虹吸流水系统及引流方法与流程

本申请涉及引流技术领域，尤其涉及一种虹吸流水系统及引流方法。

背景技术：

在虹吸管中，若进水口与u形进水管的液面高度存在一定距离，当水垂直跌落进入u形进水管时，因为落差造成的冲击，空气会被卷入水中形成气泡，如果流速较大，气泡就会随水流越过水封进入后面的虹吸管道并在虹吸管道最高处形成空气积存，当虹吸管道中空气积存区达到一定体积后，虹吸效应就会被破坏。

技术实现要素：

本申请的目的在于减少液体进入虹吸管过程中带入虹吸管液体的空气量，使虹吸流水系统能够长期稳定运行。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种虹吸流水系统，包括：

虹吸管，所述虹吸管包括u形进水管、出水管及连接所述u形进水管与出水管的连通管；

螺旋溜水器，所述螺旋溜水器设置于所述u形进水管内，液体通过所述螺旋溜水器上的螺旋导流路径流动；

溢流槽，所述虹吸管的出水管插入所述溢流槽内。

一种实施例中，所述螺旋溜水器的螺旋外径与所述虹吸管的u形进水管的内径适配。

一种实施例中，所述螺旋溜水器的底端悬置于所述u形进水管的水封液面之上。

一种实施例中，所述螺旋溜水器，包括：

垂直中心柱；

螺旋叶片，所述螺旋叶片设于所述垂直中心柱上，以使液体通过所述螺旋叶片形成的螺旋导流路径流动。

一种实施例中，所述垂直中心柱为垂直中通管。

一种实施例中，所述垂直中通管与螺旋叶片的连接位置下方开设预设数量的出气孔。

一种实施例中，所述螺旋叶片的上方起始端的高度低于垂直中心柱的顶端的高度。

一种实施例中，所述螺旋叶片的出水端的底端高度不高于所述垂直中心柱的底端高度。

进一步地，本申请还提供了一种引流方法，采用了上述任一项技术方案所述的虹吸流水系统，其中，引流方法，包括：

预先使虹吸流水系统处于满水状态，满足虹吸条件；

通过所述u形进水管的进水孔注入液体；

所述液体沿着螺旋溜水器的螺旋导流路径进入虹吸管的u形进水管；

当u形进水管中的液面高度高于溢流槽中的液面高度时，在所述虹吸效应作用下，液体通过虹吸管的连通管进入溢流槽。

进一步地，本申请还提供了一种污水处理系统，包括：

污水处理装置以及上述任一技术方案所述的虹吸流水系统，所述污水处理装置与所述虹吸流水系统相连。

与现有技术相比，本申请的方案具有如下优点：

本申请提供的虹吸流水系统，通过螺旋溜水器减少由于液体进入u形进水管时带入的空气量，降低u形进水管中生成气泡的概率，进而降低虹吸管内进入空气的概率，保证虹吸流水系统的虹吸功能的正常运行。

本申请提供的虹吸流水系统，利用螺旋溜水器将液体从u形进水管外部引入u形进水管，采用螺旋溜水器上具有倾斜角度的螺旋叶片将液体滑至u形进水管中，避免液体垂直跌落对水封液面造成较强的冲击，避免在u形进水管中已有的液体中形成气泡，从而减少液体进入过程中引入到液体中的空气量。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一个实施例提供的虹吸流水系统的结构示意图。

图2为本申请一个实施例提供的螺旋溜水器的结构示意图。

图3为本申请另一实施例提供的螺旋溜水器的结构示意图，其重点展示螺旋叶片远离垂直中心柱的一侧设置有挡水板。

图4为本申请另一实施例提供的螺旋溜水器的结构示意图，其重点展示垂直中心柱为垂直中通管及垂直中通管上设有出气孔。

图5为本申请一个实施例提供的螺旋溜水器置于u形进水管的示意图。

图6为本申请另一实施例提供的螺旋溜水器置于u形进水管中的示意图，其重点展示螺旋叶片的外边缘低于螺旋叶片的内边缘高度。

附图标号说明：

虹吸管-10、u形进水管-11、出水管-12、连通管-13、螺旋溜水器-20、垂直中心柱-21、螺旋叶片-22、出气孔-23、挡水板-24、溢流槽-30。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本申请首先提供一种虹吸流水系统，能够避免液体流入虹吸管过程中引入空气，有利于保证虹吸管虹吸功能的正常作用。

