Способ очистки сточных вод от грубодисперсных примесей и участок водостока для его осуществления Российский патент 2023 года по МПК E03F5/14 B01D21/00 

Изобретение относится к области строительства и коммунального хозяйства и может применяться для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей (песок, грязь, шлам и/или т.п.) загрязнений.

Известен способ очистки сливных колодцев дождевой канализации от дорожных загрязнений (патент RU № 2621023, МПК E03F 5/14, опубл. 30.05.2017 Бюл. № 16), включающий удаление дорожных загрязнений путем использования сил задействованных в нем водных потоков, причем на дне сливного колодца размещают очищающий элемент эллипсной формы с поверхностью, шипованной жесткими иглами с их вылетом заданной высоты над ней в пределах формы описывающего цилиндра, и с наибольшим диаметром в поперечном сечении не менее диаметра сливного трубопровода, и длиной наибольшей оси очищающего элемента с возможностью обеспечения его поворота относительно стенок сливного колодца, и плавучестью в нем при водном погружении на глубину не более две трети его наибольшего диаметра, а удаление дорожных загрязнений в виде мелкодисперсных отложений в придонной части колодца производят методом механического воздействия игл-шипов очищающего элемента на них путем скобления, рыхления, с образованием суспензии в ней при осуществлении контактного взаимодействия между ними за счет сил тяжести падающего водного потока в сливной колодец с дорожного полотна и с одновременным обеспечением поворота очищающего элемента относительно стенок колодца от воздействия кориолисовых сил падающего потока и инерционных сил поступающего потока в сливной колодец из сливного трубопровода и затем стока их самотеком из колодца в канализационную сеть.

Недостатками данного способа являются высокие материальные затраты, вызванные необходимостью извлечения и очистки специальными методами очищающего элемента, отсутствие возможности визуального контроля за загрязнением колодца, находящегося на глубине, что часто приводит к прорыву загрязнений в канализационные стоки и далее в очистные сооружения снижая их эффективность в долгосрочной перспективе.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сточных вод от грубодисперсных примесей на канализационных насосных станциях в автоматическом режиме (патент RU № 2707242, МПК C02F 1/00, E03F 5/14, B01D 29/96, опубл. 26.11.2019 Бюл. № 33), включающий подачу сточных вод, фильтрацию их сквозь фильтрационный контейнер и замену наполненного отбросами фильтрационного контейнера на пустой под непрерывным потоком сточных вод в автоматическом режиме с контролем наполнения фильтрационного контейнера отбросами, передачу информации о наполнении фильтрационного контейнера на диспетчерский пункт, подъем наполненного фильтрационного контейнера, отличающийся тем, что осуществляют подъем наполненного фильтрационного контейнера из приемного резервуара, а заменяют фильтрационный контейнер на порожний так, чтобы не снижалось качество механической очистки сточных вод или производительность очистки, при этом ограничивают присутствие специализированного персонала на канализационной насосной станции.

Недостатками данного способа являются высокие материальные затраты, вызванные необходимостью извлечения и очистки фильтрационного контейнера, отсутствие возможности визуального контроля за загрязнением контейнера, находящегося на глубине, что часто приводит к прорыву загрязнений в канализационные стоки и далее в очистные сооружения снижая их эффективность в долгосрочной перспективе.

Общим недостатком данных способов является отсутствие защиты закрытых водостоков, находящихся на поверхности и проходящими под дорожными полотнами, зданиями и/или т.п., от загрязнения механическими грубодисперсными примесями.

