CN202990090U - 变水位条件下控制等流量出流的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了环保设备领域的一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，由蓄水容器、浮力控制机构和出水套管构成，浮力控制机构由浮球通过连杆连接内锥柱体构成，浮力控制机构位于出水套管内，出水套管内设有锥形管，内锥柱体位于锥形管内，与锥形管同轴，其锥形角度与锥形管喇叭口的角度相配套，且留有一定的间隙。出水套管在锥形管的下部设有限位卡环，在锥形管的上部与受控制的水位连通，其底部固定连接在基座上，其侧面连接横置的出流管，出流管与需要控制出流量和水位的蓄水容器分隔开。蓄水容器的上端设有入流管和溢流管。本实用新型具有控制各种蓄水容器（装置、设施等）均衡入流和均衡出流以及进行水量水质调节的双重功能。

Description

变水位条件下控制等流量出流的控制装置

技术领域

本实用新型涉及环保领域中污水处理或水体生态治理中的变水位条件下实现等流量出流的控制，尤其涉及一种由水位高度控制流量的锥形体控制等流量出流的控制装置。

背景技术

在环保领域的污水处理或水体生态治理过程中，经常需要在变水位条件下实现等流量出流的流量控制要求，如在城市、小城镇、乡村的雨污合流制排水体系中的污水截流井，在雨季时截流进入城市（城镇）污水处理厂，以及截流进入小城镇、乡村人工生态湿地污水处理系统的雨污混合水的流量控制；另外如在乡村水体生态治理中发挥重要作用的生态氧化池塘中，在雨季时的水位控制与平时等流量出流的流量控制；此外还有污水处理厂、污水处理设施中的调节池、水解酸化调节池或中间调节水池等，具有暂时储存和均衡调节处理水量功能的容积式构筑物中水位与等流量出流的流量控制，均需要一种在变水位条件下，根据水位高度变化控制等流量出流的控制装置，实现变水位条件下等流量出流的流量控制要求。主要的具体应用领域如下：

一是在现有城市、小城镇、乡村的雨污水排放体系中，通常存在三种雨污水管网形式，合流制雨污水管网，分流制雨污水管网和混流制雨污水管网，新兴城市一般采用分流制雨污水管网，老城市或老城区以及小城镇、乡村依旧沿用合流制雨污水管网，而在一些发展中的老城市或城镇，则在老城区或街区沿用合流制雨污水管网，而在新城区或街区采用分流制雨污水管网。

一般在旱季和雨水量不大时，合流制雨污水管网的污水可以通过污水截流井截流全部进入污水处理厂；但在雨季和雨水量较大时，由于污水处理厂、人工生态湿地污水处理系统的处理能力有限，有一部分合流雨污水则从截流井溢流排入水体，从而影响污染水体环境。现在常用的截流井有三种形式：跳跃式截流井，堰式截流井和槽式截流井。跳跃式截流井和槽式截流井有一个共同的缺点：当瞬时来水水量较大时，就可能出现溢流，截留污水流的效果很不理想。虽然堰式截流井能克服这一缺点，但当下雨时雨量较大且持续时间较长时，堰式截流井的截污效果比较差，它会将前期污染物浓度较高的雨水与后期污染物浓度较小的雨水混合后溢流到水体，随着水位的升高，压强增大，稀释后的雨污混合水会更多地进入截流管道，从而进一步稀释污水处理厂、人工生态湿地污水处理系统集水池中的污水浓度，由于污水处理厂、人工生态湿地污水处理系统的处理能力有限，多余部分的雨污混合水就会不经处理直接排入水体，而滞留在污水处理厂的集水池中的污水被稀释，污染物含量下降，处理时还要额外加碳，增加了处理成本，不能起到最大限度的截留污水的作用。

随着全社会对环境保护的日益重视，世界各国、各地政府对城镇雨污合流制管道的截污、分流及改造力度不断加大。而要实现雨污合流制管道理想的截留污水，就必须对现有截流井的结构进行合理的改造，采用变水位条件下等流量出流的水位流量控制装置，以实现截留雨污合流水的流量控制要求，保证污水收集截流区域最大限度截留污水的功能。

