УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ОЧИЩЕННОЙ СТОЧНОЙ ВОДЫ ИЗ КРУГЛОГО БАССЕЙНА Российский патент 1998 года по МПК B01D21/24 C02F1/00 

Изобретение касается устройства для отбора очищенной сточной воды из круглых бассейнов, которые имеют один центральный впуск для сточной воды.

Большинство бассейнов - отстойников оснащенные круглым желобом по периметру в качестве сточного устройства. В свободном состоянии прозрачная вода проходит через ровный или зазубренный (зубчатый) барьер. Количество забранной воды увеличивается с увеличением степени запруженности. Круглый бассейн - отстойник функционирует оптимально только тогда, когда поток из среднего пролета может растекаться во все стороны с равномерным расположением.

На такой слив неблагоприятно влияет, с одной стороны, рост водорослей в области зубчатого барьера. С другой стороны, уже небольшие течения на водной поверхности, например, из-за ветра, изменяют симметрию. В неблагоприятных случаях остается неиспользованной почти половина окружности желоба (совершенно различный ветровой режим подветренной стороны с наветренной стороны). Это означает, что через оставшуюся часть стекает двойное количество, в то время как на подветренной стороне сокращается мощность отстоя. Плавучий шлам усиленно захватывается, устройство перегружается.

Другая трудность усматривается в том, что по вышеназванным причинам монтаж зубчатого барьера требует дорогостоящего нивелирования. К тому же уровень воды в бассейне зависит от количества выходящих сточных вод и не регулируется. Наряду с большими расходами на очистку желобов необходимо еще учитывать большую загруженность твердыми веществами.

В основу изобретения положена задача сделать расход выходящих сточных вод равномерным, и при этом его увеличить, а уровень воды в круглом бассейне сделать независящим от отвода очищенной воды.

Эта задача решается с помощью погружной трубы для равномерного отвода очищенной воды, расположенной под поверхностью очищенной воды и заполненной до краев, причем количество выходящих сточных вод можно регулировать с помощью средства управления независимо от питательного бассейна.

Таким образом, с уровня ниже поверхности очищенной сточной воды подается равномерное регулируемое количество к сточному устройству.

Количество сточных вод может регулироваться.

В общем, расход может регулироваться с помощью изменения разности высот между уровнем воды в бассейне и уровнем воды в стоке.

Предпочтительно погружная труба выполнена в виде кольцевого трубопровода с отверстиями, расположенными на одинаковым расстоянии друг от друга.

Благоприятно, если кольцевой трубопровод соединяют через выпускной коллектор со сточным колодцем, расположенным вне круглого бассейна.

Целесообразно там расположить регулируемое по высоте устройство для слива в сточный колодец.

В общем кольцевой трубопровод располагают равноудаленно от центрального впускного канала.

При правильно выбранных размерах отверстий в трубе и правильно выбранном диаметре трубы в данном случае достаточно одной единственной отводящей магистрали, проходящей сквозь стену бассейна. Она ведет к сливному порогу, который регулируется независимо от уровня волн. Само устройство для стока может представлять собой регулируемый барьер.

Регулирование расхода может происходить благодаря изменению разности высот между уровнем воды в бассейне и уровнем воды в стоке.

Согласно изобретению уровень воды в бассейне может иметь разную высоту.

Давление в кольцевой трубе по ее периметру можно установить таким высоким, что на выходе трубы будет иметь место слив под давлением. Скорость слива на выходе из трубы может быть максимальной на диаметрально противоположном выходе - близкой к нулю.

Создание избыточного напора над погружной трубой может регулироваться независимо от количества слива.

В усовершенствованном виде, согласно изобретению, круглый бассейн может использоваться также как накопительный бункер.

Насос не предусмотрен.

Разность по высоте отвечает за перепады, а также за скорость.

Благодаря подъему и опусканию сточного устройства регулировка может происходить автоматически, если нужно.

Слив с помощью погружных труб может производиться предпочтительно одновременно с притоком благодаря так называемому Coanda - Tulpe (немецкий промышленный образец G 9112 947.8, зарегистрированный 30.01.92).

