專利名稱：沉砂池及其用于控制沉砂池的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于控制懸浮在沉砂池內所裝廢水中沙粒和/或 粗砂粒沉積的系統。尤其是，本發(fā)明涉及一種適合于使同樣多的有機 材料通過該系統能達到規(guī)定沉積閾值的系統。另外，本發(fā)明還涉及一 種控制懸浮在沉砂池內所裝廢水中沙粒和/或粗砂粒沉積的方法。
背景技術：
用于處理水的方法和設備在本技術領域中人所共知。
一個這樣的示例從US3，170，868中得知，該US 3，170，868公開了 一種用于處理和攪拌反應器中水的方法和設備。設備包括用于添加絮 凝劑的機構，這樣可以在反應器中形成和分離固體。US 3,170,868的 設備通過測定反應器上游和下游的溫度及測定溫差來控制，在該溫差 下控制水的攪拌?？商鎿Q地，US 3,170,868的系統根據水的濁度或水 的密度進行控制。
另外的背景技術在US 3，244，280、 US 4,670,142、 US 3,297,567、 US 5,616,831、 US 2,245,587和US 5,716,519中可以看到。
現已發(fā)現，因為傳統的廢水處理系統在0到30度之間的溫度范圍 內工作，所以水的密度基本上恒定。這在圖11中示出，并在與其相關 的說明中有所描述。
另外還發(fā)現，水的濁度主要由水中有機材料的含量(高達99%的 濁度由有機材料產生)決定，而不是由水中沙/粗砂的含量決定。
此外還發(fā)現，在廢水處理系統中，沉降室上游處與沉降室下游處 之間的溫差不重要。最令人驚奇地發(fā)現，全年所有的溫度情況都是這 樣。因此，在這些室中沒有或很少發(fā)生自然對流，因為流入室的廢水 溫度與流出該室的水溫基本上相同?，F已發(fā)現，對于廢水的正常工作溫度(o-3o°c)來說，流入和流出室的水的溫差小于o.rc。
為了將沙和/或粗砂與廢水分離，廢水處理經常包括沉砂池。在工 作期間，含有沙和粗砂的廢水流入沉砂池中，該沉砂池設計成使沙和 粗砂能沉降在沉砂池的底部/底面。為了保證大于預定粒度的沙粒/粗 砂粒沉降在沉砂池的底面上，和使小于預定粒度的顆粒，比如沙粒、 粗砂粒和有機顆粒通過懸浮在廢水中能離開沉砂池，沉砂池可以包括 擴散器，用于增加廢水中的紊流。
然而，為了防止大多數有機材料在沉砂池中沉降同時使沙/粗砂能 沉降，需要一定程度的紊流。
因此，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種用于控制沙粒和/ 或粗砂粒在沉砂池中沉積的系統。
尤其是，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種系統，其中，通 過沉砂池輸送同樣多的有機材料同時使同樣多的沙和粗砂能在沉砂池 中沉降。
另外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種系統，該系統適合 于將同一水平的沉降基本上保持預定的時期，比如在持續(xù)的溫度變化 過程中至少一年或者比如至少一季度。
另外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種系統，其中，在隨 后的處理槽中沙量被減少。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種系統，該系統適合于對規(guī) 定的沉積閾值，即對規(guī)定的使能通過沉砂池/蓄水器輸送的最大顆粒的 最大粒度，盡可能使同樣多的有機材料能通過該系統。