二是在乡村水体生态治理中发挥重要作用的生态氧化池塘（生态氧化池塘可以是人工池塘、水库，也可以是自然塘堰、湖泊），以及为拦截和治理面污染源污染物人工修筑的生态氧化池塘，通常在雨季下雨时，生态氧化池塘周边区域山地、农田、灌溉渠系中，以及散居居民家庭房屋周边的面污染源，含有一定污染物的初期地表径流雨水被拦截进入生态氧化池塘中，而后期超过生态氧化池塘最高蓄水位的地表径流雨水会直接溢流进入排水沟渠排放；而在平时不下雨时，被拦截进入生态氧化池塘中地表径流雨水中的面污染源污染物，经过生态氧化池塘中水生生物自然净化处理后，塘水需要在生态氧化池塘从最高至最低蓄水位的水位变化过程中，保持一个初期出水水量相对较小，而后期出水水量相对较大的恒定的出流水量，以保证含有污染物的塘水经过足够停留时间的生态净化处理，然后缓慢均匀地经排水沟渠排放，以便腾空一定的塘容，接纳下一次下雨时的地表径流雨水；而目前生态氧化池塘的出流水量控制，是采用人工调节排水阀门的方法控制出流水量，由于生态氧化池塘的水位在从高到低的变化过程中，出水口的水力压强处于由大到小变化的过程，因此很难保持较为恒定的出流水量，难以满足生态氧化池塘在变水位条件下保持较为恒定出流水量的控制要求，而且需要人工多次往返进行排水阀门的调节，费时费力。因此需要采用在变水位条件下保持恒定出流水量的流量自控制装置。

三是在现有的城镇污水处理厂、污水处理设施中的调节池、水解酸化调节池或中间调节水池等，以及其他具有水量调节功能的容积式构筑物，均具有在进水过程中来水量时大时小的变化，在短时间内接纳较大的进水量暂时储存，经过水量水质的均衡调节，然后需要在变水位条件下保持恒定的出流水量。目前通常的情况是进水在一定的水位高差的水力条件下，以不均衡的流量，自流进入水位高程相对较低的调节池、水解酸化调节池或中间调节水池，利用水池的容积进行均衡调节，然后采用提升泵提升提高水位高程与阀门调节控制保持恒定的出流水量，实现等流量的出流，以满足其他处于水位高程相对较高的污水处理工艺单元均衡进水和水力负荷的要求；而对于已经经过集水池提升泵提升，格栅过滤、和沉砂单元处理过的出水，再进入调节池、水解酸化调节池或中间调节水池进行均衡调节，如果再用提升泵提升与阀门调节控制保持恒定出流水量，无疑是增加了处理污水的二次提升动力消耗，是非常不经济的。因此在经过提升泵提升进入调节池、水解酸化调节池或中间调节水池的出水，需要采用在水池水位调节高度范围内变化条件下控制等流量出流的水位流量控制装置。 

发明内容

本实用新型发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构合理新颖，能很好地实现在水位的高度变化条件下，控制等流量出流的控制装置。这种等流量出流的水位流量控制装置可应用于控制雨污水截流井等流量的截留雨污水，或是用于控制保持生态氧化池塘恒定出流水量，还可在调节池水位的调节高度范围内变化时，控制等流量出流的水位等流量控制装置。

本实用新型发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，由蓄水容器、浮力控制机构和出水套管构成，所述的浮力控制机构由浮球通过连杆连接内锥柱体构成，所述的浮球位于出水套管内的上部，所述出水套管内的下部设有锥形管，所述锥形管形成上小下大的喇叭口，所述的内锥柱体上小下大、位于锥形管内，与锥形管同轴，其锥形角度与锥形管喇叭口的角度相配套，且留有一定的间隙；所述出水套管在锥形管的下部设有限位卡环，在锥形管的上部与受控制的水位连通，其底部固定连接在基座上，其侧面连接横置的出流管，所述的出流管与需要控制出流量和水位的蓄水容器分隔开。所述蓄水容器的上端设有入流管和溢流管。所述的蓄水容器包括槽、罐、截流井、水池、池塘和湖库等。所述的出流管既可以用于控制蓄水容器的出流，也可以用于控制蓄水容器的入流。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、可以解决在现有污水处理厂处理、储存能力和截流井、管网储存能力不变的情况下，减少稀释后的雨污混合水过多地进入截流管道，从而进一步稀释污水处理厂的储水池中污水浓度的问题，实现截流流域污染物截流的最大化。

