阅读说明：本技术 一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法 (Water inlet oxygen elimination and pressure stabilization siphon device and using method thereof ) 是由 李鹏飞 蒋奇海 张志渊 张达飞 王梅香 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法,包括虹吸进水管、固定挡水堰板、虹吸辅助排气管、虹吸流量计、调节阀门、虹吸出水管,可调堰板；虹吸进水管通过法兰与虹吸流量计连接；虹吸进水管的进水口处于总进水渠液位以下,且虹吸进水管的顶部连接有虹吸辅助排气管；虹吸流量计与调节阀门连接,调节阀门与虹吸出水管连接；虹吸出水管的出水口处于分进水井液位以下；固定挡水堰板处于总进水渠与分进水井的挡墙之间,固定挡水堰板上设置有可调堰板。其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、自动化程度高的优点,能够有效解决从反硝化生物滤池总进水渠到分进水井进水跌落时产生的气泡裹挟充氧、池压不稳问题。(The invention relates to a siphon device for inlet water oxygen elimination and pressure stabilization and a using method thereof, wherein the siphon device comprises a siphon water inlet pipe, a fixed water-retaining weir plate, a siphon auxiliary exhaust pipe, a siphon flow meter, an adjusting valve, a siphon water outlet pipe and an adjustable weir plate; the siphon water inlet pipe is connected with the siphon flowmeter through a flange; the water inlet of the siphon water inlet pipe is positioned below the liquid level of the total water inlet channel, and the top of the siphon water inlet pipe is connected with a siphon auxiliary exhaust pipe; the siphon flowmeter is connected with the regulating valve, and the regulating valve is connected with the siphon water outlet pipe; the water outlet of the siphon water outlet pipe is positioned below the liquid level of the water inlet well; the fixed water retaining weir plate is positioned between the total water inlet channel and the retaining wall of the water inlet well, and the fixed water retaining weir plate is provided with an adjustable weir plate. The device has the advantages of reasonable structural design, convenient operation and use, low maintenance cost and high automation degree, and can effectively solve the problems of aeration and unstable tank pressure caused by bubble entrainment generated when water falls from the main water inlet channel of the denitrification biological filter to the water inlet of the water separating well.)

一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法，其适用于反硝化生物滤池进水消氧与稳压。

背景技术

城市生活污水处理厂为控制降低出水总氮水质指标，常采用反硝化生物滤池作为深度处理单元进行强化脱氮处理。反硝化生物滤池，是指由特定填料(球形轻质多孔陶粒或火山岩颗粒，粒径Φ4～6mm)填充，滤料中附着的微生物(主要为异养菌)利用水中残留有机物及外加碳源，在滤料层的缺氧环境(溶解氧0.5mg/l＞DO＞0.2mg/l)中降解硝酸盐氮，释放氮气的生物脱氮处理构筑物。

目前大部分反硝化生物滤池的进水方式均采用总进水渠道重力流进水，分进水井配水的形式，但由于从总渠道到分进水井存在2-4米高度落差，总进水渠道出水跌水进入分进水渠，导致反硝化滤池进水被大量充氧，且可裹挟气泡一起进入滤料层，实际进水DO浓度可达6-8mg/L，而滤池脱氮投加的外加碳源中，消耗DO所用的外加碳源量占比20％(冬季)-60％(夏季)，且由于初始厚度的滤料层均用来消氧，故实际处于有效缺氧环境的滤料层大幅减少，脱氮效能大幅降低。此外由于跌落进水，各组滤池进水量波动较大，滤池内部池压波动明显，波动率达8％-20％，同样对后续脱氮处理效率造成了严重影响。本发明正是基于上述研究背景下而提出，旨在提供一种适用于反硝化生物滤池进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中总进水渠道重力流进水与分进水井配水中存在的不足，提供一种适用于反硝化生物滤池的进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法，其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、自动化程度高的优点，能够有效解决从反硝化生物滤池总进水渠到分进水井的进水跌落时产生的气泡裹挟充氧、池压不稳问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种进水消氧与稳压的虹吸装置，该虹吸装置适用于反硝化生物滤池，该虹吸装置包括虹吸进水管、固定挡水堰板、虹吸辅助排气管、虹吸流量计、调节阀门、虹吸出水管，可调堰板；所述虹吸进水管通过法兰与虹吸流量计连接；所述虹吸进水管的进水口处于总进水渠液位以下，且虹吸进水管的顶部连接有虹吸辅助排气管；所述虹吸流量计与调节阀门连接，调节阀门与虹吸出水管连接；所述虹吸出水管的出水口处于分进水井液位以下；所述固定挡水堰板处于总进水渠与分进水井的挡墙之间，且固定挡水堰板位于虹吸进水管顶部以下，且固定挡水堰板上设置有可调堰板。

