基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置及方法与流程

1.本发明涉及医疗废水预处理技术领域，尤其涉及一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置及方法。


背景技术：

2.医疗机构中的住院、门诊等部门在日常工作中产生大量污水。
3.因医疗污水可能携带多种致病微生物、病毒的特殊性，为避免成为公共卫生安全事故引发点，按照相关规定这部分污水在进入化粪池、生化处理以及后续处理前须进行预消毒处理以消除安全隐患。
4.对医疗污水进行预消毒需要在一定的容器中与特定药剂发生反应，持续一定时间。
5.实际运行中，在这个预消毒反应时间内，由于污水流速缓慢，导致医疗污水中含有的大量固体杂质沉淀，堵塞进行预消毒的容器、管道等，形成大量的维护工作与成本。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置及方法。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.本发明提供一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，该装置包括：第一容器、第二容器、第三容器、加药执行模块、控制器、气体操作装置；其中：
9.第一容器为顶部设置有污水原水入口的正常容器，其上部为常压气体；第二容器和第三容器为能承受一定压力变化的密闭容器；第一容器内设置有第一药剂添加模块，第二容器内设置有第二药剂添加模块；第一容器和第二容器内均设置有液位传感器，第一容器、第二容器、第三容器内均设置有气体传感器；第一容器和第二容器的底部之间设置有第一水阀门，第一容器的顶部和第三容器之间设置有第一气阀门，第二容器的顶部和第三容器的底部之间设置有第二气阀门，第二容器的底部设置有用于排出消毒后污水的第二水阀门；
10.气体操作装置的控制端与控制器相连，气体操作装置的气体管路分别连接至第二容器的顶部和第三容器，通过控制器控制气体操作装置工作，实现对第二容器和第三容器内部的增减气压操作；
11.加药执行模块一端与控制器相连，另一端分别连接第一药剂添加模块和第二药剂添加模块，通过控制器控制加药执行模块工作，进而分别控制第一药剂添加模块和第二药剂添加模块执行加药操作；
12.控制器与液位传感器、气体传感器、第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门、加药执行模块、气体操作装置均相连，通过接收液位传感器的数据获取第一容器和第
二容器内的液位高度，通过接收气体传感器的数据获取第一容器、第二容器、第三容器内的气体压力，进而控制第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的开启或关闭，构建了一套气液双协同控制装置，实现了无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。
13.进一步地，本发明的所述装置中的液位传感器和气体传感器包括：
14.第一容器内设置有第一气体传感器、第一液位传感器和第二液位传感器；第一气体传感器设置在第一容器的顶部，第一液位传感器和第二液位传感器设置在第一容器的内壁，且第一液位传感器和第二液位传感器相距一定高度；
15.第二容器内设置有第二气体传感器、第三液位传感器和第四液位传感器；第二气体传感器设置在第二容器的顶部，第三液位传感器和第四液位传感器设置在第二容器的内壁，且第三液位传感器和第四液位传感器相距一定高度；
16.第三容器内设置有第三气体传感器。
17.进一步地，本发明的所述装置中：
18.第一药剂添加模块设置在第一容器顶部靠近污水原水入口的位置，第二药剂添加模块设置在第二容器底部靠近消毒后污水的出水口的位置；
19.第一药剂添加模块中的药剂为强氧化剂，用于对污水内的病毒、微生物进行灭杀，第二药剂添加模块中的药剂用于中和第一药剂添加模块中的药剂，包括脱氯药剂。
20.进一步地，本发明的所述装置中：
21.第一容器、第二容器的下部分为污水液体，上部分为气体，第三容器内为气体。
22.本发明提供一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，该方法包括以下步骤：
23.控制器接收液位传感器和气体传感器的信号后，按照程序设定做出决策；
24.驱动气体操作装置，配合第一气阀门、第二气阀门的闭合或开启，对第二容器、第三容器的气体分别进行抽取与压入，从而改变第二容器、第三容器内的气体压力；
25.此时第一容器内的气压不变，则第一容器、第二容器、第三容器内气压形成梯次的气压差；
26.利用第一容器、第二容器、第三容器内的梯次气压差，通过对第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的闭合联通控制，控制装置在5个工作状态下切换：初始化状态、状态a、状态b、状态c、状态d；