此外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是提供一種系統，其中，減少 了例如管道和泵的破壞和磨損。另外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是 提供一種系統，其中，增加了在沉砂池之后的處理槽的容量。
另外，優(yōu)選實施例的目的是提供一種沉砂池，其中通過擴散器產 生的紊流沿著沉砂池的長度更均勻。此外，本發(fā)明的實施例的目的是 降低設有紊流產生裝置的沉砂池的動力消耗。

發(fā)明內容
在第 一 方面，本發(fā)明涉及 一 種用于控制懸浮在沉砂池內所裝廢水
中沙粒和/或粗砂粒沉積的系統，該沉砂池包括
—蓄水器，其適合于裝入廢水，并具有入口和出口，和
_紊流產生裝置，用于增加蓄水器內所裝廢水中的紊流，及 一水溫傳感器，用于測定沉砂池內所裝廢水的溫度； 系統包括
一控制單元，其適合于通過紊流產生裝置和根據至少水溫來控制 預定粒度的沙粒/粗砂、粒的沉積。
人們驚奇地發(fā)現，沙和粗砂在沉砂池中的沉積速度與沙和粗砂懸 浮于其中的水溫有很大關系?，F已發(fā)現，沉積速度在夏天較高而在冬 天較低。結果，顆粒在夏天和在冬天期間沉降的粒度不同，因為與冬 天相比，在夏天較小的顆粒能沉降。在傳統的系統中，這種情況未被 考慮。因此，在包括紊流產生裝置的傳統系統中，所述紊流產生裝置 全年地和不隨著水溫變化以相同的方式被操作。
另外人們發(fā)現，如果目的是使盡可能多的沙/粗砂能沉降，則根據 濁度控制沉砂池是無用的，因為濁度與水中有機材料有很大關系，因 而是不可靠的控制參數。
本發(fā)明的系統適合于將水溫考慮進去，其方式是隨著所述水溫變 化來操作紊流產生裝置，以便全年以基本上相同水平保持沉積。結果 是顆粒在沉砂池中沉降的粒度沒有或基本上沒有季節(jié)性波動。
在一個實施例中，設置水溫傳感器，并適合于測定在紊流產生裝 置的區(qū)域內的水溫。
控制單元可適合于根據用溫度傳感器測得的溫度來確定水的粘 度。另外，控制單元還可適合于通過紊流產生裝置和根據測得的粘度 來控制預定粒度的沙粒或粗砂粒的沉積。
在本發(fā)明的上下文中，術語沉積應理解為顆粒沉降到沉妙、池底面 上的過程。
在本發(fā)明的上下文中，術語"沙"應理解為細分的巖石，其中包括粒度在0.06到2mm范圍的顆粒或微粒。
在本發(fā)明的上下文中，術語"粗砂"應理解為細分的巖石，其中包 括粒度2到10mm范圍的顆?；蚝粒。
在本發(fā)明的上下文中，術語"在水中懸浮"應理解為水中所含的任 何顆粒沒有沉降在水下的底面，例如蓄水器的底面上。
在本發(fā)明的上下文中，術語"廢水，，應理解為由于人類活動而在質 量上嚴重受生物影響的任何水。在本文的上下文中，"廢水"包括家庭 住宅、商業(yè)性質、工業(yè)、和/或農業(yè)所排放的廢液。廢水還包括未經處 理和經過處理的廢水。
本發(fā)明的目的是保證大于預定閾值/粒度的沙粒和/或粗砂'粒沉降 在沉砂池的蓄水器的底面上。在大多數實施例中，系統這樣^L操作和 控制，使得任何或大多數大于闊值的顆粒都沉降在蓄水器的底面上。 所謂"大多數"意思是指在廢水流過蓄水器期間至少50%大于閾值的 沙粒/粗砂粒沉降，比如至少60%、比如至少70%、比如至少80%、 比4口至少卯％、比如至少95%。
蓄水器適合于裝水，比如廢水，并限定底部/底面和一個或多個側
壁，比如四個側壁。為了使廢水能流入和流出蓄水器，該蓄水器限定 入口和出口 。
在一個實施例中，蓄水器限定V形橫斷面，該V形橫斷面使沙和 粗砂能沉降在V形橫斷面的下部中。為了使從蓄水器中能清除沙和粗 砂，沉砂池可以包括抽吸機構，用于通過抽吸清除沙和粗砂、。
