虹吸脉冲布水器的工作原理

虹吸脉冲布水器的工作原理

一、基本原理：

虹吸脉冲布水器是一种水力自动控制的周期性布水设备，其核心原理是通过虹吸效应实现“连续进水—瞬间排水”的循环，利用水流的瞬间高速度搅动池底污泥、促进泥水混合，提升污水处理效率。其工作过程可分为四个关键阶段：

1. 蓄水阶段：水位上升与空气排出

污水通过进水管缓慢注入脉冲罐（或水箱），随着水位逐渐升高，罐内空气被压缩。此时，虹吸管（通常为倒U形或直管）入口浸没在水下，水流开始通过虹吸管流动，利用“高速水流带走空气”的原理，将布水主管道内的空气逐步排出，使主管道内形成负压（真空）。此阶段布水主管无出水，仅为后续虹吸做准备。

2. 虹吸形成阶段：负压触发高速水流

当  罐内水位上升至布水主管顶端时，水流瞬间充满主管道，此时虹吸效应完全启动——主管道内的负压将罐内剩余空气彻底吸出，罐内水位在重力作用下快速下降，大量水流通过虹吸管高速排出至布水系统。这一阶段的水流速度极快（通常可达2~5m/s），是实现“脉冲”效果的关键。

3. 脉冲排水阶段：瞬间大流量布水

虹吸形成后，罐内水位持续下降，水流以瞬间大流量通过布水主管、分支管及布水支管（末端设有布水孔或喷头），在短时间内（通常几秒至几十秒）完成一次布水过程。这种瞬间大流量水流会对处理池底部的污泥层产生强烈搅动，打破污泥与污水的界面，促进微生物与有机物的充分接触，同时消除池内短流、死区等问题。

4. 虹吸破坏阶段：停止布水并重启循环

当罐内水位下降至虹吸破坏水位（通常设置在进水管入口下方）时，空气通过虹吸破坏管（或自动排气阀）进入主管道，破坏主管道内的负压环境，虹吸效应终止，布水停止。此时，罐内重新开始蓄水，进入下一个脉冲周期。虹吸破坏管的设计是控制脉冲频率的关键，其管径和位置决定了每次脉冲的排水量和持续时间。

二、关键设计要点

1.虹吸管：需保证足够的管径（通常为进水管径的1.5~2倍）和长度，以维持稳定的虹吸效应；

2.虹吸破坏管：需安装在低于进水水位的位置，确保及时破坏虹吸；

3.脉冲周期：根据处理池容积、污泥沉降性能（如絮状污泥沉降速率）调整，一般为5~30分钟/次，避免过长导致污泥沉淀或过短导致过度搅动。虹吸脉冲布水器的优势在于无需外部动力（仅靠水力驱动）、布水均匀（瞬间大流量覆盖整个池体）、传质效率高（搅动污泥促进泥水混合），广泛应用于水解酸化池、厌氧池等污水处理场景，可有效提升污染物降解效率。

二、虹吸布水过程

 

倒U型虹吸脉冲布水器进水排气原理示意图（红色箭头是水，紫色剪头是气）

（1）进水阶段：脉冲式布水器在正常运行时，在虹吸还没有形成时，水箱底部的水位会持续上升，淹没虹吸破坏管和布水主管右侧底部进水口。

 

（2）随着水箱内水位上升，虹吸破坏管和布水主管右侧管内水位也随之上升，当布水管右侧管道水位上升至虹吸管进水口时，水流向右经虹吸管向下排出，水流快速排出过程中，会携带布水主管内部上方积存的空气一起排出，从而形成布水主管内部上方的负压状态。

（3）由于此时布水主管内部气压低于大气压，就会导致布水主管右侧管内水位快速上升至最顶端，然后经左侧布水主管向下排至下方池体内，负压排水过程迅速，管道流量远超进水流量，此时水箱内水位快速下降。

（4）当水箱内的水位低于虹吸破坏管的管口时，空气重新进入布水主管，虹吸条件被破坏，从而终止排水，开始蓄水，进入下一个周期。

 

三、倒U型虹吸脉冲布水计算书