Стенд для береговых испытаний судовых установок по очистке сточных вод Советский патент 1981 года по МПК G01M19/00 B63J4/00 

1

Изобретение относится к области испытания машин, в частности к стендам для испытания судовых установок по очистке сточных вод.

Известен стенд для испытания судовых установок, состоящий из расходной емкости и насоса для подачи сточных вод на установку 1.

Однако этот стенд не отвечает многим УСЛОВИЯМ, возникающим при эксплуатации установок на борту судна, например условиям наклонений установки, переменной солености и температур, неравномерности подачи сточных вод во времени .

Известен также стенд, для береговых испытаний судовых установок по очистке сточных вод, содержащий установленную с возможностью наклона во взаимно перпендикулярных плоскостях платформу со смонтированной на ней судовой установкой по очистке сточных вод, расходную емкость, гидравлически связанную с источником сточных

ВОД и посредством дозирующего устройства и измерителя - с судовой установкой по очистке сточных вод, подО. греватели, источник чистой воды и сливной трубопровод 2.

К недостаткам этого стенда относится то, что подача сточных вод из расходной емкости в дозирующее устройство осуществляется насосом, что не отвечает реальным условиям, суtoществующим на борту судна, так как при подаче насосом происходит измельчение загрязнений, содержащихся в сточных водах, а подача наиболее крупных загрязнений, таких как-бума15га, вообще невозможна. Кроме того, при эксплуатации указанного стенда не обеспечивается поддержание минимальной начальной концентрации загр.чзнений в сточных водах, измене30ние солености стоков.

Дозирующее устройство для поддержания заданного и постоянного во времени потока сточных вод на испытуе3мую установку представляет собой емкость, в которую насосом из расходной емкости подаются сточные воды. В центре емкости расположена перелив ная труба с изменяемым проходным сечениемо В этой же емкости находится подвижная труба подачи сточных вод в емкость для измерения расхода сточ ных вод, которая в свою очередь связана трубопроводом с испытываемой ус тановкОй для очистки сточных вод„ Положение подвижной трубы изменяется по вертикали емкости дозирующего уст ройства. Изменением проходного сечения переливной трубы и высоты положе ния подвижной трубы изменяется расход сточных вод, подаваемых на установку Создание пульсирующего потока сточных вод и имитация протечек санитарно-технического оборудования, существующих в реальных условиях, с помощью такого дозирующего устройства невозможны. При длительных и непрерывных (не менее 10 суток) испытаниях судовой установки для очистки сточных вод, наличие одной расходной емкости не позволяет выдержать постоянную и тре буемую по условиям испытаний концент рацию загрязнений и определенную соленость сточных вод, так как при кор ректировке сточных вод по концентрации загрязнений и солености при одновременной подаче стоков из расходной емкости на испытываемую судовую установку для очистки сточных вод будут наблюдаться значительные флуктуации в объеме стоков по указанным параметрам. Кроме того, в расходной емкости указанного стенда происходит осаждение B3BeujeHHbix веществ в сточных водах и, как следствие этого, наблюдается неравномерность состава подаваемых на установку сточных вод по концентрации взвешенных веществ Размещение нагревательного устройства на трубопроводе подачи сточных вод на установку при переменных скоростях потока сточных вод не позволяет поддерживать постоянную температуру сточных вод, поступающих на испытуемую установку Кроме того, при таком расположении нагревающего устройства, при довольно больших расходах жидкости в трубопроводе тре буется нагрев греющих элементов до высокой температуры, на которых при таких условиях эксплуатации образует накипь и слой насохших загрязнений. . 4 вследствие чего существенно снижается эффективность работы нагревательного устройства с последующим выходом его из строя. Цель изобретения - обеспечение имитации реальных условий эксплуатации судовых установок по очистке сточных вод. Поставленная цель достигается тем, что стенд снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной расходной емкостью, емкостью для концентрированных сточных вод, гидравлически связанной с источником сточных вод, и емкостью для раствора морской соли, гидравлически связанной с источником чистой воды, которые соединены посредством трубопроводов, по меньшей мере, с двумя расходными емкостями, установленными по вертикали ниже емкости для концентрированных сточных вод, а дозирующее устройство установлено ниже расходных емкостей и гидравлически связано с емкостью для концентрированных сточнь1х вод, при этом измеритель расхода сточных вод гидравлически связан со сливным трубопроводом сточных вод, а подогреватели установлены в каждой из упомянутых емкостей. Кроме того, расходные емкости и емкости для конц.ентрированных сточных вод и раствора морской соли снабжены перемешивающими устройствами. Перемешивающие устройства могут быть выполнены в виде перфорированных труб, размещенных в нижней части емкости и соединенных посредством трубопроводов с источником сжатого газа. Кроме того, дозирующее устройство выполнено в виде емкости, на входе и выходе которой расположены клапаны. Емкость дозирующего устройства может быть снабжена обводным трубопроводом, один конец которого подсоединен к емкости перед входным клапаном, а второй - после выходного клапана, при этом, упомянутый трубопровод снабжен дополнительным клапаном. На фиг. 1 представлена блок-схема стенда; на фиг, 2 - дозирующее устройство стенда Стенд для береговых испытаний судовых установок по очистке сточных .вод содержит насос 1 для подачи сточных вод из колодца 2 бытовой канализации в расходные емкости 3 и и