本申请一个实施例提供的虹吸流水系统的结构示意图请参阅图1，本申请提供的虹吸流水系统，包括：

虹吸管10，所述虹吸管10包括u形进水管11、出水管12及连接所述u形进水管与出水管的连通管13；

螺旋溜水器20，所述螺旋溜水器20设置于所述u形进水管11内，液体通过所述螺旋溜水器20上的螺旋导流路径流动；

溢流槽30，所述虹吸管10的出水管12插入所述溢流槽30内。

其中，本申请提供的液体包括：水、药剂、混合液体等，液体从虹吸管的进水口流入螺旋溜水器20，沿着螺旋溜水器20上的螺旋导流路径流入虹吸管的u形进水管11，u形进水管容易形成液封液面，出水管插入溢流槽中的液面之下，防止空气从出水管进入虹吸管的连通管中。其中，螺旋溜水器20能够减缓液体流速，减少液体携带进入虹吸管10的空气量，避免空气通过u形进水管11进入虹吸管10内。在虹吸效应下，液体通过虹吸管10的出水管12进入溢流槽30，以使得u形进水管11与溢流槽30中液面高度保持一致。

本申请提供的虹吸流水系统，通过螺旋溜水器减少甚至杜绝经由液体进入u形进水管引入的空气量，降低u形进水管中生成气泡的概率，进而降低虹吸管内进入空气的概率，保证虹吸功能的正常运行。

本申请提供的方案，可以应用在rpir(rapidpurificationofsewageusingsedimentationintegratedrectangularairliftloopreactor，耦合沉淀矩形气升环流反应器污水快速净化技术)模块(或好氧三相分离器)中，rpir采用上部出水模式时，可利用了虹吸流水系统，每个rpir模块的出水溢流槽与虹吸管的u形进水管相连接，rpir模块的出水经溢流槽跌落进入虹吸管的u形进水管中，将多个rpir模块的出水并联后形成一个整体的虹吸流水系统，本申请提供的方案介绍了单个rpir模块对应的虹吸流水系统。

其中，螺旋溜水器20的结构示意图如图2所示，包括：垂直中心柱21，螺旋叶片22，所述螺旋叶片22设于所述垂直中心柱21上，以使液体通过所述螺旋叶片22形成的螺旋导流路径流动。

液体通过螺旋叶片的底端进入下方容器，螺旋叶片延长了液体从进水口到容器下方的路径长度，液体通过螺旋叶片形成的螺旋导流路径向下流动，大大降低了液体流入容器的速度，减缓了液体下落对容器底部的冲击，避免因液体垂直跌落下方容器而造成液体中产生大量气泡的问题。在液体的挤压下，容器中液面上方的一部分空气沿着液体流动方向的反方向沿中心柱向上流动，从而解决了液体垂直流入容器时将过多空气带入容器液体中的问题。

值得说明的是，本申请中提供的螺旋叶片的外边缘为远离垂直中心柱的边缘，螺旋叶片的内边缘为靠近垂直中心柱的边缘，本申请提供的中心柱为实心柱。

为了便于液体顺利沿着螺旋叶片形成的螺旋导流路径流动，本申请一个实施例提供的方案中，设置所述螺旋叶片的外边缘的高度高于内边缘的高度，则螺旋叶片上的液体向垂直中心柱集中，沿着螺旋叶片与垂直中心柱形成的螺旋导流路径流入u形进水管。

一种实施例提供的螺旋溜水器的结构示意图如图3所示，在螺旋叶片远离垂直中心柱的一侧设置挡水板24，挡水板的走势与螺旋叶片的走势保持一致，挡水板的高度视具体情况设定，所述挡水板的高度不超过螺旋叶片的螺距。在设置有挡水板的情况下，可以将螺旋叶片的外边缘的高度与内边缘的高度设置为一致，也可以将螺旋叶片的外边缘与内边缘设置成不同高度。

通过垂直中心柱与挡水板限定液体流动的宽度，液体通过螺旋叶片、垂直中心柱与挡水板构成的螺旋通道流向u形进水管。

一种实施例中，螺旋叶片起始端的高度低于垂直中心柱的顶端高度，这种方式使得垂直中心柱能够作为螺旋叶片内边缘侧的挡水板，利用垂直中心柱与螺旋叶片形成的螺旋导流通道进行液体的流动。

一种实施例中，螺旋叶片的出水端的底端高度不高于垂直中心柱的底端高度，该种设置包括如下两种情况：一，螺旋叶片的出水端的底端高度与垂直中心柱的底端高度一致，即液体顺着螺旋叶片的螺旋方向落入容器中；二，螺旋叶片的出水端的底端高度低于垂直中心柱的底端高度，即液体存在两个出水面，一个是螺旋叶片延伸方向的一面，另一个是螺旋叶片的靠近垂直中心柱的一面。

