СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ Российский патент 2009 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к области водоснабжения, в частности к осветлению природных вод отстаиванием, и может использоваться для повышения производительности и эффективности очистки воды в горизонтальных отстойниках за счет установки в них горизонтальных трубчатых тонкослойных модулей.

Известен способ реконструкции действующих горизонтальных отстойников с целью увеличения их производительности и повышения эффекта осветления (Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжения: Справочник/Под ред. В.Д.Дмитриева, Б.Г.Мишукова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, 1988, стр.129). Способ заключается в установке заранее изготовленных блоков тонкослойных элементов в отстойной зоне без существенного переустройства сооружений. При этом тонкослойные элементы по конструкции выполняют в виде плоских или гофрированных полок, а также в виде труб различного поперечного сечения: круглого, квадратного, прямоугольного и др. Для обеспечения сползания в осадочную часть отстойника взвеси, оседающей на поверхности тонкослойных элементов, последним придают наклон с углом 55-60° к горизонтали.

Недостатками известного технического решения являются:

- низкий коэффициент объемного использования сооружения, поскольку общий объем блоков тонкослойных элементов, устанавливаемых в горизонтальном отстойнике, не превышает 40-50%;

- сложный режим отвода осадка в межполочном пространстве, когда осадок сползает навстречу потоку осветляемой воды, поскольку процесс агломерации хлопьев взвеси в результате их контакта между собой и взаимодействия укрупняющихся хлопьев с потоком воды при такой схеме их перемещения имеет неустойчивый характер и во многом зависит от целого ряда факторов, в частности от колебаний температуры, качества реагентов, изменения качественных и количественных характеристик взвешенных загрязнений, от колебаний расхода воды, подаваемой в отстойник;

- снижение эффекта осветления из-за размельчения оседающей взвеси в зоне под тонкослойными блоками, поскольку хлопья, выносимые из тонкослойных элементов, попадают в горизонтально направленный вдоль отстойника поток воды, высокая скорость которого определяет турбулентный режим, способствующий повторному взмучиванию загрязнений;

- сложность изготовления и монтажа тонкослойных элементов при выполнении их из плоских или гофрированных листов, поскольку прочность листового материала на изгиб должна быть достаточно высокой при малой толщине и при ширине полок в пределах 1 м, в противном случае потребуется существенно увеличить массу конструкции блоков или устанавливать промежуточные опоры в межполочном пространстве, при этом монтаж блоков тонкослойных элементов требует снятия перекрытия отстойника, что значительно усложняет ведение работ по его реконструкции;

- невозможность удаления всплывающих загрязнений, что снижает эффект осветления воды в отстойнике и эти загрязнения поступают на сооружения следующей ступени очистки, существенно повышая нагрузку, в частности, на фильтры;

- наличие "мертвых" непроточных зон в полочных блоках, поскольку при установке наклонных элементов образуются трапециевидные участки в начале и в конце этих блоков, что противоречит принципам проектирования осветлительных сооружений из-за опасности возникновения в таких зонах микробиологических процессов, негативно влияющих на качество воды.

Известен способ оборудования действующих горизонтальных отстойников тонкослойными полочными модулями (Головин В.Л. Тонкослойные модули себя оправдывают. Особенности седиментационного осветления природных вод. // Вода Magazine. 2008. №1. стр.18. рис.7), применяемый в США, в частности, на городской станции водоподготовки в г.Рино (шт.Невада). На этой станции были установлены тонкослойные модули, представляющие собой жесткие конструкции с полками, установленными в верхней части зоны осаждения под углом 50° к горизонтали. Ширина полочных модулей не превышает 2,0 м и для обеспечения равномерности их работы между ними установлены сборные лотки шириной не более 1,4 м. При общей глубине отстойника 3,0 -4,5 м тонкослойные модули занимают до 40% объема. Конструкция системы накопления и удаления осадка при этом практически не изменена. Производительность отстойников в результате их реконструкции была увеличена почти в 3 раза и доведена до 450 тыс. м³/сут. При высокой производительности очистной станции преимуществом использования тонкослойных отстойников является их компактность. Необходимо отметить тщательность выполнения всех элементов этих устройств, в частности абсолютную горизонтальность сливных кромок водосборных желобов. Это обеспечивает равномерность отвода осветленной воды по всей площади отстойников, чем в немалой степени обусловлена высокая эффективность их работы.