Благодаря изобретению повышается рабочая надежность, ограничивается потребность в техобслуживании, улучшается отделение твердого материала, равно как и степень очистки. Понижается выделение сточных вод.

Благодаря расположению погружной трубы под безнапорной поверхностью воды, где имеются уже стабильные соотношения, закрытая труба защищает забранную воду от света и тем самым препятствует фотосинтезу. Количество сточного материала не зависит от создания избыточного подпора.

Преимущества точного регулирования и повышенного слива обеспечивается благодаря функционированию коллектора в виде наполненной трубы. Выпускной коллектор проходит в центре сквозь внешнюю стену бассейна к сливному порогу, где происходит независимая регулировка. Возможна подгонка под желаемый режим работы. По причине закрытой трубной системы количество слива может регулироваться отдельно. Независимая от размеров отверстий можно точно рассчитать максимальное количество слива. Опирание на кронштейны происходит статически. При необходимости регулируемый по высоте погружной барьер располагается прямо на погружной трубе.

Трубопровод в виде коллектора, имеет прерывистую загрузку.

При высоком напоре необходимая неравномерность притока жидкости вдоль трубы крайне ограничена при одинаковом диаметре трубы.

При большом количестве сточного материала целесообразна подгонка диаметра трубы под поток и трубу выполняют ступенчатой.

При расчетах, производимых для установки, необходимо учитывать потери на трение в тубе, в данном случае потерю энергии при ударе, потере напора, потерю на ускорение вследствие притока, направленного вертикально относительно направления течения в трубе.

Существующие установки благодаря принятию дополнительных мер, согласно изобретению, могут подвергаться санобработке.

Желательно, для дальнейшего улучшения равномерности стока сделать погружную трубу ступенчатой, с расширением диаметра в месте выпуска жидкости из бассейна. Скорость ограничивается средней скоростью, равной 0,3 м/с, на конце трубопровода, диаметры в общей сложности уменьшаются, т.к. при постоянно большом диаметре трубопровод не должен функционировать. Переход может происходить также постепенно благодаря практически непрерывному увеличению диаметра.

Согласно другому варианту исполнения, для достижения равномерного течения и предотвращения выхода за пределы максимальной скорости, возможно сделать прорези в направлении стока уменьшающимися по размеру.

Особенно благоприятная комбинация имеет место, если предусмотрен расширенный участок трубы в направлении стока при одновременном уменьшении длины прорезей. Это имеет и другое преимущество, заключающееся в том, что на каждом участке трубы достигается скорость 0,3 м/с, что произошло бы только на конце трубы, не будь ступенчатой конструкции. Исключается возможность выпадения в осадок занесенных хлопьев шлама из-за небольшой силы течения.

Благодаря связи между изменением длин прорезей и диаметров ступеней трубы, достигается улучшение равномерности набегающего потока.

Отстойные бассейны с трубами, имеющими круглые отверстия, известны (SU, A₁, 1367998), причем из отстойного бассейна вода отводится на различной глубине благодаря тому, что запирающий механизм открывается в соответствующей трубе. Решение для стоящей здесь задачи не заимствовано из этого труда.

Далее известен (CH, A, 79062) выпускной (сливной) кран для слива плотной многослойной жидкости из резервуара. Выпускной кран имеет механическое управление с помощью создания разрежения. Кран имеет круглые отверстия, прочие общие моменты не указаны.

Наконец, известно устройство (US, A, 3017998) для отделения твердых фракций из жидкости. Впуск в сепаратор представляет собой распределительный желоб с прямоугольным сечением и круглыми отверстиями в основании. При небольших и обычных притоках, приток происходит через отверстия в основании, при больших притоках - через сливной порог на краю желоба. Речь идет не об устройстве для равномерного забора очищенных сточных вод в данном случае из очень больших круглых бассейнов и совершенно не о погружной трубе, наполненной до краев, где достаточно лишь разности между давлением внутри трубы и внешним давлением.

