用于有效处理转移池中污水的方法和泵单元 【技术领域】
本发明涉及一种有效处理转移池中的污水的方法和泵单元，在该种方法和泵单元中，定期抽走积聚在该转移池中的污水，并在给定情况下，同时进行搅拌。用于进行该方法的泵单元包括电动机、泵，并且在给定情况下还包括搅拌器。
背景技术
众所周知，积聚在转移池中的污水为含有固体部分、液体和聚集在液体表面上的油脂的多相介质。固体部分一般作为淤泥和粘性块状物存留在转移池底部。较轻成分如漂浮在污水中的脂肪、油或类似物质上升至表面并凝固或沉淀在转移池壁上。
当前使用的泵单元无法除去凝固或沉淀在转移池上的油脂层。而且，很大一部分固体部分存留在死区中。为了防止这些情况发生，人们已想出各种办法以使得进入转移池的污水保持连续的搅拌运动。这种方法例如在公开地德国专利申请DE 35 20 359中有所描述。
其中的泵单元包括搅拌件的设施已有所应用，通常搅拌器固定在支承泵轮的电动机短轴上。这种结构在以下专利EP 0 110 562、US 3 973 866和DE 2643537中有所描述。
在污水清除泵上安装搅拌器有很多好处；但是，通过泵在液体中粉碎块状物并使它们前进，以及存留在转移池中或积聚在液体表面上的油脂仍然引起了问题。
除了除去存留或漂浮的油脂层，还希望充分搅起并除去转移池底部的淤泥层，以及适当地使残留在转移池中的污水均质化并确保其通风。
在传统的转移池设置中，泵在转移池中设置成其轴线竖直，并且其入口(吸入口)位于电动机下方。因此，可以将污水仅抽取至防止电动机以延伸方式位于液面上方的程度，以避免烧毁的危险。但是，这一预防措施显然无法均匀地抽走和移走油脂，并且不能在不运送污水的情况下搅拌污水。
在一定程度上能够在干燥环境中工作从而允许液面下降到泵的入口处的泵单元最近已有所应用，这可以在一定程度上除去油脂层。但是，即使这种技术也不能使使残留在转移池中的污水均质化和通风，而且也不能完全除去存留在转移池的死区中的油脂层和淤泥。
因此，本发明的目的是一种不仅可以系统地完全去除油脂层和淤泥，而且可以通过搅拌过程中进行的间接粉碎确保存留在池中的污水均质化并被泵清除，以及在泵抽后使残留在转移池中的污水适当通风的技术方案。
【发明内容】
上述目的通过这样一种方法实现，即根据这一方法，定期抽走积聚在转移池中的污水，并在给定情况下搅拌该污水，以便将待泵抽的污水水平地或者以与水平方向成一锐角而向下地引入泵中，进行定期泵抽，以便在污水液面达到高出泵的入口高度1-30cm的高度时，以减小(降低)的污水排量(输送)操纵电动机，并且在给定情况下，当污水液面与泵的入口和/或泵轮相交时，在没有或具有减小的污水排量的情况下操纵电动机；这样使污水有利地通风至少3秒钟，但优选地至少10秒钟。进行通风，以使得泵在除了抽污水还抽空气时不停运转，并且当污水液面到达泵的入口处因而完全没有水排量时，旋转的泵轮叶片使空气和水在泵壳体中一起转动。但是空气和水的转动不限于泵壳体，而是扩展到残留在转移池中并在任何情况下保持转动的整个液体量，从而使液体充分通风。
可用若干方法控制泵单元：可以在污水达到预定高度时通过接通泵或者通过以预定的时间间隔与污水液面无关地进行泵抽和搅拌。在给定情况下，也可组合使用这两种控制方法。
该泵单元本身由电动机和泵组成，并在转移池中设置成其转动轴线水平或者与水平方向成一锐角，泵的入口位于顶部。泵和搅拌器优选地位于电动机的相对端。
优选地，搅拌器为直径随着与电动机的距离增加而减小的圆盘。该圆盘设置有肋条，并且其边缘向外突出至电动机定子之外。圆盘的在所述边缘与转动轴线之间的表面部分优选地在轴向部分中具有凹入或直的交线。