另外，蓄水器還可連接到粗砂/沙處理系統(例如粗砂/沙洗滌器 和/或粗砂/沙篩分器)上，從而將沉降在沉妙、池底面上的沙和粗砂抽 送到粗砂/沙處理系統中。在沙/粗砂處理系統中，大部分有機材料與 沙/粗砂'分離，并可回抽到沉砂池中，兩種動作直接在沉砂池上游的一 處進行。沙/粗砂作為殘留產物保留在沙/粗砂處理系統中。
將要理解，如果降低了沉砂池中的紊流度，則更細/更小的沙粒/ 粗砂粒沉降在沉砂池的底部。然而，還將要理解，這種紊流度的降低 將造成更大量的生物物質沉降在沉砂池中。增加的生物物質含量可以在沙處理系統中清除。然而，因為任何沙/粗砂、處理系統都具有最大容 量，所以沉砂池的紊流度必需進行選擇，以便保證不達到沙/粗砂處理 系統的最大容量。當調整系統時，沉砂池的紊流度(并因此還有使最大顆粒能通過 沉砂池的粒度)在理論上被確定。隨后紊流度降低，致使甚至更細的 沙粒/粗砂粒沉降。當沙/粗砂處理系統開始阻塞時，便得到沙/粗砂處 理系統的容量。隨后，稍微提高沉砂池的紊流度，以便防止沙/粗砂處 理系統的阻塞。在一個實施例中，蓄水器是細長的并限定兩個端壁。在后一實施 例中，入口可以限定在兩個端壁中的一個上，而出口可以限定在另一個端壁上。在大多數實施例中，蓄水器的長度為至少2米、比如至少 4米、比如至少6米、比如至少15米、比如至少25米。在大多數實 施例中，蓄水器的寬度在2米到7米之間，比如3米、比如5米。在 一個實施例中，蓄水器的深度用下列公式確定 深度=寬度/0.8。在另一實施例中，蓄水器可以是圓形的，并具有一出口，該出口 設置在蓄水器的中心。另外，入口還可以沿著圓形蓄水器的邊緣，比 如沿著蓄水器的整個邊緣限定在一個或多個位置處。在一個實施例中，沉砂池包括至少一個水溫傳感器，用于測定廢 水的溫度。在一個實施例中，設置水溫傳感器，以測定蓄水器內所裝 水的溫度。傳感器可以設置在蓄水器的下面、中間或上面豎直區(qū)域內， 比如靠近底部或水面。在一個實施例中，水溫傳感器設置在入口中， 并因此可以用來測定流入蓄水器中水的溫度。在另一個實施例中，水 溫傳感器設置在出口中，并因此可以用來測定流出蓄水器中水的溫度。 在另一實施例中，沉砂池包括設置在入口中的第一水溫傳感器和設置 在出口中的第二水溫傳感器。在后一實施例中，控制單元可以適合于 根據由第一溫度傳感器和笫二溫度傳感器測得的溫度而確定平均溫 度。系統包括控制單元，該控制單元適合于通過紊流產生裝置和根據水溫來控制預定粒度的沙?；虼稚傲５某练e?？刂茊卧梢赃m合于實時測定水溫或者以預定的時間間隔，比如1分鐘、比如2分4中、比如 3分鐘、比如4分鐘、比如5分鐘、比如10分鐘、比如每一刻鐘，半 小時或1小時的時間間隔來測定水溫。根據測得的水溫，控制單元適合于這樣操作紊流產生裝置，使得 如果溫度升高則產生較多的紊流，而如果溫度下降則產生較少的紊流。在一個實施例中，系統以下述方式校準和控制。選擇閾值顆粒(也就是使最大顆粒能通過蓄水器輸送的粒度)。通 常，閾值顆粒是在0.1-0.5mm的范圍內。隨后，對在給定溫度下懸浮 在水中的閾值顆粒確定沉積速度Vs。另外，確定水的軸向速度Va，即水在入口到出口的方向上的速度。 利用兩個速度，確定沉砂池中隨所述兩個速度變化的所需3走轉速度 Vr。當使用羅茨/旋轉鼓風機時，控制單元可適合于用下列公式控制鼓風機F鼓風機-K^ ( K2/n ) *Vr2* ( Vr+Vb) 式中F鼓風機是鼓風機運行的頻率，Ka是與鼓風機和沉砂池有關的常數，K2是與鼓風機和沉砂池有關的常數，n是鼓風機數量，Vr是廢水的旋轉速度，和Vb是氣泡上升速度。將要理解，Id和K2可以通過在不同頻率下操作鼓風機和測定蓄水器中最終旋轉速度確定，由此得到兩個或多個方程式，每個方程式 具有兩個變量(Id和K2)。 