重力分离物移取方法及装置.pdf

本发明涉及水处理方法与设备。重力分离物移取装置，其主要由浮筒执行机构、堰板、线形自力伸缩筒构成，堰板固定套装在线形自力伸缩筒上端的外壁面，且与浮筒执行机构底面形成开合的进水堰口，线形自力伸缩筒上端面连接浮筒执行机构，线形自力伸缩筒为两节以上滑套式伸缩筒，浮子产生浮力等于浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒在液体中产生的重力。本发明执行机构简单能耗低，安装、维修方便。堰板采用双重密封的先后性，可靠防止装置工作初期，进入堰口的流态紊乱对分层溶液的干扰，保证分层上液的移取。线性自力伸缩筒，保证密封的前提下，使伸缩筒随液面无外力实现同步上升或下降，保证分层溶液的分层面的稳定和同步下降的状态。

1、  重力分离物移取方法，其特征是：
第一步经过沉降或澄清：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动，移取装置进水堰口闭合，并保持在液面处；
第二步分层并开启移取装置：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动结束，并经过一段适当时间分层后，移取装置开启并随液位向下移动，进水堰口开启，分层后的上清液缓慢逐步进入移取装置内，自上而下流动，移取装置底部外接排出口；
第三步停止移取：当沉淀或澄清构筑物内的液位下降到预定液位时，进水堰口关闭，进水堰口开启度逐渐减少，上清液逐渐减少流入，直到移取装置内液位与外部的排水设施的液位相同为止，进水堰口闭合，沉淀或澄清构筑物内的液位不再下降。

2、  根据权利要求1所述的重力分离物移取方法，其特征是：
第二步：当进水堰口开始保持恒定开度，上清液缓慢连续排出，液面随排出流量增大到稳定值后，液面及移取装置同时连续稳定下降。

3、  重力分离物移取装置，其特征是：其主要由浮筒执行机构、堰板、线形自力伸缩筒构成，堰板固定套装在线形自力伸缩筒上端的外壁面，且与浮筒执行机构底面形成开合的进水堰口，线形自力伸缩筒上端面连接浮筒执行机构，线形自力伸缩筒为两节以上滑套式伸缩筒，浮子产生浮力等于浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒在液体中产生的重力。

4、  根据权利要求3所述的重力分离物移取装置，其特征是：浮筒执行机构主要由电动执行机构、浮子和伸缩机构构成，电动执行机构固定连接浮子，伸缩机构与堰板固定连接。

5、  根据权利要求4所述的重力分离物移取装置，其特征是：电动执行机构由电机及控制器构成，电动执行机构驱动连接伸缩机构，伸缩机构与连杆一端连接，连杆另一端与堰板固定连接。

6、  根据权利要求3-5任一所述的重力分离物移取装置，其特征是：线形自力伸缩筒由多节不同直径的筒体构成，相邻筒体依次可相对滑动套装，套装外筒体外壁面装有密封件。

