一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱的制作方法

本发明属于污水处理设备技术领域，涉及一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱。

背景技术：

城市污水在进行过滤净化后，能够进行再次利用，常规的处理工艺中，包含了过滤、沉淀等，现代科技对于污水的处理的过程中，还会引入生物反应这道工序，通过具有特殊降解能力的微生物接种至污水中的进行反应，以将一些有害的元素进行分解、降解。目前，用于将污水转装入的微生物反应容器通常为生物滤池，现代工业中，生物滤池通常还包括能承受较高负荷的高负荷生物滤池、塔式生物滤池和曝气生物滤池。

塔式生物滤池的原理是使污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，将污水中的有机质被净化，进而过滤出无机化的水。塔式生物滤池净化后的水会从生物滤池底部流出，因为入水量的不确定性，所以无法单纯的通过过滤时间来判断具体生物滤池中完成过滤的流水量，这是因为塔式生物滤池中冲入的污水的液面高度是无法确定的，倘若滤池内液面高度高，那么底部污水的压强会更大，进行排水过滤的效率肯定也会更高，而倘若滤池内液面高度低，则底部污水的压强会更小，进行排水过滤的效率肯定会更低，另外，又由于不同污水中涵盖的有机质的重量是不同的，所以就算通入相同体积的污水，也无法确定净化而出的流水总量，除此自外还有很多因素导致了人们没办法通过时间来准确判断过滤完成的流水量。

对此可以采用称量的形式来准确化数据，例如先将从滤池中排出的流水引入到一个水箱中，然后对该水箱中的水进行称量。但由于污水的排出量很大，所以采用称重的形式会产生极大的不便性，因为需要提供十分庞大的秤才能完成；而采用液面高度刻度表进行读数的形式，又需要在水箱内配备检测装置来进行读取。

因此，发明人小组试想：倘若设计一个临时中转水箱和一个总水箱，先将净化出的流水引入到临时中转水箱中，并达到一定的预设量后，自动排入到总水箱中，那么，就可以把总水箱中的流水单元化，也就是将过滤后得到的水量进行单元化，每一个单元即为临时中转水箱中预设值的流水量。例如：临时中转水箱中每达到1l的流水就会自动排入到总水箱中，那么，总的流水量其实就是临时中转水箱自动排水的次数乘以1l，这就能获得非常准确的数据，非常便于人们进行计量总体流水量。

所以，设计一种临时中转水箱，并且设计出能够通过某种形式在达到预设值后自动排出流水，来形成计量单元，具有一定的意义和研究价值。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的塔式生物滤池净化后所获得的流水量的计量方式不佳的问题，而提出的一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱，其特征在于：包括箱体、竖向固定设在箱体内的限位挡板、处于箱体内的浮块、固定设置在箱体内的顶部开关组件和底部开关组件、横向滑动设置在箱体底部的挡水板，箱体的底部开设有出水口，挡水板滑动的过程中能与出水口对齐将其堵住或与出水口错开使其通透，限位挡板与箱体侧壁之间形成限位腔，限位挡板上开设有若干漏水孔，该漏水孔使限位腔与箱体内部连通，浮块设置在限位腔能并只能在限位腔的高度方向上来回浮动，顶部开关组件和底部开关组件分别处于限位腔的上方和下方，浮块的密度小于通入箱体内的流水的密度以使箱体内具有流水后浮块会浮在液面上，浮块浮动到顶部时会触碰到顶部开关组件，浮块下降到底部时会触碰到底部开关组件，顶部开关组件能驱使挡水板相对于出水口错开使其通透，底部开关组件能驱使挡水板相对于出水口对齐使其堵住。

在上述的一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱中，所述的顶部开关组件包括固定设置在箱体上的顶部限位套筒、升降滑动套设在顶部限位套筒上的顶部开关、固定设置在顶部开关上的顶部横杆、横向滑动设置在顶部横杆上的横向顶部滑块、中间端通过一摆杆转轴转动设置在箱体上的顶部摆杆、中间端通过一拨杆转轴转动设置在箱体上的顶部拨杆、滑动设置在顶部拨杆上的斜向顶部滑块；顶部开关的尾端设有顶部滑杆并通过该顶部滑杆套设在顶部限位套筒内，顶部滑杆的口径小于顶部开关的口径，顶部滑杆上套设有一顶部弹性件，顶部弹性件的两端分别固定在顶部限位套筒的底面和顶部开关的顶面，顶部开关的底部设有顶部顶头；顶部摆杆的一端转动设置在横向顶部滑块上、另一端转动设置在斜向顶部滑块上；顶部开关处于被顶部弹性件弹出的自然状态下时：摆杆转轴的高度高于横向顶部滑块，拨杆转轴的高度低于横向顶部滑块；挡水板上设有第一顶板，顶部拨杆上的底端能贴于第一顶板上；顶部开关上移的过程中：通过横向顶部滑块在顶部横杆上的滑动带动顶部摆杆相对于摆杆转轴的转动，再通过斜向顶部滑块的在顶部摆杆的滑动带动顶部拨杆相对于拨杆转轴的转动，顶部拨杆转动后其底端最终会顶到第一顶板以驱使挡水板的横向滑动。

