БИОПЛАТО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И СПОСОБ ЕГО МОНТАЖА И ОБСЛУЖИВАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C02F3/32 C02F3/08 C02F11/02 

Изобретение относится к области биологической очистки природных и хозяйственно-бытовых сточных вод и может применяться при осуществлении водоохранных мероприятий для обезвреживания загрязненных вод в жилищно-коммунальном хозяйстве, химической, пищевой и перерабатывающей промышленности.

Известно сооружение для биологической очистки сточных вод (А.С. №1571001, МПК C02F 3/00, опубликовано 15.06.1990), содержащее

- проточный бассейн, выполненный преимущественно в форме прямоугольника, вытянутого по направлению течения сточных вод,

- на непроницаемом дне которого расположен фильтрующий слой в виде смеси песка с различными наполнителями,

- дренажные трубы, размещенные под фильтрующим слоем на дне приямка, расположенного в конце бассейна,

- и посадки высших водных растений на фильтрующем слое.

Недостатком известного сооружения является ограниченный ресурс долговечности, что обусловлено процессами кольматации и седиментации, которые будут происходить в бассейне при протекании по нему сточных вод, вследствие чего будет снижаться пропускная способность фильтрующего слоя, для восстановления которой необходим вывод сооружения из эксплуатации. Тем самым будет сокращаться срок непрерывной работы известного сооружения от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, то есть такого состояния, когда объект должен изыматься из эксплуатации для восстановления его работоспособности. При этом кольматация фильтрующего слоя будет происходить от действия водотока за счет проникновения мелких частиц твердой фазы сточных вод в поровое пространство и каналы фильтрующего слоя, а седиментация будет происходить от действия гравитационных сил за счет оседания и осаждения на поверхность фильтрующего слоя шлама в виде мелких частиц твердой фазы. Кроме того, увеличению осадконакопления над фильтрующим слоем и снижению его фильтрационных свойств будет способствовать также отложение ила, образующегося при деструкции растений.

В результате суммарного воздействия этих процессов будет происходить снижение пропускной способности фильтрующего слоя и эффективности очистной функции известного сооружения, для восстановления которой сооружение необходимо периодически выводить из эксплуатации с целью проведения технического обслуживания и ремонта, включающих очистку или замену фильтрующего слоя.

Известен способ строительства и эксплуатации сооружения для биологической очистки сточных вод (А.С. №1571001, МПК C02F 3/00, опубликовано 15.06.1990), включающий

- строительство бассейна с непроницаемым дном,

- укладку на дне бассейна фильтрующего слоя в виде смеси песка с различными наполнителями,

- монтаж дренажных труб под фильтрующим слоем на дне приямка, расположенного в конце бассейна,

- посадку высших водных растений на фильтрующем слое

- и техническое обслуживание, включающее

- очистку или замену фильтрующего слоя,

- уборку и замену растений, подверженных деструкции,

- скашивание растений и уборку биомассы с поверхности бассейна.

Известный способ обладает повышенными затратами на техническое обслуживание в процессе эксплуатации ввиду необходимости периодического удаления накопившихся осадков с поверхности фильтрующего слоя с целью восстановления очистной функции известного сооружения, а также из-за необходимости скашивания растений и уборки биомассы. При этом фильтрующий слой, стебли растений и их корневая система будут повреждаться техникой, используемой для механизации процессов технического обслуживания, например тракторами, оборудованными различными навесными механизмами (косилкой, граблями и т.п.), в связи с чем необходимы дополнительные затраты на замену поврежденных или погибших растений.

Кроме того, в случае достаточно высокой степени кольматации фильтрующего слоя, при которой его пропускная способность будет значительно снижена, и невозможности эффективного очищения порового пространства и каналов от загрязнений потребуются дополнительные затраты на удаление и замену фильтрующего слоя, что приведет к уничтожению растительного покрова и необходимости его восстановления.

Известно биоплато для очистки сточных вод (см. файл «INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf» по ссылке http://www.depurgreen.c-m/INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf и Приложение 1 «Фигуры к прототипу»), содержащее

- проточный водоем, выполненный преимущественно в форме прямоугольника, вытянутого по направлению течения сточных вод, и снабженный системами их аэрации и рециркуляции,

- и плавающий на поверхности водоема биологический фильтр гидропонного типа,

- содержащий искусственную плантацию высших водных растений,

- размещенную на сплошной опорной структуре, покрывающей поверхность водоема и состоящей из блоков, обладающих положительной плавучестью, соединенных между собой и расположенных параллельно короткой стороне водоема,

- содержащих модули, предпочтительно выполненные из пластмассы низкой плотности, шарнирно соединенные между собой в один ряд и выполненные в виде плоских рам гексагональной формы, наружный и внутренний каркасы которых выполнены из трубных и пластинчатых элементов,

- причем трубные элементы герметичны,

- и опорные элементы растений, выполненные в виде отдельных ячеек, шарнирно соединенных с трубными элементами каркасов модуля, в каждой из которых расположено одно растение, корневая система которого взаимодействует с жесткими опорными элементами ячейки, расположенными в ее центре, а стебли взаимодействуют с упругодеформируемыми опорными элементами ячейки, расположенными на ее периферии,

- при этом геометрические размеры модуля и ячеек, а также конструктивное расположение трубных элементов наружного и внутреннего каркасов обеспечивают расположение на площади модуля не более 5 ячеек с ростками растений,

- снаружи каркаса модулей выполнены осевые шарнирные элементы, расположенные в горизонтальной плоскости на двух противоположных вершинах рам, и боковые шарнирные элементы, равномерно расположенные в горизонтальной плоскости по периферии снаружи на сторонах рам,

- причем модули внутри блока соединены между собой осевыми шарнирными элементами,

- а блоки соединены между собой боковыми шарнирными элементами модулей.

