СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ДНА РАДИАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА Российский патент 2008 года по МПК B01D21/06 

Настоящее изобретение относится к технологии очистки сточных вод в радиальных отстойниках путем удаления из стоков взвешенных частиц нерастворимых веществ, выпадающих на дно отстойника в виде осадка. Это изобретение может найти применение во вторичных радиальных отстойниках на предприятиях очистки промышленных и бытовых стоков. Кроме того, заявляемый способ может быть использован в радиальных илоуплотнителях на станциях аэрации питьевой и сточной воды.

Существует известный способ механического удаления осадка из радиального отстойника в приямок, заключающийся в непрерывном сгребании осадка в приямок, при этом происходит его непрерывное накопление в виде призмы и непрерывный сброс этой призмы в приямок за счет придания ей движения по спирали, направленной к приямку. Непрерывность удаления осадка является положительным качеством описываемого аналога, так как позволяет достичь высокой равномерности нагрузки на устройство, реализующее этот способ. Однако при таком однонаправленном движении образуется уплотненный слой осадка, намазываемого на дно. Намазанный на дно осадок не удаляется из отстойника, а загнивает на его дне и всплывает под действием образующихся при гниении газовых пузырьков. Это явление является вредным, так как в результате ухудшается качество очистки сточной воды, что является важным недостатком данного способа.

Известен способ механической очистки дна радиального отстойника (см. Свидетельство на полезную модель РФ №30613, МКИ: В01D 21/02, 21/18), по которому осадок удаляют с поверхности дна, сгребая и накапливая его в подвижном накопителе, и перемещают к краю приямка для сброса. При этом накопленный осадок удаляют из подвижного накопителя, перемещая этот осадок периодически к краю приямка по траекториям, которые пересекают траекторию подвижного накопителя в неповторяющихся местах дна отстойника. Такое пересечение траекторий и отсутствие мест, где траектории повторяются, исключают намазывание осадка на дно, таким образом, исключается недостаток вышеописанного аналога.

Этот способ, реализуемый в известном изобретении, выбирается в качестве прототипа, так как у него имеется наибольшее число существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, а именно наличие операций сгребания осадка, его накопления в подвижном накопителе и последующего сброса накопленного осадка в приямок, причем сброс осадка из накопителя согласно данному способу осуществляют периодически. Кроме того, это изобретение является последней разработкой эффективного оборудования для механического удаления осадка из радиального отстойника и в наибольшей степени характеризует уровень в этой области техники.

Однако прототип имеет существенные недостатки. Один из них заключается в том, что процесс удаления осадка носит циклический характер. При этом траектории движения накопления осадка и его перемещения к приямку имеют прерывистый ломаный характер. В точках излома траекторий резко меняется вектор скорости, что неизбежно приводит к взмучиванию осадка. Второй недостаток также связан с цикличностью процесса и заключается в том, что всему накопленному в подвижном накопителе осадку в определенный момент времени придают скорость в направлении приямка, а это требует приложения к удаляемому осадку периодических пиковых усилий. При реализации указанного способа любое реализующее его устройство неизбежно будет испытывать вышеуказанные периодические пиковые усилия, причем эти усилия будут, в соответствии с описанием способа, скачком меняться от нуля до полного усилия перемещения всего накопленного осадка в приямок. Такие нагрузки являются импульсными. Из курса сопротивления материалов известно, что любые периодические, в том числе и импульсные нагрузки снижают ресурс устройств, вызывают в них колебания, а при определенном сочетании частоты этих нагрузок и жесткости устройства могут вызвать резонанс, что приведет к быстрому выходу из строя всего устройства. Таким образом, в указанном способе цикличность перемещения всего накопленного в подвижном накопителе осадка в приямок и снижение ресурса устройства, его реализующего, являются взаимосвязанными факторами, причем снижение ресурса является следствием периодичности, что и предопределяет недостаток способа.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка известного способа очистки дна за счет совмещения операций накопления осадка и перемещения его к краю приямка.

Поставленная задача решена следующим образом. В известный способ механической очистки дна радиального отстойника, включающий операции сгребания осадка с поверхности дна радиального отстойника, его накопления в подвижном накопителе и последующего сброса накопленного осадка в приямок, причем сброс осадка из подвижного накопителя осуществляют периодически, согласно настоящему изобретению, введено перемещение накапливаемого осадка подвижным накопителем по дну радиального отстойника в направлении приямка по непрерывной циклической траектории, периодически пересекающей приямок.