K,和K2的值可以用簡單的數學確定。當確定K,和K2時，將數值代入公式，然后用該公式通過控制單 元來控制鼓風機。在一個實施例中，控制單元包括神經網絡，該神經網絡可以隨時間根據樣品的取樣和分析來指導操作紊流產生裝置。在又一個實施例中，產生一種曲線圖或圖表，在該曲線圖或圖表 中示出隨著空氣溫度、水溫和廢水順流速度中的一個或多個的變化而 產生的紊流度。對于每個沉砂池或者通常在實驗室中可以產生圖表/ 曲線圖。在后一實施例中，控制單元可適合于用圖表/曲線圖控制擴散 器。為了產生紊流，沉砂池包括紊流產生裝置。紊流產生裝置可以包 括擴散器和/或用于調節(jié)流入和/或流出蓄水器的水速度的裝置。在一個實施例中，擴散器包括多個限定多個噴嘴的細長管，所述 多個細長管可以具有基本相同的橫斷面。將要理解，產生的氣泡越小， 氣泡的上升速度越慢。氣泡的速度越慢，氣泡容納在水中的時間越長。 因此，通過排出預定容量的作為小氣泡的空氣，所述預定容量空氣比 如果作為較大(并因此更少)氣泡被排出而被容納在水中的時間更長。氣泡產生的紊流由氣泡置換的水容量決定。因此，通過排出小氣 泡，系統的動力消耗可以減少。因此，在一個實施例中，擴散器適合于產生直徑小于3mm的氣泡，這可以通過設置一種擴散器達到，該 擴散器具有用彈性材料，比如橡膠制成的外表面，通過所述擴散器限 定多個通道/噴嘴。 一種這樣的裝置可以是膜擴散器，比如都由OTT 有限公司生產的標準(STANDARD)擴散器或Magnum⑧擴散器。蓄水器可以包括至少一個用于固接擴散器(或多個)的緊固件， 比如沿著蓄水器同一側壁設置的多個緊固件。當擴散器沿著蓄水器側 壁中的 一個設置時，從擴散器排出的空氣所產生的流動使水圍繞蓄水 器的縱軸旋轉。同時，水從入口流向出口，并因此產生的流型限定一 螺旋流型，該螺旋流型限定在蓄水器的縱向方向上延伸的中心線。在另一個實施例中，在蓄水器中設置兩組擴散器一沿著蓄水器的 每個縱向側壁各設一組。在后一實施例中，蓄水器中限定兩個相鄰螺 旋流型。在又一個實施例中，在中心(也就是使得從擴散器到沉砂池每個 側壁的距離基本上相同)和縱向上相對于沉^^、池設置一個或多個擴散ii器。在后一實施例中，從中心設置的擴散器排出的氣泡產生兩個相鄰 的流型，這兩個相鄰流型在擴散器的兩側上一側一個。在一個實施例中，每個擴散器在水位下方相隔同一距離，比如在 距蓄水器底部一預定距離處設置。在一個實施例中，擴散器包括多個擴散器，該多個擴散器一起限 定一行擴散器。另外，任何兩個相鄰擴散器之間的距離可以低于300mm、比3口4氐于200mm、比^t口4氐于100mm 、比力口4氐于50mm、比 :i口^f氐于40mm、 t匕力口寸氐于30mm、》匕^口4氐于20mm、》匕:i口j氐于10mm。 將要理解，擴散器相互設置得越靠近，沿著蓄水器的旋轉紊流越均勻。 因此，最理想的是擴散器盡量相互靠近設置。另外，擴散器(或多個)的總長可以大于蓄水器長度的80%,比 如大于蓄水器長度的90%。在一個實施例中，總長大于蓄水器長度的 70%,比如在蓄水器長度的70-90%范圍內?？商鎿Q地，或者作為補充，紊流產生裝置可以是一種用于調節(jié)流 入和/或流出蓄水器的水速度的才幾構。因此，在一個實施例中，入口和 /或出口包括適合于由控制單元控制的閥。該閥可以構成為閘門，比如 燕尾閘，該閘門鉸接到蓄水器的底部上、入口或出口上。通過降低或 升起閘門，或多或少的水分別可以通過閥。在一個實施例中，系統包括速度傳感器，用于測定流入和/或流出 蓄水器的水速度。此外，控制單元可適合于通過紊流產生裝置和根據水的速度來控制沉積。因此，在一個實施例中，控制單元適合于根據 水溫和水的速度來控制沉積。