УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДОЖДЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК E03F5/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обработке дождевых вод, в частности, в городских условиях. Более конкретно изобретение относится к извлечению осадка, углеводородов и других подобных элементов, которые должны быть удалены из дождевых вод.

Уровень техники

Известны различные устройства, используемые для обработки дождевых вод. В качестве примеров можно указать патентные документы WO 2007/011864, US 6780310, EP 0928861 A1 и US 5814216.

Другая существующая система состоит из двух последовательно соединенных бассейнов. Первый бассейн является отстойником, расположенным по потоку перед сепаратором углеводородов.

Этот первый бассейн снабжен на входе погружной стенкой и жидкость в нем течет горизонтально. Вследствие замедленного потока тяжелые материалы оседают в бассейн. Время прохода обычно составляет от 120 до 150 секунд.

Второй бассейн является сепаратором усиленного эффекта, снабженным на своем входе погружной стенкой на одном уровне с потоком соединенного с ней фильтра. Жидкость течет горизонтально. Вследствие замедленного потока легкие вещества поднимаются в сборную камеру для сбора масел, а тяжелые материалы оседают в камере для осадка. В общем случае время задержки колеблется от 90 до 300 секунд.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание усовершенствованного устройства для обработки дождевых вод, позволяющего извлекать из них элементы различного вида, такие как осадок, углеводороды, плавучие тела и т.д.

Устройство по изобретению содержит корпус, предназначенный для вертикального ввода в сборник-сепаратор. Сборник-сепаратор содержит подвод и отвод для воды. Устройство по изобретению отличается тем, что часть боковой стенки корпуса выполнена, по меньшей мере, частично криволинейной, причем эта часть содержит фильтр. Внутреннее пространство корпуса образовано первой полостью и второй полостью, разделенными вертикальной стенкой и сообщающимися друг с другом с помощью прохода, расположенного в нижней части корпуса. Первая полость имеет в качестве наружной боковой стенки фильтр. Вторая полость содержит выпускное отверстие, выполненное с возможностью прямого сообщения через сливную трубу с указанным отводом для воды сборника-сепаратора.

Согласно примеру осуществления изобретения устройство содержит первый корпус по существу цилиндрической формы и второй корпус также по существу цилиндрической формы, расположенный концентричным образом внутри первого корпуса. Впускное отверстие для воды сообщается с первым корпусом или выполнено заодно с ним.

Второй корпус образован двумя полуцилиндрами, разделенными общей стенкой, которая, однако, позволяет создать отверстие сообщения между двумя полуцилиндрами в ее нижней части. Наружная по существу цилиндрическая стенка одного из двух полуцилиндров образована непроницаемой поверхностью в нижней части и проницаемой поверхностью (фильтром) в верхней части. Наружная стенка другого полуцилиндра выполнена непроницаемой. Отверстие для отвода воды соединено или выполнено заодно с наружной стенкой этого полуцилиндра.

Таким образом, устройство по изобретению позволяет в едином сборнике-сепараторе выполнять операции отложения осадка, осветления и сепарации.

Следует подчеркнуть создаваемые изобретением особые преимущества в том, что операции сепарации, осветления и отложения осадка адаптируются к расходу поступления воды.

Хотя устройство по изобретению рассчитано на ламинарный поток воды, в случае сильных ливней могут возникать турбулентные возмущения. Обеспечивается надежная работа устройства для любого типа потока.

Краткое описание чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения.

На чертежах:

фиг.1 изображает устройство по изобретению в первом примере выполнения,

фиг.2 изображает устройство по изобретению во втором примере выполнения,

фиг.3А и 3В изображает соответственно на виде сверху и на виде спереди корпус, который может использоваться в устройствах по фиг.1 и 2.

Осуществление изобретения

На чертежах использованы следующие позиции для обозначения элементов устройства:

1 - сборник-сепаратор, 2 - подвод для воды, 3 - впускное направляющее устройство, 4 - корпус, 5 - фильтр, 6 - первый полуцилиндр, 7 - сливная труба, 8 - второй полуцилиндр, 9 - разделительная стенка, 10 - фланец, 11 - захват, 12 - отвод для воды, 13 - впускное направляющее устройство, 14 - решетка, 15 - проход, 16 - ловушка для плавучего отстоя.

Как показано на фиг.1, впускное направляющее устройство 3 трубчатой формы, соединенное с подводом 2 для воды, который снабжен решеткой 14, направляет жидкость по существу в горизонтальном направлении для тангенциального входа в сборник-сепаратор 1 в виде цилиндрического резервуара. Сборник-сепаратор 1 содержит также отвод 12 для воды.