Известен дождеприемный колодец (патент на ПМ RU № 153127, МПК E03F 5/14, опубл. 10.07.2015 Бюл. № 19), включающий корпус, укрепленную на нем сороудерживающую решетку, расположенную в верхней части корпуса, наклонную направляющую пластинку, установленную внутри корпуса непосредственно под сороудерживающей решеткой, вертикальную перегородку, разделяющую корпус на водоприемную и отстойную камеры, водосливное отверстие, выполненное в перегородке и сообщающееся с водоприемной и отстойной камерами, съемный грязесборник и водоотводящую трубу, колодец снабжен мусороотводным лотком, расположенным параллельно боковой стенке корпуса и примыкающим своей верхней гранью к нижней торцевой грани сороудерживающей решетки, причем направляющая пластинка и грязесборник выполнены водонепроницаемыми, а сороудерживающая решетка шарнирно закреплена относительно верхней торцевой грани корпуса, причем съемный грязесборник выполнен со стержнем, жестко соединенным с углами грязесборника и имеющим в верхней части изгиб в виде кольца для удобства захвата и поднятия съемного грязесборника.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки сточных вод (патент на ПМ RU № 167252, МПК E03F 5/14, опубл. 27.12.2016 Бюл. № 36), содержащее снабженный крышкой корпус, разделенный на приемный и выходной отсеки с помощью установленной на дне вертикально ориентированной перегородки, имеющей высоту, меньшую, чем высота корпуса, а также установленную в выходном отсеке фильтрующую ячейку, содержащую две перфорированные пластины, между которыми помещена фильтрующая загрузка, при этом крышка содержит участок, выполненный в виде решетки, расположенный с обеспечением попадания очищаемой воды в приемный отсек, а в выходном отсеке установлен патрубок для отвода из корпуса очищенной воды, причем перегородка в нижней части выполнена сплошной, фильтрующая ячейка установлена на дне корпуса, расположена таким образом, что ее перфорированные пластины ориентированы вертикально, при этом фильтрующая ячейка имеет высоту, соизмеримую с высотой перегородки, и установлена с зазором относительно перегородки, а патрубок для отвода очищаемой воды расположен в нижней части выходного отсека.

Общими недостатками данных устройств являются узкая область применения из-за необходимости нахождения входа и слива воды на разных уровнях и размещение непосредственно перед канализацией или в канализационном люке, что полностью исключает защиту от загрязнения механическими грубодисперсными примесями закрытых водостоков, находящихся на поверхности и проходящими под дорожными полотнами, зданиями и/или т.п.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа очистки сточных вод от грубодисперсных примесей и участка водостока для его осуществления, позволяющих защитить от загрязнения механическими грубодисперсными примесями промливневую или ливневую канализацию и закрытые водостоки, находящиеся на поверхности и проходящими под дорожными полотнами, зданиями и/или т.п. за счет сбора в отстойные камеры в том числе и непосредственно перед ними этих примесей на поверхности.

Техническая задача решается способом очистки сточных вод от грубодисперсных примесей, включающим подачу по водостоку сточных вод, фильтрацию их, сбор грубодисперсных примесей в фильтрационных камерах, контроль наполнения фильтрационных камер и их периодическую очистку специализированным персоналом от грубодисперсных примесей.

Новым является то, что предварительно вход водостока в канализацию оборудуют сетчатой ловушкой для задержания грубодисперсных примесей, сетчатые ловушки извлекают измеряют объем поступивших за период времени грубодисперсных примесей, производят сбор и анализ данных для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания, оборудуют водосток для осуществлении фильтрации на поверхности открытого участка водостока как минимум одной фильтрационной камерой, изготовленной прямоугольной, открытой сверху, располагаемой поперечно и углублено - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м, причем суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20%, при этом ближний край камеры располагают на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа канализацию, контроль наполнения фильтрационных камер производят визуально при периодическом обходе, а очистку от грубодисперсных примесей фильтрационных камер осуществляют механическим скребком.

Новым является также то, что фильтрационное камеры на открытом участке водостока располагают на расстоянии 20-50 м друг от друга,

Техническая задача решается участком водостока очистки сточных вод от грубодисперсных примесей, включающим как минимум одну отстойную фильтрационную камеру с входом и выходом сточных вод, выполненную с возможностью очистки.