5

емкость 5 для концентрированных сточных вод, емкость 6 раствора морской соли, дозирующее устройство 7, измеритель 8 расхода сточных вод, наклоняющуюся во взаимно перпендикулярных плоскостях платформу 9, на которой установлена испытываемая установка 10 по очистке сточных вод.

Для подачи сточных вод в расходные емкости 3 и i и емкость 5 для кон центрированных сточных вод служит трубопровод 11. Подача крупнофракционных загрязнений в емкость 5 дяя концентрированных сточных вод осуществляется из пневмоцистерны (на чертеже не показанной) по трубопроводу 12. В средней части емкости 5 для концентрированных сточных вод расположен трубопровод 13, служащий для слива отстоенной воды. Подача концентрированных сточных вод в расходные емкости 3 и Д осуществляется по трубопроводу ТА, а в дозирующее устройство 1по трубопроводу 15. Для подачи раствора морской соли из емкости 6 ля раствора морской соли служит трубопровод 16, Для подачи вод из расходных емкостей 3 и i в дозирующее устройство 7 служит трубопровод 1, а подача стоков из дозирующего устройства 7 на испытываемую установку 10 осуществляется по гибкому трубопроводу 18. Для подачи стоков в измеритель 8 расхода сточных вод служит

трубопровод 19- Слив сточных вод из

измерителя 8 расхода сточных вод осуществляется по трубопроводу 20, а слив очищенной воды из испытываемой установки 10 осуществляется по трубопроводу 21, На трубопроводе 21 расположен кран 22 для отбора проб очищенной воды.

К расходным емкостям 3 и А, емкости 5 для концентрированных сточных вод, емкости 6 для раствора морской соли по трубопроводу 23 подведена разбавляющая вода. По трубопроводу 2А подведен пар для подогревания стоков, в емкостях и раствора морской соли. По днищам расходных емкостей 3 и 4, емкости 5 для концентрированных сточных вод и емкости 6 для раствора морской соли проложены перфорированные трубы 25, в которые по трубопроводу 26 подается сжатый воздух для перемешивания сточных вод и раствора морской соли,

Расходные емкости 3 и 4, емкость 5 для концентрированных сточных вод и

136

емкость 6 для раствора морской соли имеют днища с уклонами и снабжены трубопроводами и вентиляционными трубами (не показаны),