Корпус 4 по существу цилиндрической формы расположен вертикально внутри сборника-сепаратора 1 концентрично ему. Часть стенки корпуса 4 образована фильтром 5. Корпус 4 образован двумя полуцилиндрами 6, 8, каждый из которых образует полость. Две полости 6, 8 разделены непроницаемой вертикальной стенкой 9, в нижней части которой имеется проход 15, соединяющий полости 6, 8. Наружная стенка первой полости 6 образована фильтром 5, а вторая полость 8 снабжена сливной трубой 7, которая сообщается непосредственно с отводом 12 для воды сборника-сепаратора 1.

Вокруг двух полуцилиндров 6, 8 расположена ловушка 16 для плавучего отстоя в виде круглой решетки с мелкими ячейками (предпочтительно меньше 5 мм). Она расположена таким образом, что ее внутренний край примыкает к стенкам полуцилиндров 6, 8, а наружный край примыкает к внутренней стенке сборника-сепаратора 1. Предпочтительно ловушка 16 для плавучего отстоя изготовлена из синтетического материала, однако возможно также использование другого подходящего материала.

Точнее, ловушка 16 для плавучего отстоя расположена непосредственно под нижним краем фильтра 5 и над подводом 2 для воды. Ее назначение состоит в том, чтобы не допускать случайного забивания фильтра 5 разлагающимися или не разлагающимися плавучими предметами, имеющими плотность меньше единицы, такими как листва деревьев, иголки хвойных пород или сигаретные окурки.

Верхняя часть корпуса 4 снабжена захватом 11, содержащим набор тяг и кольцо. Захват 11 облегчает удаление корпуса 4. На фиг.2 показано положение, в котором корпус 4 вытянут из сборника-сепаратора 1.

Показанная на фиг.2 система идентична системе по фиг.1. Отличие состоит только в том, что впускное направляющее устройство 13 имеет нетрубчатое сечение.

Жидкость, выходящая из впускного направляющего устройства 3, 13, совершает круговую циркуляцию вдоль внутренней стенки в контакте по касательной с фильтром 5 по всей его поверхности. Скорость и направление движения жидкости зависят от высоты колонны воды на входе, которая предпочтительно составляет, по меньшей мере, 70 см, а также от расхода воды и геометрии впускного направляющего устройства 3.

При своем перемещении жидкость распределяется вокруг корпуса 4 вдоль его наружной боковой поверхности. Эта траектория жидкости вызывает эффект увеличения времени задержки. Для взвешенных частиц обеспечивается больше времени для отстоя в соответствии с их плотностью.

Корпус 4 закрыт снизу и сверху, но только над второй полостью 8. Таким образом, вторая полость 8 закрыта и содержит только два прохода 15, 7. Первый проход 15 сообщается с первой полостью 6, а второй проход 7 сообщается с отводом 12 сборника-сепаратора 1. Ловушка 16 для плавучего отстоя образует первый сепарирующий элемент, который обеспечивает разделение тяжелых и легких материалов. Осадочные материалы откладываются в полостях для ила на дне сборника-сепаратора 1. Легкие вещества поднимаются на поверхность.

Фильтр 5, например из полиэфирного пенопласта, предпочтительно выполнен съемным и установлен на опоре. Он обеспечивает этап отделения легких веществ, а затем посредством фильтрации жидкости эффект усиленной сепарации.

Предпочтительно фильтр 5 является коалесцирующим. Благодаря своей структуре (размеру и расположению пор) он вызывает слияние жидких частиц, в общем случае частиц углеводородов, и образование более крупных капель, которые отделяются под действием гравитации.

Таким образом, масла и углеводороды в дисперсном состоянии улавливаются фильтром 5. Кроме того, плавучие объекты относительно больших размеров также задерживаются фильтром 5. В другом важном аспекте изобретения фильтр 5 за счет своей обширной поверхности и вертикального положения способствует проникновению жидкости без возмущений (в ламинарном режиме), что улучшает эффективность сепарации.

Внутри корпуса 4 стенка 9, которая разделяет полости 6, 8, выполнена по размерам такой, чтобы обеспечивать второй этап осветления и сепарации жидкости, прошедшей через фильтр 5.

Точнее, образованные слиянием крупные капли (углеводороды или другие масляные компоненты), находящиеся в первой полости 6, направляются под действием гравитации в верхнюю часть этой полости. Поскольку соединяющий полости 6, 8 проход 15 находится на уровне нижней части корпуса 4, крупные капли остаются уловленными в первой полости. Таким образом, только обработанная жидкость может проникать во вторую полость и затем выходить через сливную трубу 7 и отвод 12 для воды сборника-сепаратора 1. Следует отметить, что объем жидкости внутри корпуса 4 определяется высотой погружной части впускного направляющего устройства 3, 13.

В свою очередь объем жидкости внутри сборника-сепаратора 1 определяется высотой положения сливной трубы 7 и отвода 12 для воды.