Недостатком известного биоплато является ограниченный ресурс долговечности, обусловленный конструкцией его опорной структуры, которая не способствует поддержанию устойчивого горизонтального положения модулей с растениями в составе блоков на поверхности водоема.

Это объясняется тем, что блоки опорной структуры, будучи взаимно параллельными, могут поворачиваться с наклоном относительно друг друга на горизонтальной плоскости водоема. Возможность такого крена блоков связана с тем, что каждый из них состоит из модулей, выполненных в виде рам гексагональной формы и последовательно соединенных между собой осевыми шарнирными элементами в один ряд по продольной оси блока. В свою очередь блоки между собой соединяются боковыми шарнирными элементами модулей, расположенными в горизонтальной плоскости на каркасе их рам.

Поэтому все осевые шарнирные соединения модулей внутри блока и боковые шарнирные соединения каждой пары соседних блоков известного биоплато будут располагаться по прямым параллельным линиям и не смогут препятствовать одновременному наклону модулей в горизонтальной плоскости. При этом боковые шарнирные соединения каждой пары соседних блоков будут способствовать повороту модулей относительно продольной оси блока, а осевые шарнирные соединения модулей будут способствовать их повороту поперек продольной оси блока. Этому будут способствовать также и неизбежные зазоры в шарнирных соединениях модулей. В результате плоскости рам модулей могут располагаться под наклоном к поверхности водоема, будучи с одной стороны шестиугольного каркаса рамы модуля погруженными в воду, а с противоположной стороны - поднятыми в воздух над поверхностью воды. Момент сил, воздействующий на модули для такого поворота, может возникать из-за смещения их центра тяжести вследствие полегания растений ввиду того, что высшие водные растения (макрофиты), к которым относятся камыш и тростник, наиболее применяемые для очистки сточных вод, имеют значительную высоту стеблей и, обладая парусностью, при некоторой величине ветровой нагрузки могут наклоняться, изменяя положение центра тяжести модулей.

Кроме того, смещению центра тяжести модуля и последующему наклону его рамы относительно поверхности воды может способствовать неравномерный рост растений, вследствие чего на одной стороне шестиугольной рамы модуля могут вырасти растения значительной высоты, обладающие массой гораздо большей, нежели менее высокие растения, выросшие на противоположной стороне модуля. Аналогичные последствия могут возникнуть и при неравномерном распределении биомассы растений на площади модуля, например, ввиду увядания и деструкции растений на одной из сторон рамы модуля.

Суммарное воздействие этих обстоятельств может привести к тому, что при полегании растений и повороте модулей из горизонтального в наклонное положение стебли растений могут частично попасть в воду, а корневая система частично оказаться на воздухе, что приведет к болезням и гибели растений. Отмершие остатки стеблей и корней, разлагаясь, будут подвергать бактериальному заражению всю плантацию макрофитов, что ускорит процесс ее деструкции и приведет к снижению эффективности очистной функции известного биоплато. Кроме того, деструкция растений приведет к дополнительному, но уже биологическому загрязнению водоема из-за ускоренного накопления отмирающих растительных остатков на дне и анаэробных процессов их разложения, что будет способствовать образованию токсичных продуктов распада и отрицательно сказываться на жизнедеятельности растений.

Для восстановления эффективности очистной функции известного биоплато необходимо прерывать его эксплуатацию с целью проведения технического обслуживания и ремонта, включающих замену растений, подверженных деструкции и очистку дна водоема от накопившегося шлама. Тем самым будет сокращаться долговечность известного биоплато, т.е. свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, когда объект должен изыматься из эксплуатации для восстановления его работоспособности.

Известен способ монтажа известного биоплато для очистки сточных вод (см. файл «INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf» по ссылке http://www.depurgreen.com/INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf и Приложение 1 «Фигуры к прототипу»), включающий

- рассаживание в ячейках ростков высших водных растений с размещением их корневой системы на жестких опорных элементах ячеек и удерживанием стеблей в вертикальном положении упругодеформируемыми опорными элементами ячеек,

- установку ячеек с ростками в модуле путем их шарнирного соединения с трубными элементами каркасов модуля,

- монтаж на поверхности водоема плавающего биологического фильтра гидропонного типа путем последовательной сборки сплошной опорной структуры из ориентированных параллельно короткой стороне водоема и соединенных между собой блоков, каждый из которых состоит из модулей, соединенных между собой в один ряд,

- при этом сборку блоков и их соединение между собой осуществляют на берегу короткой стороны водоема, последовательно перемещая собранную часть опорной структуры к противоположной короткой стороне водоема до полного заполнения его поверхности,

- причем модули внутри блока соединяют осевыми шарнирными элементами, а модули соседних блоков соединяют боковыми шарнирными элементами.