Дозирующее устройство 7 представляет собой сменную емкость 27, имеющую конусное днище для предотвращения задержки в ней крупнофракционных загрязнений. На верхней крышке калиброванной емкости 27 установлен автоматический клапан 28 и патрубок 29, служащий для подвода концентрированных сточных вод из емкости 5 по трубпроводу 15, а также патрубок 30 для присоединения воздушной трубы (не показана) , которая предназначена для ликвидации воздушных пробок в калиброванной емкости.27. В нижней части калиброванной емкости 27 установлен второй автоматический клапан 31. Ниж няя часть калиброванной емкости 27 соединена с краном 32 для отбора проб сточных вод. К автоматическим KjianaHaM 28 .и 31 присоединены патрубки 33 и 3 соответственно, которые подключены к трубопроводу 17 для подачи сточных вод в дозирующее устройство 7 и к трубопроводу 18 подачи сточных вод из дозирующего устройства 7 на испытываемую установку, 10. К патрубкам 33 и 3 подключен обводной трубопровод 35 с клапаном 36. Обводной трубопровод 35 предназначен для имитации протечек в санитарнотехнической системе судна. Предпочтительно, чтобы все клапаны на трубопроводах транспортировки и подачи шлама и сточных вод.были бы шлангового типа для предотвращения их засорения. Стенд включает также клапаны 37-60.

Работа стенда осуществляется следующим образом,

Из колодца 2 бытовой канализации неочищенные сточные воды насосом 1 при открытом клапане 37 и закрытых клапанах 38 и 39 закачиваются в емкость 5 для концентрированных сточных вод, где выдерживаются в течение 2-3 ч для отстаивания сточных вод. Затем открывается клапан АО и отстоявшаяся вода сливается в канализацию по трубопроводу 13. Эта операция повторяется в течение нескольких раз до тех пор, пока емкость 5 для концентрированных сточных вод не заполнится. Затем клапан 37 закрывается. Крупнофракционные загрязнения по78

даются в емкость 5 для концентрированных стомных вод из пневмоцистерны (на чертеже не показана) сжатым воздухом по трубопроводу 12 при открытом клапане 1. Бумага и другие крупные загрязнения загружаются в емкость 5 для концентрированных сточных вод через люк (не показан). Для разбавления концентрированных сточных вод и промывки емкости 5 водой служит клапан 2. РаСтвор морской соли готовится непосредственно в емкости 6, в которую засыпается расчетное количество морской соли и по трубопроводу 23 при открытом клапане 43 подается вода. После заполнения емкости 6 для раствора морской соли открывается клапан 4 и в эту емкость 6 по трубопроводу 26 через перфорированную трубу 25 подается сжатый воздух, который интенсивно перемешивает воду. Перемешивание осуществляется до полного растворения морской соли.

Сточные воды из приемного колодца 2 насосом 1 при закрытых клапанах 39 и 37 и открытом клапане 38 подаются в расходную емкость 3. Открывается клапан (5 подачи сжатого воздуха из трубопровода 26 через перфорированную трубу 25 для перемешивания сточных вод в расходной.емкости 3. Одновременно открывается клапан А6 подачи сжатого воздуха из грунтопровода 2б через перфорированную трубу 25 в емкости 5 для концентрированных сточных вод Отбираются пробы из расходной емкости 3 и емкости 5 для концентрированных сточных вод и определяется содержание взвешенных веществ в обоих пробах.

При недостаточном содержании взвешенных веществ в расходной емкости 3 открывается клапан 7 и по трубопроводу 1А из емкости 5 для концентрированных сточных вод расчетное количество этих вод самотеком поступает в расходную емкость 3° При избыточном содержании взвешенных веществ в стоках, находящихся в расходной емкости 3, через клапан 8 в расходную емкость по трубопроводу 23 подается разбавляющая вода. Затем открывается клапан 9 на трубопроводе 16 и расчетное количество раствора морской соли поступает в расходную емкость 3. Измеряется температура сточной воды и через клапан 50 по трубопроводу 2 в расходную емкость 3 подается острый пар до тех пор, пока сточные воды не