Новым является то, что участок водостока выполнен открытым, вход водостока в канализацию изготовлен с возможностью установки сетчатой ловушки для задержания грубодисперсных примесей с последующим ее извлечением и измерением объема грубодисперсных примесей для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания, а отстойная камера изготовлена в виде прямоугольной, открытой сверху камеры, располагаемой поперечно и углублено - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м, причем суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20% в период обслуживания, при этом ближний край камеры расположен на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа канализацию, причем ширина фильтрационной камеры по ходу тока воды не менее ширины механического скребка, предназначенного для очистки этой камеры.

Новым является также то, что фильтрационное камеры расположены на расстоянии 20-50 м друг от друга.

На фиг. 1 изображена схема участка водостока.

На фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1.

На фиг. 3 изображен разрез Б-Б фиг. 1.

Способ очистки сточных вод от грубодисперсных примесей осуществляют в следующей последовательности.

Сначала строят водостоки 1 (фиг. 1 и 2), идущие к с уклоном α (фиг. 2) в сторону промливневой или ливневой канализации 2 (фиг. 1), предназначенной для сбора и отвода воды с поверхности при естественных осадках или разливах. Уклон α (фиг. 2) соответствует примерно 1 - 3 мм на 1 м, авторы на это не претендуют. Технологическим отделом и/или руководством предприятия или организации период времени достаточный для обслуживания (период времени обслуживания), то есть выделение специализированного персонала для очистки от грубодисперсных примесей с наименьшими экономическими потерями для предприятия или организации. Обычно период времени варьируется в пределах от 1 недели до 1 месяца, авторы на это не претендуют. После чего вход водостока 1 (фиг. 1) в канализацию 2 оборудуют сетчатой ловушкой (не показана) для задержания грубодисперсных примесей (песка, ила, грунта и/или т.п.). Через определенные предприятием или организацией периоды времени сетчатые ловушки извлекают измеряют объем поступившего грубодисперсных примесей (V_п) и заносят каждый раз в базу данных. После сбора этих данных в объеме достаточных их анализируют при помощи статистических методов, определяя максимально возможный объем грубодисперсных примесей, образующийся в соответствующем водостоке 1 за этот период времени. После чего каждый открытый участок водостока 1 оборудуют как минимум одной отстойной фильтрационной камерой 3, изготовленной в виде прямоугольной, открытой сверху камеры 3 (фиг. 2 и 3), располагаемой поперечно для увеличения площади поперечного сечения для протока воды и углублено - ниже уровня водостока на глубину h=0,1-0,3 м для более удобного обслуживания без привлечения для очистки специализированного дорогостоящего оборудования (насосов высокого давления, экскаваторов, емкостей на автомобильном ходу для сбора и вывоза загрязненной грубодисперсными примесями жидкости и/или т.п.). Отстойная камера 3 может быт изготовлена из пластика, нержавеющей стали, бетонных плит, углубленных в грунт, или залита в виде монолитного бетона (авторы на это не претендуют).

Так как при проходе воды через камеру 3 площадь поперечного сечения резко увеличивается, то и скорость потока жидкости резко снижается до ламинарного потока, позволяя осаждаться в камере 3 грубодисперсным примесям. Причем время прохождения камеры 3 должно быть больше времени осаждения грубодисперсных примесей (определяется эмпирическим или лабораторным путем) в потоке жидкости из чего определяют ширину B камеры 3 по ходу тока воды:

где B - ширина камеры 3 по ходу тока воды, м;

v_ж - скорость жидкости в пределах камеры 3, м/с;

t_осад - время осаждения грубодисперсных примесей, с.

Авторы на это не претендуют, так как это известно из открытых источников.

Однако, для удобства работы механическими скребками (лопатками, лопатой, ковшом или т.п.), ширина камеры В должна быть не меньше ширины механического скребка, применяемого для очистки отстойной камеры 3.

Объем камер или одной камеры определяют по формуле:

где V_к - суммарный объем камер 3, м³;

B_i - ширина соответствующей камеры 3 по ходу тока воды, м;

h_i - глубина соответствующей камеры 3 (фиг. 2 и 3), м;

l_i - длина перпендикулярно потоку воды соответствующей камеры 3 (фиг. 1 и 3), м;

n - количество отстойных камер 3, шт.