作为上述方案的进一步优化，所述虹吸进水管与虹吸出水管的反硝化生物滤池进水量可由虹吸流量计与调节阀门进行反馈调控，该虹吸装置水量反馈调控的具体方式包括自动控制系统，该自动控制系统包括控制器、设置于反硝化生物滤池进水口的流量传感器用于检测反硝化生物滤池的进水流量、设置于总进水渠内的第一液位传感器用于检测总进水渠的液位高度信号、设置于分进水井内的第二液位传感器用于检测分进水渠的液位高度信号，所述控制器与调节阀门控制连接；所述流量传感器、第一液位传感器、第二液位传感器均与控制器数据信号连接，并将检测的相应信号发送至控制器；控制器将接收到的相应信号经数据转换后与预设的相应阈值进行比较，根据比较的结果控制调节阀门的开度所述控制器为西门子S7-200PLC控制器，所述计时器为接通延时计时器、记忆接通延时计时器、断开延时计时器中的一种；所述第一液位传感器、第二液位传感器均为浮筒式液位传感器、静压式液位传感器、超声波液位传感器、光纤液位传感器中的一种。

作为上述方案的进一步优化，所述虹吸辅助排气管上设置有排气启闭阀，所述控制器与排气启闭阀控制连接；所述自动控制系统还包括计时器，所述计时器与控制器相连接，控制器通过计时器定时开启排气启闭阀以及关闭排气启闭阀，即在虹吸装置启动前开启排气启闭阀排出虹吸出水管内的积气，反硝化生物滤池正常运行时，关闭排气启闭阀；所述排气启闭阀为球阀。

作为上述方案的进一步优化，所述固定挡水堰板固定设置在总进水渠与分进水井的挡墙之间，所述固定挡水堰板的中间位置上设置有连通总进水渠与分进水井的凹槽，所述可调堰板与凹槽形状相互配合，并且可拆卸地设置在凹槽上。

作为上述方案的进一步优化，该虹吸装置还包括与可调堰板相连接的可调堰板驱动机构，所述控制器与可调堰板驱动机构控制连接；所述驱动机构包括固定支架、驱动电机、主动轮、卷轮、传动带、从动轮和吊钩，所述驱动电机固定设置在固定支架底部，主动轮设置在驱动电机的输出轴上，卷轮与主动轮连接；所述从动轮设置在固定支架的顶部，所述传动带的一端固定设置在卷轮的轮槽内，另一端绕过从动轮后与吊钩相连接，所述吊钩固定设置在可调堰板顶部的吊环上。

作为上述方案的进一步优化，所述虹吸进水管与虹吸出水管均设置有90度弯头，两者管径相同；所述虹吸进水管长度大于总进水渠液位最大下降高度，虹吸出水管长度大于虹吸进水管长度，相应高度差应满足最低虹吸启动液位差。

作为上述方案的进一步优化，所述分进水井的底部设置有滤池进水管，所述滤池进水管上设置有滤池进水阀门，所述进水阀门在虹吸辅助排气管排放积气，虹吸进水管及虹吸出水水管内充满水后开启；所述进水阀门在反洗过程中可关闭运行，分进水井液位自动上涨，恢复阀门启动前虹吸待运状态。

本发明上述一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法，其包括如下步骤：

1)形成相对稳定的液位差：将可调堰板从固定挡水堰板的凹部中取出，向分进水井进水，使得分进水井的液位上涨；

2)将虹吸出水管内气体压缩至虹吸管顶部，当到达启动液位后，开启虹吸辅助排气管排放积气，然后关闭虹吸辅助排气管阀门；

3)打开反硝化滤池进水阀门，分进水井液位下降自动抽吸形成虹吸，虹吸进水过程自动启动，进水流量由虹吸流量计与调节阀门调整，保障虹吸管充满度100％正常进水运行，达到进水消氧与稳压的目的。

采用本发明的适用于反硝化生物滤池的进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法具有如下有益效果：

