1.1滗水器概述

序批式活性污泥处理法（又称间歇式曝气Sequencing Batch Reacyor）是国内近年来采用较多的污水处理方法之一。它是在单一的反应池内，按照进水、曝气、沉淀、排水等工序进行活性污泥处理的处理工艺，其污水处理单元操作，可按程序、有序反复地连续进行。一般每周期4~8小时，特殊工程水质条件下也有多于8小时的。在配置了先进的测控装置后，可实现全自动运行。该工艺因具有投资省、效率高、节省占地面积等诸多优点而被广泛使用，特别是经改进后的变形工艺（CASS、CAST、ICEAS、DAT-IAT），还能进行生物除磷脱氮，耐负荷冲击能力增强，所以应用更加广泛，单池容积也越来越大，规模也越来越大。

滗水器是SBR及其变形的水处理工艺在沉淀阶段为排除与活性污泥分离后的上清液而设置的专用设备，其最基本的功能应满足如下要求：

（1）追随水位连续排水的性能：为收集泥水分离后清澄的上清液，滗水器的集水器（又称堰口）应靠近水面，在上清液排出的同时，能随反应池水位的变化而变化，具有连续排水的性能。

（2）定量排水的功能：滗水器在滗水（排水）时应既能不扰动沉淀的污泥，又能不将池中的浮渣带出，按规定的流量排放。

（3）有高可靠性：滗水器在排水或停止排水的期间，有序的动作应正确、平稳、安全、可靠、耗能小、使用寿命长。

在设计、制造滗水器时，必须考虑以下事项：

（1）不同的滗水器其结构性能均有较大的差异，部分滗水器由于自身结构的制约，限制了滗水深度。为了保证出水水质和单位时间的滗水量，设计时应根据工艺要求，确定合理的滗水范围、滗水速度和滗水时间。

（2）滗水器滗水初期，由于排水管道通常充满空气，刚进水时易发生气阻，尤其是设计中排水管道采用满流或接近满流时，应采取必要的排气措施。

（3）对介于气、液二相之间的滗水部件应考虑其材料适应性。

（4）当对滗水速度有较高要求时，须采取可靠的措施防止速度过大而扰动沉淀的污泥。

（5）当采用的滗水器在曝气阶段有污水进入的可能时，在滗水操作前，应考虑污水排出的措施。

（6）设计时应着重考虑浮力与重力的平衡问题，以使所耗的功率最小。

（7）依靠恒定浮力的滗水器，其浮力在滗水时应始终大于重力，并有足够的裕度，避免在滗水过程中发生下沉现象。

（8）不同的滗水器，在考虑其集水器形式时，应注重浮渣档板的设计，避免浮渣进入滗水管。

（9）设计滗水器时，应尽可能减少机械摩擦构件，以便减少易损件及其更换的频率。

（10）集水器及排水通道设计时，尽可能保持均匀集水和较小的阻力。

1.2滗水器分类

滗水器的型式通常按以下方法分类：

（1）按集水器在水池中位置的变化与否分为固定式和升降式（又称浮动式）两个大类。集水器的位置始终不变的称为固定式；位置变化的称为升降式。

（2）按排水原动力的种类分为虹吸式、重力式和泵吸式。很明显，利用流体的虹吸原理作原动力的称为虹吸式；依靠流体的重力位能而自流排放的称为重力式；而采用动力泵输送的称为泵吸式。

（3）按排水管性质分为柔性管、刚性管两类。

（4）按集水器追随水位变化的力分为恒浮力、变浮力、机械力和复合力4种。

（5）按集水方式分为穿孔管式、堰槽式、吸口式和堰门式。

（6）按集水口的密封力种类分为重力、浮力、机械力和挡渣板。

目前，滗水器的分类如下表所示。

 