При этом суммарный объем камер 3 (V_к) должен быть для на 5-20 % больше объема грубодисперсных примесей (V_п), полученных при анализе. Этот позволяет исключить переполнения камеры 3 или камер 3 за определенный период времени, а разброс параметров по объему связан с погрешностью при строительстве одной (обычно можно достичь отклонения в 5%) или нескольких камер 3 (можно достичь суммарного отклонения в пределах 20%).

При этом ближний край одной из отстойных камер 3 (фиг. 1) или единственной камеры 3 располагают на расстоянии L1=0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока (не показан) или входа канализацию 2 коллектора. Опытным путем выявили, что такое расположение отстойной камеры 3 упрощает установку или строительство камеры 3 и минимизирует количество грубодисперсных примесей, попадающих в закрытую часть водостока или канализацию 2.

Если место для достижения необходимой степени очистки (определяют лабораторными анализами по требованию технологов) от грубодисперсных примесей воды недостаточно одой камеры 3 или не позволяет местоположение установить одну камеру 3 с соблюдением вышеописанных требований, размещают на открытом участке водостока 1 две и при необходимости более аналогичные отстойные камеры 3 с разнесением друг от друга на расстояние L2=20-50 м. Этот предел выбран на основе практических испытаний на объектах акционерного общества «ТАНЕКО» группы компаний публичного акционерного общества «Татнефть» им. В.Д, Шашина (АО «ТАНЕКО»), так как при расстоянии менее 20 м между камерами 3 значительно увеличиваются затраты на установку и/или строительство отстойных камер 3, а при превышении 50 м резко снижается эффективность очистки воды от грубодисперсных примесей.

При таком расположении камер 3 их наполнение в случае затяжных дождей или пролива на почву в районе водослива технической воды легко контролируется визуально при обходе территории водосбора сточных вод (например, визуальный осмотр заполняемости один раз в смену).

Через период времени обслуживания и/или при выявлении визуальным контролем наполнения камер 3 грубодисперсными примесями, в район соответствующего водослива 1 направляют специализированный персонал с механическим(и) скребком(ами) для очистки ручным способом камер 3 от грубодисперсных примесей в специальные контейнеры (носилки, бухты, баки и/или т.п.). После чего специальные контейнеры доставляют и опорожняют в местах складирования и утилизации грубодисперсных примесей (мусорные баки, очистные сооружения и/или т.п.). Причем это можно осуществлять без привлечения специализированной техники и специалистов высокой квалификации. Также на закрытых объектах не требуется оформление специальных разрешений (газоопасные работы при работе в колодцах, с применением средств индивидуальной защиты (например, противогазов ПШ), использования средств извлечения, освещения и т.д. как при реализации на практике аналогов. В совокупности все это также экономит временные и материальные ресурсы предприятия и/или организации.

При испытаниях и дальнейшей реализации на закрытых объектах АО «ТАНЕКО» время между очисткой специализированной техникой закрытых частей водостока или канализации сократилось как минимум в 8 раз, а на некоторых участках водостока позволило полностью отказаться от использования этой техники.

Предполагаемые способ очистки сточных (ливневых) вод от грубодисперсных примесей и участок водостока для его осуществления позволяют защитить от загрязнения механическими грубодисперсными примесями промливневую или ливневую канализацию и закрытые водостоки, находящиеся на поверхности и проходящими под дорожными полотнами, зданиями и/или т.п. за счет сбора в отстойные камеры в том числе и непосредственно перед ними этих примесей на поверхности.