27.装置启动后进入初始化状态，在不同的触发条件下，依次完成状态a、状态b、状态c、状态d的顺序切换，然后回到状态a，进入下一轮工作循环；实现无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。
28.进一步地，本发明的该方法中从初始化状态到状态a的转换方法为：
29.步骤a1、初始化状态下，第一容器、第二容器、第三容器内为空腔；关闭第一水阀门、第二水阀门，打开第一气阀门、第二气阀门；
30.步骤a2、持续注入污水，同步加入消毒药剂；
31.步骤a3、当污水在第一容器内达到一定液位时，打开第一水阀门；
32.步骤a4、在第一容器、第二容器存在液位差，第一气阀门、第二气阀门打开的情况下，第一容器内的污水通过第一水阀门流入第二容器；
33.步骤a5、当第二容器内液位达到设定的初始液位，关闭第一水阀门，关闭第一气阀
门、第二气阀门；初始化完成，进入工作状态a，此时容器内的条件满足：
[0034][0035]
其中，p0表示初始压强，p10、p20、p30分别表示第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a表示第二容器在状态a时的压强，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，v20表示第二容器的初始气体体积，h2a表示第二容器在状态a时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，v30表示第三容器的初始气体体积。
[0036]
进一步地，本发明的该方法中从状态a到状态b的转换方法为：
[0037]
步骤b1、关闭第一水阀门、第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；
[0038]
步骤b2、气体操作装置抽取第二容器中的气体泵入第三容器中，以此改变第二容器、第三容器内部气压；
[0039]
步骤b3、当第二容器内部气压达到设定值时，停止泵气；此时容器内的条件满足：
[0040][0041]
其中，转移的气体在初始压强p0下，对应体积为δvg；p2a表示第二容器在状态a时的压强，v20表示第二容器的初始气体体积，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v30表示第三容器的初始气体体积，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，p1a表示第一容器在状态a时的压强，h2a、h2b分别表示第二容器在状态a、状态b时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度。
[0042]
进一步地，本发明的该方法中从状态b到状态c的转换方法为：
[0043]
步骤c1、关闭第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；
[0044]
步骤c2、在第一容器内液体积累达到设定条件后，打开第一水阀门；设定条件考虑时间、积存的水量；
[0045]
步骤c3、第一水阀门关闭时，第一水阀门两端连接的第一容器、第二容器内压力各自独立；第一容器内，第一水阀门开口综合压力pz1由气压p1c叠加第一容器内液体深度产生的压力pw1c构成，pz1＝p1c pw1c；第二容器内，第一水阀门开口位置综合压力pz2由气压p2c叠加腔体2内液体深度产生压力pw2c构成，pz2＝p2c pw2c。
[0046]
当阀门1联通后，pz1！＝pz2，则液体在两端存在压力差的情况下，从高压向低压端流动，直至阀门关闭或者两端压力获得平衡；
[0047]
步骤c4、正常工作中，经过上一个状态转换过程，即状态a至状态b，第二容器内气体被抽取到第三容器，从而形成气压p2c处于较低值；另外，由于第一容器的入水口持续有水注入，因此第一容器内由于液位提升使得pw1c也逐步增加；通过设定特定的第一水阀门联通触发条件，则稳定实现液体从第一容器向第二容器的流动；
[0048]
步骤c5、伴随第一容器向第二容器的液体流动，第一容器中液位下降，第二容器中
液位上升；第一容器中液位下降，则pw1c值相对减小；第二同期上半部分气体逐渐被压缩，第二容器内压力p2逐渐提升；
[0049]
步骤c6、在装置触发某个设定条件时，关闭第一水阀门；
[0050]
根据具体需求，触发条件设定为第一水阀门两端综合压力达到平衡：pz1！＝pz2，此时第一水阀门联通的两个腔体间液体宏观定向流动处于停止状态；
[0051]
另外，由于转化过程中第二容器内气体压力p2c逐步提升，设定p2c达到某一特定值：px，关闭第一水阀门；