Ниже приведены примеры выполнения изобретения с подобным описанием и со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вариант исполнения погружной трубы, расположенной внутри круглого бассейна;
фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, вид сверху;
фиг. 3 - сток в увеличенном виде;
фиг. 4 и фиг. 5 - другой вариант исполнения погружной трубы, обеспечивающей достижение равномерной, не слишком большой скорости потока.

В круглом бассейне 10, выполненном из бетона, равноудаленно от краев бассейна расположен коллектор 12, в погруженном состоянии ниже уровня 14 безнапорной жидкостью. Цифрой 24 указан впуск с регулируемым направлением, что не показано здесь более подробно. В этом месте может находиться средний пролет с так называемым Coanda - Tulpe. Вода течет, таким образом, через впуск 24. Очищенная вода отводится отдельно через кольцевой отвод 12, который как показано на фиг. 3, имеет прорези 22, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти прорези имеют минимальную ширину 10 мм. Из выпускного коллектора очищенная вода течет в выпускной трубопровод 16, при этом в области перехода из коллектора 12 в выпускной трубопровод 16 вода будет иметь максимальную скорость течения, а на противоположной стороне 12' - практически нулевую. После выхода из выпускного трубопровода 16 вода попадает в устройство 23 с регулируемым порогом. Так как этот регулируемый порог, как обозначено двойной стрелкой, может повышаться и понижаться, впуск может регулироваться независимо от слива, а уровень 14 жидкости в круглом бассейне - независимо от выпуска. Коллектор 12 и выпускной трубопровод 16 всегда наполнены. От регулируемого порога вода течет в сточный колодец, не изображенный здесь. Возможно также автоматизировать процесс регулировки по высоте порога 23. Разность высот напора всегда отвечает за перепады и скорость.

Согласно другому варианту исполнения изобретения, также возможно подвести наверх выпускной трубопровод и выводить воду отдельно через V-образное поперечное сечение. В этом случае сама труба способна была бы в известных пределах подниматься и погружаться, или для этого предусматривается устройство, подсоединенное к ней.

При регулировке величины напора - разницы высот уровня 14 жидкости в свободном состоянии и уровнем 20 жидкости в регулируемом пороге (23) необходимо учитывать потери на трение в трубе, потери из-за трения жидкости, потери на ускорение при впуске жидкости в различные прорези коллектора 12 и в данном случае потери из-за турбулентности потока.

В действие находится всегда наполненная труба.

Итак поскольку погружная труба находится всегда под давлением, то не существенно, расположены ли отверстия для притока жидкости на верхней части трубы, на боковой стенке трубы или на ее нижней части.

Благодаря вышеупомянутому выполнению на погружной трубе отверстий для притока жидкости в виде прорезей шириной 10 мм, с помощью изменения размеров этих прорезей появляется возможность достижения соответствия гидравлическим краевым условиям.

Абсолютно точное проходное сечение можно выполнить, например, с помощью фрезы. Это было бы невозможно с помощью сверла, которое рассчитано только для определенных размеров.

В соответствии с вышеупомянутым, сама погружная труба связана со сточным колодцем через сливной трубопровод. Особенно в круглых бассейнах, имеющих диаметр более 50 м, предусмотрен в данном случае второй кольцевой трубопровод ближе к середине бассейна. Сливной патрубок этого второго кольцевого трубопровода ведет в любом случае в сточный колодец. Согласно вышеупомянутым мерам устройство возможно также использовать для забора жидкости из прямоугольных резервуаров.

На фиг. 4 и фиг. 5, показывают погружную трубу, в одном случае в виде сбоку (фиг. 4), в другом - в виде сверху (фиг. 5).

Погружная труба имеет ступень от стороны притока к стороне слива с увеличенным поперечным сечением, причем наверху трубы ступени расположены на одном уровне, а внизу имеется уступ, как видно из фиг. 4 и фиг. 5. Поток проходит слева ( стрелка 30) направо (стрелка 37), погружная труба, при таком варианте исполнения, находится всегда под поверхностью 34 воды в свободном состоянии. Поперечные сечения рассчитываются в зависимости от притока, причем цифрой 36 обозначен участок трубы меньшего поперечного сечения, цифрой 38 - участок большего поперечного сечения и через него проходит большее количество воды. На виде сверху видно, что участки 36, 38 трубы расположены друг за другом и симметрично относительно средней оси 40. Напротив, в данном варианте исполнения прорези 42, 44 будут уменьшаться в направлении слива, т. е. L 1 _ _ → L 2. Благодаря этому поток уравновешивается. Возможно, например, чтобы максимальная скорость течения сохранялась равной 0,3 м/с.