Технология монтажа биологического фильтра известного биоплато предполагает последовательную сборку блоков и их соединение между собой на берегу короткой стороны водоема с последующим перемещением собранной части опорной структуры на поверхность водоема к его противоположной короткой стороне до полного заполнения поверхности водоема. Это перемещение по мере сборки и увеличения площади опорной структуры требует значительных тяговых усилий ввиду гидродинамического сопротивления воды. Поэтому, учитывая, что соединение как модулей внутри блока, так и блоков опорной структуры между собой осуществляется шарнирными соединениями, прочность которых ограничена, перемещение биофильтра требует дополнительного усиления соединения блоков между собой, например, в виде чередующихся с определенным шагом по длине опорной структуры жестких прутков, пропущенных через модули на всю ширину опорной структуры параллельно короткой стороне водоема, к которым затем необходимо присоединять буксирные тросы, осуществляющие через лебедки, неподвижно закрепленные на противоположной короткой стороне, перемещение собранной части биофильтра по водной поверхности водоема до его полного заполнения собранной опорной структурой.

Все эти дополнительные операции и расходные материалы увеличивают трудоемкость и стоимость затрат на сборку и монтаж известного биоплато.

Известен способ обслуживания известного биоплато для очистки сточных вод (см. файл «INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf» по ссылке «http://www.depurqreen.com/INTEGRADA-ACTIVADA-VELEZRUBIO-ALMERIA.pdf» и Приложение 1 «Фигуры к прототипу»), включающий

- контроль состояния растений,

- замену растений, подверженных деструкции,

- периодическое скашивание стеблей растений по мере их роста,

- уборку скошенной биомассы на берег водоема

- и периодическую очистку дна водоема от накопившегося шлама.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость технического обслуживания известного биоплато и связанные с этим значительные затраты на их осуществление, что обусловлено конструкцией его опорной структуры, внутренняя часть которой недоступна для персонала и техники. Такой доступ необходим для поддержания плантации макрофитов в работоспособном состоянии, для чего необходимо выполнение обязательного технического обслуживания, которое для известного биоплато по известному способу предполагает систематическое проведение следующих операций: выкашивание растений, сбор и транспортировку скошенной биомассы с поверхности биологического фильтра на берег водоема, контроль состояния растений, уборку и замену растений, подверженных деструкции.

Выполнение этих операций на известном биоплато доступно для персонала только по периметру биологического фильтра, поскольку в его сплошной опорной структуре отсутствуют каналы между блоками для обеспечения возможности перемещения по поверхности водоема плавательных средств с обслуживающим персоналом и средствами механизации. Поэтому для доступа персонала к модулям, расположенным во внутренней части биологического фильтра, и образования в опорной структуре каналов для перемещения плавательных средств необходимы разборка опорной структуры с отделением и удалением части модулей на берег водоема, а затем обратная операция по их транспортировке к месту сборки и монтаж. При этом демонтаж модулей будет затруднять переплетение стеблей и корневой системы растений между соседними модулями как внутри блока, так и между соседними блоками, поскольку рассоединение их, во-первых, затруднительно, особенно рассоединение корневой

системы, находящейся в воде на некоторой глубине, а во-вторых, неминуемо влечет за собой повреждение как стеблей, так и корней, что чревато возможным последующим заболеванием растений и их деструкцией. Поэтому, учитывая, что размеры биоплато по длине и ширине могут исчисляться сотнями метров, трудоемкость работ по разборке и обратной сборке опорной структуры и стоимость их выполнения может быть весьма значительной.

Кроме того, расположение всех осевых шарнирных соединений модулей внутри каждого блока и боковых шарнирных соединений каждой пары соседних блоков по прямым параллельным линиям в горизонтальной плоскости и связанная с этим возможность одновременного поворота нескольких соседних модулей от вертикальной нагрузки будет затруднять или делать невозможным перемещение персонала по поверхности опорной структуры к участку проведения обслуживания или ремонтных работ, находящемуся в опорной структуре на некотором расстоянии от берега водоема.

Этому же будут препятствовать и значительные проемы между рамами модулей, в которые может попадать стопа ноги рабочего, а также возможность рассоединения шарнирных соединений при взаимном наклоне и погружении в воду сторон двух соседних модулей, поскольку образующие шарнирное соединение лапки одного модуля не зафиксированы в пазах другого модуля и могут выйти из них, что небезопасно для персонала, находящегося на поверхности модулей, и чревато для него травматическими последствиями.

Задачей настоящего изобретения является создание технического решения биоплато для очистки сточных вод и способов его монтажа и обслуживания, лишенных перечисленных недостатков.

Техническим результатом решения этой задачи является увеличение ресурса долговечности известного биоплато и снижение трудоемкости его монтажа и технического обслуживания.