[0052]
步骤c7、在状态b到状态c转换过程中，第二气阀门、第二水阀门关闭，忽略温度与气体溶解的误差，则第二容器内气体的压强、体积变化遵循一定质量理想气体变化定理，则：p2*v2＝c，c为常数；
[0053]
步骤c8、状态b到状态c转换过程中，第三容器不参与；此时容器内的条件满足：
[0054][0055]
其中，p0为初始压强，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw，p1c、p2c、p3c分别表示第一容器、第二容器、第三容器在状态c时的压强，p2b表示第二容器在状态b时的压强，v2b、v2c分别表示第二容器在状态b、状态c时的气体体积，v3c表示第三容器在状态c时的气体体积。
[0056]
进一步地，本发明的该方法中从状态c到状态d的转换方法为：
[0057]
步骤d1、关闭第一水阀门、第二水阀门，第一气阀门保持关闭，打开第二气阀门；
[0058]
步骤d2、第三容器内高压气体通过第二气阀门向第二容器扩散，达到平衡；此时容器内的条件满足：
[0059]
{p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)
[0060]
其中，p0为初始压强，p2d、p3d分别表示第二容器、第三容器在状态d时的压强，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw。
[0061]
进一步地，本发明的该方法中从状态d到状态a的转换方法为：
[0062]
步骤s1、第一气阀门关闭，第一水阀门关闭，第二水阀门打开；
[0063]
步骤s2、第二水阀门打开时第二容器内部压力为：p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)；
[0064]
其中，δvw为状态b、c转换中，从第一容器流入第二容器的液体体积；
[0065]
如vw>0，则p2d＝p3d>p0，第二容器内液体在压力作用下从第二水阀门压出到外界；
[0066]
步骤s3、正常工作情况下，在第二容器内液体流出量为δvw时，第二容器、第三容器内气体压p2，p3回复到初始压力态p0，即第二容器、第三容器内压力与外部气压达到平衡：p2a＝p3a＝p0；
[0067]
步骤s4、关闭第二水阀门，此时第二容器通过第二水阀门流出液体体积为δvw，第
二容器、第三容器内压力、气体体积值回归初始值。则：
[0068][0069]
其中，p0为初始压强，p10、p20、p30分别为第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a、p3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的压强，v2a、v3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的气体体积，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积。
[0070]
本发明产生的有益效果是：本来发明的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置及方法，在实现医疗污水的无阻塞流通的基础上，实现对医疗污水预消毒、脱氯处理，确保医疗污水得到自动、高效、低成本的处理，保障社会公共卫生安全。
附图说明
[0071]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0072]
图1是本发明实施例的装置结构示意图；
[0073]
图2是本发明实施例的状态循环示意图；
[0074]
图3是本发明实施例的从初始态到状态a的转化示意图；
[0075]
图4是本发明实施例的从状态a到状态b的转化示意图；
[0076]
图5是本发明实施例的状态b到状态c，第二容器内气体体积与压力变化关系；
[0077]
图6是本发明实施例的从状态b到状态c的转化示意图；
[0078]
图7是本发明实施例的系统从状态c到状态d的转化示意图；
[0079]
图8是本发明实施例的装置加导流板的结构示意图。
[0080]
图中：y1
‑
气体传感器，y2
‑
第二气体传感器，y3
‑
第三气体传感器，sw1
‑
第一液位传感器，sw2
‑
第二液位传感器，sw3
‑
第三液位传感器，sw4
‑
第四液位传感器。
具体实施方式
[0081]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0082]
如图1所示，本发明实施例的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，该装置包括：第一容器、第二容器、第三容器、加药执行模块、控制器、气体操作装置；其中：