Такое новое техническое решение всей совокупностью своих существенных признаков позволяет как исключить намазывание осадка на дно радиального отстойника, сохраняя преимущества прототипа, так и исключить периодические пиковые усилия, прикладываемые к удаляемому осадку, то есть одновременно сохранить преимущества аналога.

Таким образом, суть нового способа очистки дна радиального отстойника заключается в том, что функции накопления осадка и его перемещения и сброса в приямок совмещены во времени за счет сообщения подвижному накопителю дополнительной составляющей движения, в результате чего накопитель движется по дну радиального отстойника по непрерывной циклической траектории, периодически пересекающей приямок, что в сравнении с прототипом является существенным отличием настоящего изобретения. Заявляемая совокупность существенных признаков не была обнаружена в патентном фонде и в фондах научно-технической информации. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым. Таким образом, заявляемый способ механической очистки дна радиального отстойника соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень», так как предлагаемое техническое решение для специалиста средней квалификации логически не следует из известного уровня техники.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, при планетарном движении подвижного накопителя, когда ему сообщены два круговых движения: переносное вокруг центра радиального отстойника и относительное вокруг центра окружности, вписанной в кольцевой участок очищаемого дна отстойника, включающий как поверхность, с которой сгребают осадок, так и сам приямок. При этом подвижный накопитель будет сообщать накапливаемому в нем осадку движение по непрерывной циклической траектории, периодически пересекающей приямок. Пересечение с приямком, в ходе которого происходит сброс накопленного осадка, делит цикл указанной траектории на две фазы: фаза "врезания" подвижного накопителя в слой неубранного осадка с последующим его накоплением и сбросом и фаза зачистки поверхности дна отстойника. При этом фаза "врезания" подвижного накопителя в слой неубранного осадка с последующим его накоплением и сбросом будет начинаться по касательной к внешней окружности очищаемого участка дна отстойника, а накопление осадка в подвижном накопителе будет постепенным в процессе относительного движения подвижного накопителя по мере его приближения к приямку. Фаза движения подвижного накопителя после его прохождения над приямком предназначена для удаления ила, налипшего во время первой фазы его удаления, то есть зачистки поверхности дна отстойника, так как направление движения подвижного накопителя на этом участке не совпадает с предыдущим. Дополнительным условием, обеспечивающим очистку дна без пропусков, является требование, чтобы время между последовательными прохождениями подвижного накопителя одноименных фаз было не более времени, за которое центр относительного движения переместится в процессе переносного движения на ширину подвижного накопителя. Однако указанное дополнительное требование не является обязательным в тех случаях, когда траектории не повторяются как минимум за один цикл переносного движения, и пропущенные участки могут быть очищены при следующем цикле переносного движения.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.

Фиг.1 - схема реализации способа в радиальном отстойнике как с центральным, так и с кольцевым приямком для периферийного участка дна.

Фиг.2 - схема реализации способа в радиальном отстойнике с центральным кольцевым приямком для центрального участка дна.

Фиг.3 - схема реализации способа в радиальном отстойнике с центральным кольцевым приямком.

Для реализации предлагаемого способа необходимы следующие элементы, его осуществляющие:

- радиальный отстойник - на фиг.1, 2 и 3 не показан (различные схемы отстойников в виде типовых проектов радиальных отстойников представлены, например, в "Строительном каталоге. Часть 2. Типовые проекты предприятий, зданий и сооружений"); для изложения сущности на фиг.1, 2 и 3 показаны проекции всех компонентов способа на дно отстойников с различным расположением кольцевого приямка;

- подвижный накопитель 1, имеющий форму ковша, направленного открытой частью в сторону относительного движения; подвижных накопителей может быть от одного до нескольких - сущность изложения от этого не изменится, изменяться будут только конструктивные соотношения размеров при каждой конкретной реализации;

- кольцевой приямок дна радиального отстойника, ограниченный внешним 2 и внутренним 3 краями;

- подвижный цилиндрический шарнир 4 и неподвижный цилиндрический шарнир 5, при этом геометрическая ось цилиндрического шарнира 5 совпадает с центром дна радиального отстойника;

- радиальная связь 6, соединяющая подвижный накопитель 1 с подвижным цилиндрическим шарниром 4;

- водило 7, соединяющее подвижный цилиндрический шарнир 4 и неподвижный цилиндрический шарнир 5.