Недостатками известного технического решения являются:

- низкий коэффициент объемного использования сооружения, поскольку общий объем блоков тонкослойных элементов, устанавливаемых в горизонтальном отстойнике, не превышает 40%;

- сложный режим отвода осадка в межполочном пространстве, когда осадок сползает навстречу потоку осветляемой воды, поскольку процесс агломерации хлопьев взвеси в результате их контакта между собой и взаимодействия укрупняющихся хлопьев с потоком воды при такой схеме их перемещения имеет неустойчивый характер и во многом зависит от целого ряда факторов, в частности от колебаний температуры, качества реагентов, изменения качественных и количественных характеристик взвешенных загрязнений, от колебаний расхода воды, подаваемой в отстойник;

- снижение эффекта осветления из-за размельчения оседающей взвеси в зоне под тонкослойными блоками, поскольку хлопья, выносимые из тонкослойных элементов, попадают в горизонтально направленный вдоль отстойника поток воды, высокая скорость которого определяет турбулентный режим, способствующий повторному взмучиванию загрязнений;

- невозможность удаления всплывающих загрязнений, что снижает эффект осветления воды в отстойнике, и эти загрязнения поступают на сооружения следующей ступени очистки, существенно повышая нагрузку, в частности, на фильтры;

- наличие "мертвых" непроточных зон непосредственно под сборными лотками, установленными вдоль отстойника с шагом в 1 м, и в самих полочных модулях, поскольку при установке наклонных элементов образуются трапециевидные участки в начале и в конце этих модулей, что противоречит принципам проектирования осветлительных сооружений из-за опасности возникновения в таких зонах микробиологических процессов, негативно влияющих на качество воды.

Известен тонкослойный отстойник (А.с. СССР №1397060, МПК4 B01D 21/00, опубл. 23.05.88, Бюл. №19), включающий корпус, устройства для подвода жидкости на очистку и отвода воды и осадка, тонкослойный модуль из ряда наклонных труб, при этом отстойник снабжен рядами коротких трубчатых элементов, установленных между рядами параллельно последним. Применение отстойника обеспечивает снижение материалоемкости конструкции и упрощает проведение монтажных работ. Конструктивное решение тонкослойного модуля позволяет использовать его для переоборудования действующих горизонтальных отстойников.

Недостатками известного технического решения являются:

- низкий коэффициент объемного использования сооружения, поскольку общий объем блоков тонкослойных элементов, устанавливаемых в горизонтальном отстойнике, не превышает 30-40%;

- сложный режим отвода осадка в трубах и межтрубном пространстве, когда осадок сползает навстречу потоку осветляемой воды, поскольку процесс агломерации хлопьев взвеси в результате их контакта между собой и взаимодействия укрупняющихся хлопьев с потоком воды при такой схеме их перемещения имеет неустойчивый характер и во многом зависит от целого ряда факторов, в частности от колебаний температуры, качества реагентов, изменения качественных и количественных характеристик взвешенных загрязнений, от колебаний расхода воды, подаваемой в отстойник;

- снижение эффекта осветления из-за размельчения оседающей взвеси в зоне под тонкослойным модулем, поскольку хлопья, выносимые из тонкослойных элементов, попадают в горизонтально направленный вдоль отстойника поток воды, высокая скорость которого определяет турбулентный режим, способствующий повторному взмучиванию загрязнений;