如上所述，水中紊流受到從入口流向出 口的水所產生的下游水流的影響，因此，在后一實施例中，控制單元 適合于將縱向和旋轉紊流考慮在內。速度傳感器可以設置在入口中或 其附近?？商鎿Q地，速度傳感器可以設置在出口中或其附近。在一個 實施例中，蓄水池中設置一個或多個速度傳感器。如果設置一個以上 傳感器，則控制單元可適合于確定平均速度。在另一實施例中，系統包括空氣溫度傳感器，用于測定通 擴散 器吹出的空氣的溫度或吸入鼓風機的空氣的溫度，設置該鼓風機，以力。 為了考慮這種情況，系統在一個實施例中可以包括用于測定通過擴散 器吹出的空氣溫度的傳感器?？諝鉁囟葌鞲衅骺梢栽O置在氣泵的入口 與擴散器之間的任何地方。另外，在一個實施例中，溫度傳感器用氣 團測量計代替。在一個實施例中，系統包括沉砂池，并因此可以形成用于將沙和/或粗砂從水中分離的系統，該系統包括一蓄水器，其適合于裝水，并限定入口和出口；一紊流產生裝置，用于增加蓄水器內所裝水中的紊流；一水溫傳感器，用于測定沉砂池中所裝水的溫度；和一控制單元，其適合于通過紊流產生裝置和根據水溫來控制預定粒度的沙粒和/或粗妙、粒的沉積。本發(fā)明的第一方面可包括本發(fā)明第二方面的特點和/或部件的任何組合。在第二方面中，本發(fā)明涉及一種控制沉妙、池中沉積的方法，該沉 砂池包括一蓄水器，其適合于裝水并具有入口和出口；和一紊流產生裝置，用于增加蓄水器內所裝水中的紊流； 一水溫傳感器，用于測定沉砂池中所裝水的溫度； 該方法包括以下步驟 ——測定水溫，和一根據測得的水溫操作紊流產生裝置，以便控制懸浮在蓄水器內 所裝水中沙/粗砂的沉積。用于測定的步驟可以在操作紊流產生裝置的步驟之前。另外，測 定步驟和操作步驟還可以依次進行。在一個實施例中，測定步驟和操 作步驟至少每分鐘、比如每兩分鐘、比如每三分鐘、比如每五分鐘、 比如每十分鐘、比如每一刻鐘、每半小時或整個一小時進行。在另 一個實施例中，測定水溫的步驟以比操作步驟低步調地進行。 作為示例，操作步驟可以不斷地進行，而所述溫度是每分鐘或以任何 其它上述時間間隔測定 一 次。沉砂池還可包括速度傳感器，用于測定流入和/或流出蓄水器的水 速度，比如其中一個傳感器用于測定本發(fā)明第一方面所述的水速。另外，該方法還可包括以下步驟一測定流入和/或流出沉砂池的水速度，和一根據測得的水速操作紊流產生裝置，以便控制懸浮在蓄水器內 所裝水中沙和/或粗砂的沉積。在一個實施例中，水速和水溫在同一速率/時間間隔下測定，并且 紊流產生裝置不斷地工作。在另一個實施例中，水溫和水速依次測定。 在另一實施例中，系統以下列周期工作l)測定水溫；2)測定水速； 3)操作紊流產生裝置。在另一實施例中，紊流產生裝置包括擴散器，該擴散器包括空氣 溫度傳感器，用于測定經過擴散器吹出的空氣溫度或吸入鼓風機的空 氣溫度，設置所述鼓風機，以將空氣經過擴散器吹出。另外，該方法 還可包括以下步驟一測定吹出擴散器的空氣的空氣溫度，和一根據測得的經過擴散器吹出的空氣空氣溫度操作紊流產生裝 置，以便控制懸浮在蓄水器內所裝水中的沙和/或粗砂的沉積。在一個實施例中，空氣溫度、水溫和水的速度同時測定，而在其 它實施例中，它們依次測定。另外，三個參數中的一個可以在比其余 參數以較低步調被測定?？刂茊卧蛇m合于不斷地把三個參數值考慮 進去，并隨所述值來操作紊流產生裝置。本發(fā)明的笫二方面可以包括本發(fā)明第一方面的特點和/或部件的 任何組合。


現在，將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1-3示出一種沉砂-池，圖4-5示出設在第一型沉砂池中的紊流產生裝置，圖6-7示出設在第二型沉砂池中公開的紊流產生裝置，圖8示出沿著沉砂池的一個側壁設置多個擴散器的效果，圖9示出擴散器的一個實施例，圖IO示出用于控制沉積的系統的示意圖，圖11示出液體形式的水的密度和動力粘度。