本发明方案防止油脂沉淀在转移池壁上，并确保除去漂浮在表面上的油脂和存留在转移池中的淤泥。同时，污水由于搅拌作用而均质化，并且空气的引入防止污水分解。此外，块状物质碎裂，即被间接粉碎。为此，搅拌器首先在与搅拌器转动轴线同轴的涡流中朝向搅拌件然后沿该搅拌件的表面加速和引导污水中的固体部分，最后以类脉冲方式喷射它们。因此，块状物受到突然加速、减速和碰撞，从而逐渐碎裂。
因此，由于污水始终受到搅拌并进行通风从而形成活的而非分解的介质，故转移池中由泵运送的污水完全均质化且转移池中没有难闻气味产生。
设置在具有向上定向的入口的转移池中的泵可以以最高的安全性工作，因为它不能从电动机抽走液体，这样，即使在根本没有污水进入转移池时，电动机也可以在没有过热危险的情况下工作，也就是说，通风和搅拌可同时进行，这解决了夜间或其它死时间段的问题。
【附图说明】
下面结合附图详细说明本发明，其中：
图1为传统转移池的示意图；
图2为适于进行本发明方法的转移池的示意图；
图3示出一用于进行本发明方法的结构性典型实施例；
图4示出结合在泵单元中的搅拌器的操作；
图5示出开始吸入空气时的泵单元；以及
图6示出水停止通过时的泵单元。
【具体实施方式】
参见图1，浮动开关2和3以及泵单元4以传统方式设置在转移池1中。轴向竖直设置的泵单元4包括电动机5和位于电动机5下方的泵6。
在转移池1工作期间，污水不断地流入转移池1中，并且当污水液面达到浮动开关2的开关高度A时，电动机5通电，因此泵6开始工作。污水液面不断下降，直到达到浮动开关3的开关高度B，此时电动机断电，污水泵抽中断，直到污水液面再次达到开关高度A。
在如此工作的转移池中，沉淀的油脂残留在污水表面和转移池壁上并且需要以预定的时间间隔人工除去。同时，淤泥沉积物在转移池1底部不断增加，如果像油脂层一样不以预定的时间间隔除去，便会在超过一定高度时引起泵失灵。
但是，由于由泵运送的污水的密度的变化，即使除去油脂和淤泥，泵单元4的工作也不是最佳的。
此外，如果污水量缓慢增加，并且因而泵难得去除污水，则存留在转移池1中的污水就会分解，污水将变得越来越难以处理并发出难闻的气味。
人们已试图通过不允许污水液面上升到开关高度B而是上升到泵6入口7的高度C来操纵这些系统。这样就可以抽走已积聚在污水表面上的部分油脂。但是，不能防止油脂沉淀在转移池壁、开关和其它位置上。电动机5不能在没有水冷却的情况下长期工作，并且也不能除去底部上的淤泥层；因此，电动机需要与使用传统技术的系统几乎一样多的维护。
图2示意性示出可用本发明方法操作的转移池1。泵单元4的转动轴线与水平方向成一锐角，泵的入口7位于顶部。这一设置使得污水经过中心定位的入口7以与水平方向成一锐角而向下抽入泵6的壳体中。在该实施例中，泵单元4在电动机下方设置有位于电动机5下方的搅拌器8。通过这一设置，可以比传统方案高效和灵活得多地操作该系统。
在图2所示实施例中，浮动开关2和3与传统方案一样设置在开关高度A和B处。但是，浮动开关3以一延迟关闭电动机5，即泵单元4在达到开关高度B后继续工作，并且在达到开关高度C时，泵6的入口7能够彻底抽走漂浮在液面上的油脂层。此时泵6仍然没有断电，而是随着电动机5继续转动，使其液面在入口7处的污水通风，即通过其若干叶片已伸出水面之外的泵轮驱动污水和空气。这一操作进行至少10秒钟，然后才切断泵6。同时，位于泵单元4下方的搅拌器8充分搅拌残留在转移池1底部的污水、搅起沉积的淤泥并在移动和粉碎被搅拌的淤泥和块状物的同时使全部污水通风。