7、  根据权利要求6所述的重力分离物移取装置，其特征是：相邻筒体之间装有滑块和限位块。

8、  根据权利要求3-5任一所述的重力分离物移取装置，其特征是：堰板为阶梯状环板套装固定在线形自力伸缩筒上端。

9、  根据权利要求3-5任一所述的重力分离物移取装置，其特征是：浮筒执行机构、堰板与线形自力伸缩筒分别沿滑轨滑动连接。

10、  根据权利要求9所述的重力分离物移取装置，其特征是：滑轨上设置有高、低限位装置。

重力分离物移取方法及装置
一、技术领域：
本发明涉及环保领域，特别是水处理方法，另外还涉及水处理设备。
二、背景技术：
在给水和污水处理，以及油水分离等领域中，常常使用沉淀或澄清的工艺设备。这些工艺设备主要利用：投加物化药剂与水中杂质形成的聚合体比重大于水；使得在沉淀或澄清的过程中，实现聚合体或活性污泥与水的分层，净化后的水在上层，聚合体或活性污泥在下层，再利用移取装置将分层后的上层水移取出来，从而达到净化后的水能够排出。同理，在浮油分离后，使用移取装置将油移取回收。
目前移取装置的基本组成为两大部分：
其一，移取头，其作用是开始工作时，将分层后净化水或分层后的油，平稳地导入移取头。
其二，排出连接管道，其作用是将导入移取头的净化水或分层后的油，通过排出连接管道，由重力或其他吸力顺利将被移取移出沉淀或澄清单元。
根据技术形式不同，主要分为以下几种类型的移取装置：旋转式(图1)、浮筒式(图2)、虹吸式(图3)和套筒式(图4)，而这几种移取装置分别存在着不同的技术问题，简要分析如下：
旋转式：移取头重量大，需要功率1.5KW以上功率的电机和配套的减速机，维护工作较大；且难保持与液位同步，使移取过程不能稳定地进行；也存在着：移取头相连的排出连接管道，在移取上层净化水或分层后的上层油的过程中，会对已分层的界面有很大的扰动，影响被移取物的移取效果。
浮筒式：移取头在移取开始和结束时，存在排气不畅而导致浮球密封不严；以及被携带进来的杂质极易夹在浮球密封处，影响密封。这将使移取头无法封闭，进而无法随液位同步。移取头相连的排出连接管道，对已分层的界面有扰动，影响被移取物的移取效果。图五的膨胀软管也存在对分层的界面的扰动。
虹吸式：液位下降后会对已分层的界面产生很大的扰动，影响被移取物的移取效果。
套筒式：排出连接管道的套筒的内外筒通过”L”型的橡胶密封圈密封，需要较大功率的电机和减速机，难保持与液位同步，使移取过程不能稳定地进行。套筒的内外筒间的橡胶密封圈的密封摩擦阻力大，特别容易出现由于阻力大而无法正常下降和上升的现象。
三、发明内容：
本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种重力分离物移取方法，移取时无扰动，分离效果佳。另外本发明还提供重力分离物移取装置，结构简单合理，操控方便。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：重力分离物移取方法，第一步经过沉降或澄清：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动，移取装置进水堰口闭合，并保持在液面处；
第二步分层并开启移取装置：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动结束，并经过一段适当时间分层后，移取装置开启并随液位向下移动，进水堰口开启，分层后的上清液缓慢逐步进入移取装置内，自上而下流动，移取装置底部外接排出口；
第三步停止移取：当沉淀或澄清构筑物内的液位下降到预定液位时，进水堰口关闭，进水堰口开启度逐渐减少，上清液逐渐减少流入，直到移取装置内液位与外部的排水设施的液位相同为止，进水堰口闭合，沉淀或澄清构筑物内的液位不再下降。
所述第二步：当进水堰口开始保持恒定开度，上清液缓慢连续排出，液面随排出流量增大到稳定值后，液面及移取装置同时连续稳定下降。
本发明重力分离物移取装置，其主要由浮筒执行机构、堰板、线形自力伸缩筒构成，堰板固定套装在线形自力伸缩筒上端的外壁面，且与浮筒执行机构底面形成开合的进水堰口，线形自力伸缩筒上端面连接浮筒执行机构，线形自力伸缩筒为两节以上滑套式伸缩筒，浮子产生浮力等于浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒在液体中产生的重力。
所述浮筒执行机构主要由电动执行机构、浮子和伸缩机构构成，电动执行机构固定连接浮子，伸缩机构与堰板固定连接。
所述电动执行机构由电机及控制器构成，电动执行机构驱动连接伸缩机构，伸缩机构与连杆一端连接，连杆另一端与堰板固定连接。
所述线形自力伸缩筒由多节不同直径的筒体构成，相邻筒体依次可相对滑动套装，套装外筒体外壁面装有密封件。
所述相邻筒体之间装有滑块和限位块。
所述堰板为阶梯状环板套装固定在线形自力伸缩筒上端。
所浮筒执行机构、堰板与线形自力伸缩筒分别沿滑轨滑动连接。
所述滑轨上设置有高、低限位装置。
