一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法技术

本发明专利技术提出一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法，属于水处理技术领域。所述方法包括：采用PLC逻辑自控系统通过液位计监测水位信息；在曝气泵的带动下，曝气管将气体输送至提升曝气头，提升曝气头处大量气体通过喷射气孔的作用形成均匀且细密的气体喷射进入提升水管，进入的气体与待排出水体形成气液混合液，推动混合液的液面不断上升并从提升水管的顶端开口排出。本发明专利技术提出的自然能源驱动且由PLC逻辑自控系统实现的实时监测与自动化控制的方法，基于西北地区自身丰富的自然能源，结合PLC逻辑自控系统以及气提出水系统内浮体及固定环的设置，通过自然能源发电驱动，在浮体和固定环的作用下，满足不同处理水量、不同能耗模式下的稳定气提出水。能耗模式下的稳定气提出水。能耗模式下的稳定气提出水。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法。

技术介绍

[0002]目前，针对常规提升水技术以及地埋式污水处理设施末端出水方式绝大部分采用普通潜水泵进行提升出水，且普通水泵需要现场人员进行启停，运行繁琐，还容易出现启停不及时导致水池水抽空和满溢等现象，另外气提技术在水处理的应用则是大部分用于水的回流，基本没有用于代替传统潜水泵提升出水的应用。另外，不管是传统水泵还是常规气提泵均是采用市电供给，容易造成高额的电费和能源开支，同时，不符合提倡的节能政策以及国家“双碳”战略目标。
[0003]CN111960557A公开了一种污水处理用气提泵，第一，该专利技术虽然通过空气注入管上设置有自动阀门，通过自动阀门与外部信号联动控制空气供给，进而实现气提泵的启停自控，但无法与具体水位信息联系并且进行及时启停。第二，该气提泵采用市电驱动，在市电线路没有铺设的地方无法使用，例如偏远农区、牧区、山区以及部分旅游景点等地区。且市电需铺设线路成本高，长期运行会产生高额电费，同时不符合提倡的节能政策以及国家“双碳”战略目标。第三，该专利技术主要用于污水处理中的污水回流，一方面气提出水流量不稳定会导致污水回流比不稳定，缺氧池脱氮效果不稳定；另一方面虽然该专利技术根据对空气注入管内空气流量和喷射气孔数量的设置可以在一定程度控制空气中的氧气含量进入水中，但是效果不是很明显，回流液到达缺氧池后还是会因溶解氧含量略微的升高导致脱氮效率有一定的降低。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种基于自然能源驱动的自控式气提出水装置及方法，以解决上述技术问题。
[0005]本专利技术提出一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法，包括如下步骤：
[0006]采用PLC逻辑自控系统通过液位计监测水位信息，根据液位信息启动曝气泵，自然能源发电储能系统将自然能源储存供曝气泵使用；
[0007]在曝气泵的带动下，曝气管将气体输送至提升曝气头，提升曝气头处大量气体通过喷射气孔的作用形成均匀且细密的气体喷射进入提升水管，进入的气体与从提升水管底端开口进入的待排出水体形成气液混合液，推动混合液的液面不断上升并从提升水管的顶端开口排出，在气液分离器的作用下，实现气体和液体的分离排出；
[0008]当液位发生变化时，在浮体、固定块及固定环的共同作用下，提升水管整体随液位而变化，用于使提升曝气头和液位的高度差不变。
[0009]进一步地，该方法所采用的装置包括：
[0010]气提出水系统，包括储水池、提升水管，所述提升水管插入储水池内，所述提升水
管的顶端套设有用于将提升水管出口产生的气体和液体进行分离的气液分离器，所述气液分离器上设有出水口和出气口；所述提升水管的外侧套设有浮体，所述浮体漂浮于液面上且位于气液分离器下方；所述提升水管内插设有延伸至提升水管下端的曝气管，所述曝气管的出气端连有提升曝气头，所述提升曝气头的顶部设有喷射气孔，所述曝气管的进气端设于提升水管外且与曝气泵相连；所述储水池内设有液位计，储水池内沿侧壁竖直设有固定块，所述固定块上设有至少一个用于套设提升水管的固定环；
[0011]自然能源发电储能系统，用于为曝气泵提供能源；
[0012]PLC逻辑自控系统，包括PLC控制器，所述PLC控制器与液位计、曝气泵电连接。