螺旋溜水器的底端为整体螺旋溜水器的最低端，情况一的方案对应的底端为垂直中心柱的底端，情况二的方案对应的底端为螺旋叶片的底端。

本申请实施例提供的方案中，延长了螺旋叶片的长度，液体通过螺旋叶片的底端进入下方容器，进一步延长了液体从进水口到容器下方的路径长度，减缓了液体下落对容器底部的冲击，能够有效减少液体流入容器时带入的空气量。

本申请一种实施方式提供的螺旋溜水器的结构示意图如图4所示，所述垂直中心柱为垂直中通管，垂直中通管的内部流通空气，液体通过螺旋叶片落入容器中，通过大气压强把容器中的空气通过垂直中通管的通道排出容器。

进一步地，结合图4所示，本申请提供的垂直中通管与螺旋叶片的连接位置下方开设预设数量的出气孔23，以便顺着螺旋叶片进入容器的空气在下落过程中通过垂直中通管上的出气孔进入垂直中通管，最终通过垂直中通管的上端排出。

优选地，垂直中通管上开设的出气孔均匀分布，以便被液体携带下来的空气能够均匀地通过出气孔进入垂直中通管，有利于提高排出液体携带空气的速率，降低空气进入容器底部的概率。

优选地，垂直中通管上开设的出气孔沿着螺旋叶片的分布方向均匀分布，也就是说，出气孔在垂直中通管上的分布方式与螺旋叶片的走势相同，这种方式能够进一步提高空气排出容器的速率，进一步降低空气进入容器底部的概率。

上述实施例提供的方案能够有效减少液体进入容器时带入的空气量，本申请的发明人经过大量的探索，提供了如下优选方案，进一步优化螺旋溜水器的效果。

一种实施例中，螺旋叶片的螺距为100mm-400mm，即螺旋叶片的螺距处于该范围内时，能够最大程度地减少液体流入u形进水管过程中带入的空气，螺旋叶片的螺距可以为该范围内的任意数值，如：100mm、150mm、200mm、300mm、400mm等。

假设一个螺距对应的螺旋叶片为一个螺旋，那么，螺旋的数量可以根据垂直中心柱的长度设定，在此不做限定。

一种实施例中，螺旋叶片的螺旋外径与垂直中通管的内径的比例范围为2-10。具体地，螺旋外径与垂直中通管的内径之比处于2:1至10:1范围内时，能够将u形进水管中的空气最快排出容器，螺旋外径与垂直中通管的内径之比可以为2：1、3:1、5：1、8:1等。

图5为一种实施方式提供的螺旋溜水器置于u形进水管的示意图，图5还展示了液体及空气的流动路径，其中，螺旋溜水器的底端置于u形进水管的液封液面之上的预设距离处，当u形进水管中的液体为水时，所述液封液面为水封液面，以下以水封液面为例进行说明。u形进水管的进水口与螺旋溜水器的螺旋叶片的进水端相接，两者可以采用固接或者可拆卸的方式对接，液体通过u形进水管的进水口流入螺旋溜水器的进水端，沿着螺旋叶片形成的螺旋导流路径流动，从螺旋叶片的出水端进入用于接收液体的u形进水管中。

本申请提供的虹吸流水系统，利用螺旋溜水器将液体从u形进水管外部引入u形进水管，采用螺旋溜水器上具有倾斜角度的螺旋叶片将液体滑至u形进水管中，避免液体垂直跌落对水封液面造成较强的冲击，避免在u形进水管中的液体中形成气泡，从而减少液体进入过程中引入虹吸管的空气量。

进一步地，螺旋溜水器的螺旋外径与所述u形进水管的内径适配，即螺旋溜水器的螺旋外径等于或略小于u形进水管的内径，螺旋外径等于u形进水管的内径，即螺旋溜水器的外边缘与u形进水管的内壁相接，螺旋外径略小于u形进水管的内径，如：同一水平方向上，螺旋溜水器与u形进水管之间的距离小于螺旋外径的2mm等，螺旋溜水器的垂直中心柱作为一侧的挡水板，u形进水管的内壁作为另一侧的挡水板，两个挡水板与螺旋叶片形成液体的流通通路。

本申请另一实施方式提供的螺旋溜水器置于u形进水管中的示意图如图6所示，其重点展示了在水平方向上，所述螺旋叶片的外边缘低于螺旋叶片的内边缘，u形进水管内壁与螺旋叶片的外边缘形成螺旋导流路径，溶液通过所述螺旋导流路径流入u形进水管。