2、可以解决在乡村水体面污染源生态治理中发挥重要作用的生态氧化池塘的水位及均衡出水流量的控制，以保证拦截的地表径流雨水（含有污染物的塘水）经过足够停留时间的生态净化处理，然后缓慢均匀地经排水沟渠排放，腾空一定的塘容，为下一次含有污染物的地表径流雨水进入生态氧化池塘做好准备，以便接纳下一次下雨时的地表径流面源污染雨水，为拦截地表径流面源污染雨水的乡村水体生态治理提供了可行的水量出流控制手段。

3、可以为现有城镇污水处理厂、污水处理设施中的调节池、水解酸化调节池或中间调节水池，以及其他具有水量调节功能的容积式构筑物等，提供了在变水位条件下保持恒定出流水量的控制技术手段，解决了上述水工构筑物在进水过程中来水量时大时小的变化，在短时间内接纳较大的进水量暂时储存，经过水量水质的均衡调节，然后在变水位条件下保持恒定的出流水量的问题。一是可有效地利用调节池的容积实现水解酸化功能，将调节池与水解酸化池合并实现水解酸化和水量水质调节的双重功能，减少水量水质调节功能的水处理构筑物投资；二是可在集水池提升泵提升后设置水量水质调节池，避免了前置调节池，因进水水位较低造成的调节池容积空置损失，减少调节池构筑物的投资。

附图说明

图1-1为本实用新型在高水位状态时示意图；

图1-2为本实用新型在低水位状态时示意图；

图2-1为本实用新型在高水位状态时控制池、槽、罐水位示意图；

图2-2为本实用新型在低水位状态时控制池、槽、罐水位示意图；

图3-1为本实用新型在高水位状态时控制截流井水位示意图；

图3-2为本实用新型在低水位状态时控制截流井水位示意图；

图4-1为本实用新型在高水位状态时控制生态氧化池塘湖库水位示意图；

图4-2为本实用新型在低水位状态时控制生态氧化池塘湖库水位示意图。

图中：入流管1、蓄水容器2、水套管3、浮球4、连杆5、锥形管6、内锥柱体7、限位卡环8、出流管9、溢流管10、基座11、水位12。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型的实质性内容作进一步详细描述：

如图1-1所述：一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，由蓄水容器2、浮力控制机构和出水套管3配套组成，浮力控制机构由浮球4通过连杆5连接内锥柱体7构成，浮球4位于出水套管3内的上部，出水套管3内的下部设有锥形管6，锥形管6形成上小下大的喇叭口，内锥柱体7上小下大、位于锥形管6内，与锥形管6同轴，其锥形角度与锥形管6喇叭口的角度相配套，且留有一定的间隙；出水套管3在锥形管6的下部设有限位卡环8，在锥形管3的上部与受控制的水位12连通，其底部固定连接在基座11上，其侧面连接横置的出流管9，出流管9既可以用于控制蓄水容器2的出流，也可以用于控制蓄水容器2的入流，出流管9与需要控制出流量和水位12的蓄水容器2分隔开，用于恒定流量的水流排出。蓄水容器2的上端设有入流管1和溢流管10。蓄水容器2包括槽、罐、截流井、水池、池塘和湖库等。