在上述的一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱中，所述的底部开关组件包括固定设置在箱体上的底部限位套筒、升降滑动套设在底部限位套筒上的底部开关、固定设置在顶部开关上的底部横杆、横向滑动设置在底部横杆上的横向底部滑块、中间端通过一转杆转轴转动设置在箱体上的底部转杆；底部开关的尾端设有底部滑杆并通过该底部滑杆套设在底部限位套筒内，底部滑杆的口径小于底部开关的口径，底部滑杆上套设有一底部弹性件，底部弹性件的两端分别固定在底部限位套筒的顶面和底部开关的底面，底部开关的顶部设有底部顶头；底部转杆的一端转动设置在横向底部滑块上；底部开关处于被底部弹性件弹出的自然状态下时：转杆转轴的高度低于横向底部滑块；挡水板上设有第二顶板，底部转杆上背向横向底部滑块的一端能贴于第二顶板上；底部开关下移的过程中：通过横向底部滑块在底部横杆上的滑动带动底部转杆相对于转杆转轴的转动，底部转杆转动后期端部会顶到第二顶板驱使挡水板的横向滑动。

在上述的一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱中，所述顶部拨杆的两个极限位置所产生的横向位移与底部转杆的两个极限位置所产生的横向位移相同。

在上述的一种塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱中，所述的底部转杆、顶部拨杆位于第一顶板和第二顶板之间。

与现有技术相比，本单元计量水箱能在其内部的流水达到预设量后自动排出，实现单元计量的功能。

附图说明

图1是箱体内流水达到预设位置时，浮块将顶部开关顶到最高处时的状态原理图；

图2是箱体内流水逐渐流失后，浮块随着液面而下降并已经脱离与顶部开关接触位置但还未接触到底部开关时的状态原理图；

图3是箱体内流水完全流失后，浮块已经将底部开关时压到最低处时的状态原理图；

图4是箱体内重新进行下一次的储水过程中，浮块随着流水液面上升已经脱离底部开关但还未第二次接触到顶部开关时的状态原理图；

图5是顶部开关组件处于未被浮块上压时的状态原理图；

图6是顶部开关组件处于已经被浮块上压至最高处的状态原理图；

图7是顶部开关组件处于未被浮块上压时的顶部开关、顶部横杆、横向顶部滑块、顶部摆杆的位置状态度；

图8是顶部开关组件处于已经被浮块上压至最高处的顶部开关、顶部横杆、横向顶部滑块、顶部摆杆的位置状态度；

图9是底部开关组件处于未被浮块下压时的状态原理图；

图10是底部开关组件处于已经被浮块下压至最低处的状态原理图；

图11是本单元计量水箱的结构原理简图；

图中，1、顶部限位套筒；2、顶部开关；3、顶部横杆；4、横向顶部滑块；5、摆杆转轴；6、顶部摆杆；7、拨杆转轴；8、顶部拨杆；9、斜向顶部滑块；10、顶部滑杆；11、顶部弹性件；12、第一顶板；13、底部限位套筒；14、底部开关；15、底部横杆；16、横向底部滑块；17、转杆转轴；18、底部转杆；19、底部滑杆；20、底部弹性件；21、第二顶板；22、挡水板；23、出水口；24、箱体；25、限位挡板；26、浮块；27、限位腔；28、顶部开关组件；29、底部开关组件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图11所示，本塔式生物滤池的物理自检单元计量水箱包括箱体24、竖向固定设在箱体24内的限位挡板25、处于箱体24内的浮块26、固定设置在箱体24内的顶部开关组件28和底部开关组件29、横向滑动设置在箱体24底部的挡水板22，箱体24的底部开设有出水口23，挡水板22滑动的过程中能与出水口23对齐将其堵住或与出水口23错开使其通透，限位挡板25与箱体24侧壁之间形成限位腔27，限位挡板25上开设有若干漏水孔，该漏水孔使限位腔27与箱体24内部连通，浮块26设置在限位腔27能并只能在限位腔27的高度方向上来回浮动，顶部开关组件28和底部开关组件29分别处于限位腔27的上方和下方，浮块26的密度小于通入箱体24内的流水的密度以使箱体24内具有流水后浮块26会浮在液面上，浮块26浮动到顶部时会触碰到顶部开关组件28，浮块26下降到底部时会触碰到底部开关组件29，顶部开关组件28能驱使挡水板22相对于出水口23错开使其通透，底部开关组件29能驱使挡水板22相对于出水口23对齐使其堵住。

