，针对于自平衡滗水作业的过程具体为：

序批式反应器200从底部进水，从顶部自平衡滗水装置100出水。每个周期进水开始后，序批式反应器200内污水液面逐渐上升，升高至虹吸横管112处形成虹吸，此时虹吸水量大于进水流量；接着污水液面开始逐渐下降，直至降至虹吸进水管口114处，倒U型虹吸管110通过虹吸进水管口114进入部分空气，降低虹吸管内的真空度；虹吸水量开始逐渐减少，并最终减小至等于进水水量，此时虹吸进水管口114与序批式反应器200内的污水液面由于污水表面张力作用形成水膜118，在气水分界面117处维持稳定出水(出水流量等于进水流量)，序批式反应器200内污水液面保持不变，污水液面在虹吸进水管口114以下仍然可以通过虹吸作用形成自平衡滗水；直至序批式反应器200进水结束，水膜118被破坏，虹吸出水停止，本周期滗水完成。

区别于常规虹吸，本发明通过虹吸量调节阀门120预调节后的虹吸水量将不足以破坏表面张力形成的水膜118，保证了虹吸排水的连续稳定运行。直至同时进出水的反应器200进水结束，水膜118随即被破坏，虹吸停止，滗水完成。

本实施例提供自平衡虹吸滗水装置100利用水体表面张力和倒U型虹吸管110共同作用，使滗水作业不需要进行外部控制单元和动力单元的介入，并且使滗水过程连续且平稳。

实施例2

本实施例提供一种自平衡滗水系统，包括实施例1提供的一种自平衡虹吸滗水装置100，以及自平衡滗水装置在序批式污水处理系统中的应用。结合序批式污水处理过程中的进水/出水、曝气、沉淀等步序详细描述一种自平衡滗水方法。

参阅图2，同时进出水的序批式反应器200从底部进水管210进水，如图2.a1所示，序批式反应器200内的污水液面逐渐升高，当污水液面升高至H3时(如图2.a2所示)，虹吸形成，自平衡滗水装置100开始滗水；此时自平衡滗水装置100的出水流量大于进水管210的进水流量，因此序批式反应器200内的污水液面开始下降，如图2.a3所示；当液面降至H1时(如图2.a4所示)，虹吸进水管口114进入部分空气，虹吸量减小，虹吸进水管口114与污水液面形成水膜，该水膜使虹吸不被破坏，继续保持连续出水，且虹吸量等于进水管210的进水流量，形成自平衡滗水。该自平衡滗水持续时间较长，直到进水管210停止进水，水膜被破坏，自平衡滗水装置100滗水完成，如图2.b所示。

序批式反应器200在曝气阶段，进气管220开始进入空气，给活性污泥提供氧气，由于气提作用，序批式反应器200内的污水液面升高至H2，如图2.c所示，虹吸进水管口114至虹吸管横管管底的距离设计为大于曝气气提导致的液位上升值，即H2与H1的高度差，所以曝气阶段不会有混合液从顶部自平衡滗水装置100流出，保证了出水水质不受影响。

曝气结束后进入沉淀阶段，液位降回至H1高度,如图2.d所示。之后再次进入同时进出水阶段，循环往复(a→b→c→d)。此周期反应过程不用设置除进水泵和鼓风机外的动转设备，不用虹吸辅助排气电动(磁)阀或真空泵等控制虹吸启停，不用液位计控制液位，不用电动阀门或者电磁阀门排水，序批式反应器内液位在周期运行过程中自动进行调节。

本实施例中，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本实施例中，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自平衡滗水装置，应用于污水处理领域，其特征在于，包括倒U型虹吸管，所述倒U型虹吸管一端设置有虹吸进水管口，另一端设置有虹吸出水管口，所述虹吸进水管口的位置高于所述虹吸出水管口的位置；所述倒U型虹吸管还设置有虹吸量调节阀门；在所述虹吸进水管口周边设置有液位稳定挡板，所述液位稳定挡板与所述虹吸进水管口之间形成液面稳定空间；所述虹吸进水管口设置于污水处理装置内污水液面的上部并与所述污水液面存在预设距离，所述液位稳定挡板部分设置于所述污水处理装置内的污水液面以下；通过调节所述虹吸量调节阀门改变虹吸水量，使所述污水液面低于所述虹吸进水管口时，仍可保持虹吸排水的连续运行。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述倒U型虹吸管包括虹吸进水管、虹吸横管和虹吸出水管，所述虹吸进水管口设置于所述虹吸进水管一端，所述虹吸进水管通过所述虹吸横管与所述虹吸出水管连接，所述液位稳定挡板连接在虹吸进水管上，所述虹吸量调节阀门设置于所述虹吸出水管上。

3.根据权利要求2所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述虹吸进水管口至所述虹吸横管管底的距离大于曝气气提导致的污水液位上升值。

4.根据权利要求2所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述倒U型虹吸管满管流流量大于进水流量。

5.根据权利要求2所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述虹吸进水管口的开口直径大于或等于所述虹吸进水管的直径；所述虹吸进水管口的形状包括平行堰、倒置三角堰、梯形堰、矩形堰中的任意一种。

6.根据权利要求2所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于：所述液位稳定挡板为多边形或圆形；所述液位稳定挡板的下沿浸没在所述污水液面以下，所述液位稳定挡板的上沿超过所述虹吸进水管口，利用所述液位稳定挡板维持所述虹吸进水管口周边的所述污水液面的平稳。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述虹吸进水管口与所述污水液面之间的所述预设距离小于5cm。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种自平衡滗水装置，其特征在于，所述虹吸进水管口与所述污水液面之间的所述预设距离为0.5cm。

9.一种自平衡滗水方法，其特征在于，利用权利要求1～8任一项所述的一种自平衡滗水装置进行滗水作业，具体包括以下方法：保持所述虹吸进水管口安装在所述污水处理装置内所述污水液面之上，所述虹吸进水管口与所述污水处理装置内的所述污水液面保持预设距离；在滗水过程中根据进水流量将所述虹吸量手动调节阀门调节至所述虹吸进水管口的虹吸水量不足以破坏所述虹吸进水管口与所述污水液面通过表面张力的作用形成的水膜，利用所述水膜使得当所述污水液面降至低于所述虹吸进水管口时还能通过虹吸作用使所述污水流经所述虹吸进水管口、所述虹吸横管和所述虹吸出水管排出。

10.根据权利要求9所述的一种自平衡滗水方法，其特征在于，所述虹吸进水管口与所述污水液面保持预设的距离为所述水膜的厚度。

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