滗 水 器 分 类

形式	类    别				说       明
固 定 式	虹吸式				靠虹吸作用完成排水作用
	重力式	固定 管式	单层		靠固定的穿孔管集水，由阀门控制排水
			双层
			多层
		短管式			靠喇叭管集水，由阀门控制排水
升     降     式	按集水方式	堰槽式	圆形堰		堰槽为环形状，堰式进流
			矩形堰		堰槽单面或多面开口，堰式进流
		穿孔管式	单(多)管		以单（多）根管道集水
		吸口式	虹吸式		靠水下虹吸口滗水
			泵吸式		一般靠泵类设备完成滗水动作
		堰门式			靠门板的上下移动，完成闲置与滗水
	按排水管性质	柔性管	软管		以柔性管易变形性作为追随水位变化的主要方法
			波纹管
		刚性管	可伸缩套筒		以可伸缩的套筒作为追随水位变化的方法
			旋臂直管		以刚性直管的转动作为追随水位变化的主要方法
			肘节直管		以多节直管通过回转接头作为追随水位变化的主要方法
	按追随水位变化的力	恒浮力	阀控		定期开启阀门完成排水，反之则闲置
			门控		利用拍门原理，使集水槽闭口、闲置，反之滗水
		变浮力	注气		给浮筒注气并排出浮筒内的水，使集水管上浮，完成闲置；反之，排气则完成滗水
			压筒		将浮筒下压，使集水口抬高，闲置；反之则滗水
		机械力	螺杆传动		以螺杆的传动，完成闲置和滗水
			钢索传动		以钢索牵引使集水口抬出水面而闲置，重力滗水
		复合力			以浮力、机械力等相互配合、叠加，完成滗水和闲置动作
	按流体原动力分			有动力	用泵将水池的上清液提升到池外后排放
				无动力	利用水池上清液的位能，重力自流到池外排水沟
	按集水口密封形式分			重力	利用球体自重密封集水口防止污水进入滗水管
				浮力	利用浮球浮力密封集水口防止污水进入滗水管
				机械力	利用弹簧弹力、空气压力等而密封集水口防止污水进入滗水管
				无密封	滗水时采用挡渣板隔绝浮渣，闲置时离开水体处于水面上方

 

虽然，以上介绍的种类繁多，但最常用的形式是螺杆旋转式滗水器、波纹管钢索和注气式滗水器、软管泵吸式、软管浮筒式滗水器和虹吸式滗水器等，其结构见下表。

常用滗水器的结构形式

滗水器类别 分类因素	螺杆 旋转式	波纹管 钢索式	波纹管 注气式	软管 泵吸式	软管 浮筒式	虹吸式
集水器位置变化与否	变化	变化	变化	变化	变化	不变
原动力种类	重力	重力	重力	电力	重力	虹吸式
排水管性质	旋臂直管 肘节直管	波纹管	波纹管	柔性软管	特制软管	刚性管道
追随水位变化的力	恒浮力 机械力	恒浮力	浮力或 机械力	恒浮力	恒浮力	/
集水方式	矩形堰	矩/圆形堰	矩/圆形堰	圆形堰	圆形堰	支管管口
集水口密封方式	挡渣板	挡渣板	浮箱挡渣	挡渣板	浮力 或重力 或机械力	管口向下
滗水与闲置控制装置	螺杆传动	钢丝绳传动	电磁阀	水泵	出水阀门	电磁阀

 

1.2.1 螺杆式旋转滗水器

旋转式滗水器一般用于大型SBR反应池中排水，其滗水深度一般可至3m左右。由于其机构限制，对堰口移动速率有较高要求，设计应根据不同的工艺要求，采取可靠的控制堰口移动速率的措施。一般应采取等速率移动形式，当采用其他机构，而不能使集水口均速下降时，应考虑速度补偿措施或设立伺服机构。

旋转式滗水器由集水槽、排水管、回转支座、连杆装置、导轨及传动装置等组成，如下图所示。

                         1.2.1 图：旋转式滗水器工作原理示意图

当需要排水时，控制元件给出信号（全自动型通过泥水界面计或OPR测定仪等元器件；半自动型通过液位计、时间继电器等元件），指令传动装置工作，螺母旋转，螺杆均速下降，撑杆按一定轨迹运动，使集水堰槽按设定速度下移，完成均量滗水。