- низкий эффект осветления воды из-за сложности обеспечения равномерной работы трубчатых осадительных элементов и межтрубных полостей, образованных внешними стенками труб, в связи с тем, что при одинаковом диаметре длинных и коротких труб, как показано на схеме, площадь поперечного сечения межтрубного пространства, высотой между смежными рядами длинных труб, равной их диаметру на всю ширину корпуса отстойника, существенно превышает площадь внутренней полости трубы. При таких условиях гидравлическое сопротивление межтрубного пространства будет значительно меньше и, следовательно, скорости протока воды в нем будут выше, вплоть до полного прекращения поступления обрабатываемой воды в длинные трубы, и проходить вода будет только в межтрубных полостях;

- невозможность удаления всплывающих загрязнений, что снижает эффект осветления воды в отстойнике, и эти загрязнения поступают на сооружения следующей ступени очистки, существенно повышая нагрузку, в частности, на фильтры;

- наличие "мертвых" непроточных зон в модулях, поскольку при установке наклонных элементов образуются трапециевидные участки в начале и в конце этих блоков, что противоречит принципам проектирования осветлительных сооружений из-за опасности возникновения в таких зонах микробиологических процессов негативно влияющих на качество очищаемой воды.

Известно устройство для очистки жидкости (Патент на изобретение RU №2135257, МПК6 B01D 21/02, C02F 1/40, опубл. 27.08.99, Бюл. №24), содержащее корпус с установленным в нем тонкослойным модулем, выполненным в виде горизонтально установленных труб, имеющих щелевую перфорацию в нижней и верхней частях по всей их длине, расположенных с образованием зазора по внешнему контуру, осадконакопитель в нижней части корпуса, приемный карман, обеспечивающий подвод очищаемой жидкости к трубам, систему отвода осветленной жидкости, причем тонкослойный модуль выполнен из труб, расположенных в шахматном порядке и оснащенных втулками, образующими зазор по внешнему их контуру с гидравлическим сопротивлением, превышающим гидравлическое сопротивление внутренней полости труб, приемный карман оснащен подвижной разделительной перегородкой, установленной с возможностью перемещения в вертикальном направлении, с противоположной стороны от приемного кармана расположена камера перераспределения.

Известное устройство не обеспечивает возможности переоборудования действующих горизонтальных отстойников.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ реконструкции действующих горизонтальных отстойников и повышения производительности системы осветления промывных вод после регенерации фильтров, заключающийся в установке тонкослойных элементов или блоков над зоной распределения исходной воды и зоной накопления осадка (Лисецкий В.Н., Брюханцев В.Н., Андрейченко А.А. Улавливание и утилизация осадков водоподготовки на водозаборах г.Томска. - Томск: Изд-во научно-техн. лит-ры, 2003. стр.68-70, рис.29 и 30). Тонкослойные элементы или блоки могут выполняться из мягких или полужестких полимерных пленок, соединенных в сотовую конструкцию, или из жестких листовых материалов в виде отдельных полок. Высоту конечного сечения тонкослойного ячеистого элемента рекомендуется принимать равной 0,03-0,05 м, а угол наклона элементов необходимо принимать в пределах 50-60°. Длину тонкослойных элементов определяют специальным расчетом и принимают 0,9-1,5 м. Известный способ позволяет переоборудовать действующий отстойник с минимумом затрат и без существенного изменения технологической схемы очистки воды.

Недостатками известного технического решения являются:

- низкий коэффициент объемного использования сооружения, поскольку общий объем блоков тонкослойных элементов, устанавливаемых в горизонтальном отстойнике, не превышает 40-50%;

- сложный режим отвода осадка в межполочном пространстве, когда осадок сползает навстречу потоку осветляемой воды, поскольку процесс агломерации хлопьев взвеси в результате их контакта между собой и взаимодействия укрупняющихся хлопьев с потоком воды при такой схеме их перемещения имеет неустойчивый характер и во многом зависит от целого ряда факторов, в частности от колебаний температуры, качества реагентов, изменения качественных и количественных характеристик взвешенных загрязнений, от колебаний расхода воды, подаваемой в отстойник;

- снижение эффекта осветления из-за размельчения оседающих хлопьев взвеси в зоне под тонкослойными блоками, поскольку хлопья, выносимые из тонкослойных элементов, попадают в горизонтально направленный вдоль отстойника поток воды, высокая скорость которого определяет турбулентный режим, способствующий повторному взмучиванию загрязнений;

