由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器及使用方法

技术领域

本发明涉及重力冲洗模拟测试技术领域，特别涉及由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器及使用方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，一些建于上世纪70-90年代的位于城市中心城区的中小型污水处理厂逐渐被城市发展所形成的商业区和居民区包围。这些污水处理厂运行过程中产生的废水、废气等污染物质会对周边居民的生活环境和水环境质量的改善产生不利影响。

鉴于水环境治理的现实需求，已有城市出台相关规划政策明确了水环境治理理念将实现由末端治理向系统治理转变，并将逐步形成覆盖源头、过程和末端的全过程、全方位污水治理体系。

在此政策背景下，如果能结合中心城区污水系统布局的契机，优化调整现有中小型污水处理厂成为初期雨水调蓄池，使其服务于周边雨水系统，这将不仅有效解决中心城区中小型污水处理厂周边厂群矛盾，还能利用雨水调蓄池收集初期雨水，有效改善城市河道水环境质量。

然而，雨水调蓄池作为一项行之有效的控制初期雨水污染的工程性措施，其系统能否及时有效地清除池内淤积物是影响调蓄池有效池容及其调蓄效应能否有效发挥的重要因素。

由于初期雨水径流中携带了地面和管道沉积的有机污染物等污物杂质，初期雨水调蓄池在使用后底部不可避免地滞留沉积杂物，淤积一定厚度的淤泥。初期雨水滞留在池内数小时后，沉积下来的水中悬浮颗粒物和有机污染物等污物杂质如果不及时进行清理会造成污物变质，产生异味；而且沉积物积聚过多将减少调蓄池的有效容积，使调蓄池失去对初期雨水的调蓄作用和控制污染的能力，还可能恶化水泵的进水条件而改变调蓄池的流态。

因此，在污水处理厂现有处理设施功能调整为雨水调蓄池的设计过程中，迫切需要一种模拟方法或者模拟装置来辅助设计和验证改制设计的雨水调蓄池的选型尺寸和冲淤效果。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器及使用方法，实现的目的是可就现有污水处理构筑物改造为调蓄设施后的防淤积与冲淤效果进行模拟，通过不同工况条件的冲淤模拟试验，获得相应的选型设计参数和尺寸，并验证改制设计的雨水调蓄池的冲淤效果，以有效评估污水处理设施转型改造为雨水调蓄设施后对环境影响的改善效果。

为实现上述目的，本发明公开了由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器，包括冲洗水槽。

其中，所述冲洗水槽的一端设有水槽上支架，下面设有水槽下支架；

所述冲洗水槽内沿长度方向依次包括蓄水区、储水及冲洗区，以及排泥区；

所述蓄水区和所述储水及冲洗区之间设有插槽，通过在所述插槽内设置与所述插槽呈移动副连接的插板调节所述蓄水区的水位高度，以及所述插板下边缘与所述插槽底部间形成的冲洗孔的大小；

所述蓄水区和所述储水及冲洗区之间，所述插槽的下方设有隔板，通过所述隔板间隔所述蓄水区和所述储水及冲洗区；

所述隔板靠近所述蓄水区和所述储水及冲洗区底部的位置设有开孔；所述开孔上设有使用气缸提供动力源来控制压力门开合的压力阀门；

所述排泥区设有排泥阀；

所述水槽下支架与所述冲洗水槽所述蓄水区一端之间设有最少两个螺旋升降支座，与所述冲洗水槽所述排泥区一端之间通过铰链形成回转副连接。

优选的，所述压力阀门的所述压力门与所述隔板之间形成铰链连接；

所述气缸的活塞和缸体均通过传动杆分别与所述压力门，以及所述冲洗水槽的侧壁连接，形成滑块摆动机构；

当所述气缸的所述活塞相对所述缸体伸缩时，驱动所述压力门相对所述隔板摆动。

更优选的，所述气缸与所述冲洗水槽的侧壁之间通过所述传动杆和固定横架形成回转副连接。

优选的，所述水槽下支架的下面设有多个万向轮。

本发明还提供由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器的使用方法，步骤如下：

步骤1、根据所要模拟测试的蓄水位置或蓄水高度，调整所述蓄水区和所述储水及冲洗区之间的所述隔板的位置和所述隔板的高度；待调整后，将所述隔板和所述隔板的高度固定，并关闭所述压力阀门；

步骤2、根据所要模拟测试的冲刷斜面的倾斜度，调整所述水槽下支架下面的所述螺旋升降支座至所需的坡度；

步骤3、将含有一定量尘砂的雨水或直接采用收集到的初期雨水输入所述蓄水区和所述储水及冲洗区；

待液位逐渐上升至所要测试的任意高度后，关闭进水，静置一段时间，具体的时间间隔可根据实际模拟需要自行设定，一般为几小时到几天；

步骤4、待静置至预设的时间后，打开所述压力阀门的所述压力门，将所述蓄水区的水流泄至所述储水及冲洗区；

同时，打开所述排泥区的所述排泥阀，待所述蓄水区的水流将所述储水及冲洗区沉积的淤泥冲起来并带入所述排污区后经所述排泥阀排出；

步骤5、蓄水区中水流全部冲洗完毕，关闭所述压力阀门的所述压力门、所述闸门和所述排泥阀；

步骤6、在步骤1至5过程收集水力参数；

步骤7、重复步骤1至6，直至所有的所述水力参数的收集。

优选的，所述排泥阀处设置储泥桶；所述储泥桶用于储存执行冲洗程序时含有淤泥的混合泥水。

优选的，所述水力参数包括水力损失和冲洗末端速度。

本发明的有益效果：

本发明根据污水处理厂实际的SBR生物池池型及尺寸，按照几何相似和重力相似准则进行模拟缩小所建立，且蓄水区位置、蓄水高度和冲洗区坡度可调可变，可供实际工程实施前进行模拟验证，所获得准确的工程设计参数能大大降低工程设计风险，并节省成本。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的结构示意图。