当滗水结束后，可由液位控制仪给出最低极限信号，电机反转，牵引集水堰槽上移，回到预置位置，等待完成下一个循环。

在进水水位上升的速度大于集水堰槽上升的速度时，可考虑采用变极电机，使集水堰槽复位速度加快；也可采用开合螺母，当集水堰槽上移时，开合螺母脱开，使集水堰槽依靠浮力上移。

如将滗水过程安排在沉淀过程中，首先应考虑滗水范围问题，确保集水堰槽的下移速度不大于污泥下沉速度，在保证不影响污泥沉淀的同时，缩短循环周期时长。

1.2.2 波纹管钢索式和注气式滗水器

波纹管滗水器总体一般由浮筒、堰槽、柔性排水管和导轨等组成，追随水位变化的力可以是恒浮力，也可以是变浮力，还可以是机械力。柔性排水管可以是橡胶软管，也可以是波纹管。一般考虑排水管子越粗柔性越差，故此类滗水器流量不宜过大，一般为150~200m³/h。

（1）波纹管注气式滗水器

依靠给浮筒或浮箱内注气，产生浮力，使集水堰槽浮出水面而使滗水器闲置；反之进行滗水。由于其追随水位变化的力是浮力，故通常也称为浮筒式滗水器。如下图所示。

 

图1.2.2 几种集水堰口形式的波纹管注气式滗水器工作原理示意图

 

（2）波纹管钢索式滗水器

依靠安装在工作桥上的驱动装置，吊起集水堰槽使之浮出水面而闲置；反之放松钢丝绳而滗水。如下图所示。

1.2.3 软管泵吸式滗水器

如图所示，软管泵吸式滗水器主要浮筒、潜水泵、

柔性排水管和导轨组成，其追随水位变化是靠浮力，也

依靠排水管的柔变或伸缩，泵的吸入口用档板式浮筒围

住，阻止浮渣的流入。曝气时吸入口会进入污水，故滗

水前必须先排污水。

1.2.4 软管浮筒式滗水器

近年来，国内在消化吸收国外最新型滗水器的基础

上研制了新型的、具有自我知识产权的无动力滗水器。

这类滗水器主要由浮筒、滗水管、防渣阀、特制软管和

支架组成，其闲置和滗水均由用户配备的池外阀门控制。

集水堰口的密封力主要有球体重力和空心球浮力。

（1）重球密封集水堰口的结构如下图(a)所示，在闲         图1.2.3 软管泵吸式滗水器

置阶段，重球在重力和浮力的综合作用下，由于重力大于

浮力，所以重球堵住集水堰口，曝气时的气泡、浮渣、污泥均无法进入滗水管内，使滗水管内始终积蓄清水；需要排水时，与滗水管、特制软管连通的池外阀门开启，重球在重力、浮力和流动压力的综合作用下，重球离开集水堰口而被推向球笼另一端，清水从集水堰口进入滗水管内，通过特制软管、阀门和外部管路而排放，直到水池水位到达最低水位时，池外阀门关闭，重球在重力的作用下又重新压住集水堰口，完成一个循环。

               

(a) 重球密封集水堰口结构图

(b) 浮球密封集水堰口结构图

 

 

（2）浮球密封集水堰口的结构如上图(b)所示。在闲置阶段，浮球在重力和浮力的综合作用下，由于浮力大于重力，所以浮球顶住集水堰口，曝气时的气泡、浮渣、污泥均无法进入滗水管内，使滗水管内始终积蓄清水；需要排水时，与滗水管、特制软管连通的池外阀门开启，浮球在重力、浮力和流动压力的综合作用下，浮球离开集水堰口而被推向球笼的最下端，清水从集水堰口进入滗水管内，通过特制软管、阀门和外部管路而排放，直到水池水位到达最低水位时，池外阀门关闭，浮球在浮力的作用下又重新顶住集水堰口，完成一个循环周期。

1.2.5 虹吸式滗水器

虹吸式滗水器由虹吸管、U形管、出水母管、电磁阀和空气系统组成。当需要排水时，电磁阀打开，积聚在虹吸管上部的空气被放掉，关闭电磁阀，使之形成虹吸，自动排水，直至真空破坏后，停止排水，等待下一个循环。