本发明方法简单，溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动的过程中，浮筒执行机构、堰板处于闭合状态；堰板与浮筒执行机构构成第一和第二密封腔，内部液面与外液面基本相同。装置外的反应溶液被完全隔绝在装置外；线形自力伸缩筒与连接管道外的排水设施完全连通，且与大气环境连通，其内液位与外部的排水设施的最高液位相同。线形自力伸缩筒的重力完全由浮子产生的浮力克服；当溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动结束，并经过分层后，电动执行机构接受外部“开”信号时，其连杆推动堰板以及连接的线形自力伸缩筒下降，进水堰口开启，由于装置内与大气连通无负压的干扰并形成稳定的流态(由于装置内与大气连通无负压的干扰)后并排出；随开启度缓慢逐步增大，进入的上清液逐渐增加并流入线形自力伸缩筒内，形成稳定流态排出，堰板向下开到设定距离(第一节内筒向下移动相同距离)，电动执行机构接受限位信号，停止工作；进水堰口开始保持恒定开度，整个过程小于120秒，且连续可调。
当进水堰口开始保持恒定开度，上清液缓慢连续排出，液面随排出流量增大到稳定值后开始连续稳定下降，同时浮筒执行机构、堰板与线形自力伸缩筒通过滑套沿导轨随液位同步下降；当沉淀或澄清构筑物内的液位下降到预定液位时，电动执行机构接受外部“关”信号时，其连杆拉动堰板以及连接的线形自力伸缩筒向上移动。随进水堰口开启度逐渐减少，上清液逐渐减少流入线形自力伸缩筒内，进水堰口闭合，线形自力伸缩筒内的上清液继续排出，直到其内液位与外部的排水设施的最高液位相同为止。
本发明移取设备结构设计合理，浮筒执行机构的浮力与浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒的总重量相等，而且线形自力伸缩筒设计成密封滑套式筒体，浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒通过滑套沿导轨随液位同步上升、下降，操控方便，而且对于分层的处理液不产生扰动，移取分离效果好。
综上所述，本发明克服了现行技术类型的缺点，具有如下优势：执行机构简单能耗低(最大功率240W)，安装、维修方便。进水堰口淹没在液面下，抗表面浮渣干扰。进水堰口的堰板机械密封工作可靠，完全隔绝：溶液进行反应时，反应物进入装置内。堰板采用双重密封的先后性，可靠防止装置工作初期，进入堰口的流态紊乱对分层溶液的干扰，保证分层上液的移取。线性自力伸缩筒，保证密封的前提下，使伸缩筒可以随液面无外力实现同步上升或下降。在随液位下降过程中同步移取分层上液，而最大程度保证分层溶液的分层面的稳定和同步下降的状态。
四、附图说明：
图1是旋转式移取装置结构示意图。
图2是浮筒式移取装置结构示意图。
图3是缸吸式移取装置结构示意图。
图4是套筒式移取装置结构示意图。
图5是本发明移取装置结构示意图。
图6是图5中C-C视图。
图7是图5中D-D视图。
图8是图5中A放大图。
图9是图5中B放大图。
图10是本发明移取流程示意图。
图11是移取前移取装置初始状态结构示意图。
图12是开始移取时移取装置结构示意图。
图13是移取结束时移取装置结构示意图。
五、具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
如图5-9所示的重力分离物移取装置，其主要由浮筒执行机构1、堰板2、线形自力伸缩筒3构成，浮筒执行机构1产生浮力等于浮筒执行机构、堰板和线形自力伸缩筒在液体中的重力，堰板2固定套装在线形自力伸缩筒3上端的外壁面，且与浮筒执行机构1底面形成开合的进水堰口，线形自力伸缩筒3上端面连接浮筒执行机构1，线形自力伸缩筒3为三节不同直径的筒体3.1、3.2和3.4构成滑套式伸缩筒，相邻筒体依次可相对滑动套装，如内筒底端带有限位块3.4，外筒上装有滑块3.3，内外筒连接处外壁面套装密封件3.5。根据液面下降高度需要设计伸缩筒长度及节数。堰板2为阶梯状环板套装固定在线形自力伸缩筒上端，即外环堰板2.1和内环堰板2.2，浮筒执行机构主要由电动执行机构1.1、浮子1.2和伸缩机构1.3构成，电动执行机构1.1固定在支架1.4上，支架外套装固定连接环板状浮子1.2，电动执行机构由电机及控制器1.5构成，电动执行机构驱动连接伸缩机构，伸缩机构1.3与连杆1.6一端连接，连杆1.6另一与堰板固定连接。浮筒执行机构、堰板与线形自力伸缩筒分别通过滑套4.1与滑轨4滑动连接，滑轨上设置有高限位装置4.2和低限位装置4.3。
实施例2
采用实施例1所述装置进行重力分离物移取，具体工艺流程如图10所示：沉降、分层——堰板打开——装置与液位同步下降——最低液位堰板关闭。
第一步沉降或澄清：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动，移取装置进水堰口闭合，并保持在液面高限位处(如图11)；
第二步分层并开启移取装置：溶液在沉淀或澄清构筑物内进行物化反应或生物活动结束，并经过一段适当时间分层后，移取装置向下移动，进水堰口开启(如图12)，分层后的上清液缓慢逐步进入移取装置内，自上而下流动，移取装置底部外接排出口，当进水堰口开始保持恒定开度，上清液缓慢连续排出，液面随排出流量增大到稳定值后，液面及进水堰口同时开始连续稳定下降；
第三步停止移取：当沉淀或澄清构筑物内的液位下降到预定液位时，移取装置向上移动，进水堰口开启度逐渐减少，上清液逐渐减少流入，直到移取装置内液位与外部的排水设施的最高液位相同为止，进水堰口闭合(如图13)，沉淀或澄清构筑物内的液位不在下降。