上向流滤池水量负荷自动均衡方法及结构技术

上向流滤池水量负荷自动均衡方法及结构，解决了上向流滤池水量负荷变化难以控制，或控制成本过高的问题。其主要特征是池体下部进水管上设调节阀，池体上部内侧设出水堰，出水堰内设出水管，并设垂直穿过出水堰，将出水堰上、下连通的水位检测装置。通过出水管管径的设计使滤池正常水量负荷和最大水量负荷时出水堰内出水水位的变化范围在水位检测仪表、自控系统以及进水调节阀可控制的范围内，并将最大水量负荷时出水堰内水位设定为不可超过的最大水位，自动控制系统根据水位检测装置的检测结果控制进水调节阀的开启度，以实现各滤池水量负荷的自动均衡。该方法简单易行，且投资省、不增加滤池占地面，可广泛应用于上向流滤池的新建和改造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及给水处理的过滤工艺和污水处理的生物滤池工艺，具 体是根据液位调节实现上向流滤池各格滤池间水量负荷自动均衡的方 法及结构，采用该方法及结构，使上向流滤池各格(组)滤池的水量 负荷自动均衡，满足设计要求，保证水处理的效果。
技术介绍
过滤是水质净化的主要工艺，该工艺包括给水处理的滤池和污水 处理的生物滤池等各种形式。在过滤工艺中，按水流动的方向可分为 上向流过滤和下向流过滤两大类，在给水处理滤池中，上向流过滤也 称反向过滤，能够更好的发挥滤料层的截污能力，过滤的周期更长而 且出水水质更好、水头损失更小；在污水处理的曝气生物滤池中，上 向流过滤不仅能更好的发挥滤料层的截污能力，而且可以实现污水处 理"渐减曝气"的模式，节省污水处理的运行电耗，提高出水水质， 因此，在给水处理中，上向流过滤工艺应用逐渐增多，在很多条件下 有取代下向流过滤的趋势；而在污水处理中，曝气生物滤池的应用一 直是以上向流过滤模式为主。上向流过滤方式在给水和污水处理中都有着非常显著的优点，但 滤池均匀配水即水量负荷控制问题一直影响着这种过滤方式的广泛应 用。滤池运行时采用多格并联的方式，因此需要保证总的待处理水均 匀的分配到每格滤池中去，这样才能保证每格滤池都在设计的水量负荷下工作，如果待处理水分配不均匀，就会发生某格滤池处理水量增 加过多，超过设计允许水量负荷的情况，这时候将发生滤池穿透现象， 严重影响出水水质，因此，滤池水量负荷控制是过滤工艺应用中非常 重要的问题。下向流过滤方式，滤池进水高于池内运行水位，采用自然溢流堰 板调节的方式即可实现各格滤池待处理水的均匀分配。而上向流过滤 方式，由滤池底部进水，进水低于池内运行水位，属于带压进水，由 于各格滤池的运行状况不同，进水受压也不相同，如果对进水不进行 调节，就会出现待处理水分配严重不均匀的情况，当某格滤池水量负 荷超过设计允许值，就会严重影响滤池处理效果。为避免这一情况， 需对上向流滤池进水进行控制，以实现各格滤池间水量负荷的自动均 衡。目前常用的控制方法基本有如下两种1、 将进水先通过高位溢流，均匀的流入每格滤池的进水管，再 将进水管引入滤池底部进水位置。这样待处理水的分配采用自然溢流 的方式，可以保证均匀的分配，但进水结构复杂，占地面积大，水头 浪费高，且管道安装、检修难度大，实际中很少使用；2、 在每格滤池的进水管上设自动调节阀门，同时在滤池进水总 管和每格滤池进水管上分别设流量计，由自控系统根据总进水量计算 出每格滤池的进水量，再通过每格滤池进水管上的流量计控制阀门的 开启度。这种方式理论上可以实现滤池间待处理水的均匀分配，但需 增加多台流量计，投资增加较多，而且流量计的安装对管道长度有要 求，会使滤池管廊宽度增大，增加滤池的占地面积，如不增大占地面积又会导致流量计检测误差偏大，失去准确调节阀门的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上向流滤池各过滤单元间水量负荷难以 均衡、流量难以控制、易发生某格滤池水量负荷过大的问题，提供一 种通过液位检测和控制实现上向流滤池水量负荷自动均衡的方法和结 构，通过该方法和结构，简单可行的实现上向流滤池流量的自动均衡， 使滤池的水量负荷在设计允许范围内，保证上向流滤池安全、稳定的 运行。本专利技术上向流滤池水量负荷自动均衡结构，包括滤池池体、出水 堰、进水调节阀、水位检测装置和自动控制系统。主要专利技术特点为 在滤池下部进水管上设自动调节阀门，池体上部内侧设出水堰，出水堰内设出水管，出水堰的顶端高于出水管的管顶约20cm。