如图1-1、图1-2所示：在蓄水容器中，当出水套管3外水位12较低时，位于水位12上的浮球4随水位12下降，经连杆5牵引内锥柱体7的浮力减小，在内锥柱体7的自身重力作用下，内锥柱体7通过连杆5带动浮球4向下运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙加大，出流通道截面积增大，出水流量开始增大，但由于此时出水套管3外水位12较低，与出流管9之间的水位12差较小，出流管9管口水体的静压强较小，因此流速较小，出水流量保持一定。而当入水流量大于出水流量时，出水套管3外水位12逐渐升高，浮球4在浮力作用下，随水位12开始上升，并通过连杆5带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小，但由于此时出水套管3水位12较高，与出流管9出口之间的水体静压强较大，因此出水流速较大，出水流量也保持一定。如果将浮力装置控制的锥形体出流装置中各个构件的尺寸合理确定，就能使内锥柱体7上下移动的距离与水位12高度相对应，从而使出流管9的出流量恒定，故称之为等流量出水流量控制装置。

实施例1：如图3-1、图3-2所示：用于截流雨污水截流井的等流量出流控制。当旱季或雨量较小时，进入截流井2内的污水或雨污水水流水位12较低，此时位于水位12上的浮球4下落，经连杆5牵引内锥柱体7的浮力减小，在内锥柱体7的自身重力作用下，带动连杆5向下运动，内锥柱体7与锥形出水管6之间的间隙加大，但由于此时水位12较低，出流管9管口水体的静压强较小，因此出流管9管口的污水或雨污水的流速较小，流量保持相对恒定。而当雨量较大时，进入截流井2内的雨污水流量增大，截流井2内水面逐渐升高，浮球4随水位12上升，并通过连杆5带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小，但由于此时水位12较高，截流井2出流管9管口水体的静压强较大，因此出流管9的污水或雨污水的流速较大，流量保持相对恒定。如果将浮力装置和锥形体出流装置中各个构件的尺寸合理确定，就能使内锥柱体7上下移动的距离与水位12高度相对应，从而使污水或雨污水截流管的截流量恒定，故称之为等截流量截流井。

平时，污水经下水道管道从雨污混合水流进口即入流管1流入雨污水截流井2，再从雨污水截流井2的污水流出出流管9管口流入截流管道。下雨时，雨污混合水同样由下水道管道从雨污混合水流进口流入截流井2，当截流井2中的雨污混合水位12高出污水出流管9时，出流管9处于满流状态，当水位12继续升高时，浮球4会浮起，带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小。当水位12高于溢流管10的管道底部时，溢流开始。

实施例2：如图3-1、图3-2所示：调节截流井水位12用于人工生态湿地进水。经截流进入人工生态湿地处理的污水和初期雨水，需要均衡等流量地进入人工生态湿地进行处理，当旱季或雨量较小时，截流井2内的污水或雨污水水流水位12较低，此时位于水面上的浮球4下落，经连杆5牵引内锥柱体7的浮力减小，在内锥柱体7的自身重力作用下，带动连杆5向下运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙加大，但由于此时水位12较低，出流管9管口水体的静压强较小，因此出流管9管口的污水或雨污水的流速较小，流量保持相对恒定。而当雨水或污水量较大时，进入截流井2内的雨污水流量增大，截流井2内水位12逐渐升高，浮球4随水位12上升，并通过连杆5带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小，但由于此时水位12较高，截流井2出流管9管口水体的静压强较大，因此出流管9的污水或雨污水的流速较大，流量保持相对恒定。如果将浮力装置和内锥形体出流装置中各个构件的尺寸合理确定，就能使内锥柱体7上下移动的距离与水位12高度相对应，从而使污水或雨污水截流管的截流量恒定。

平时，污水经收集管道从雨污水流的进口即入流管1流入雨污水截流井2，再从雨污水截流井2的污水流出出流管9，均衡等流量地进入人工生态湿地进行处理；下雨时，雨污混合水同样经收集管道从雨污水流的进口流入截流井2，当截流井2中的雨污水位12高出污水流出出流管9时，出流管9处于满流状态，当水位12继续升高时，浮球4会浮起，带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小。当水位12高于溢流管10的管道底部时，溢流开始。