Для достижения этого результата в известном биоплато для очистки сточных вод, содержащем

- проточный водоем, выполненный преимущественно в форме прямоугольника, вытянутого по направлению течения сточных вод, и снабженный системами их аэрации и рециркуляции,

- и плавающий на поверхности водоема биологический фильтр гидропонного типа,

- содержащий искусственную плантацию высших водных растений,

- размещенную на опорной структуре, состоящей из блоков, обладающих положительной плавучестью, соединенных между собой и расположенных параллельно короткой стороне водоема,

- содержащих шарнирно соединенные между собой модули, предпочтительно выполненные из пластмассы низкой плотности в виде плоских рам гексагональной формы, наружный и внутренний каркасы которых выполнены из трубных и пластинчатых элементов,

- причем трубные элементы герметичны,

- и опорные элементы, предпочтительно выполненные из пластмассы низкой плотности, соединенные с каркасами модулей и взаимодействующие с корневой системой растений и их стеблями,

- при этом модули оснащены боковыми шарнирными элементами, равномерно расположенными по периферии снаружи на сторонах рам модулей, и осевым шарнирным элементом, расположенным снаружи на одной из вершин рам модулей,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

- блоки опорной структуры расположены с зазором друг от друга и жестко соединены между собой связями в виде трубных стержней, обладающих положительной плавучестью, которые шарнирно соединены с осевым шарнирным элементом модулей, выполненным в вертикальной плоскости,

- каждый блок состоит из трех и более параллельных рядов модулей, соединенных между собой боковыми шарнирными элементами, выполненными в вертикальной плоскости,

- наружный каркас модулей герметичен и выполнен из трубных элементов, а внутренний каркас выполнен из пластинчатых элементов в виде ребер, ориентированных в вертикальной плоскости и жестко соединяющих противоположные стороны наружного каркаса между собой,

- при этом грузоподъемность одного модуля составляет не менее 25...30 кг,

- опорные элементы для растений в модуле выполнены в виде гибких решеток гексагональной формы, где нижняя решетка поддерживает корневую систему растений, расположена под ребрами и соединена с

ними и трубными элементами, а верхняя решетка удерживает стебли растений, расположена над ребрами и соединена с ними и трубными элементами,

- причем крайние блоки опорной структуры, расположенные в начале и конце водоема, снабжены якорями для их фиксации на поверхности водоема.

Для сборки заявляемого биоплато в известном способе, включающем

- равномерное рассаживание внутри площади рамы модулей ростков высших водных растений,

- монтаж на поверхности водоема биологического фильтра гидропонного типа путем последовательной сборки опорной структуры из блоков, расположенных параллельно короткой стороне водоема,

- которые собирают на берегу водоема из модулей, соединяемых внутри блока друг с другом,

- перемещение собранных блоков на поверхность водоема,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

- рассаживание ростков высших водных растений в модулях осуществляют между решетками с поддерживанием корневой системы растений между ячейками нижней решетки и удерживанием их стеблей в вертикальном положении между ячейками верхней решетки,

- сборку блоков осуществляют на берегу короткой стороны водоема из трех и более соединяемых между собой параллельных рядов модулей, шарнирно скрепленных между собой сторонами рам, с последовательным перемещением собранной части блока на поверхность водоема параллельно короткой стороне водоема до противоположного берега,

- монтаж опорной структуры на поверхности водоема осуществляют путем размещения блоков с зазором друг от друга и жестким соединением их друг с другом связями в виде трубных стержней,

- причем крайние блоки, расположенные в начале и конце водоема, фиксируют на поверхности водоема якорями.

Для обслуживания заявляемого биоплато в известном способе, включающем

- контроль состояния растений,

- замену растений, подверженных деструкции,

- периодическое скашивание стеблей растений по мере их роста,

- уборку скошенной биомассы на берег водоема

- и периодическую очистку дна водоема от накопившегося шлама,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

- для проведения технического обслуживания предварительно расширяют зазор между двумя соседними блоками, для чего демонтируют связи, соединяющие эти два блока между собой и каждый из этих двух блоков с соседними, и перемещают рассоединенные блоки друг от друга в сторону соседних блоков,

- перемещение персонала вдоль обслуживаемых блоков, уборку скошенной биомассы и собранного шлама на берег водоема осуществляют по расширенному зазору между рассоединенными блоками.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 схематично представлено заявляемое биоплато во время эксплуатации, вид сверху;

- на фиг. 2 схематично представлена часть опорной структуры во время эксплуатации, каждый из блоков которой состоит из трех рядов модулей, вид сверху;

- на фиг. 3 схематично представлено заявляемое биоплато во время технического обслуживания с разведенными друг от друга соседними блоками для образования канала между ними, вид сверху;

- на фиг. 4 схематично представлена часть опорной структуры во время технического обслуживания с разведенными друг от друга соседними блоками для образования канала между ними, вид сверху;

- на фиг. 5 представлен модуль, вид сверху;

- на фиг. 6 представлен разрез А-А модуля на фиг. 5;

- на фиг. 7 представлен разрез Б-Б шарнирного соединения модулей внутри блока на фиг. 5;

- на фиг. 8 представлен разрез В-В жесткого соединения модулей между блоками на фиг. 5.