Использование: изобретение касается устройства для отбора очищенной сточной воды из круглых бассейнов, имеющих один центральный впуск для сточных вод. Сущность изобретения: устройство выполнено с использованием погружной трубы для равномерного отвода очищенной воды, расположенной под поверхностью очищенной воды и представляющей собой кольцевой трубопровод, расположенный концентрично относительно вертикальной оси круглого бассейна, причем сток, независимо от количества притока, регулируется с помощью средства управления и уровень воды в бассейне постоянно регулируется. 17 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для отбора очищенной сточной воды из круглого бассейна, который имеет один центральный впуск для сточной воды, с погружной трубой, расположенной под поверхностью воды и имеющей отверстия, отличающееся тем, что погружная труба выполнена в виде замкнутого кольцевого трубопровода, расположенного концентрично относительно вертикальной оси круглого бассейна и имеет впускные отверстия, находящиеся друг от друга на равном расстоянии и выполненные в виде прорезей таким образом, что благодаря изменению длины прорезей возможно точная подгонка к краевым гидравлическим условиям. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет регулируемое по высоте сточное приспособление в сливной трубе в виде дроссельного клапана с поплавковым регулятором. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что уровень поверхности воды в бассейне в спокойном состоянии определяется поплавком. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевой трубопровод связан со сточным колодцем, расположенным за пределами круглого бассейна, с помощью выпускного коллектора. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что кольцевой трубопровод расположен равноудаленно от центрального притока и внутреннего периметра бассейна. 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что предусмотрен один выпускной коллектор. 7. Устройство по любому из пп.4 6, отличающееся тем, что выпускной коллектор проходит сквозь стенку бассейна. 8. Устройство по любому из пп.1 7, отличающееся таким исполнением, что создание избыточного подпора регулируется с помощью погружной трубы независимо от количества слива. 9. Устройство по любому из пп.1 8, отличающееся тем, что круглый бассейн является накопительным бункером. 10. Устройство по любому из пп.1 9, отличающееся тем, что погружная труба находится под давлением и выполнена таким образом, что размещение отверстий для притока на погружной трубе является некритичным. 11. Устройство по любому из пп.1 10, отличающееся тем, что преимущественно в круглых бассейнах, имеющих диаметр, превышающий 50 м, предусмотрен второй кольцевой трубопровод, расположенный ближе, чем первый, к середине бассейна, причем сливной трубопровод второго кольцевого трубопровода ведет в тот же сточный колодец. 12. Устройство по любому из пп.1 11, отличающееся таким исполнением, что скорость потока на всей протяженности погружной трубы до выхода из погружной трубы сохраняется в значительной степени постоянной. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что для поддержания равномерной скорости слива по всей протяженности погружной трубы длина прорезей от места, противоположного месту выпуска, до самого места выпуска переменна. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что длина прорезей уменьшается в направлении выпускного коллектора. 15. Устройство по любому из пп.1 14, отличающееся тем, что погружная труба имеет увеличивающееся поперечное сечение в направлении выпуска, начиная с места, находящегося против выпускного коллектора. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что погружная труба выполнена ступенчатой и содержит по меньшей мере две ступени. 17. Устройство по пп.1 16, отличающееся тем, что в погружной трубе имеется максимальная скорость выхода, преимущественно равная 0,3 м/с, и такая же на каждом участке трубы благодаря комбинации уменьшаемых в направлении выпуска прорезей и расширяющегося диаметра трубы для улучшения равномерности потока в погружной трубе. 18. Устройство по п. 16 или 17, отличающееся тем, что ступени трубы в верхней ее части расположены на одном уровне, а в нижней части трубы имеется уступ.

Приоритет по пунктам:
09.04.92 по пп.1 2, 4 9.