具體實施方式
圖1-3示出一種沉-少池100，該沉砂池100包括兩個蓄水器102、 入口 104和出口 106。每個蓄水器102限定底面108、側壁110和端面 112。在使用期間，通過入口 104供應廢水，因而填充前置蓄水器114。 當前置蓄水器114裝滿廢水時，進一步將廢水供應到前置蓄水器114 中使廢水流過笫一隔板116并進入蓄水器102，然后蓄水器102裝滿 廢水。下游端面112形成閥118的一部分，該閥118用于調節(jié)蓄水器 102中水位，并調節(jié)廢水在蓄水器102中的順流速度。在圖1-3的實施例中，閥118以閘門、比如燕尾閘的形式設置， 該閘門被鉸接到蓄水器102的底面120上。閘門可以圍繞鉸接件122 樞轉，以便調節(jié)水位和調節(jié)廢水的順流速度。將要理解，通過將燕尾 閘設置在其豎直位置達到最高可允許的水位，而通過使燕尾閘朝上游 或下游方向樞轉則將水位降低。在其它實施例中，閥118可以采取其它形式，比如閘門可在下部 位置與上部位置之間豎直地滑動。在后一實施例中，閘門升起越多， 則水流增加，而閘門下降越多則水流減少。當閥118采取可樞轉閘的形式時，廢水通過流過第二隔板124流 出蓄水器102并進入出口 106中。將要理解，上述加注蓄水器102是相對于空蓄水器102說明的， 而在正常使用期間，蓄水器102保持裝滿水。因此，在正常使用期間， 廢水將連續(xù)地流過第一隔板116再流到裝滿水的蓄水器102中，而同時廢水流過第二隔板124再經過出口 106流出。
此外，將要理解，廢水在蓄水器102中保持時間越長，沉積的水 平面將越高，即沉降在底面上的顆粒將越小。而且，將要理解，沉積 水平隨著蓄水器中紊流的增加程度而減少，反之亦然。這在本發(fā)明中 用來調節(jié)沉積程度，并因此保證大于預定閾值/粒度的沙粒和粗>^、粒沉 降在蓄水器102的底面108上，并使小于預定粒度的對應顆粒能離開 蓄水器，而通過懸浮在廢水中經過出口 106離開蓄水器102。
為了測定廢水速度，沉砂池100包括流量計126,該流量計126 適合于測定通過蓄水器中預定地點的廢水量。將要理解，通過測定通 過流量計126的水量，速度可以用與蓄水器102的幾何形狀有關的信 息確定。在其它實施例中，流量計126可以設置成與入口 104或出口 106有關?？商鎿Q地，沉砂、池100可以包括流量傳感器，用于測定通 過入口 104、蓄水器102或出口 106的廢水速度。
圖4和5示出限定一蓄水器102的沉砂池100的實施例。與對圖 1-3所描述的那些相同附圖標記表示相同的部件/零件。為簡單起見， 前置蓄水器114、第一隔板116和第二隔板124在圖4和5中未示出。 蓄水器102的底面108限定兩個沉降池128，每個沉降池128限定四 個傾斜的底表面130和一下部底表面132。由于傾斜的表面，沙和粗 砂通過最初覆蓋下部底表面132隨后從下面填滿沉降池128而被收集 在沉降池128的下部中。這種設計的優(yōu)點是，它使清除沉降的沙和粗 砂更容易，因為沙和粗砂將集中在蓄水器102的預定區(qū)域，在該預定 區(qū)域沙和粗;少可以例如通過抽吸去除。
圖4和5的沉砂池100包括擴散器134，該擴散器134包括水平 延伸的管道136，所述管道136限定多個噴嘴138 (在圖4和5中看不 見)，比如圖9中所示的那些噴嘴。供應管線140與水平延伸的管道 136和鼓風機(看不見)流體互連，因此使空氣能從鼓風機供應到水 平延伸的管道136中，并通過噴嘴138排出。水平延伸的管道136基 本上水平地設置在水位107下方預定距離處。當擴散器134工作時， 從擴散器134排出的氣泡使廢水如箭頭142所指示那樣流動，由此增