Заявляемое биоплато для очистки сточных вод (фиг. 1 и 2) содержит проточный водоем 1, выполненный преимущественно в форме прямоугольника с короткими 2 и 3 и длинными 4 и 5 сторонами, вытянутого по направлению 6 течения сточных вод, и снабженный системами их аэрации и рециркуляции (не показаны). В начале водоема расположен вход 7 сточных вод, а в конце водоема - выход 8 очищенной воды. На поверхности водоема 1 расположен плавающий биологический фильтр 9 гидропонного типа, содержащий искусственную плантацию высших водных растений, размещенную на опорной структуре 10, состоящей из блоков 11, обладающих положительной плавучестью и расположенных параллельно коротким сторонам 2 и 3 водоема 1.

Блоки 11 опорной структуры 10 расположены с зазором 12 друг от друга и жестко соединены между собой связями 13 в виде трубных стержней, выполненных из пластмассы низкой плотности и обладающих положительной плавучестью. Такое расположение блоков 11 (фиг. 3 и 4) после демонтажа связей 13, соединяющих два блока 11 между собой и каждый из этих двух блоков 11 с соседними, обеспечивает возможность перемещения двух блоков 11 друг от друга в сторону и расширения зазора 12.

В состав блоков 11 (фиг. 2 и 5) входят модули 14, обладающие положительной плавучестью и выполненные из пластмассы низкой плотности в виде плоских рам 15 гексагональной формы, наружный каркас 16 которых выполнен из трубных элементов 17, герметично соединенных между собой, а внутренний каркас 18 - из пластинчатых элементов в виде ребер 19, ориентированных в вертикальной плоскости и жестко соединяющих противоположные трубные элементы 17 между собой. В центре модуля 14 ребра 19 жестко соединены между собой.

Сверху и снизу рамы 15 модулей 14 (фиг. 5 и 6) оснащены гибкими решетками гексагональной формы - нижней 20 и верхней 21, выполняющими роль опорных элементов растений 22. Нижняя решетка 20 (фиг. 7) поддерживает корневую систему 23 растений 22, расположена под ребрами 19 и соединена с ними в центре модуля 14 известным способом, например, гибкой связью. При этом корни 23 ростков растений 22 при сборке модулей 14 в процессе монтажа биофильтра 9 пропускаются через ячейки нижней решетки 20 и благодаря этому располагаются в воде (фиг. 7), а верхняя решетка 21 расположена над ребрами 19 и соединена с ними в центре модуля 14 известным способом, например, гибкой связью. При этом стебли 24 ростков растений 22 при сборке модулей 14 в

процессе монтажа биофильтра 9 пропускаются через ячейки верхней решетки 21, чем обеспечивается их удержание в вертикальном положении и предотвращается полегание и возможное взаимодействие с водой, приводящее к болезням и деструкции растений 22. Соединение решеток 20 и 21 с наружным каркасом 16 осуществляется хомутами 25, продеваемыми через ячейки решеток 20 и 21 и охватывающими трубные элементы 17.

Хомуты 25 оснащены боковыми шарнирными элементами 26, выполненными в вертикальной плоскости, которыми осуществляется шарнирное соединение 27 сторон шестиугольного наружного каркаса 16 модулей 14 внутри блока 11 (фиг. 7). Связь шарниров 26 хомутов 25 в шарнирное соединение 27 осуществляется крепежным элементом 28. Благодаря выполненному в вертикальной плоскости боковому шарнирному соединению модулей 14 и их соединению между собой сторонами шестиугольного наружного каркаса 16 исключается возможность наклона модулей 14 относительно водной поверхности при ветровой нагрузке или при неравномерном росте растений 22 на площади модуля 14. Тем самым предотвращается как возможность полегания растений 22 и погружения их стеблей 24 в воду, так и выхода корневой системы 23 из воды на открытый воздух, что предотвращает возможность заболевания растений и их деструкцию и, в конечном счете, способствует повышению долговечности работы заявляемого биоплато по сравнению с прототипом.

Для соединения соседних блоков 11 между собой модули 14 крайних рядов блоков 11 оснащены осевым шарнирным элементом 29, расположенным снаружи на одной из вершин рамы 15 (фиг. 5 и 8). Жесткое соединение блоков осуществляется связями 13, пальцы 30 которых устанавливаются в отверстия 31 осевого шарнирного элемента 29 и закрепляются крепежным элементом 32. Таким образом (фиг. 2) связи 13, образуя с модулями 14 жесткий треугольник в соединении блоков 11, обеспечивают постоянство их расположения в опорной структуре 10 и предотвращают их смещение относительно друг друга от воздействия течения воды в водоеме 1. Этому же способствует и то, что крайние блоки 11 опорной структуры 10, расположенные на входе 7 (начало водоема 1) и выходе 8 (конец водоема 1), снабжены якорями для их фиксации на поверхности водоема (не показаны). При этом модули 14, входящие в состав центральных рядов блоков 11, осевым шарнирным элементом 29 не оснащаются.