(1)本装置结构设计合理，进水时虹吸管线充满度100％，确保无氧气充入，消氧作用突出。自由跌落及裹挟气泡的进水方式改为虹吸进水方式，进水溶解氧：可由6-8mg/l稳定降低至1-3mg/l，大幅消氧，维持反硝化滤池的缺氧环境，提高有效缺氧滤料层厚度0.5米，增加有效缺氧停留时间17％左右，高效脱氮。同时减少用于去除高溶解氧所需的碳源消耗量，大幅节约外加碳源；

(2)本装置虹吸进水运行时，总进水渠及分进水井液位相对恒定，即短时间内虹吸管出水量相对稳定，起到滤池内部稳压作用。滤池内部压力波动率：由8％-20％降低至0.1％-0.5％；

(3)本装置除初始启动时，需要操作可调堰板和虹吸辅助排气管外，滤池过滤及反洗全流程，虹吸进水均能自动运行，自动化程度相对较高，无需外加任何辅助操作，便捷高效，有效提高作业效率。

(4)本装置操作管理方便，施工及维护成本低，适用于各种规模的反硝化生物滤池进水消氧及稳压。

(5)本装置应用于反硝化生物滤池跌落配水的优化工程，主要目的是用于反硝化生物滤池进水的消氧与稳压作用；本装置虹吸辅助排气管主要作用是排放虹吸出水管内的积气，而不是真空抽吸形成真空环境，且本装置无需设置真空抽吸装置；虹吸辅助排气管配合分进水井液位上涨，将虹吸出水管内气体压缩至虹吸管顶部，积气通过手动/电动或者其他方式排放即可，反硝化滤池运行中分进水井一直保持液位动态变化，无需设置水封箱，当滤池运行时利用分进水井液位下降自动形成虹吸作用；本装置的虹吸辅助排气管兼具虹吸管排放积气和虹吸破坏两大功能。

附图说明

附图1为本发明一种进水消氧与稳压的虹吸装置的俯视结构示意图。

附图2为本发明一种进水消氧与稳压的虹吸装置的纵剖面结构示意图。

附图3为本发明一种进水消氧与稳压的虹吸装置的正视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明一种进水消氧与稳压的虹吸装置及其使用方法作以详细说明。

一种进水消氧与稳压的虹吸装置，该虹吸装置适用于反硝化生物滤池，该虹吸装置包括虹吸进水管1、固定挡水堰板2、虹吸辅助排气管3、虹吸流量计4、调节阀门5、虹吸出水管6，可调堰板7；所述虹吸进水管1通过法兰与虹吸流量计4连接；所述虹吸进水管1的进水口处于总进水渠9液位以下，且虹吸进水管1的顶部连接有虹吸辅助排气管3；所述虹吸流量计4与调节阀门5连接，调节阀门5与虹吸出水管6连接；所述虹吸出水管6的出水口处于分进水井10液位以下；所述固定挡水堰板2处于总进水渠9与分进水井10的挡墙之间，且固定挡水堰板2位于虹吸进水管1顶部以下，且固定挡水堰板2上设置有可调堰板7。

所述虹吸进水管1与虹吸出水管6的反硝化生物滤池进水量可由虹吸流量计4与调节阀门5进行反馈调控，该虹吸装置水量反馈调控的具体方式包括自动控制系统，该自动控制系统包括控制器、设置于反硝化生物滤池进水口的流量传感器用于检测反硝化生物滤池的进水流量、设置于总进水渠内的第一液位传感器用于检测总进水渠的液位高度信号、设置于分进水井内的第二液位传感器用于检测分进水渠的液位高度信号，所述控制器与调节阀门控制连接；所述流量传感器、第一液位传感器、第二液位传感器均与控制器数据信号连接，并将检测的相应信号发送至控制器；控制器将接收到的相应信号经数据转换后与预设的相应阈值进行比较，根据比较的结果控制调节阀门的开度。所述控制器为西门子S7-200PLC控制器，所述计时器为接通延时计时器、记忆接通延时计时器、断开延时计时器中的一种；所述第一液位传感器、第二液位传感器均为浮筒式液位传感器、静压式液位传感器、超声波液位传感器、光纤液位传感器中的一种。