结合图2-6所示，液体顺着上述流通通路进入u形进水管，被液体携带到u形进水管内部的空气在液体的挤压下，沿着液体流动方向的反方向，通过垂直中通管的内部或垂直中通管上开设的出气孔中的至少一种方式排出u形进水管，实现液体流入u形进水管过程中减少空气进入的目的。

具体地，液体沿着垂直中心柱、螺旋叶片及u形进水管内壁组成的流通通路进入u形进水管，u形进水管中的空气受到流入液体的挤压，沿着液体流入方向的反方向流动，即逆着螺旋叶片的方向排出u形进水管，u形进水管中空气流动方向如图5、6中的虚线箭头所示，液体流动方向如图5、6中的实线箭头所示。

本申请提供的垂直中心柱为垂直中通管，垂直中通管上开设有出气孔的方案中，随着液体一起进入u形进水管内的空气，一部分在流入过程中可以通过垂直中通管上开设的出气孔进入中通管道排出，一部分随着螺旋叶片的出水端离开螺旋溜水器之后，通过垂直中通管底部进入垂直中通管的中通管道排出u形进水管。

本申请提供的虹吸流水系统，螺旋溜水器的底端悬置于所述u形进水管的水封液面之上，避免溜水器的中通管底端淹没于水封液面之下，无法实现通过螺旋溜水器的垂直中通管排出空气的目的。

上述实施例中提供的多种结构形态的螺旋溜水器均能用在本申请提供的虹吸流水系统的u形进水管中，也就是说，本申请也提供了与所述螺旋溜水器结构形式对应的u形进水管。

一种实施例中，所述螺旋溜水器的底端位置要高于溢流槽的液面高度，才能保证螺旋溜水器的底部悬置于u形进水管的水封液面之上，以免影响螺旋溜水器排出空气的功能。

本申请通过上述实施例提供的虹吸流水系统，实现了减少液体进入u形进水管过程中带入u形进水管底部的空气量，液体进入u形进水管后存留于u形进水管中，采用这种u形进水管，能够减少u形进水管中液体的含气量，避免在虹吸管中释放空气泡，有利于保证虹吸管实现正常的虹吸功能。

在此基础上，本申请还提供了一种引流方法，该方法采用了上述任一技术方案提供的虹吸流水系统，所述引流方法，包括：

预先使虹吸流水系统处于满水状态，满足虹吸条件；

通过所述u形进水管的进水孔注入液体；

所述液体沿着螺旋溜水器的螺旋导流路径进入虹吸管的u形进水管；

当u形进水管中的液面高度高于溢流槽中的液面高度时，在所述虹吸效应作用下，液体通过虹吸管进入溢流槽，以使得u形进水管中的液面高度与溢流槽的液面高度达到一致。

本申请提供的虹吸流水系统，在使用之前，首先使虹吸流水系统处于满水状态，即虹吸管的连通管中充满水，无空气存留，满足虹吸条件。

通过上述方案提供的虹吸流水系统，可以通过如下方式执行引流过程：水流从虹吸管的u形进水管的进水口流入螺旋溜水器，通过螺旋溜水器的螺旋叶片流入虹吸管的u形进水管中，u形进水管中的空气通过螺旋溜水器的螺旋叶片、垂直中通管和/或中通管上开设的出气孔排出，u形进水管的液面升高，u形进水管内水封液面高于溢流槽的液面高度，在虹吸效应下，液体进入连通管，通过虹吸管的出水管进入溢流槽，溢流槽流出相应体积的水，以使得u形进水管中水封液面与溢流槽中的液面高度保持一致。

本申请提供的引流方法，通过螺旋溜水器减少由于液体进入u形进水管引入的空气量，降低u形进水管中生成气泡的概率，进而降低虹吸管内进入空气的概率，保证虹吸功能的正常运行。

进一步地，本申请还提供了一种污水处理系统，所述污水处理系统包括：污水处理装置以及上述任一技术方案所述的虹吸流水系统，污水处理装置与所述虹吸流水系统相连。

具体地，污水处理装置包括反应单元和泥水分离单元，泥水分离单元内设置有清水溢流槽，在污水处理装置的反应单元中进行污水的净化反应处理，然后经过泥水分离单元处理，得到的分离液进入清水溢流槽。

清水溢流槽与虹吸流水系统中的螺旋溜水器相连，分离液通过螺旋溜水器从清水溢流槽进入虹吸管中，减少分离液带入虹吸管的空气量。

其中，所述污水处理装置可以为如下装置中的任一种：反应沉淀一体式气升环流生物反应器、接触氧化池、好氧三相分离器、澄清池等污水处理装置。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。