本设计基于的原理是物理方法中的浮力定律，因为浮块26的密度小于流水的密度，所以当箱体24内具有流水时，浮块26必然会浮在流水的液面最高位置处，而因为限位挡板25与箱体24侧壁之间形成了限位腔27，把浮块26设置在限位腔27内就能限制浮块26只能在限位腔27的高度方向上活动，随着流水液面是上升，浮块26会浮动到与顶部开关组件28接触的位置，这就是我们进行预设的高度位置，当达到这个高度位置时，箱体24内的流水即为一个计量单元，此时顶部开关组件28会驱使挡水板22移动，使出水口23打开并将一个计量单元的流水排出，然后流水流失的过程中浮块26也会液面的下降而下降，知道流水排干后浮块26会接触到底部开关组件29，底部开关组件29又会驱使挡水板22的移动，使出水口23被堵住，这时就会进入下一次的计量。

该技术方案中，虽然出水口23打开的过程中也需要一定时间才能使箱体24内的流水全部流出，但是这个时间十分短暂，相对于生物滤池的膜渗透过滤时长是十分迅速的，所以可以忽略在该过程中从生物滤池引入箱体24内的微量流水带来的影响。

而顶部开关组件28和底部开关组件29要通过怎样的结构才能使挡水板22自动的横向来回滑动，这就是本发明的重要设计要素，具体的技术方案和工作原理如下：

图1～10是顶部开关组件28和底部开关组件29用于驱动挡水板22横向滑动的结构原理图，为了便于说明，发明人特意将图中将各个组件的尺寸比例以及相对位置距离进行了优化缩近以便于整体观察并描述原理，并且将箱体24的出水口23绘制在了挡水板22的下方以方便观察(实际上出水口23应该位于挡水板22的上方)，而应用过程中，各个零部件之间的间距都是要经过严格计算才能用于实施，因为应用环境场合的不同，具体的成品尺寸都是要经过严格计算的，本发明只提供结构原理，不具体提供各零部件完全准确的间距尺寸。

如图5～8所示，顶部开关组件28包括固定设置在箱体24上的顶部限位套筒1、升降滑动套设在顶部限位套筒1上的顶部开关2、固定设置在顶部开关2上的顶部横杆3、横向滑动设置在顶部横杆3上的横向顶部滑块4、中间端通过一摆杆转轴5转动设置在箱体24上的顶部摆杆6、中间端通过一拨杆转轴7转动设置在箱体24上的顶部拨杆8、滑动设置在顶部拨杆8上的斜向顶部滑块9；顶部开关2的尾端设有顶部滑杆10并通过该顶部滑杆10套设在顶部限位套筒1内，顶部滑杆10的口径小于顶部开关2的口径，顶部滑杆10上套设有一顶部弹性件11，顶部弹性件11的两端分别固定在顶部限位套筒1的底面和顶部开关2的顶面，顶部开关2的底部设有顶部顶头；顶部摆杆6的一端转动设置在横向顶部滑块4上、另一端转动设置在斜向顶部滑块9上；顶部开关2处于被顶部弹性件11弹出的自然状态下时：摆杆转轴的高度高于横向顶部滑块4，拨杆转轴7的高度低于横向顶部滑块4；挡水板22上设有第一顶板12，顶部拨杆8上的底端能贴于第一顶板12上；顶部开关2上移的过程中：通过横向顶部滑块4在顶部横杆3上的滑动带动顶部摆杆6相对于摆杆转轴的转动，再通过斜向顶部滑块9的在顶部摆杆6的滑动带动顶部拨杆8相对于拨杆转轴7的转动，顶部拨杆8转动后其底端最终会顶到第一顶板12以驱使挡水板22的横向滑动。

为了便于理解，可以先看图7和图8，单独观察顶部开关2、顶部横杆3、横向顶部滑块4、顶部摆杆6的联动原理。图7是顶部开关2还没有被浮块26向上顶动时的状态，当顶部开关2上移后，横向顶部滑块4会在顶部横杆3上滑动，又由于顶部摆杆6的一端转动连接在横向顶部滑块4上，所以横向顶部滑块4的活动必然会驱使顶部摆杆6的位置关系发生变化，然而顶部摆杆6的中间端已经通过摆杆转轴转动连接在箱体24上了，所以顶部摆杆6的运动实际上就是以摆杆转轴进行转动，当顶部开关2上移到顶部弹性件11被完全压缩的最高位置时，就会呈现图8所示的状态。