- сложность изготовления и монтажа тонкослойных элементов при выполнении их из плоских или гофрированных листов, поскольку прочность листового материала на изгиб должна быть достаточно высокой при малой толщине и при ширине полок в пределах 1 м, в противном случае потребуется существенно увеличить массу конструкции блоков или устанавливать промежуточные опоры в межполочном пространстве, при этом монтаж блоков тонкослойных элементов требует снятия перекрытия отстойника, что значительно усложняет ведение работ по его реконструкции;

- низкий эффект осветления воды в отстойнике из-за невозможности удаления всплывающих загрязнений и эти загрязнения поступают на сооружения следующей ступени очистки, существенно повышая нагрузку, в частности, на фильтры;

- наличие "мертвых" непроточных зон в полочных блоках (модулях), поскольку при установке наклонных элементов образуются трапециевидные участки в начале и в конце этих блоков, что противоречит принципам проектирования осветлительных сооружений из-за опасности возникновения в таких зонах микробиологических процессов, негативно влияющих на качество воды;

- низкая надежность тонкослойных элементов при выполнении их из мягких или полужестких полимерных пленок, соединенных в сотовую конструкцию, поскольку в агрессивной среде при вводе в обрабатываемую воду хлора и реагентов пленки быстро "стареют", что приводит к необходимости замены тонкослойных модулей через 2-3 года.

Задачей изобретения является создание нового способа реконструкции действующих горизонтальных отстойников, обеспечивающего повышение их производительности в 4-6 раз и эффекта осветления, в том числе за счет удаления всплывающих загрязнений, при увеличении коэффициента объемного использования сооружения и при отсутствии "мертвых" зон за счет установки в зоне осаждения отстойника горизонтальных трубчатых модулей с образованием сотовой конструкции из труб с перфорацией по всей их длине.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном способе реконструкции горизонтальных отстойников, заключающемся в том, что в корпусе действующего горизонтального отстойника устанавливают тонкослойные элементы, соединенные в сотовую конструкцию, образуют зону распределения исходной воды, обеспечивающую равномерный подвод ее к тонкослойным элементам, устанавливают систему отвода осветленной воды и используют действующую систему накопления и удаления осадка, причем тонкослойные элементы выполняют в виде горизонтально расположенных труб со щелевой перфорацией в их нижней и верхней частях по всей их длине, объединяют в модули и устанавливают по обе стороны центральной части отстойника, для образования зоны распределения исходной воды над трубчатыми модулями устанавливают вертикальные перегородки вдоль центральной части действующего горизонтального отстойника, над трубчатыми модулями устанавливают сборные лотки для периодического удаления всплывающих загрязнений, параллельно продольным стенкам корпуса действующего горизонтального отстойника в верхней и нижней частях трубчатых модулей устанавливают вертикальные перегородки и в образованной водоприемной камере на стенке отстойника закрепляют сборные желоба для отвода осветленной воды.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- тонкослойные элементы выполняют в виде горизонтально расположенных труб со щелевой перфорацией в их нижней и верхней частях по всей их длине, объединяют в модули и устанавливают по обе стороны центральной части отстойника;

- для образования зоны распределения исходной воды над трубчатыми модулями устанавливают вертикальные перегородки вдоль центральной части действующего горизонтального отстойника;

- над трубчатыми модулями устанавливают сборные лотки для периодического удаления всплывающих загрязнений;

- параллельно продольным стенкам корпуса действующего горизонтального отстойника в верхней и нижней частях трубчатых модулей устанавливают вертикальные перегородки;

- в образованной водоприемной камере на стенке отстойника закрепляют сборные желоба для отвода осветленной воды.