Грузоподъемность одного модуля 14 составляет не менее 25…30 кг, что является достаточным для удержания на поверхности водоема 1 оператора,

перемещающегося по поверхности опорной структуры 10 для проведения технического обслуживания заявляемого биоплато. Обусловлено это тем, что грузоподъемность одного модуля 14, составляющая не менее 25…30 кг, в сочетании с положительной плавучестью высших водных растений 22 и соединением каждого модуля 14, расположенного в крайнем ряду блока 11, как минимум с 4-мя соседними модулями 14, обеспечивает их общую грузоподъемность в крайних рядах блоков 11 не менее 125…150 кг. Тем самым оператор, находящийся на модуле 14, будет удерживаться на поверхности опорной структуры без погружения в воду. При этом каждый модуль 14 в центральном ряду блока 11 соединен с шестью соседними модулями 14, что обеспечивает их общую грузоподъемность не менее 175-210 кг. Такая величина грузоподъемности обеспечивает возможность перемещения оператора с ручными средствами механизации, например, косилкой с приводом от ДВС, без его погружения в воду, что повышает удобство и безопасность перемещения оператора по поверхности опорной структуры 10. Этому же способствуют отсутствие проемов между модулями 14 по сравнению с прототипом, а также внутренний каркас 18, состоящий из ребер 19, на которых расположена верхняя решетка 21, обеспечивающие удержание стопы обслуживающего персонала.

Сборка и обслуживание биоплато по заявляемым способам осуществляется следующим образом.

На берегу короткой стороны водоема 7 вначале осуществляют подсборку некоторого количества модулей 14, достаточных для сборки одного блока 11. Для этого на нижнюю решетку 20 (фиг. 5, 6 и 7), расположенную на некотором возвышении на горизонтальной плоскости, устанавливают раму 15, в промежутках между ребрами 19 которой на нижней решетке 20 равномерно размещают определенное количество ростков растений 22, корни 23 которых пропускают между ячейками решетки 20. Затем на раму 15 и ребра 19 устанавливают верхнюю решетку 21, через ячейки которой пропускают наружу вверх стебли 24 ростков растений 22. В центре рамы 15, где сходятся ребра 19, решетки 20 и 21 соединяют с внутренним каркасом 18 известным способом, например, гибкой связью 33. Соединение решеток 20 и 21 с наружным каркасом 16 осуществляют хомутами 25, продеваемыми через ячейки по периферии сторон шестиугольника решеток 20 и 21 и охватывающими трубные элементы 17.

Подсобранные модули 14 соединяют между собой, примыкая их друг к другу сторонами шестиугольного наружного каркаса 16, для чего размещают

модули 14 в один ряд на берегу водоема 1 параллельно короткой стороне 7 с ориентацией осевого шарнирного элемента 29 наружу блока 11. Далее крепежным элементом 28 осуществляют шарнирное соединение 27 хомутов 25 соседних модулей 14, что завершает сборку переднего крайнего ряда.

Дальнейшая сборка блока 11 осуществляется последовательным присоединением к модулям 14 переднего крайнего ряда подсобранных модулей 14 одного или нескольких центральных рядов, у которых отсутствуют осевые шарнирные элементы 29. Соединение модулей 14 центрального ряда между собой и с модулями 14 переднего крайнего ряда осуществляется аналогично - крепежным элементом 28 соединяют хомуты 25 соседних модулей 14.

В завершение сборки блока 11 к модулям 14 центрального ряда аналогично присоединяют модули 14 заднего крайнего ряда с ориентацией их осевого шарнирного элемента 29 наружу блока 11. Собранный блок 11 частично перемещают на поверхность водоема 1 известным способом, например, буксируя плавательными средствами, или стягиванием с берега посредством тросов лебедками, расположенными на противоположной короткой стороне 8 (не показаны). При этом на берегу оставляют хотя бы один крайний ряд блока 11, не спуская его на поверхность водоема 1.

Сборка следующего блока 11 осуществляется аналогично, в завершение которой его присоединяют к ранее собранному блоку 11, частично спущенному на поверхность водоема 1. Для этого пальцы 30 связей 13 вставляют в отверстия 31 осевых шарнирных элементов 29 модулей 14 крайних рядов соединяемых блоков 11 и закрепляют крепежными элементами 32. Соединенные между собой блоки 11 перемещают на поверхность водоема 1, оставляя на берегу хотя бы один крайний ряд последнего собранного блока 11. Далее цикл сборки блоков 11 в опорную структуру 10 и ее перемещение продолжают до полного заполнения поверхности водоема 1 биологическим фильтром 9. В завершение монтажа крайние блоки 11 опорной структуры 10, расположенные у коротких сторон 7 и 8, фиксируют на поверхности водоема 1 якорями (не показаны).

Учитывая, что модули 14 в блоках 11 соединены между собой четырьмя сторонами в крайних рядах и шестью сторонами в центральном ряду (рядах), а соединение блоков 11 между собой осуществляется жесткими связями 13, перемещение собранной части опорной структуры 10 на поверхность водоема 1 не требует усиления прочности этих соединений, что снижает трудоемкость и стоимость затрат на сборку и монтаж заявляемого биоплато по сравнению с

прототипом. Это обусловлено тем, что в известном биоплато соединение модулей внутри блока осуществляется лишь одним осевым шарнирным соединением, а блоков опорной структуры между собой осуществляется двумя шарнирными соединениями модулей соседних блоков. Поэтому перемещение биофильтра на поверхность водоема ввиду гидродинамического сопротивления воды требует дополнительного усиления соединения блоков между собой, например, в виде чередующихся с определенным шагом по длине опорной структуры жестких прутков, пропущенных через модули на всю ширину опорной структуры параллельно короткой стороне водоема, к которым затем необходимо присоединять буксирные тросы, осуществляющие через лебедки, неподвижно закрепленные на противоположной короткой стороне, перемещение собранной части биофильтра по водной поверхности водоема до его полного заполнения собранной опорной структурой.