[0083]
第一容器为顶部设置有污水原水入口的正常容器，其上部为常压气体；第二容器和第三容器为能承受一定压力变化的密闭容器；第一容器内设置有第一药剂添加模块，第二容器内设置有第二药剂添加模块；第一容器和第二容器内均设置有液位传感器，第一容器、第二容器、第三容器内均设置有气体传感器；第一容器和第二容器的底部之间设置有第一水阀门，第一容器的顶部和第三容器之间设置有第一气阀门，第二容器的顶部和第三容器的底部之间设置有第二气阀门，第二容器的底部设置有用于排出消毒后污水的第二水阀门；
[0084]
气体操作装置的控制端与控制器相连，气体操作装置的气体管路分别连接至第二
容器的顶部和第三容器，通过控制器控制气体操作装置工作，实现对第二容器和第三容器内部的增减气压操作；
[0085]
加药执行模块一端与控制器相连，另一端分别连接第一药剂添加模块和第二药剂添加模块，通过控制器控制加药执行模块工作，进而分别控制第一药剂添加模块和第二药剂添加模块执行加药操作；
[0086]
控制器与液位传感器、气体传感器、第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门、加药执行模块、气体操作装置均相连，通过接收液位传感器的数据获取第一容器和第二容器内的液位高度，通过接收气体传感器的数据获取第一容器、第二容器、第三容器内的气体压力，进而控制第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的开启或关闭，构建了一套气液双协同控制装置，实现了无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。
[0087]
所述装置中的液位传感器和气体传感器包括：
[0088]
第一容器内设置有第一气体传感器、第一液位传感器和第二液位传感器；第一气体传感器设置在第一容器的顶部，第一液位传感器和第二液位传感器设置在第一容器的内壁，且第一液位传感器和第二液位传感器相距一定高度；
[0089]
第二容器内设置有第二气体传感器、第三液位传感器和第四液位传感器；第二气体传感器设置在第二容器的顶部，第三液位传感器和第四液位传感器设置在第二容器的内壁，且第三液位传感器和第四液位传感器相距一定高度；
[0090]
第三容器内设置有第三气体传感器。
[0091]
所述装置中：
[0092]
第一药剂添加模块设置在第一容器顶部靠近污水原水入口的位置，第二药剂添加模块设置在第二容器底部靠近消毒后污水的出水口的位置；
[0093]
第一药剂添加模块中的药剂为强氧化剂，用于对污水内的病毒、微生物进行灭杀，第二药剂添加模块中的药剂用于中和第一药剂添加模块中的药剂，包括脱氯药剂。
[0094]
所述装置中：
[0095]
第一容器、第二容器的下部分为污水液体，上部分为气体，第三容器内为气体。
[0096]
如图2所示，本发明实施例的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，该方法包括以下步骤：
[0097]
控制器接收液位传感器和气体传感器的信号后，按照程序设定做出决策；
[0098]
驱动气体操作装置，配合第一气阀门、第二气阀门的闭合或开启，对第二容器、第三容器的气体分别进行抽取与压入，从而改变第二容器、第三容器内的气体压力；
[0099]
此时第一容器内的气压不变，则第一容器、第二容器、第三容器内气压形成梯次的气压差；
[0100]
利用第一容器、第二容器、第三容器内的梯次气压差，通过对第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的闭合联通控制，控制装置在5个工作状态下切换：初始化状态、状态a、状态b、状态c、状态d；
[0101]
装置启动后进入初始化状态，在不同的触发条件下，依次完成状态a、状态b、状态c、状态d的顺序切换，然后回到状态a，进入下一轮工作循环；实现无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。
[0102]
如图3所示，该方法中从初始化状态到状态a的转换方法为：
[0103]
步骤a1、初始化状态下，第一容器、第二容器、第三容器内为空腔；关闭第一水阀门、第二水阀门，打开第一气阀门、第二气阀门；
[0104]
步骤a2、持续注入污水，同步加入消毒药剂；
[0105]
步骤a3、当污水在第一容器内达到一定液位时，打开第一水阀门；
[0106]
步骤a4、在第一容器、第二容器存在液位差，第一气阀门、第二气阀门打开的情况下，第一容器内的污水通过第一水阀门流入第二容器；
[0107]
步骤a5、当第二容器内液位达到设定的初始液位，关闭第一水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；初始化完成，进入工作状态a，此时容器内的条件满足：