На фиг.1 и 2 также изображены циклические траектории 8 движения одной (чтобы не загромождать чертежи) из точек подвижного накопителя 1. На фиг.1 и 2 этой точкой является, например, внешняя точка подвижного накопителя 1, хотя для изложения сути предлагаемого способа это не важно. На фиг.1 циклическая траектория 8 представляет собой эпициклоиду, а на фиг.2 - гипоциклоиду (см., например, "Справочник машиностроителя", т.1, под ред. Н.С.Ачеркана, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, М., 1960, стр.279-281), что определяется направлением движения открытой части подвижного накопителя 1 в сторону края приямка.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Поток сточной воды, содержащий твердые частицы нерастворенных веществ и биологическую массу нечистот, подают в радиальный отстойник, в котором движение воды и твердых частиц резко замедляется, и за счет коагуляции биологических веществ и микроорганизмов на твердых частицах начинается процесс образования ила и его оседания на дно радиального отстойника. В результате описанного процесса вода осветляется, и ее верхний осветленный слой направляют в приемный коллектор радиального отстойника, из которого осветленную воду отводят на следующие этапы очистки. При пропускании сточной воды через радиальный отстойник образующийся осадок сгребают с дна радиального отстойника подвижным накопителем 1, накапливают в подвижном накопителе 1 и переносят этим накопителем в приямок, куда осадок сбрасывается за счет силы тяжести при пересечении траекторией 8 внешнего 2 (на фиг.1) или внутреннего 3 (на фиг.2) края указанного приямка. Для обеспечения движения осадка по дну отстойника по непрерывной циклической траектории этому подвижному накопителю 1 сообщают планетарное движение за счет относительного движения с угловой скоростью ω вокруг подвижного цилиндрического шарнира 4 через радиальную связь 6 и за счет переносного движения упомянутого шарнира 4 за счет водила 7 вокруг неподвижного цилиндрического шарнира 5 с угловой скоростью Ω.

При таком движении врезание подвижного накопителя 1 в слой осадка происходит по касательной, что обеспечивает плавное нарастание нагрузки от сгребания осадка, а траектория 8 (как и траектории остальных точек подвижного накопителя 1) многократно пересекает саму себя в разных направлениях, что исключает вредное явление намазывания осадка на дно радиального отстойника. Для увеличения плавности нагрузки на привод и трансмиссию подвижных накопителей 1 их может быть несколько, например три, как показано на фиг.1 и 2, причем чем подвижных накопителей 1 больше, тем плавность выше. Следует отметить, что даже при одном подвижном накопителе накапливаемый осадок перемещают непрерывно, так как его выпадение - процесс непрерывный, и подвижный накопитель, вышедший из зоны приямка на очищаемое дно радиального отстойника, сразу же начинает накапливать и перемещать осадок, выпавший на только что очищенный участок дна.

Таким образом, из описания следует, что сформулированная цель изобретения - исключение намазывания осадка на дно радиального отстойника и увеличение плавности нагрузки - достижима, а перечисленные признаки осуществимы и взаимосвязаны с целью.

Суть изложенного не изменится, если на водиле 7 расположить два шарнира 4 по обе стороны от кольцевого приямка, сохранив направления относительного движения подвижных накопителей 1, как показано на фиг.1 и 2. Такое решение, показанное на фиг.3, следует из вышеизложенного, является его очевидной комбинацией и в дополнительных пояснениях не нуждается.

Изобретение относится к очистке сточных вод в радиальных отстойниках и может использоваться при очистке промышленных и бытовых стоков, на станциях аэрации питьевой и сточной воды. Осадок перемещают подвижным накопителем по дну радиального отстойника в направлении приямка по непрерывной циклической траектории, периодически пересекающей приямок. Технический результат состоит в обеспечении плавного нарастания нагрузки от сгребания осадка, а траектории всех точек подвижного накопителя многократно пересекают сами себя в разных направлениях, что одновременно исключает вредное явление намазывания осадка на дно радиального отстойника. 3 ил.

Способ механической очистки дна радиального отстойника, включающий операции сгребания осадка со дна радиального отстойника, накопления указанного осадка в подвижном накопителе и последующего сброса накопленного осадка в приямок, причем сброс осадка из накопителя осуществляют периодически, отличающийся тем, что накапливаемый осадок перемещают подвижным накопителем по дну радиального отстойника в направлении приямка по непрерывной циклической траектории, периодически пересекающей приямок.