[0013]进一步地所述提升水管的长度为80～150cm；提升水管的直径为20～40mm；提升水管的底端距储水池底面5～40cm。
[0014]进一步地，所述提升曝气头上设有至少一个喷射气孔。
[0015]进一步地，喷射气孔的直径为1～5mm。
[0016]进一步地，所述出水口的外侧套设有加热线圈。
[0017]进一步地，所述曝气泵包括至少一个曝气泵。
[0018]进一步地，所述储水池外还设有用于监测气温的温度监测器。
[0019]进一步地，自然能源发电储能系统由自然能源驱动发电后再由储能设备进行储能；
[0020]优选的，所述自然能源包括太阳能、风能、地热能中至少一种。
[0021]进一步地，所述PLC控制器与加热线圈、温度监测器电连接。
[0022]本专利技术具有以下优势：
[0023]本专利技术提出的自然能源驱动且由PLC逻辑自控系统实现的实时监测与自动化控制的装置及方法，基于西北地区自身丰富的自然能源，结合PLC逻辑自控系统以及气提出水系统内浮体及固定环的设置，通过自然能源发电驱动，在浮体和固定环的作用下，可同时满足不同处理水量、不同能耗模式下的稳定气提出水。且出水口处设置加热线圈，进而有效解决了西北地区由于天气寒冷使得大部分水处理设施需地埋保温导致的设施末端出水口低、出水困难等问题。
[0024]采用曝气泵代替水泵，节能效果好，操作和维护简便，保证提升效果的同时可对丰富的自然能源进行较好的利用，减少常规的市电用量，有效降低后期运行费用，实现不受市电供给的局限和清洁能源利用的目的，符合低碳减排的发展趋势。采用浮体和固定环的配合实现系统随水位变化，保证淹没比恒定，实现出水流量稳定。出水口的外侧套设有加热线圈，在寒冷低温期季节对出水口部位进行加热保温，实现系统一年四季不受季节温度影响均可满足出水需求。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0026]图1为本专利技术实施例装置结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提升曝气头、喷射气孔的结构示意图；
[0028]附图标记说明：
[0029]气提出水系统1、曝气泵103、储水池11、提升水管12、气液分离器13、出水口131、出气口132、加热线圈133、浮体14、曝气管15、提升曝气头16、喷射气孔161、液位计17、固定块18、固定环19；
[0030]发电储能机构2；
[0031]PLC逻辑自控系统3。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“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；可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自然能源驱动的自控式气提出水方法，其特征在于，包括如下步骤：采用PLC逻辑自控系统通过液位计监测水位信息，根据液位信息启动曝气泵，自然能源发电储能系统将自然能源储存供曝气泵使用；在曝气泵的带动下，曝气管将气体输送至提升曝气头，提升曝气头处大量气体通过喷射气孔的作用形成均匀且细密的气体喷射进入提升水管，进入的气体与从提升水管底端开口进入的待排出水体形成气液混合液，推动混合液的液面不断上升并从提升水管的顶端开口排出，在气液分离器的作用下，实现气体和液体的分离排出；当液位发生变化时，在浮体、固定块及固定环的共同作用下，提升水管整体随液位而变化，用于使提升曝气头和液位的高度差不变。2.根据权利要求1所述的自控式气提出水方法，其特征在于，该方法所采用的装置包括：气提出水系统，包括储水池、提升水管，所述提升水管插入储水池内，所述提升水管的顶端套设有用于将提升水管出口产生的气体和液体进行分离的气液分离器，所述气液分离器上设有出水口和出气口；所述提升水管的外侧套设有浮体，所述浮体漂浮于液面上且位于气液分离器下方；所述提升水管内插设有延伸至提升水管下端的曝气管，所述曝气管的出气端连有提升曝气头，所述提升曝气头的顶部设有喷射气孔，所述曝气管的进气端设于提升水管外且与曝气泵相连；所述储水池内设有液位计，储...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，马尚彬，刘海洋，李桂兰，曹英楠，李轶霄，吕金鑫，门颖欣，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：