然后，再来观察图5和图6，图5是顶部开关2还没有被浮块26向上顶动时的状态，上段论述中已经知道顶部开关2的上移会带动顶部摆杆6相对于摆杆转轴进行转动，这时候顶部摆杆6的另一端又转动连接在斜向顶部滑块9上，且该斜向顶部滑块9滑动设置在顶部拨杆8上，顶部拨杆8的中间端又通过拨杆转轴7相对于箱体24转动设置。所以，顶部摆杆6的转动会带动斜向顶部滑块9在顶部拨杆8上的活动，最终就会带动顶部拨杆8以拨杆转轴7为中心进行转动，当顶部开关2上移到顶部弹性件11被完全压缩的最高位置时，就会呈现图6所示的状态。

图5到图6的变化，最终的目的就是为了让顶部拨杆8的底端位置变化，进而顶到第一顶板12上，以带动挡水板22的移动。

如图9～10所示，底部开关组件29包括固定设置在箱体24上的底部限位套筒13、升降滑动套设在底部限位套筒13上的底部开关14、固定设置在顶部开关2上的底部横杆15、横向滑动设置在底部横杆15上的横向底部滑块16、中间端通过一转杆转轴17转动设置在箱体24上的底部转杆18；底部开关14的尾端设有底部滑杆19并通过该底部滑杆19套设在底部限位套筒13内，底部滑杆19的口径小于底部开关14的口径，底部滑杆19上套设有一底部弹性件20，底部弹性件20的两端分别固定在底部限位套筒13的顶面和底部开关14的底面，底部开关14的顶部设有底部顶头；底部转杆18的一端转动设置在横向底部滑块16上；底部开关14处于被底部弹性件20弹出的自然状态下时：转杆转轴17的高度低于横向底部滑块16；挡水板22上设有第二顶板21，底部转杆18上背向横向底部滑块16的一端能贴于第二顶板21上；底部开关14下移的过程中：通过横向底部滑块16在底部横杆15上的滑动带动底部转杆18相对于转杆转轴17的转动，底部转杆18转动后期端部会顶到第二顶板21驱使挡水板22的横向滑动。

先看图9，图9是底部开关14还没有被浮块26向下压动时的状态，当底部开关14下移后，横向底部滑块16会在底部横杆15上滑动，又由于底部转杆18的一端转动连接在横向底部滑块16上，所以横向底部滑块16的活动必然会趋势底部转杆18的位置发现变化，然而底部转杆18的中间端已经通过转杆转轴17转动连接在箱体24上了，所以底部转杆18的运动实际上就是以转杆转轴17进行转动，当底部开关14下移到底部弹性件20被完全压缩的最低位置时，就会呈现图10所示的状态。

其中，顶部拨杆8的两个极限位置所产生的横向位移与底部转杆18的两个极限位置所产生的横向位移相同，底部转杆18、顶部拨杆8位于第一顶板12和第二顶板21之间，

然后，了解完顶部开关组件28和底部开关组件29的基本原理后，在结合图1～4，一个周期性的运动就呈现了出来：

先看图1，该状态下箱体24内的流水已经达到了预设计量单元值，该图示状态下浮块26已经压动顶部开关2，通过顶部拨杆8的底端顶到第一顶板12上使挡水板22右移，此时挡水板22就不再堵住出水口23，流水从箱体24内流出。

然后看图2，随着流水从箱体24流出后，箱体24内储存的流水液面也就会下降，浮块26下降，在顶部弹性件11的作用下使顶部开关2复位到底部位置，顶部拨杆8的底端与第一顶板12分离产生一定间距，可以将该间距的横向位移计量为a。

接着看图3，当箱体24内的流水完全流失后，浮块26下移到最低位置，浮块26本身的重力作用就会压动底部开关14下移到最低位置，然后通过底部转杆18的端部顶到第二顶块上使挡水板22左移，此时挡水板22重新堵住出水口23，使箱体24内部容腔又能进行下一次的储存流水。

最后到了图4，当箱体24内又逐渐重新补充入流水后，浮块26又会随着流水液面的上升而浮起，浮块26脱离底部开关14后在底部弹性件20的作用下底部开关14会复位，最终使底部转杆18的端部与第二顶板21分离并产生一定间距，将该间距的横向位移计量为b。

图4过后就会回归到图1所示的状态，形成周期循环。

间距a和间距b是相同的，这种设计是为了保证挡水板22周期性左移和右移的距离完全一致。

另外，之所以要设计顶部弹性件11和底部弹性件20，让间距a和间距b进行自我归位，是非常关键的一个设计要素，这是为了避免挡位的现象。试想，如果图1不经过图2的归位过程，而是直接进入图3，那么观察图1直接到图3的过程，就能看出间距a不归位的前提下，底部转杆18是没办法带动第二顶板21向左移动的，因为第一顶板12此时正被顶部拨杆8的底端阻挡着，压根就没法向左移动；同理，间距b不归位也会产生挡位的现象。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。