Как показано на фиг.3А и 3В, предпочтительно корпус 4 выполнен съемным и подвешен на сливной трубе 7 с помощью фланца 10, снабженного уплотнительным кольцом круглого сечения из бутадиен-нитрильного каучука, обеспечивающим самопроизвольное уплотнение, и двумя шпонками.

Предпочтительно уплотненное отверстие предусмотрено в сливной трубе 7 для обеспечения возможности взятия проб. Альтернативно уплотненное отверстие может быть заменено дроссельным клапаном с автоматическим закрытием.

Устройство по изобретению и его компоненты могут быть изготовлены из любых материалов, позволяющих достичь поставленных целей. Непроницаемые стенки корпуса 4 могут быть выгодным образом изготовлены из нержавеющей стали, стабилизированной титаном.

Устройство по изобретению может быть спроектировано на различные расходы, например ниже 2 л/с или выше 25 л/с.

Использование устройства по изобретению показало следующие результаты для переменного расхода от 1 до 22 л/с:

Уловленные взвешенные твердые частицы >98%

В иле откладываются тяжелые металлы

Проверено в серии испытаний: углеводороды <5 мг/л.

Значительное снижение растворенных тяжелых металлов.

Настоящее изобретение позволяет:

- производить начальную очистку дождевых вод от загрязнений на мостовых, в смотровых люках, сборниках, сточных канавах дорог и зон парковки интенсивного движения,

- облегчать проход стока вод от единой системы в распределительную,

- снижать поступление вод в очистные станции, улучшать очистку и вследствие этого снижать стоимость обработки,

- выбирать наиболее близкие существующие водоотводные трубы: прямое проникновение в горизонты грунтовых вод восстанавливает их, обеспечивать сообщение с заливами, ручьями, коллекторами поверхностных вод, прудами, озерами,

- снижать стоимость содержания,

- обеспечивать лучшее распределение и лучший контроль стока на территории удаления вод,

- избегать сооружения коллекторов сточных вод, крупных сепараторов, прудов или бассейнов для обработки вод на дорогах, сбросов паводковых вод, ограничителей расхода и снижать нагрузку загрязнения,

- снижать водный стресс,

- улучшать окисление биоразлагаемых органических материалов анаэробными бактериями и минерализацию органических материалов, растворенных в суспензии.

Изобретение относится к области очистных сооружений. Устройство для обработки дождевых вод содержит корпус с фильтром. Корпус вертикально вводится в сборник-сепаратор. Сборник-сепаратор содержит подвод и отвод для воды. Часть боковой стенки корпуса выполнена, по меньшей мере, частично криволинейной. Внутреннее пространство корпуса образовано первой полостью и второй полостью. Полости разделены вертикальной стенкой и сообщаются друг с другом с помощью прохода. Проход расположен в нижней части корпуса. Первая полость имеет в качестве боковой стенки фильтр. Вторая полость содержит выпускное отверстие. Выпускное отверстие выполнено с возможностью прямого сообщения через сливную трубу с отводом для воды сборника-сепаратора. Обеспечивается возможность очистки дождевых вод от углеводородов, плавучих тел и др. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для обработки дождевых вод, содержащее корпус (4), выполненный с возможностью вертикального ввода в сборник-сепаратор (1), причем сборник-сепаратор (1) содержит подвод (2) для воды и отвод (12) для воды, отличающееся тем, что часть боковой стенки корпуса (4) выполнена, по меньшей мере, частично криволинейной, причем указанная часть содержит фильтр (5), внутреннее пространство корпуса (4) образовано первой полостью (6) и второй полостью (8), которые разделены вертикальной стенкой (9) и сообщаются друг с другом посредством прохода (15) в нижней части корпуса (4), при этом первая полость (6) имеет в качестве наружной боковой стенки фильтр (5), а вторая полость (8) снабжена выпускным отверстием, выполненным с возможностью прямого сообщения через сливную трубу (7) с отводом (12) для воды сборника-сепаратора (1).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (4) выполнен цилиндрическим.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпус (4) содержит захват (11), расположенный в его верхней части.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что фильтр (5) выполнен съемным.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что фильтр (5) выполнен коалесцирующим.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит ловушку (16) для плавучего отстоя, расположенную между наружными стенками указанных полостей (6, 8) и внутренней стенкой сборника-сепаратора (1).

7. Узел, образованный устройством по любому из предыдущих пунктов и сборником-сепаратором (1), причем указанный подвод (2) для воды содержит впускное направляющее устройство (3, 13), которое расположено таким образом, что поступающая вода входит в сборник-сепаратор (1), по существу, в горизонтальном направлении.

8. Узел, образованный устройством по любому из пп.1-6 и сборником-сепаратором (1), содержащим сливную трубу (7), причем корпус (4) подвешен на сливной трубе (7).

9. Узел по п.8, отличающийся тем, что сливная труба (7) содержит средства для взятия проб.