[0108][0109]
其中，p0表示初始压强，p10、p20、p30分别表示第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a表示第二容器在状态a时的压强，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，v20表示第二容器的初始气体体积，h2a表示第二容器在状态a时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，v30表示第三容器的初始气体体积。
[0110]
如图4所示，该方法中从状态a到状态b的转换方法为：
[0111]
步骤b1、关闭第一水阀门、第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；
[0112]
步骤b2、气体操作装置抽取第二容器中的气体泵入第三容器中，以此改变第二容器、第三容器内部气压；
[0113]
步骤b3、当第二容器内部气压达到设定值时，停止泵气；此时容器内的条件满足：
[0114][0115]
其中，转移的气体在初始压强p0下，对应体积为δvg；p2a表示第二容器在状态a时的压强，v20表示第二容器的初始气体体积，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v30表示第三容器的初始气体体积，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，p1a表示第一容器在状态a时的压强，h2a、h2b分别表示第二容器在状态a、状态b时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度。
[0116]
如图5和图6所示，该方法中从状态b到状态c的转换方法为：
[0117]
步骤c1、关闭第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；
[0118]
步骤c2、在第一容器内液体积累达到设定条件后，打开第一水阀门；设定条件考虑时间、积存的水量；
[0119]
步骤c3、第一水阀门关闭时，第一水阀门两端连接的第一容器、第二容器内压力各自独立；第一容器内，第一水阀门开口综合压力pz1由气压p1c叠加第一容器内液体深度产生的压力pw1c构成，pz1＝p1c pw1c；第二容器内，第一水阀门开口位置综合压力pz2由气压p2c叠加腔体2内液体深度产生压力pw2c构成，pz2＝p2c pw2c。
[0120]
当阀门1联通后，pz1！＝pz2，则液体在两端存在压力差的情况下，从高压向低压端流动，直至阀门关闭或者两端压力获得平衡；
[0121]
步骤c4、正常工作中，经过上一个状态转换过程，即状态a至状态b，第二容器内气体被抽取到第三容器，从而形成气压p2c处于较低值；另外，由于第一容器的入水口持续有水注入，因此第一容器内由于液位提升使得pw1c也逐步增加；通过设定特定的第一水阀门联通触发条件，则稳定实现液体从第一容器向第二容器的流动；
[0122]
步骤c5、伴随第一容器向第二容器的液体流动，第一容器中液位下降，第二容器中液位上升；第一容器中液位下降，则pw1c值相对减小；第二同期上半部分气体逐渐被压缩，第二容器内压力p2逐渐提升；
[0123]
步骤c6、在装置触发某个设定条件时，关闭第一水阀门；
[0124]
根据具体需求，触发条件设定为第一水阀门两端综合压力达到平衡：pz1！＝pz2，此时第一水阀门联通的两个腔体间液体宏观定向流动处于停止状态；
[0125]
另外，由于转化过程中第二容器内气体压力p2c逐步提升，设定p2c达到某一特定值：px，关闭第一水阀门；
[0126]
同样，装置中的几个其他密切相关的变量，如第一容器、第二容器内特定的液位值也可以作为触发条件。
[0127]
步骤c7、在状态b到状态c转换过程中，第二气阀门、第二水阀门关闭，忽略温度与气体溶解的误差，则第二容器内气体的压强、体积变化遵循一定质量理想气体变化定理，则：p2*v2＝c，c为常数；
[0128]
步骤c8、状态b到状态c转换过程中，第三容器不参与；此时容器内的条件满足：
[0129][0130]
其中，p0为初始压强，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw，p1c、p2c、p3c分别表示第一容器、第二容器、第三容器在状态c时的压强，p2b表示第二容器在状态b时的压强，v2b、v2c分别表示第二容器在状态b、状态c时的气体体积，v3c表示第三容器在状态c时的气体体积。
[0131]
如图7所示，该方法中从状态c到状态d的转换方法为：
[0132]
步骤d1、关闭第一水阀门、第二水阀门，第一气阀门保持关闭，打开第二气阀门；
[0133]