鉴于在给定情况下进入转移池1的污水量可以很少或者隔了很长时间才有污水流入，转移池1底部的污水可能开始分解，此外，沉淀的油脂层可能存留在转移池壁上。因而，在这种情况下与浮动开关2和3无关地操作泵单元4是优选的。因此，定期起动泵单元4并使污水在一给定时间段通风内。这样可以不断地除去油脂层，可以防止淤泥存留并避免污水分解。
使用本发明方法还可以持续不断地充分去除漂浮在污水表面上的油脂层，从而可以防止油脂存留在转移池壁上。
同样，可以持续不断地去除存留的淤泥层，即无需定期清洗转移池。
搅拌器的连续工作造成污水的均质化：固状物被逐渐粉碎，存留的淤泥被不断搅起。同时，进行通风，也就是说。残留在转移池中的污水总是新鲜的，从而不会发生分解，并且不会产生气味。
泵抽出的污水和残留在转移池中的污水都是均质的，它们的密度基本是恒定的。此外，泵的电动机不能在没有液体(污水)覆盖的情况下运转，因而不能在没有冷却的情况下保持(运转)；因此它可以以充分的操作安全性运转，不会有过热的危险。
根据本发明的技术确保转移池在没有人干涉的情况下也能在延长的时间段内可靠地工作，并且可以为了各种实际目的而免省维护。
在所述实施例中，利用浮动开关2和3控制泵单元4。但是也可以不用浮动开关而用定时开关进行控制。在这种情况下，以预定的时间间隔给泵单元4通电以便抽走污水并在泵抽步骤后在一预定时间段内进行通风。
在污水受到高度污染和/或污水仅缓慢积聚即浮动开关极少给系统通电的情况下，组合使用浮动开关和定时开关是可行的，即也可以与污水液面无关地以预定的时间间隔进行泵抽和通风。
利用较小的高度差操作系统以确保转移池始终保持湿润状态并防止油脂变干是优选的。由较小高度差或者适当设定定时开关造成的频繁通电和断电还提高了污水的净化度，从而减小了分解的危险。为此，对于直径小于1m的转移池，在污水液面最多上升50cm时起动泵抽操作；对于直径大于1m的转移池，在污水液面最多上升1m时启动泵抽操作。
下面将通过示例进一步说明本发明。
示例1
准备一用于有六套住房的住宅单元的小区污水转移系统。将一个1.1kW的泵单元设置在该直径为1m的转移池中。泵单元的转动轴线与水平方向成30°，并利用浮动开关控制泵单元。此外，该系统包含每小时给泵单元通电1分钟的定时开关。这就意味着，在实践中，与污水液面无关地每小时通风约10-40秒钟。在该操作期间，没有污水泵抽的通风历时15秒钟，并且接通和切断之间的高度差不超过20cm。
在最初的六个月期间，按照传统方法只利用浮动开关且在切断不延迟的情况下操作系统以进行测试。在此期间必须从转移池中三次除去存留的淤泥和油脂层，泵抽的污水和残留在池中的污水的质量波动很大，且有时气味明显。
在根据本发明方法改变操作后，转移池和该系统中的污水的质量都保持不变，没有发生分解和产生气味，并且在以预定的时间间隔进行的监控中，既没有发现存留的淤泥也没有发现沉积的油脂层。
示例2
构建一用于有8000人口的社区的污水转移装置。转移池的直径为2m，包含两个分别以45°角设置的4kW泵。利用定时开关控制该系统。每30分钟致动泵单元2分钟，在此期间可以实现约100秒钟的通风，其中70秒内没有污水传输，并且接通和切断之间的高度差不超过50cm。
与示例1一样，分成两阶段操作该系统：在第一阶段中用传统方式操作，而在第二阶段中使用本发明方法。结果与示例1相同。
示例3
一有30,000人口的小镇配备有两个污水转移系统。一个按照本发明操作，另一个以传统方式工作。每个转移池的尺寸为5×4m，并设置有15kW泵单元。两个转移系统都利用高度控制工作，高度差为30cm。但在按照本发明操作的系统中，泵抽后在水排量减小的情况下进行7分钟的通风。因此，得到示例1和2中所述的令人非常满意的结果。