Техническое обслуживание заявляемого биоплато, включающее

- контроль состояния растений,

- замену растений, подверженных деструкции,

- периодическое скашивание стеблей растений по мере их роста,

- уборку скошенной биомассы на берег водоема

- и периодическую очистку дна водоема от накопившегося шлама,

требующее перемещения персонала на поверхность биологического фильтра, осуществляют следующим образом.

Предварительно расширяют зазор между двумя соседними блоками 11, намеченными для технического обслуживания (фиг. 3 и 4), для чего демонтируют связи 13, соединяющие эти два блока 11 между собой и каждый из этих двух блоков 11 с соседними, и перемещают рассоединенные блоки 11 друг от друга в сторону соседних блоков по направлениям 34 и 35. При этом между раздвинутыми блоками 11 образуется расширенный канал 36, по которому может перемещаться плавательное средство 37 с обслуживающим персоналом и средствами механизации, например, косилкой с приводом от ДВС. Таким образом, обслуживающий персонал может беспрепятственно перемещаться вдоль блоков 11, намеченных для технического обслуживания, а затем, переместившись на поверхность блока 11, осуществить как его техническое обслуживание, так и примыкающего блока, в сторону которого был отодвинут блок 11.

Доставка с берега новых модулей 14 для замены пришедших в негодность и уборка скошенной биомассы и собранного шлама на берег водоема также осуществляют по расширенному каналу 36 с помощью плавательных средств.

Таким образом, благодаря особенностям конструкции и способов сборки и обслуживания заявляемого биоплато обеспечивается по сравнению с прототипом:

- повышение ресурса долговечности, обусловленное тем, что соединение модулей 14 между собой осуществляется сторонами шестиугольного наружного каркаса 16, а шарнирные соединения 27 модулей 14 выполнены в вертикальной плоскости. Благодаря этому соединения модулей 14 как поперек, так и вдоль блоков 11 по сравнению с прототипом расположены не по прямым линиям в плоскости поверхности водоема 1. Тем самым исключается возможность наклона модулей 14 относительно водной поверхности при ветровой нагрузке или при неравномерном росте растений 22 на площади модуля 14, что исключает как возможность полегания растений 22 и погружения их стеблей 24 в воду, так и выхода корневой системы 23 из воды на открытый воздух, чем предотвращается возможность заболевания растений и их деструкции и, в конечном счете, способствует повышению долговечности работы заявляемого биоплато;

- повышение безопасности работ по техническому обслуживанию, благодаря тому, что исключается возможность одновременного поворота любого, соединенного с соседними, модуля 14 от вертикальной нагрузки, а также благодаря отсутствию проемов между модулями 14, чем обеспечивается возможность безопасного перемещения персонала по поверхности опорной структуры 10 к участку проведения обслуживания или ремонтных работ, находящемуся в опорной структуре 10 на некотором расстоянии от берега водоема 1. Этому способствует также и фиксация крепежным элементом 28 шарнирных соединений 27 модулей 14, что исключает возможность рассоединения последних, в то время как в прототипе образующие шарнирное соединение лапки одного модуля не зафиксированы в пазах другого модуля и могут выйти из них, что может привести при взаимном наклоне соседних модулей к рассоединению шарнирного соединения, образованию проема между модулями и

возможному попаданию стопы оператора в этот проем, что может привести к травме;

- снижение трудоемкости технического обслуживания благодаря тому, что опорная структура 10 состоит из отдельных блоков 11, размещенных на поверхности водоема 1 с зазором 12 друг от друга и возможностью расширения последнего, благодаря чему становится доступным перемещение обслуживающего персонала в любую зону опорной структуры 10. Такой доступ в прототипе может быть обеспечен только разборкой опорной структуры для образования канала с последующей сборкой после технического обслуживания, что повышает трудоемкость этих работ. Совокупность перечисленных обстоятельств обеспечивает повышение долговечности работы, повышение безопасности работ по техническому обслуживанию и снижение трудоемкости сборки и технического обслуживания заявляемого биоплато по сравнению с аналогом и прототипом.