步骤d2、第三容器内高压气体通过第二气阀门向第二容器扩散，达到平衡；此时容器内的条件满足：
[0134]
{p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)
[0135]
其中，p0为初始压强，p2d、p3d分别表示第二容器、第三容器在状态d时的压强，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw。
[0136]
该方法中从状态d到状态a的转换方法为：
[0137]
步骤s1、第一气阀门关闭，第一水阀门关闭，第二水阀门打开；
[0138]
步骤s2、第二水阀门打开时第二容器内部压力为：p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)；
[0139]
其中，δvw为状态b、c转换中，从第一容器流入第二容器的液体体积；
[0140]
如vw>0，则p2d＝p3d>p0，第二容器内液体在压力作用下从第二水阀门压出到外界；
[0141]
步骤s3、正常工作情况下，在第二容器内液体流出量为δvw时，第二容器、第三容器内气体压p2，p3回复到初始压力态p0，即第二容器、第三容器内压力与外部气压达到平衡：p2a＝p3a＝p0；
[0142]
步骤s4、关闭第二水阀门，此时第二容器通过第二水阀门流出液体体积为δvw，第二容器、第三容器内压力、气体体积值回归初始值。则：
[0143][0144]
其中，p0为初始压强，p10、p20、p30分别为第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a、p3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的压强，v2a、v3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的气体体积，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积。
[0145]
如图8所示，为保证容器内液体更加顺利的流动，以及保证液体与药剂混合接触时间。容器内部结构优化设计成为一定的倾斜角度并在液流路径上设置一定的导流板促进药与液体的混合。
[0146]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，其特征在于，该装置包括：第一容器、第二容器、第三容器、加药执行模块、控制器、气体操作装置；其中：第一容器为顶部设置有污水原水入口的正常容器，其上部为常压气体；第二容器和第三容器为能承受一定压力变化的密闭容器；第一容器内设置有第一药剂添加模块，第二容器内设置有第二药剂添加模块；第一容器和第二容器内均设置有液位传感器，第一容器、第二容器、第三容器内均设置有气体传感器；第一容器和第二容器的底部之间设置有第一水阀门，第一容器的顶部和第三容器之间设置有第一气阀门，第二容器的顶部和第三容器的底部之间设置有第二气阀门，第二容器的底部设置有用于排出消毒后污水的第二水阀门；气体操作装置的控制端与控制器相连，气体操作装置的气体管路分别连接至第二容器的顶部和第三容器，通过控制器控制气体操作装置工作，实现对第二容器和第三容器内部的增减气压操作；加药执行模块一端与控制器相连，另一端分别连接第一药剂添加模块和第二药剂添加模块，通过控制器控制加药执行模块工作，进而分别控制第一药剂添加模块和第二药剂添加模块执行加药操作；控制器与液位传感器、气体传感器、第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门、加药执行模块、气体操作装置均相连，通过接收液位传感器的数据获取第一容器和第二容器内的液位高度，通过接收气体传感器的数据获取第一容器、第二容器、第三容器内的气体压力，进而控制第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的开启或关闭，构建了一套气液双协同控制装置，实现了无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。2.根据权利要求1所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，其特征在于，所述装置中的液位传感器和气体传感器包括：第一容器内设置有第一气体传感器、第一液位传感器和第二液位传感器；第一气体传感器设置在第一容器的顶部，第一液位传感器和第二液位传感器设置在第一容器的内壁，且第一液位传感器和第二液位传感器相距一定高度；第二容器内设置有第二气体传感器、第三液位传感器和第四液位传感器；第二气体传感器设置在第二容器的顶部，第三液位传感器和第四液位传感器设置在第二容器的内壁，且第三液位传感器和第四液位传感器相距一定高度；第三容器内设置有第三气体传感器。3.