气浮装置的排水量与水位调节方法

王赵琴
（山西铝厂，山西 河津 043300）

　　摘要：提出了一种气浮装置中水量与水位调节方法及调节机构，并利用水力学原理进行了验证计算，验证计算表明，该方法可方便地调节气浮池的水位。
　　关键词：废水处理；气浮；水力计算
　　中图分类号：X703.3
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)04-0055-02

前言

　　气浮技术由于其效率高、装置体积小、容易操作、管理简单而被广泛应用。但是气浮技术也还有不完善待改进的地方，如释放器堵塞问题。尽管现有的释放器设计了许多防堵措施，但仍不理想，还不时会出现堵塞。又如刮渣机的设计还不能很好地解决浮渣上升堆积的问题。本文主要就气浮池水位与排水量之间的调节进行一些探讨。

1 水位与排水量调节方法

　　笔者在设计气浮装置时，也遇到了气浮池水位与出水量调整的问题，经过反复比较，最后确定如图1所示的调节机构。该机构的原理是：由浮筒铰点2处调节浮筒连杆的高度来确定调节阀杆4和调节阀5的高度，调节阀直接作用到橡胶管8上，改变橡胶管的过水面积，控制气浮池的排水量。当池内水位升高时，浮筒上升，杠杆上移，带动连杆4和调节阀5上移，放大橡胶管通水面积，增加排水量；排水量增大后，气浮池水位必然要下降。反之，若气浮池水位下降，浮筒就下降，带动连杆4和调节阀5下移，调节阀5下移必然缩小橡胶管过水断面，减少排水量，排水量减水后，气浮池水位随之而上升。这样自动调节平衡，只要根据撤除浮渣的要求，确定了水位高度，则水位与排水量之间自动平衡，省人省力。这种装置结构简单，巧妙实用，是小型气浮装置中适宜的机构。

2 水力学计算

　　孔口出流计算公式：
　　　　Q=μω(2gH)^1/2 （1）
　　式中：Q-孔口出水量，m³/s；
　　　　　μ-流速系数；
　　　　　ω-孔口面积，m³，ω=πd²/4 （d为排水管径）；
　　　　　H-水位，m。
　　根据（1）孔口出流计算方法^[1]，将上述调节机构简化为如图2所示：

　　若水位往上调高为△H，要保证排水量Q不变，必然要缩小排水管面积，设缩小面积为△ω，孔口变形后，μ值不变，则有如下公式成立。
　　　　ω(2gH)^1/2=(ω-Δω)[2g(H+ΔH)]^1/2 （2）
　　变换等式：
　　　[ω/(ω-Δω]²=(H+ΔH)/H
　　设变换后的孔口面积为ω₁则为：
　　　　[(ω1+Δω)/ω₁]²=(H+ΔH)/H　　　　　　(3)
　　　　1+2(Δω/ω₁)+(Δω/ω₁)²=1+ΔH/H　　　(4)
　　合并同类项：(Δω/ω₁]²值太小，忽略不计，则有
　　　　2(Δω/ω₁)=ΔH/H　　　　　　(5)
　　上式可以写成：
　　　　ΔH/H=2(ω/ω₁-1)　　　　　　(6)
　　从（6）式中可以看出，H、ω为定值，ΔH的变化只与ω₁有关，此公式推导可为调节方法的可行性从理论上作进一步证明。

3 计算举例

　　某一气浮装置参数如下：处理水量Q=20m³/h，水位高H=1.6m，排水管d=40mm，欲提高水位0.04m，求排水管面积改变多少？
　　将参数代入公式（6）中，有
　　　　0.04/1.6=2(ω/ω₁-1)
　　得：
　　　　ω/ω₁=1.0125
　　则：
　　　　ω₁/ω=1/1.0125≈98.8%
　　结果是排水管面积变化为原来的98.8％，这么小的改变量用橡胶管来做变形部分的排水管，是完全能够满足水位调节要求的。

参考文献：
[1]周善全．水力学[M]．北京：北京人民教育出版社，1980．

作者简介：
王赵琴（1968～），女，山西闻喜人，工程师，1990年毕业于太原理工大学，现从事给水排水工程施工，电话13503597083，(0359)5043324。