Группа изобретений относится к области биологической очистки сточных вод. Предложено биоплато для очистки сточных вод, способ монтажа биоплато и способ обслуживания биоплато. Биоплато содержит проточный водоем, снабженный системами аэрации и рециркуляции, плавающий на поверхности водоема биологический фильтр гидропонного типа. Фильтр включает искусственную плантацию высших водных растений, размещенную на опорной структуре. Опорная структура состоит из блоков с положительной плавучестью, соединенных между собой. Блоки содержат шарнирно соединенные между собой модули, наружный и внутренний каркасы модулей выполнены из трубных и пластинчатых элементов. Опорные элементы соединены с каркасами модулей и взаимодействуют с корневой системой растений и их стеблями. Модули оснащены боковыми шарнирными элементами и осевым шарнирным элементом. Блоки опорной структуры расположены с зазором друг от друга и жестко соединены между собой связями в виде трубных стержней. Каждый блок состоит из трех и более параллельных рядов модулей. Грузоподъемность одного модуля составляет не менее 25-30 кг, опорные элементы для растений в модуле выполнены в виде гибких решеток гексагональной формы. Блоки опорной структуры, расположенные в начале и конце водоема, снабжены якорями для их фиксации на поверхности водоема. Изобретения обеспечивают увеличение ресурса долговечности биоплато и снижение трудоёмкости его монтажа и технического обслуживания. 3 н.п. ф-лы, 8 ил.

1. Биоплато для очистки сточных вод, содержащее проточный водоем, выполненный преимущественно в форме прямоугольника, вытянутого по направлению течения сточных вод, и снабженный системами их аэрации и рециркуляции, и плавающий на поверхности водоема биологический фильтр гидропонного типа, содержащий искусственную плантацию высших водных растений, размещенную на опорной структуре, состоящей из блоков, обладающих положительной плавучестью, соединенных между собой и расположенных параллельно короткой стороне водоема, содержащих шарнирно соединенные между собой модули, предпочтительно выполненные из пластмассы низкой плотности в виде плоских рам гексагональной формы, наружный и внутренний каркасы которых выполнены из трубных и пластинчатых элементов, причем трубные элементы герметичны, и опорные элементы, предпочтительно выполненные из пластмассы низкой плотности, соединенные с каркасами модулей и взаимодействующие с корневой системой растений и их стеблями, при этом модули оснащены боковыми шарнирными элементами, равномерно расположенными по периферии снаружи на сторонах рам модулей, и осевым шарнирным элементом, расположенным снаружи на одной из вершин рам модулей, отличающееся тем, что блоки опорной структуры расположены с зазором друг от друга и жестко соединены между собой связями в виде трубных стержней, обладающих положительной плавучестью, которые шарнирно соединены с осевым шарнирным элементом модулей, выполненным в вертикальной плоскости, каждый блок состоит из трех и более параллельных рядов модулей, соединенных между собой боковыми шарнирными элементами, выполненными в вертикальной плоскости, наружный каркас модулей герметичен и выполнен из трубных элементов, а внутренний каркас выполнен из пластинчатых элементов в виде ребер, ориентированных в вертикальной плоскости и жестко соединяющих противоположные стороны наружного каркаса между собой, при этом грузоподъемность одного модуля составляет не менее 25...30 кг, опорные элементы для растений в модуле выполнены в виде гибких решеток гексагональной формы, где нижняя решетка поддерживает корневую систему растений, расположена под ребрами и соединена с ними и трубными элементами, а верхняя решетка удерживает стебли растений, расположена над ребрами и соединена с ними и трубными элементами, причем крайние блоки опорной структуры, расположенные в начале и конце водоема, снабжены якорями для их фиксации на поверхности водоема.

2. Способ монтажа биоплато для очистки сточных вод по п. 1, включающий равномерное рассаживание внутри площади рамы модулей ростков высших водных растений, монтаж на поверхности водоема биологического фильтра гидропонного типа путем последовательной сборки опорной структуры из блоков, расположенных параллельно короткой стороне водоема, которые собирают на берегу водоема из модулей, соединяемых внутри блока друг с другом, перемещение собранных блоков на поверхность водоема, отличающийся тем, что рассаживание ростков высших водных растений в модулях осуществляют между решетками с поддерживанием корневой системы растений между ячейками нижней решетки и удерживанием их стеблей в вертикальном положении между ячейками верхней решетки, сборку блоков осуществляют на берегу короткой стороны водоема из трех и более соединяемых между собой параллельных рядов модулей, шарнирно скрепленных между собой сторонами рам, с последовательным перемещением собранной части блока на поверхность водоема параллельно короткой стороне водоема до противоположного берега, монтаж опорной структуры на поверхности водоема осуществляют путем размещения блоков с зазором друг от друга и жестким соединением их друг с другом связями в виде трубных стержней, причем крайние блоки, расположенные в начале и конце водоема, фиксируют на поверхности водоема якорями.

3. Способ обслуживания биоплато для очистки сточных вод по п. 1, включающий контроль состояния растений, замену растений, подверженных деструкции, периодическое скашивание стеблей растений по мере их роста, уборку скошенной биомассы на берег водоема и периодическую очистку дна водоема от накопившегося шлама, отличающийся тем, что для проведения технического обслуживания предварительно расширяют зазор между двумя соседними блоками, для чего демонтируют связи, соединяющие эти два блока между собой и каждый из этих двух блоков с соседними, и перемещают рассоединенные блоки друг от друга в сторону соседних блоков, перемещение персонала вдоль обслуживаемых блоков, уборку скошенной биомассы и собранного шлама на берег водоема осуществляют по расширенному зазору между рассоединенными блоками.