蔣克彬
（東莞市綠軒環(huán)保公司， 廣東 東莞 532589）

　　摘　要：介紹了虹吸式脈沖布水器的設(shè)計(jì)參數(shù)以及其在廢水處理應(yīng)用中需注意的問題。該布水器操作簡便且具有水力攪拌和均勻布水的功能。
　　關(guān)鍵詞： 虹吸脈沖布水器；設(shè)計(jì)；廢水處理
　　中圖分類號：TU992.02
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)09-0053-02

1 工作原理

　　利用虹吸管中快速流動的水將主管道中的空氣帶走，使主管道內(nèi)形成一定的真空度，在管道內(nèi)外大氣壓差的作用下容器中的水進(jìn)入主管道后排入池中。由于水流速度很快，布水能在短時(shí)間內(nèi)完成，達(dá)到脈沖的效果。

2 工藝示意圖及其優(yōu)點(diǎn)

　　虹吸式脈沖布水器工藝示意圖如圖1所示。

　　虹吸式脈沖布水器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　?、?結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便且不需閥門設(shè)備；
　?、?除提升來水外無需其他的動力；
　?、?兼有配水和水力攪拌功能；
　　④ 價(jià)格低廉且布水器使用壽命長。

3 主要結(jié)構(gòu)

　?、?水箱
　　一般由6 mm厚的鋼板卷制而成，直徑和高度則根據(jù)脈沖周期和設(shè)計(jì)流量確定。
　?、?布水主管
　　根據(jù)具體的設(shè)計(jì)流量來確定管徑大小(一般為200 mm～250 mm)。
　　③ 虹吸管
　　與布水管在進(jìn)水端一定高度處相連接，管徑一般為32 mm～40 mm。當(dāng)水箱中的水位超過虹吸管時(shí)能在管道內(nèi)形成快速的流體，同時(shí)將主管內(nèi)一定量的氣體帶走。
　?、?虹吸輔助管
　　與虹吸管的一定高度處相連接(見圖1)，起著流通氣體的作用，管徑一般為20mm。
　?、?虹吸破壞管
　　管徑一般為20 mm，吸氣端與水箱底距離為10 cm。

4 設(shè)計(jì)參數(shù)

　　虹吸式脈沖布水器設(shè)計(jì)計(jì)算圖見圖2。

　　一般根據(jù)設(shè)計(jì)流量Q和脈沖布水周期T兩個(gè)參數(shù)來確定布水器各部分的尺寸。
　　脈沖布水周期T由進(jìn)水階段t₁、虹吸階段t₂、脈沖布水階段t₃組成。t₁階段是從水進(jìn)入水箱開始到虹吸管剛要進(jìn)水時(shí)結(jié)束；t₂階段是從虹吸管進(jìn)水開始到吸氣結(jié)束；t₃階段是從脈沖開始到水箱中的水被吸完為止。
　　在理想的條件下以流量為50m^3/h和脈沖周期為6 min為例來設(shè)計(jì)虹吸脈沖布水器各部分尺寸。
　?、?水箱的尺寸
　　水箱直徑D一般設(shè)計(jì)為2.0 m。由于每次脈沖的時(shí)間為6 min，故脈沖的次數(shù)為10次/h，每次進(jìn)水量為5m³，水箱高度h₄為1.8 m左右(包括保護(hù)高度0.2 m) 。?
　?、?h₅高度
　　實(shí)際安裝中為了保證虹吸管中水流的速度，一般確定h₅的高度為1.0 m～1.2 m。
　?、?布水主管管徑
　　為了達(dá)到較好的脈沖效果和縮短脈沖時(shí)間，一般將布水主管管徑R設(shè)計(jì)為250 mm。
　?、?吸氣時(shí)間t₂
　　按照1體積的氣體需要1體積的水來帶走進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)水達(dá)到虹吸管口下端口時(shí)主管中氣體體積為V1，所需水量則為V1，其值可用下式計(jì)算。?
?　　　　　V₁=π(R/2)²(2h₃+h₅-h₁)　　　　(1)?
　　用下式可計(jì)算出理想條件下將氣體帶走的時(shí)間?t₂。
　　　　　　dQ=s1v1dt?　　　　(2)?
　　式中 ?s₁——虹吸管橫截面積，設(shè)虹吸管管徑為r1，則s1=π(r1/2)²
?　　　　　v1——dt時(shí)刻虹吸管中的水流速度
　　一般只考慮進(jìn)水因素的影響，則
?　　　　　v1=(2gh)^1/2　　　(3)?
　　式中 ?h——t₂時(shí)間內(nèi)進(jìn)水高度?
?　　　　　h=Qt/s　　　　　　(4)?
　　式中 ?Q——設(shè)計(jì)進(jìn)水量?
?　　　　　s——水箱橫截面積，s=π(D/2)²
　　對式(2)積分可得v1與t的關(guān)系式?？紤]到h₃與h₄相差不大故將h₃用h₄代替，根據(jù)式(1)和前面所列出的高度可粗略計(jì)算出V₁=0.18m³。取虹吸管管徑 為40 mm，計(jì)算出t₂=87 s(實(shí)際時(shí)間為90～100 s)。?
　?、?脈沖布水時(shí)間t₃
　　設(shè)布水主管內(nèi)dt時(shí)刻的流量為dQ，則：?
　　　　　　　dQ=v₂s₂dt
　　式中 ?v₂——dt時(shí)刻的管內(nèi)水流速度，
?　　　　　　v₂=(2gh)^1/2?
?　　　　s₂——布水主管橫截面積，s2=π(R/2)²
　　在水箱內(nèi)：
　　　　　　　dQ=sdh
　　式中 dh——水箱內(nèi)dt時(shí)刻下降的水位高度
　　在理想條件下根據(jù)物料平衡得∫sdh=∫s₁(2gh)^1/2dt，考慮到主管在進(jìn)水的過程中進(jìn)水不間斷，取水高為1.8 m，計(jì)算得?t₃=40 s(實(shí)際運(yùn)行時(shí)一般在40 s左右)。?
　　⑥ 進(jìn)水階段h₁高度
　　已知?t₂=90 s，t₃=40 s，當(dāng)整個(gè)脈沖周期確定為6 min時(shí)進(jìn)水階段的時(shí)間約為4 min，故可根據(jù)Q與水箱面積計(jì)算出h₁為1.0 m左右。如果還想縮短脈沖周期可適當(dāng)增加h₂的高度。

5 應(yīng)注意的問題

　?、?應(yīng)保持整個(gè)虹吸布水系統(tǒng)密封，不得有漏氣之處。
　　② 在運(yùn)行時(shí)虹吸管中有一部分水在帶走氣體的同時(shí)要流走，因此需要在池內(nèi)另外設(shè)置水箱將其引到池底。
　?、?池長與池寬的比一般為1∶1，且長度不能超過8 m，否則布水將會不均勻。
　?、?池高應(yīng)在6.5 m以上以防脈沖過程中污泥流失過多。

　　虹吸式脈沖布水器已在流量為1000～6 000m³/d的漂洗廢水和印染廢水處理工程上得到具體應(yīng)用。它布水較均勻，同時(shí)具有攪拌污泥的功能，能提高處理效率，值得在類似的污水處理工程中推廣應(yīng)用。

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　　收稿日期：2002-04-09