Тонкослойные элементы выполняют в виде горизонтально расположенных труб со щелевой перфорацией в их нижней и верхней частях по всей их длине, объединяют в модули и устанавливают по обе стороны центральной части отстойника, что позволяет выводить осажденные загрязнения через щелевую перфорацию в нижней части труб за пределы их внутренней полости без взмучивания осадка, сползающего по наклонной плоскости внутренних стенок труб в направлении, нормальном к направлению движения осветляемой воды. Всплывающие загрязнения удаляются из трубчатых тонкослойных элементов через щели, расположенные в верхней части труб. При этом достигается наибольший эффект очистки, поскольку не допускается смешивание выделенных из воды загрязнений с очищаемой жидкостью, проходящей только в горизонтальных трубах модуля. Горизонтальное расположение тонкослойных элементов в осветлительной части отстойника обеспечивает наиболее компактное их размещение и уменьшение вертикальных габаритных размеров модулей и практически исключает "мертвые" зоны. Это позволяет разместить в пределах переоборудуемого сооружения большее число осадительных элементов и, следовательно, повысить коэффициент объемного использования до 90%, и максимально повысить производительность отстойника. Сборку тонкослойных модулей можно осуществлять непосредственно в корпусе отстойника с подачей всех конструктивных элементов через смотровые люки горизонтального отстойника без демонтажа его перекрытия, что существенно упрощает процесс реконструкции.

Для образования зоны распределения исходной воды над трубчатыми модулями устанавливают вертикальные перегородки вдоль центральной части действующего горизонтального отстойника, что обеспечивает возможность накопления всплывающих загрязнений в зоне над трубчатыми модулями, исключая при этом попадание исходной воды из зоны распределения и смешение ее с загрязнениями. Наличие зоны распределения в виде продольного коридора вдоль центральной части переоборудуемого отстойника обеспечивает равномерный подвод обрабатываемой воды к горизонтально установленным трубам тонкослойных модулей и позволяет существенно сократить размеры камеры хлопьеобразования, поскольку укрупнение взвеси продолжается в течение прохождения потока воды в этой зоне.

Над трубчатыми модулями устанавливают сборные лотки для периодического удаления всплывающих загрязнений, что позволяет увеличить эффект осветления воды, поскольку эти загрязнения не выводятся за пределы модулей, и снизить нагрузку на очистные сооружения следующей ступени.

Параллельно продольным стенкам корпуса действующего горизонтального отстойника в верхней и нижней частях трубчатых модулей устанавливают вертикальные перегородки, что позволяет организовать водоприемную камеру, исключает попадание всплывающих в зоне над модулями загрязнений, выделенных из воды в тонкослойных элементах, в эту камеру.

В образованной водоприемной камере на стенке отстойника закрепляют сборные желоба для отвода осветленной воды, что, при наличии такой камеры и расположении сливных кромок желобов на отметках, превышающих отметку расположения верхнего яруса трубчатых элементов, обеспечивает равномерный организованный отвод осветленной воды от тонкослойных модулей.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: повышение производительности осветлительного сооружения - отстойника - при его оснащении тонкослойными модулями с горизонтальным расположением осадительных элементов в 4-6 раз и повышение эффекта осветления, в том числе за счет удаления всплывающих загрязнений, увеличение коэффициента объемного использования сооружения до 90% при отсутствии "мертвых" зон. Кроме того, существенно упрощается процесс монтажа тонкослойных трубчатых элементов, поскольку сборку модулей можно производить без разборки кровли действующего горизонтального отстойника.

Пример промышленной применимости изобретения.

На фиг.1 изображен схематический поперечный разрез горизонтального отстойника при установке в нем модулей с тонкослойными трубчатыми элементами, на фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг.1. На фиг.3 изображен фрагмент поперечного разреза тонкослойного трубчатого модуля, выполненного из горизонтально расположенных труб прямоугольного сечения, расположенных в шахматном порядке. На фиг.4 изображен продольный разрез прямоугольной трубы - осадительного элемента тонкослойного трубчатого модуля.

Способ реконструкции горизонтальных отстойников осуществляют следующим образом.