根据权利要求1所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，其特征在于，所述装置中：第一药剂添加模块设置在第一容器顶部靠近污水原水入口的位置，第二药剂添加模块设置在第二容器底部靠近消毒后污水的出水口的位置；第一药剂添加模块中的药剂为强氧化剂，用于对污水内的病毒、微生物进行灭杀，第二药剂添加模块中的药剂用于中和第一药剂添加模块中的药剂，包括脱氯药剂。4.根据权利要求1所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置，其特征在于，所述装置中：第一容器、第二容器的下部分为污水液体，上部分为气体，第三容器内为气体。5.一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
控制器接收液位传感器和气体传感器的信号后，按照程序设定做出决策；驱动气体操作装置，配合第一气阀门、第二气阀门的闭合或开启，对第二容器、第三容器的气体分别进行抽取与压入，从而改变第二容器、第三容器内的气体压力；此时第一容器内的气压不变，则第一容器、第二容器、第三容器内气压形成梯次的气压差；利用第一容器、第二容器、第三容器内的梯次气压差，通过对第一水阀门、第二水阀门、第一气阀门、第二气阀门的闭合联通控制，控制装置在5个工作状态下切换：初始化状态、状态a、状态b、状态c、状态d；装置启动后进入初始化状态，在不同的触发条件下，依次完成状态a、状态b、状态c、状态d的顺序切换，然后回到状态a，进入下一轮工作循环；实现无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。6.根据权利要求5所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法中从初始化状态到状态a的转换方法为：步骤a1、初始化状态下，第一容器、第二容器、第三容器内为空腔；关闭第一水阀门、第二水阀门，打开第一气阀门、第二气阀门；步骤a2、持续注入污水，同步加入消毒药剂；步骤a3、当污水在第一容器内达到一定液位时，打开第一水阀门；步骤a4、在第一容器、第二容器存在液位差，第一气阀门、第二气阀门打开的情况下，第一容器内的污水通过第一水阀门流入第二容器；步骤a5、当第二容器内液位达到设定的初始液位，关闭第一水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；初始化完成，进入工作状态a，此时容器内的条件满足：其中，p0表示初始压强，p10、p20、p30分别表示第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a表示第二容器在状态a时的压强，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，v20表示第二容器的初始气体体积，h2a表示第二容器在状态a时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，v30表示第三容器的初始气体体积。7.根据权利要求5所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法中从状态a到状态b的转换方法为：步骤b1、关闭第一水阀门、第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；步骤b2、气体操作装置抽取第二容器中的气体泵入第三容器中，以此改变第二容器、第三容器内部气压；步骤b3、当第二容器内部气压达到设定值时，停止泵气；此时容器内的条件满足：
其中，转移的气体在初始压强p0下，对应体积为δvg；p2a表示第二容器在状态a时的压强，v20表示第二容器的初始气体体积，v2a表示第二容器在状态a时的气体体积，p3a表示第三容器在状态a时的压强，v30表示第三容器的初始气体体积，v3a表示第三容器在状态a时的气体体积，p1a表示第一容器在状态a时的压强，h2a、h2b分别表示第二容器在状态a、状态b时的液面高度，h20表示第二容器的初始液面高度。8.根据权利要求5所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法中从状态b到状态c的转换方法为：步骤c1、关闭第二水阀门，关闭第一气阀门、第二气阀门；步骤c2、在第一容器内液体积累达到设定条件后，打开第一水阀门；设定条件考虑时间、积存的水量；步骤c3、第一水阀门关闭时，第一水阀门两端连接的第一容器、第二容器内压力各自独立；第一容器内，第一水阀门开口综合压力pz1由气压p1c叠加第一容器内液体深度产生的压力pw1c构成，pz1＝p1c pw1c；第二容器内，第一水阀门开口位置综合压力pz2由气压p2c叠加腔体2内液体深度产生压力pw2c构成，pz2＝p2c pw2c。