[发明专利]一种污水管道模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于实验装置技术领域，涉及一种污水管道模拟装置。

背景技术

近年来，随着城镇化的快速发展，城市人口的增加，城市中的污水管道越来越长，污水在污水管道中的停留时间越来越长，引发一系列问题。如沉积物的累积、硫化氢的产生及其对管道的腐蚀、甲烷的产生以及随之而来的爆炸性等问题。

有学者对北京城区部分排水管道的调研发现，所研究的排水管道中15％的管道中沉积物占排水管道体积的15％以上，这不仅会造成管道腐蚀还会降低管道系统的输送能力。污水管道中硫化氢气体浓度达到2.0mg/L时可以引发严重的混凝土管腐蚀。美国EPA对34个城市进行调查表明混凝土管道的腐蚀速率为2.5～10mm/年，其促进物质主要是硫化氢气体。污水管道中的甲烷气体在极低的浓度下即有可能产生爆炸，其爆炸下限为5％。这些问题都严重影响了污水管道的正常运行和维护。并且污水中的溶解性有机碳在污水管道中被大量消耗，这将对污水厂的脱氮除磷带来不利影响。

有大量学者对污水管道中有害气体的产生、沉积物的累积和变化等进行研究，主要采用的方法为实地调查研究和实验模拟研究。

当对污水管道中的有害气体、沉积物等进行实地调查研究时，由于实际污水管道情况复杂，难以对污水管道的状况进行精确的研究分析，也难以针对单一因素对污水管道内状况的影响进行深入研究，同时对污水管道的状况进行实地调查研究具有一定的危险性。

有一部分学者针对污水管道中危险气体的产出与水质变化进行了实验模拟研究，所采用的装置主要有两种，包括循环模拟装置和搅拌模拟装置。循环模拟装置的底部装有沉积物，通过水泵使污水在装置内循环运行。该装置可以在一定程度上模拟污水管道中危险气体产出与水质变化，但是该装置只有循环水管，没有新鲜污水补充，也没有污水的排出，不能较好的模拟污水管道中的水质状况，同时该装置体积较小，若要达到实际污水的流速，需要很大的水泵，这样水泵带来的热量使污水的水温超过实际温度，对实验结果影响较大。搅拌模拟装置的底部装有沉积物，通过顶部的搅拌器搅拌使得污水在反应器中形成旋流，以此来模拟污水管道中危险气体产出与水质变化。该装置并没有设置连续的污水进出水装置，不能很好的模拟污水管道中的水质状况，该装置通过设置搅拌器来模拟污水与沉积物接触的作用，但是这种旋流与实际污水管道中的流动有很大的差距，并不能很好的模拟实际污水管道中污水与沉积物的作用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于，提供一种有效的、便捷的污水管道模拟装置。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种污水管道模拟装置，包括顶层反应器，所述顶层反应器的下方设置有底层反应器，二者相连通；顶层反应器的侧壁上设置有污水进水管，顶层反应器与底层反应器之间通过循环管道连接，底层反应器的侧壁上设置有污水出水管；顶层反应器和底层反应器内均设置有用于污水流通的流道；污水由污水进水管进入顶层反应器内沿其内部的流道流动，并进入底层反应器内沿其内部的流道流动，并经循环管道进入顶层反应器内或者经污水出水管流出。

进一步地，所述顶层反应器与底层反应器之间设置有多个中间层反应器；且顶层反应器与多个中间层反应器中位于顶部的中间层反应器相连通；多个中间层反应器中相邻的两个中间层反应器相连通；多个中间层反应器中位于底部的中间层反应器与所述底层反应器相连通。

进一步地，所述中间层反应器的内部结构与顶层反应器的内部结构相同。

具体地，所述顶层反应器内部沿其宽度方向均匀分布有多个隔板，隔板的长度方向与顶层反应器内水流方向一致；每相间隔的两个隔板的同一端均设置有一缺口；相邻隔板之间形成所述的流道。

进一步地，所述顶层反应器的底面，位于所述流道的出口端设置有一开口，开口下方沿垂直于底面方向设置有引流板。

进一步地，所述顶层反应器的流道的入口端沿垂直于顶层反应器底面方向设置有整流孔板，顶层反应器的流道的出口端沿垂直于顶层反应器底面方向设置有多层矩形堰。

进一步地，所述顶层反应器的底面下方和中间层反应器的底面下方，除去开设开口的一个角落处的其余三个角落处均设置有一个内柱。

进一步地，所述污水进水管上设置有进水水泵，进水水泵的两侧均设置有一污水进水阀门，且污水进水管的进水端设置有污水进水流量计。

进一步地，所述循环管道上设置有循环水泵，循环水泵的两侧均设置有一循环管道阀门，且循环管道的出水端设置有循环流量计。