При реконструкции действующего горизонтального отстойника, имеющего систему подачи исходной воды, состоящую из трубопровода 2 и распределительного лотка 2, расположенного на торцевой стенке камеры хлопьеобразования, при его ширине, например, 6 м с двумя каналами 23 отвода осадка (фиг.1), вдоль корпуса устанавливают два параллельных друг другу тонкослойных модуля 3, расположенных по обе стороны центральной части отстойника. Фронтальными стенками 6 тонкослойные модули 3 отделяют от камеры хлопьеобразования. Над тонкослойными модулями 3 устанавливают вертикальные перегородки 7 и образуют зону 4 распределения исходной воды шириной до 1,0-1,5 м. Параллельно продольным стенкам 9 корпуса действующего горизонтального отстойника над тонкослойными модулями 3 также устанавливают вертикальные перегородки 8, такие же перегородки 8 устанавливают и в нижней части трубчатого модуля 3, и образуют приемную камеру 10 осветленной воды шириной до 1,0 м. Посредством фронтальных стенок 6, перегородок 7 и перегородок 8 обеспечивают возможность накопления всплывающих загрязнений в зоне над трубчатыми модулями 3. При этом исключают попадание в эту зону исходной воды из камеры хлопьеобразования и из зоны 4 распределения, а также исключают попадание осветленной воды из приемной камеры 10 и смешение ее с всплывающими загрязнениями над тонкослойными модулями 3. Этим предотвращают также перетекание воды из зоны накопления осадка 22 из под нижней части модулей 3 в приемную камеру 10. Наличие зоны 4 распределения в виде продольного коридора вдоль центральной части переоборудуемого отстойника обеспечивает равномерный подвод обрабатываемой воды к горизонтально установленным трубам 5 тонкослойных модулей 3 и позволяет существенно сократить размеры камеры хлопьеобразования, поскольку укрупнение взвеси продолжается в течение прохождения потока воды в этой зоне 4.

Тонкослойные элементы выполняют в виде горизонтально расположенных труб 5 со щелевой перфорацией 18 и 19 соответственно в их нижней и верхней частях по всей их длине в соответствии с известным конструктивным решением (Патент на изобретение RU №2206370, МПК7 В01D 21/02, опубл. 20.06.2003, Бюл. №17). Это позволяет выводить осажденные загрязнения через щели 18 в нижней части труб 5 за пределы их внутренней полости (показано стрелками 15) без взмучивания осадка, сползающего по наклонной плоскости внутренних стенок труб 5 в направлении, нормальном к направлению движения осветляемой воды. Всплывающие загрязнения удаляются из трубчатых тонкослойных элементов 5 через щели 19, расположенные в верхней части труб. При этом достигается наибольший эффект очистки, поскольку не допускается смешивание выделенных из воды загрязнений с очищаемой жидкостью, проходящей только в горизонтальных трубах 5 модулей 3. Поскольку тонкослойные элементы в виде труб 5 располагают в осветлительной части отстойника в модулях 3 горизонтально и устанавливают их в шахматном порядке относительно друг друга с образованием в поперечном сечении сотовой конструкции, то в пределах переоборудуемого сооружения обеспечивают наиболее компактное их размещение с наибольшим числом труб 5. Этим максимально повышают производительность отстойника, оборудованного модулями 3, практически исключают образование "мертвых" зон и более полно используют полезную емкость отстойника - повышают коэффициент объемного использования сооружения до 90%. Сборку тонкослойных модулей 3 осуществляют непосредственно в корпусе отстойника и все конструктивные элементы, в частности трубы 5, подают через смотровые люки горизонтального отстойника без демонтажа его перекрытия 27, что существенно упрощает процесс реконструкции.