在出水堰上 设水位检测装置，该装置由超声波水位计和控制导管组成，超声波水 位计安装于控制导管的顶端，控制导管两端均不封闭，垂直穿过出水 堰， 一端位于滤料上方约15cm，另一端与滤池池顶相平或略低于滤池 池体的上端，并在紧贴出水堰上表面的位置开有水位均衡孔，该平衡 孔的上边不超过出水管的管顶高度。根据出水堰内水位变化通过自控 系统控制进水调节阀门开启度实现滤池水量负荷的自动均衡。利用该结构控制各格滤池间水量负荷自动均衡的上向流滤池，其 特征是待处理水通过装有自动调节阀门的进水管进入各格滤池，经处 理后通过各滤池内的出水堰由出水管流出，根据水的不可压缩性和物 料平衡原理，出水堰内的水位高度即时的反应了出水水量的多少，即滤池水量负荷的大小，由超声波水位计和控制导管组成的水位检测装 置实时监测出水堰内水位高低，并将该水位信号发给该滤池的自动控 制系统，自动控制系统根据水位检测装置检测得到的出水堰内水位结 果控制进水调节阀的开启度，实现均衡滤池间水量负荷的目的。 本专利技术基于以下原理推导而来1、 滤池水量负荷滤池水量负荷即滤池的处理能力，也称为滤速，在上向流滤池中 即为单位时间内水在滤池内的上升流速，单位m/h。给水及污水处理中，考虑到各种因素， 一般将设计滤速取值偏低，而将设计滤速的1.3倍作为最大滤速，如在给水过滤中，设计滤速一 般取8m/h，则在保证出水水质的条件下，实际的最大滤速可以达到 10.4m/h。当一组滤池实现各格滤池间的水量负荷均衡时，各滤池的运行滤 速即为设计滤速，而为了保证滤池的正常运行，要求各滤池间水量负 荷相对均衡，至少保证每格滤池的滤速不超过其最大滤速。2、 滤池出水在上向流滤池中，滤池出水均为无压溢流出水，出水堰内的水位 高低可以直接体现出滤池出水量即水量负荷的大小，在淹没出水管的 满流出水情况下更是可以根据水力学公式，通过出水堰内水位高低计算出出水流量，具体公式如下Q= V.AV--出水管内水的平均流速 m/sA—一出水管的有效出水面积 m2g——重力加速度h——水位到出水管形心的高度 ma——出流修正系数，取0.8所以，Q=AaV^，即滤池水量负荷可通过出水管面积以及 出水水位高度计算。3、控制的即时性滤池内的水量遵守物料平衡原理，同时由于水的不可压縮性，进 入滤池的水量与流出滤池的水量在任何时候都是相当的，因此在进入 滤池的水量增加的瞬间，流出滤池的水量必然也增加，即出水堰内水 位也增加，因此用出水堰内水位来表示滤池的进水水量不会有控制上 的滞后性。本专利技术根据以上三点，将上向流滤池出水管设计为正常流量下满 流出水的规格，通过检测出水堰内的出水水位控制进水管上调节阀门 的开启度，控制滤池水量负荷，同时分别计算出滤池设计滤速和最大 滤速情况下的出水堰水位(这两个水位差将控制在8 15cm)，将其输 入滤池自控系统，系统在自动控制时，保证每格滤池出水堰内水位均 不得超过最大滤速情况下的计算水位，这样即可实现控制滤池水量负 荷的目的。控制导管的设置可以起到两个方面的作用，首先可以提高出水堰内水位检测的准确性，因出水堰内水面不断受到滤池出水的冲击，水 位在不断的波动，波动范围虽然不大但对测量和控制精度的影响都较 大，设置控制导管后，导管内的水位不会受到滤池出水的冲击，水面稳定，保证测量和控制的精度；其次，滤池在反冲洗时，还需检测出 水堰下方接近滤料层高度的水位，控制导管将出水堰上、下方水位连 通，使水位计可满足滤池不同运行状态下的检测要求。本专利技术上向流滤池水量负荷自动均衡方法及结构可有效实现上 向流滤池各滤池水量负荷的自动均衡，解决了上向流滤池运行中的一 大难题，必将进一步推动上向流滤池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上向流滤池水量负荷自动均衡结构，包括滤池池体、出水堰、进水调节阀、水位检测装置和自动控制系统，其特征是：所述出水堰位于池体上部内侧，水位检测装置垂直穿过出水堰，将出水堰上、下连通；滤池下部进水管上设调节阀门，自动控制系统根据水位检测装置检测得到的出水堰内水位结果控制进水调节阀的开启度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶昌明，李庆吉，
申请(专利权)人：深圳市清泉水业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]