16加水中的紊流。如上所述，紊流的增加使較小顆粒，比如沙粒/粗砂粒 和有機顆粒不沉降。
圖6和7的沉妙、池100與圖4和5中的沉砂池不同之處在于，僅 限定一個單獨沉降池128,該沉降池128沿著蓄水器102的整個長度 延伸。
圖8示出本發(fā)明沉砂池100中產生的紊流。當空氣從擴散器排出 時，水在擴散器上方的柱中移動；結果是柱中壓力減小。因此，當擴 散器工作時，在蓄水器中產生壓差，該壓差使水以旋轉模式圍繞蓄水 器102的縱軸流動，如圖5中箭頭142所示的那樣。同時，廢水朝下 游方向流向出口 106(即進入到圖5)。結果是使廢水以螺旋模式流動， 如圖8中箭頭144所示的那樣。
擴散器134的一個實施例在圖9中示出，其中，擴散器134的至 少一部分的外表面包括彈性材料146，該彈性材料146限定多個噴嘴 138。噴嘴138由穿過彈性材料146的表面切開縱向槽而限定。當空氣 被吸入擴散器134中時，加壓的空氣被迫經過噴嘴138排出，并因此 在水中產生氣泡。為簡化起見，氣泡在圖9中僅從部分噴嘴中排出， 但將要理解，空氣將從所有噴嘴138中排出。
圖IO表示用于控制沉砂池中沉積的系統148的電路圖。系統148 包括控制單元150，該控制單元150通過馬達154,比如調頻電動機電 氣連接到鼓風機152上。鼓風機152包括入口 156和出口 158，所述 入口 156用于將空氣吸入鼓風機152中，而出口 158連接到供應管線 140上。如上所述，供應管線140連接到水平延伸的管道136上，由 此從鼓風機152排出的空氣造成經過擴散器134的噴嘴138產生氣泡。 另外，控制單元150還連接到水溫傳感器160上，因此使控制單元150 能測定廢水的溫度。另外，控制單元150還連接到傳感器162上，用 于測定蓄水器中廢水的下游流量。
控制單元150適合于通過水溫傳感器160測定廢水的溫度和通過 傳感器162測定廢水的順流速度。根據至少水溫和水速，控制單元適 合于確定鼓風機152工作所必需的頻率，以便保證從噴嘴排出足夠的空氣來保證達到所需的紊流度，并因此保證所需的沉積水平。另外，
控制單元150還適合于這樣控制電機，使得從電機并由此從噴嘴排出 所述需要的空氣量。
在一個實施例中，如果廢水的溫度升高，控制單元150則適合于 增加從鼓風機152中排出的空氣量，反之亦然。另外，如果廢水的順 流速度升高，控制單元150則可適合于減少從鼓風機152中排出的空 氣量，反之亦然。
在又一個實施例中，設置一空氣溫度傳感器(未示出)，以測定吸 入鼓風機中的空氣溫度，且控制單元150適合于根據空氣溫度操作擴 散器134。
圖11示出在一個大氣壓下以液體形式，即溫度在0。C到100。C范 圍內水的密度和動力粘度。
通過曲線圖將要理解，水的密度(p)在0-30。范圍內基本上恒定， 因為在所述溫度范圍內密度在0.996 g/ml到1.000g/ml之間變動。因此， 偏差是0.998±0.002g/ml，相當于±2%0。
另外，從圖11可以看出，在同一溫度范圍(0-30。C )內粘度(T|) 波動很多，因為粘度在0.8到1.8 10-3]\*8/1112之間變動。因此，變化是 1.3±0.5 103N*s/m2，相當于±38%。
權利要求
1.一種用于控制懸浮在沉砂池內所裝廢水中的沙粒和/或粗砂粒的沉積的系統，該沉砂池包括-蓄水器，其適合于盛裝廢水，并具有入口和出口，和-紊流產生裝置，其用于增加蓄水器內所裝廢水中的紊流，和-水溫傳感器，其用于測定沉砂池中所裝廢水的溫度；該系統包括-控制單元，其適合于通過紊流產生裝置和根據水溫來控制預定粒度的沙?；虼稚傲５某练e。