Горизонтально установленные трубы 5 каждого из тонкослойных модулей 3 могут быть четырехугольного сечения и выполняют их, например, из уголков, причем для облегчения конструкции уголки выполняют из металла толщиной не более 1 мм. Угол α наклона стенки труб 5 к горизонтали (фиг.3) выполняют не менее 50°, что несколько превышает угол естественного откоса несвязного илистого осадка 20 и обеспечивает его сползание по внутренней поверхности труб 5. Уголки закрепляют с помощью хомутов 17, например, на коротких опорных втулках 16, которые устанавливают по длине внутри труб 5 с определенным шагом. Причем в торцевых частях модулей 3 как со стороны зоны 4 распределения исходной воды, так и со стороны водоприемной камеры 10 хомуты 17 устанавливают непосредственно на концах труб 5 и образуют слабопроницаемые стенки, сопряженные соответственно с вертикальными перегородками 7 и перегородками 8. Такие стенки обеспечивают проток осветляемой воды из зоны 4 в камеру 10 только во внутренней полости труб 5 и предотвращают поступление воды из межтрубного пространства модулей 3 в водоприемную камеру 10.

Втулки 16, на которых закрепляют уголки, образующие трубы 5 прямоугольного сечения, подбирают такого диаметра, чтобы по всей длине уголков оставалась щель 18 (щелевая перфорация) в нижней части и щель 19 в верхней части (фиг.3). Это позволяет отводить загрязнения как с отрицательной, так и с положительной гидравлической крупностью. Размер труб 5 (длина и внутренний размер по диагонали) определяется в зависимости от гидравлической крупности и концентрации осаждаемой взвеси и при длине, например, до 1,5-2,5 м (в зависимости от ширины отстойника) размер по диагонали каждой из труб может приниматься до 100 мм. Горизонтальные перфорированные трубы 5, образованные из уголков, скрепленных хомутами 17, устанавливают, начиная с нижнего яруса, с опиранием каждой из труб 5 вышерасположенного яруса на хомуты 17. Для исключения провисания труб в среднем сечении на дне отстойника устанавливают опорные брусья 24. Причем опорные брусья 24 устанавливают на стойки, которые конструктивно располагают таким образом, чтобы исключить препятствие сползанию осадка 22 по наклонному днищу отстойника в систему 23 удаления осадка. При такой установке труб 5 и расположении их в шахматном порядке получают сотовую конструкцию, при этом по внешнему контуру труб 5 образуют зигзагообразный зазор 21 толщиной σ, соответствующей толщине хомутов 17, и сообщают его с действующей системой 23 накопления и удаления осадка. При этом толщину хомутов 17 принимают не менее 7-10 мм при соответствующей величине σ, чем предотвращают засорение зазора 21.

Вода с укрупненными хлопьями взвеси, поступая в горизонтальные перфорированные трубы 5 тонкослойного модуля 3, освобождается от загрязнений, осаждающихся на внутренних стенках труб 5. Осадок 20 постепенно сползает по этим стенкам в направлении, нормальном движению потока очищаемой воды без взмучивания осадка 20, и через щели 18 удаляется за пределы труб 5 (показано стрелками) в зигзагообразный зазор 21, сообщенный с системой 23 накопления и удаления осадка. По зазору 21 и по внешней поверхности труб 5 осадок перемещается вниз и периодически отводится за пределы отстойника. Поскольку при такой схеме отвода осадка 20 из труб 5 не допускают смешивание выделенных из воды загрязнений с очищаемой водой, проходящей только в горизонтальных трубах 5 модуля, достигают максимального эффекта очистки. Всплывающие в горизонтальных трубах 5 модуля 3 загрязнения через щели 19 также попадают в зигзагообразный зазор 21, по которому они перемещаются в верхнюю часть тонкослойного осветлительного модуля 3, где размещают сборные лотки 25. Посредством сборных лотков 25 из зоны над модулями 3 периодически удаляют (показано стрелками 26) эти загрязнения за пределы отстойника.

Ширину щелей 18 и 19 принимают 5-7 мм, при этом гидравлическое сопротивление этих щелей 18 и 19 труб 5 тонкослойного осветлительного модуля 3 и зазора 21 на их внешней поверхности превышает гидравлическое сопротивление внутренней полости труб 5. Это обеспечивают зигзагообразной формой зазора 21 и наличием в нем хомутов 17, расположенных с определенным шагом по длине каждой трубы 5. Таким соотношением гидравлических сопротивлений предотвращают проточность очищаемой воды в зазоре 21 с внешней стороны труб 5, в котором происходит только перемещение загрязнений, попадающих в зазор 21 через перфорацию 18 и 19 труб 5 и вывод загрязнений за пределы отстойника. При этом поступление воды в тонкослойные модули 3 из зоны 4 распределения исходной воды возможно только через внутренние полости труб 5. Ламинарный режим движения воды в горизонтальных перфорированных трубах 5, как и в любом отстойнике, при заданном расходе осветляемой воды обеспечивают суммарной площадью поперечного сечения труб 5.