Группа изобретений относится к области строительства и коммунального хозяйства. Способ состоит в подаче по водостоку сточных вод, фильтрации их, сборе грубодисперсных примесей в фильтрационных камерах, контроле наполнения фильтрационных камер и их периодической очистке специализированным персоналом от грубодисперсных примесей. Предварительно вход водостока в канализацию оборудуют сетчатой ловушкой для задержания грубодисперсных примесей. Затем сетчатые ловушки извлекают, измеряют объем поступивших за период времени грубодисперсных примесей. Далее производят сбор и анализ данных для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания. После чего оборудуют водосток для осуществления фильтрации на поверхности открытого участка водостока как минимум одной фильтрационной камерой, изготовленной прямоугольной, открытой сверху, располагаемой поперечно и углубленно - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м. Суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20%. Ближний край камеры располагают на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа в канализацию. Контроль наполнения фильтрационных камер производят визуально при периодическом обходе. Очистку от грубодисперсных примесей фильтрационных камер осуществляют механическим скребком. Участок водостока содержит как минимум одну отстойную фильтрационную камеру с входом и выходом сточных вод, выполненную с возможностью очистки. Участок водостока выполнен открытым, вход водостока в канализацию изготовлен с возможностью установки сетчатой ловушки для задержания грубодисперсных примесей с последующим её извлечением и измерением объема грубодисперсных примесей для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания. Отстойная камера изготовлена в виде прямоугольной, открытой сверху камеры, располагаемой поперечно и углубленно - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м. Суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20% в период обслуживания. Ближний край камеры расположен на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа в канализацию. Ширина фильтрационной камеры по ходу тока воды не менее ширины механического скребка, предназначенного для очистки этой камеры. Обеспечивается возможность защиты от загрязнений механическими грубодисперсными примесями промливневой или ливневой канализации и закрытых водостоков. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки сточных вод от грубодисперсных примесей, включающий подачу по водостоку сточных вод, фильтрацию их, сбор грубодисперсных примесей в фильтрационных камерах, контроль наполнения фильтрационных камер и их периодическую очистку специализированным персоналом от грубодисперсных примесей, отличающийся тем, что предварительно вход водостока в канализацию оборудуют сетчатой ловушкой для задержания грубодисперсных примесей, сетчатые ловушки извлекают, измеряют объем поступивших за период времени грубодисперсных примесей, производят сбор и анализ данных для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания, оборудуют водосток для осуществлении фильтрации на поверхности открытого участка водостока как минимум одной фильтрационной камерой, изготовленной прямоугольной, открытой сверху, располагаемой поперечно и углубленно - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м, причем суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20%, при этом ближний край камеры располагают на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа в канализацию, контроль наполнения фильтрационных камер производят визуально при периодическом обходе, а очистку от грубодисперсных примесей фильтрационных камер осуществляют механическим скребком.

2. Способ очистки сточных вод от грубодисперсных примесей по п. 1, отличающийся тем, что фильтрационные камеры на открытом участке водостока располагают на расстоянии 20-50 м друг от друга.

3. Участок водостока очистки сточных вод от грубодисперсных примесей, включающий как минимум одну отстойную фильтрационную камеру с входом и выходом сточных вод, выполненную с возможностью очистки, отличающийся тем, что участок водостока выполнен открытым, вход водостока в канализацию изготовлен с возможностью установки сетчатой ловушки для задержания грубодисперсных примесей с последующим её извлечением и измерением объема грубодисперсных примесей для определения объема грубодисперсных примесей, поступающих в канализацию за период времени обслуживания, а отстойная камера изготовлена в виде прямоугольной, открытой сверху камеры, располагаемой поперечно и углубленно - ниже уровня водостока на 0,1-0,3 м, причем суммарный объем как минимум одной камеры, расположенной ниже уровня водостока, больше определенного при анализе объема грубодисперсных примесей на 5-20% в период обслуживания, при этом ближний край камеры расположен на расстоянии 0,3-0,5 м перед закрытой частью водостока или входа в канализацию, причем ширина фильтрационной камеры по ходу тока воды не менее ширины механического скребка, предназначенного для очистки этой камеры.

4. Участок водостока для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей по п. 3, отличающийся тем, что фильтрационные камеры расположены на расстоянии 20-50 м друг от друга.