当阀门1联通后，pz1！＝pz2，则液体在两端存在压力差的情况下，从高压向低压端流动，直至阀门关闭或者两端压力获得平衡；步骤c4、正常工作中，经过上一个状态转换过程，即状态a至状态b，第二容器内气体被抽取到第三容器，从而形成气压p2c处于较低值；另外，由于第一容器的入水口持续有水注入，因此第一容器内由于液位提升使得pw1c也逐步增加；通过设定特定的第一水阀门联通触发条件，则稳定实现液体从第一容器向第二容器的流动；步骤c5、伴随第一容器向第二容器的液体流动，第一容器中液位下降，第二容器中液位上升；第一容器中液位下降，则pw1c值相对减小；第二同期上半部分气体逐渐被压缩，第二容器内压力p2逐渐提升；步骤c6、在装置触发某个设定条件时，关闭第一水阀门；根据具体需求，触发条件设定为第一水阀门两端综合压力达到平衡：pz1！＝pz2，此时第一水阀门联通的两个腔体间液体宏观定向流动处于停止状态；另外，由于转化过程中第二容器内气体压力p2c逐步提升，设定p2c达到某一特定值：px，关闭第一水阀门；步骤c7、在状态b到状态c转换过程中，第二气阀门、第二水阀门关闭，忽略温度与气体溶解的误差，则第二容器内气体的压强、体积变化遵循一定质量理想气体变化定理，则：p2*v2＝c，c为常数；步骤c8、状态b到状态c转换过程中，第三容器不参与；此时容器内的条件满足：
其中，p0为初始压强，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw，p1c、p2c、p3c分别表示第一容器、第二容器、第三容器在状态c时的压强，p2b表示第二容器在状态b时的压强，v2b、v2c分别表示第二容器在状态b、状态c时的气体体积，v3c表示第三容器在状态c时的气体体积。9.根据权利要求5所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法中从状态c到状态d的转换方法为：步骤d1、关闭第一水阀门、第二水阀门，第一气阀门保持关闭，打开第二气阀门；步骤d2、第三容器内高压气体通过第二气阀门向第二容器扩散，达到平衡；此时容器内的条件满足：{p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)其中，p0为初始压强，p2d、p3d分别表示第二容器、第三容器在状态d时的压强，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积，第一容器流入第二容器的液体体积为δvw，则第二容器内上半部份气体体积压缩量为δvw。10.根据权利要求5所述的基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理方法，其特征在于，该方法中从状态d到状态a的转换方法为：步骤s1、第一气阀门关闭，第一水阀门关闭，第二水阀门打开；步骤s2、第二水阀门打开时第二容器内部压力为：p2d＝p3d＝p0*(v30 v20)/(v30 v20
‑
δvw)；其中，δvw为状态b、c转换中，从第一容器流入第二容器的液体体积；如vw>0，则p2d＝p3d>p0，第二容器内液体在压力作用下从第二水阀门压出到外界；步骤s3、正常工作情况下，在第二容器内液体流出量为δvw时，第二容器、第三容器内气体压p2，p3回复到初始压力态p0，即第二容器、第三容器内压力与外部气压达到平衡：p2a＝p3a＝p0；步骤s4、关闭第二水阀门，此时第二容器通过第二水阀门流出液体体积为δvw，第二容器、第三容器内压力、气体体积值回归初始值。则：其中，p0为初始压强，p10、p20、p30分别为第一容器、第二容器、第三容器的初始压强，p2a、p3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的压强，v2a、v3a分别表示第二容器、第三容器在状态a时的气体体积，v20、v30分别表示第二容器、第三容器的初始气体体积。
技术总结
本发明公开了一种基于气液双相协同控制的医疗污水无阻塞流通预处理装置及方法，该装置中：控制器与液位传感器、气体传感器、水阀门、气阀门、加药执行模块、气体操作装置均相连，通过接收液位传感器的数据获取第一容器和第二容器内的液位高度，通过接收气体传感器的数据获取第一容器、第二容器、第三容器内的气体压力，进而控制水阀门、气阀门的开启或关闭，构建了一套气液双协同控制装置，实现了无机械直接接触情况下的液体无阻塞导流。本发明给出一种医疗污水预处理装置，在实现医疗污水的无阻塞流通的基础上，实现对医疗污水预消毒、脱氯处理，确保医疗污水得到自动、高效、低成本的处理，保障社会公共卫生安全。保障社会公共卫生安全。保障社会公共卫生安全。


技术研发人员：乔西楚 李小虎 陈金玉 朱华
受保护的技术使用者：湖北厚水科技发展有限公司
技术研发日：2021.04.06
技术公布日：2021/6/29