2. 按照權利要求l所述的系統，其中，水溫傳感器設置在紊流產 生裝置的區(qū)域內，并且，控制單元適合于根據紊流產生裝置區(qū)域內的 水溫來控制紊流產生裝置。
3. 按照權利要求1或2所述的系統，其中，控制單元適合于根據 通過溫度傳感器測定的溫度來確定水的粘度，并且，控制單元適合于 通過紊流產生裝置和根據測得的粘度來控制預定粒度的沙?；虼稚傲?的沉積。
4. 按照上述權利要求中任一項所述的系統，其還包括速度傳感器， 用于測定流入和/或流出蓄水器的廢水速度，并且，控制單元適合于通 過紊流產生裝置和根據廢水的速度來控制沉積。
5. 按照上述權利要求中任一項所述的系統，其中，紊流產生裝置 包括擴散器和/或用于調節(jié)流入和/或流出蓄水器的水的速度的裝置。
6. 按照權利要求5所述的系統，其還包括空氣溫度傳感器，其用 于測定經過擴散器吹出的空氣溫度或者吸入鼓風機中的空氣溫度，所 述鼓風機設置成將空氣經過擴散器吹出，并且，控制單元適合于通過 擴散器和根據空氣溫度來控制沉積。
7. 按照權利要求5或6所述的系統，其中，擴散器適合于產生直 徑小于3mm的氣泡。
8. 按照權利要求5-7中任一項所述的系統，其中，擴散器包括多個擴散器，該多個擴散器一起限定一排擴散器，并且，任何兩個相鄰兩擴散器之間的距離都小于100mm。
9. 按照權利要求5-8中任一項所述的系統，其中，所述擴散器(或 多個的)總長大于蓄水器長度的80%。
10. 按照上述權利要求中任一項所述的系統，其中，系統包括沉 砂池。
11. 一種控制懸浮在沉砂池內的廢水中的沙和粗砂的沉積的方法， 該沉砂-池包括一蓄水器，其適合于裝入廢水，并具有入口和出口，和一紊流產生裝置，其用于增加蓄水器內所裝廢水中的紊流， 一水溫傳感器，其用于測定沉砂池中所裝廢水的溫度； 該方法包括以下步驟 一測定水的溫，—根據測得的水溫操作紊流產生裝置，以便控制懸浮在蓄水器內 所裝廢水中的沙和/或粗^J^的沉積。
12. 按照權利要求11所述的方法，其中，水溫傳感器設置在紊流 產生裝置的區(qū)域內。
13. 按照權利要求11或12所述的方法，其中，操作步驟包括以 下步驟一根據由溫度傳感器測得的溫度確定水的粘度，和 —根據測得的粘度控制紊流產生裝置，以便控制懸浮在蓄水器內 所裝水中的沙和/或粗砂的沉積。
14. 按照權利要求11-13中任一項所述的方法，其中，沉砂池還 包括速度傳感器，用于測定流入和/或流出蓄水器的水速度，并且，該 方法還包括以下步驟—測定流入和/或流出沉砂、池的水速，和一根據測得的水速操作紊流產生裝置，以便控制懸浮在蓄水器內 所裝廢水中的沙和/或粗砂的沉積。
15. 按照權利要求11-14中任一項所述的方法，其中，紊流產生裝置包括擴散器，該擴散器包括空氣溫度傳感器，用于測定經過擴散器吹出的空氣溫度，并且，該方法包括以下步驟一測定經過擴散器吹出的空氣溫度或者吸入鼓風機中的空氣溫 度，所述鼓風機設置成用于將空氣經過擴散器吹出，和一根據測得的吹出擴散器的空氣的溫度操作紊流產生裝置，以便 控制懸浮在蓄水器內所裝水中的沙和/或粗砂的沉積。
全文摘要
一種系統，用于通過測定沉砂池中所裝水的溫度和通過根據水溫操作紊流產生裝置來控制懸浮在沉砂池內所裝廢水中沙?；虼稚傲５某练e。一種方法，該方法通過測定沉砂池內所裝水的溫度和根據水溫操作紊流產生裝置來控制懸浮在沉砂池內所裝廢水中的沙粒和粗砂粒的沉積。
文檔編號B01D21/00GK101652165SQ200880010946
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2007年2月15日
發(fā)明者S·J·霍伊斯高 申請人:克魯格離岸公司