示例4
在直径为2m的转移池中设置两个5.5kW泵，分别利用高度控制(高度差为40cm)和定时控制(每20分钟)交替操作它们。泵抽后在不排水的情况下通风45秒钟。也得到示例1和2中所述的令人非常满意的结果。
示例5
图3示出一用于进行示例1中所述的本发明方法的转移池和泵单元的
实施例。
转移池1为一段塑料管，其上焊接有底板9并设置有盖10。由泵6和设置有搅拌器8的电动机5组成的泵单元4经由压力管11与穿过转移池1壁的污水清除管12连接。搅拌器8在电动机5的远离泵6的一端固定在电动机的轴上。泵单元4与水平方向成30°。
如图4所示，搅拌器8为设置有肋条的凸面圆盘。积聚在转移池1中的液体物质为包含固体部分(纸、碎屑等)和聚集在液面上的油脂的多相介质。固体部分和淤泥存留在转移池的底部，而较轻成分包括油脂或油性物质则漂浮在液面上并凝固或沉积在转移池壁上。
用所示实施例间接地进行块状物的粉碎。由搅拌盘产生的携带着块状物质的高速流体引起搅动，迫使该块状物质频繁地流向搅拌盘，使其像图4中示出的那样碎裂。在搅拌和粉碎过程中通过允许加入氧气而提高污水的净化度。图4的放大小图示出搅拌器8为直径随着与电动机之间的距离增加而减小的圆盘。搅拌器8设置有肋条13且具有从定子15向外突出Δ＝2-6mm的边缘14，以确保粉碎的固体部分在定子15上方飞离搅拌盘而不是堵塞在搅拌盘与定子15之间。
图5示出在泵抽使得污水中产生涡流并开始吸入空气时的图4的泵单元4。这一情况发生在污水液面到达与泵的入口7的距离为1-30cm处之时。紧接着污水液面到达入口7然后与入口相交，随之水排量减小或停止排水。相反地，如图6所示，泵轮首先搅动泵壳体内的污水，然后搅动泵壳体外部的污水，同时进行通风。
同样的情况也可以发生在泵单元4水平放置并且污水液面不仅与入口还与泵轮16的叶片相交时。
从各附图可以看出，在泵抽期间，污水经过入口7水平地或者与水平方向成一锐角而向下地进入泵壳体。这一设置确保电动机总是位于污水液面之下，以及即使不排水也可进行搅拌和通风操作。
各示例中所讨论的技术方案在实践中可以非常可靠地起作用，并允许实现工作效率最高、成本最低的转移系统。
按照本发明构造的多功能泵单元以最少的人工干涉工作，从而获得最高的操作安全性，该技术非常适合现有系统，并且广泛满足各种需要和技术要求，而且经济节能。
用在该多功能泵单元中的搅拌器在转动期间引导污水向其流动，同时污水中的块状物随着到达该转动单元而接受能量脉冲并逐渐碎裂。这一过程在循环流程中不断进行，直到块状物质的尺寸减小，污水变得均质。按照本发明，如果没有液体排量也进行搅拌；这样，同时也使污水通风。污水的搅拌始终发生在泵下方，因此可能损坏泵单元的物质不能接近泵。
该方法在若干方面提高了转移池的操作安全功能：粉碎需要的功率降低，过程发展较缓和，该技术对造成磨损的物质不敏感从而优选于显著增加预期的使用寿命。从上方进行污水排放确保泵堵塞的危险减至最小，同时防止泵在干燥环境下运转。因此，通过使用本发明技术，泵单元以优良的操作安全性运行。
应该理解的是，可以与上述示例无关地在权利要求的范围内实施本发明。例如，可以不进行搅拌地(当泵单元不包括搅拌器时)使用该技术，此时均质化的效率较低，但可以充分地进行油脂去除和通风。此外，泵单元还可以水平定向，但系统的效率没有示例中所述方案的效率高。
总之，本发明方案的最重要的基本优点是人工干涉的需要减至最低，以及可以在储存或排放时保持抽走污水和转移池中的污水新鲜、去掉均质和上升的物质并避免油脂和其它物质的存留和粘附。此外，可以以规则的时间间隔与进入转移池中的污水无关地进行搅拌和通风。