实施例3：如图4-1、图4-2所示：用于生态氧化池塘的出水。经拦截面源污染物进入生态氧化池塘2处理的地表径流初期雨水，经过足够停留时间的生态净化处理后，需要均衡等流量、缓慢均匀地经排水沟渠排放。当下雨时，经雨水冲刷面源污染物的地表径流初期雨水被拦截进入生态氧化池塘2，当生态氧化池塘2蓄水达到高水位12后，后期雨水溢流进入雨水沟渠排放。平时，当生态氧化池塘2中截流蓄积面源污染物的塘水，经过足够停留时间的生态净化处理后，需要均衡等流量、缓慢均匀地经排水沟渠排放，这时塘水经变水位12条件下控制等流量出流的控制装置，在高水位12下，浮球4随水位12浮起上升，并通过连杆5带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小，但由于此时生态氧化池塘2水位12较高，出流管9管口水体的静压强较大，因此出流管9的污水或雨污水的流速较大，流量保持相对恒定。而当生态氧化池塘2水位12缓慢下降至低水位12后，此时位于水位12上的浮球4下落，经连杆5牵引内锥柱体7的浮力减小，在内锥柱体7的自身重力作用下，带动连杆5向下运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙加大，但由于此时生态氧化池塘2水位12较低，出流管9管口水体的静压强较小，因此出流管9管口出水流速较小，流量保持相对恒定。当生态氧化池塘2水位12降至出流管9管口高度时，生态氧化池塘2降至最低水位12，为积蓄下一次拦截面源污染物地表径流雨水腾出了生态氧化池塘2容量。

实施例4：如图2-1、图2-2所示：用于调节池、槽、罐2水位12及出水流量控制。当城镇污水处理厂、污水处理设施（包括人工生态湿地）中的调节池、槽、罐2，在进水过程中，由于来水流量时大时小的变化，调节池、槽、罐2内水位12在一定的调节范围内处于不断的变化过程中，需要在调节池、槽、罐2内水位12变化过程中实现等流量出流的控制，和水量水质的均衡调节。当调节池、槽、罐2内水位12较低时，此时位于水位12上的浮球4随水位12下落，经连杆5牵引内锥柱体7的浮力减小，在内锥柱体7的自身重力作用下，带动连杆5向下运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙加大，但由于此时水位12较低，出流管9管口水体的静压强较小，因此出流管9管口的水的流速较小，流量保持相对恒定。当调节池、槽、罐2内水较高时，浮球4随水位12浮起上升，并通过连杆5带动内锥柱体7向上运动，内锥柱体7与锥形管6之间的间隙减小，但由于此时调节池、槽、罐2内水位12较高，出流管9管口水体15的静压强较大，因此出流管9的水体的流速较大，流量保持相对恒定。从而实现在调节池、槽、罐2内水位12变化过程中实现等流量出流的控制和水量水质的均衡调节。

Claims (4)

1.一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，由蓄水容器、浮力控制机构和出水套管构成，其特征是：所述的浮力控制机构由浮球通过连杆连接内锥柱体构成，所述的浮球位于出水套管内的上部，所述出水套管内的下部设有锥形管，所述锥形管形成上小下大的喇叭口，所述的内锥柱体上小下大、位于锥形管内，与锥形管同轴，其锥形角度与锥形管喇叭口的角度相配套，且留有一定的间隙；所述出水套管在锥形管的下部设有限位卡环，在锥形管的上部与受控制的水位连通，其底部固定连接在基座上，其侧面连接横置的出流管，所述的出流管与需要控制出流量和水位的蓄水容器分隔开。

2.根据权利要求1所述的一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，其特征是：所述蓄水容器的上端设有入流管和溢流管。

3.根据权利要求1所述的一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，其特征是：所述的蓄水容器包括槽、罐、截流井、水池、池塘和湖库。

4.根据权利要求1所述的一种变水位条件下控制等流量出流的控制装置，其特征是：所述的出流管既可以用于控制蓄水容器的出流，也可以用于控制蓄水容器的入流。 

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