图2示出本发明一实施例的纵向剖面结构示意图。

图3示出本发明一实施例的俯视方向示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图3所示，由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器，包括冲洗水槽1。

其中，冲洗水槽1的一端设有水槽上支架2，下面设有水槽下支架3；

冲洗水槽1内沿长度方向依次包括蓄水区4、储水及冲洗区5，以及排泥区6；

蓄水区4和储水及冲洗区5之间设有插槽7，通过在插槽7内设置与插槽7呈移动副连接的插板调节蓄水区4的水位高度，以及插板下边缘与插槽7底部间形成的冲洗孔的大小；

蓄水区4和储水及冲洗区5之间，插槽7的下方设有隔板8，通过隔板8间隔蓄水区4和储水及冲洗区5；

隔板8靠近蓄水区4和储水及冲洗区5底部的位置设有开孔；开孔上设有使用气缸11提供动力源来控制压力门开合的压力阀门9；

排泥区6设有排泥阀15；

水槽下支架3与冲洗水槽1蓄水区4一端之间设有最少两个螺旋升降支座12，与冲洗水槽1排泥区6一端之间通过铰链15形成回转副连接。

本发明的原理如下：

针对污水处理厂原有SBR生物池池长达120米的特殊池型，在功能改造过程中会存在冲淤受阻或冲淤不彻底的技术难点，制作了一套蓄水区4水位高度、蓄水水量和冲刷区冲击面坡度可调可变的重力冲洗的雨水调蓄池冲淤模拟装置系统。

本发明可用于测试原有SBR生物池改造为雨水调蓄池的水力冲刷效果，通过改变蓄水水位高度、蓄水水量和倾斜度获得相应的水力参数，辅助设计过程中蓄水挡墙等选型设计参数的确定，并验证改造后的雨水调蓄池的冲淤效果。

在实际应用中，根据相关的流体力学原理，按照1:10～1:20的比例对原有序批式SBR生物池进行比例缩小，并将蓄水区4位置、蓄水水位高度和冲刷区冲击面倾斜度设置为可调节。

在某些实施例中，压力阀门9的压力门与隔板8之间形成铰链连接；

气缸11的活塞和缸体均通过传动杆分别与压力门，以及冲洗水槽1的侧壁连接，形成滑块摆动机构；

当气缸11的活塞相对缸体伸缩时，驱动压力门相对隔板8摆动。

在某些实施例中，气缸11与冲洗水槽1的侧壁之间通过传动杆和固定横架10形成回转副连接。

在某些实施例中，水槽下支架3的下面设有多个万向轮13。

本发明还提供由SBR生物池改制的雨水调蓄池冲淤模拟器的使用方法，步骤如下：

步骤1、根据所要模拟测试的蓄水位置或蓄水高度，调整蓄水区4和储水及冲洗区5之间的隔板8的位置和隔板8的高度；待调整后，将隔板8和隔板8的高度固定，并关闭压力阀门9；

步骤2、根据所要模拟测试的冲刷斜面的倾斜度，调整水槽下支架3下面的螺旋升降支座12至所需的坡度；

步骤3、将含有一定量尘砂的雨水或直接采用收集到的初期雨水输入蓄水区4和储水及冲洗区5；

待液位逐渐上升至所要测试的任意高度后，关闭进水，静置一段时间，具体的时间间隔可根据实际模拟需要自行设定，一般为几小时到几天；

步骤4、待静置至预设的时间后，打开压力阀门9的压力门，将蓄水区4的水流泄至储水及冲洗区5；

同时，打开排泥区6的排泥阀，待蓄水区4的水流将储水及冲洗区5沉积的淤泥冲起来并带入排污区后经排泥阀排出；

步骤5、蓄水区4中水流全部冲洗完毕，关闭压力阀门9的压力门、闸门和排泥阀；

步骤6、在步骤1至5过程收集水力参数；

步骤7、重复步骤1至6，直至所有的水力参数的收集。

本发明可直观地模拟调蓄池淤泥的水力冲刷效果，还可以根据试验需要，调整调蓄池静置时间、蓄水区4位置、蓄水区4液位高度、冲洗区坡度，甚至调蓄池底部的材质，通过重复上述1～6的操作步骤完成一个批次的“蓄水-冲洗-再蓄水”的全流程雨水调蓄池冲淤模拟，测试及计算所要获取的参数，用于工程项目实施前的辅助设计和模拟验证，以降低工程设计风险。

在某些实施例中，排泥阀处设置储泥桶；储泥桶用于储存执行冲洗程序时含有淤泥的混合泥水。

在某些实施例中，水力参数包括水力损失和冲洗末端速度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。