所述虹吸辅助排气管3上设置有排气启闭阀，所述控制器与排气启闭阀控制连接；所述自动控制系统还包括计时器，所述计时器与控制器相连接，控制器通过计时器定时开启排气启闭阀以及关闭排气启闭阀，即在虹吸装置启动前开启排气启闭阀排出虹吸出水管6内的积气，反硝化生物滤池正常运行时，关闭排气启闭阀；所述排气启闭阀为球阀。

所述固定挡水堰板2固定设置在总进水渠9与分进水井10的挡墙之间，所述固定挡水堰板2的中间位置上设置有连通总进水渠9与分进水井10的凹槽，所述可调堰板7与凹槽形状相互配合，并且可拆卸地设置在凹槽上。

该虹吸装置还包括与可调堰板7相连接的可调堰板驱动机构，所述控制器与可调堰板驱动机构控制连接；所述驱动机构包括固定支架、驱动电机、主动轮、卷轮、传动带、从动轮和吊钩，所述驱动电机固定设置在固定支架底部，主动轮设置在驱动电机的输出轴上，卷轮与主动轮键连接；所述从动轮设置在固定支架的顶部，所述传动带的一端固定设置在卷轮的轮槽内，另一端绕过从动轮后与吊钩相连接，所述吊钩固定设置在可调堰板顶部的吊环上。

所述虹吸进水管1与虹吸出水管6均设置有90度弯头，两者管径相同；所述虹吸进水管1长度大于总进水渠9液位最大下降高度，虹吸出水管6长度大于虹吸进水管1长度，相应高度差应满足最低虹吸启动液位差。

所述分进水的底部设置有滤池进水管，所述滤池进水管上设置有滤池进水阀门8，所述进水阀门8在虹吸辅助排气管3排放积气，虹吸进水管1及虹吸出水水管6内充满水后开启。所述进水阀门8在反洗过程中可关闭运行，分进水井液位自动上涨，恢复阀门启动前虹吸待运状态。

本发明上述一种进水消氧与稳压的虹吸装置的使用方法包括如下步骤：

1)形成相对稳定的液位差：将可调堰板7从固定挡水堰板2的凹部中取出，向分进水井10进水，使得分进水井10的液位上涨；

2)将虹吸出水管6内气体压缩至虹吸管顶部，当到达启动液位后，开启虹吸辅助排气管3排放积气，然后关闭虹吸辅助排气管阀门；

3)打开反硝化滤池进水阀门8，分进水井10液位下降自动抽吸形成虹吸，虹吸进水过程自动启动，进水流量由虹吸流量计4与调节阀门5调整，保障虹吸管充满度100％正常进水运行，达到进水消氧与稳压的目的。

在图1中，固定挡水堰板2、可调堰板7主要是为本装置初始启动时提供总进水渠9和分进水井10之间的液位差，进而作为虹吸驱动力。所述虹吸辅助排气管3仅需在虹吸初始启动前排出虹吸出水管6内的积气，无需进行真空抽吸即可形成虹吸真空状态，滤池正常过滤及反洗状态时，均可自动维持虹吸。

在图2中，虹吸进水管1、虹吸流量计4、调节阀门5、虹吸出水管6顺序连接，虹吸流量计4与调节阀门5连接组成流量计量反馈系统，所述虹吸进水管1与虹吸出水管6的反硝化生物滤池进水量可由虹吸流量计4与调节阀门5进行反馈调控，以确保水量达到平衡。

在图3中，固定挡水堰板2位于虹吸进水管1的顶部以下，且固定挡水堰板2上设置有可调堰板7，两者共同辅助虹吸进水装置正常运行。通过可调堰板7手动/电动向分进水井10进水，分进水井10液位上涨，将虹吸出水管6内气体压缩至虹吸管顶部，当到达启动液位后，开启虹吸辅助排气管3排放积气，然后关闭虹吸辅助排气管3阀门，打开反硝化滤池进水阀门8，分进水井10液位下降自动抽吸形成虹吸，虹吸进水过程自动启动，进水流量可由虹吸流量计4与调节阀门5调整，保障虹吸管充满度100％正常进水运行，达到进水消氧与稳压的目的。

经过对反硝化生物滤池进水消氧与稳压的虹吸装置的实际应用，消氧与稳压效果良好(溶解氧由6-8mg/l降低至1-3mg/l，压力波动率由8％-20％降低至0.1％-0.5％)，用于消氧所需的外加碳源投加量大幅降低。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。