В осветлительном модуле 3 тонкослойные элементы - трубы 5 - должны работать относительно равномерно, что обеспечивают одинаковым для каждой из труб 5 модулей 3 градиентом напора - разностью уровней перед вертикальными перегородками 7 в зоне 4 распределения исходной воды и уровней за вертикальными перегородками 8 в водоприемной камере 10. Это требование обеспечивают тем, что в образованной водоприемной камере 10 на продольной стенке 9 отстойника закрепляют сборные желоба 11 для отвода осветленной воды и располагают сливные кромки желобов 11 на отметках, превышающих отметку расположения верхнего яруса трубчатых элементов 5 модулей 3. Равномерный организованный отвод осветленной воды от тонкослойных модулей 3 из камеры 10 обеспечивают в сливной карман 12, из которого по трубопроводу 13 воду подают в сооружения следующей ступени очистки, например в скорые фильтры.

Таким образом, производительность осветлительного сооружения - действующего горизонтального отстойника - при его оснащении тонкослойными модулями 3 с горизонтальным расположением осадительных элементов 5 можно увеличить в 6 и более раз, повысить эффект осветления, в том числе за счет удаления всплывающих загрязнений, увеличить коэффициент объемного использования сооружения до 90% при отсутствии "мертвых" зон. Кроме того, можно существенно упростить процесс монтажа тонкослойных трубчатых элементов, поскольку сборку модулей можно производить без разборки кровли действующего горизонтального отстойника.

Изобретение относится к реконструкции горизонтальных отстойников и может использоваться для осветления природных вод. В корпусе действующего горизонтального отстойника по обе стороны от центральной части устанавливают тонкослойные осадительные элементы в виде горизонтальных труб со щелевой перфорацией в их нижней и верхней частях. Трубы в модулях устанавливают в шахматном порядке относительно друг друга с образованием в поперечном сечении сотовой конструкции. При установке труб по их внешнему контуру образуется зигзагообразный зазор, сообщенный с действующей системой накопления и удаления осадка. Для образования зоны распределения исходной воды над трубчатыми модулями устанавливают вертикальные перегородки вдоль центральной части действующего горизонтального отстойника. Над трубчатыми модулями устанавливают сборные лотки для периодического удаления всплывающих загрязнений. Технический результат состоит в увеличении производительности действующих горизонтальных отстойников при повышении эффективности очистки воды. 4 ил.

Способ реконструкции горизонтальных отстойников, заключающийся в том, что в корпусе действующего горизонтального отстойника устанавливают тонкослойные элементы, соединенные в сотовую конструкцию, образуют зону распределения исходной воды, обеспечивающую равномерный подвод ее к тонкослойным элементам, устанавливают систему отвода осветленной воды и используют действующую систему накопления и удаления осадка, отличающийся тем, что тонкослойные элементы выполняют в виде горизонтально расположенных труб со щелевой перфорацией в их нижней и верхней частях по всей их длине, объединяют в модули и устанавливают по обе стороны центральной части отстойника, для образования зоны распределения исходной воды над трубчатыми модулями устанавливают вертикальные перегородки вдоль центральной части действующего горизонтального отстойника, над трубчатыми модулями устанавливают сборные лотки для периодического удаления всплывающих загрязнений, параллельно продольным стенкам корпуса действующего горизонтального отстойника в верхней и нижней частях трубчатых модулей устанавливают вертикальные перегородки и в образованной водоприемной камере на стенке отстойника закрепляют сборные желоба для отвода осветленной воды.