. 8 нагреваются до требуемой температурь. Расходная емкость 3 готова к работе. Открываются клапаны 51 и 52 при закрытых клапанах 53 и и сточные воды из расходной емкости 3 при помощи дозирующего устройства 7 подаются в измеритель 8 расхода сточных вод.При этом работа дозирующего устройства 7 осуществляется следующим образом: по трубопроводу 17 сточные воды поступают в патрубок 33 при открытом автоматическом клапане 28 и закрытом автоматическом клапане 31, заполняют калиброванную емкость 27. Автоматический клапан 28 закрывается. Затем открывается автоматический клапан 31, сточные воды из емкости 27 по патрубку 3 поступают в гибкий трубопровод 18 и затем на испытываемую судовую установку 10 для очистки сточных вод. Регулируя частоту открытия и закрытия автоматических клапанов 28 и 31 и объем клиброванной емкости 27 можно варьировать в широких пределах расход и частоту пульсации сточных вод, воспроизводя режимы поступления сточных вод на судах. Для имитации протечек санитарно-техиических устройств предназначен обводной трубопровод 35 с клапаном Зб. Приоткрывая клапан 36, задают требуемый расход протечек сточных вод. Отбор проб неочищенных сточных вод во время испытаний судовой установки для очистки сточных вод осуществляется при помощи крана 32. В зависимости от количества санитарно-техиических устройств на судне и коэффициента одновременности срабатывания санитарнотехнических устройств (который зависит от типа и назначения судна) объем калиброванной емкости 27 выбирается следующим образом.

Например, на судне установлено 10 санитарно-технических устройств (унитазов) , коэффициент одновременности срабатывания для морского нефтеналивного судна с экипажем А6 человек равен 2,5 и объем калиброванной емкости 27 рассчитывается по следующей формуле

V V- К 10 . 2,5 25 л

де Vg- объем емкости 27, л;

V - объем воды, расходуемой на

. одну.смывку, л; К - коэффициент одновременности . срабатывания санитарно-технических устройств. 9 Время заполнения измерителя 8 рас хода сточных вод засекается и таким образом определяется расход сточных вод через дозирующее устройство 7. Затем открывается клапан 5 и закрывается клапан 52 и сточные воды начинают поступать на испытываемую судовую установку 10 по очистке сточных вод. Во время испытаний судовой установки 10 по очистке сточных вод с ис пользованием расходной емкости 3 к работе подготавливается расходная ем кость . При этом открывается клапан 39 при закрытых клапанах 38 и 37 и насосом 1 сточные воды из колодца 2 подаются в расходную емкость k. Необходимое количество концентрированных сточных вод из емкости 5 для кон центрированных сточных вод при закрытом клапане 7 и открытом клапане 55 по трубопроводу k самотеком подается в расходную емкость k. Раствор морской соли при закрытом клапане 9 и открытом клапане 5б из емкости 6 для раствора морской соли по трубопроводу 1б подается в расход ную емкость i. При необходимости открывается клапан 37 и в расходную емкость по трубопроводу 23 подаетс разбавляющая вода. Перемешивание сточных вод в расходной емкости осуществляется сжатым воздухом, подаваемым по трубопроводу 26 через клапан 58 в перфорированную трубу 25. Подогрев сточных вод осуществляется острым паром, подаваемым по трубопро воду 2А в расходную емкость А через клапан 59. Расходная емкость подготовлена к работе. Переключение испытываемой установки 10 с расходной емкости 9 на расходную емкость осуществляется по мере израсходования сточных вод в расходной емкости 3. При этом закрывается клапан 51 и открывается клапан 53. После переключения испытываемой установки 10 с расходной емкости 3 на расходную емкость производится подготовка к работе расходной емкости 3, что позволяет проводить испытания судово установки 10 для очистки сточных вод в течение длительного промежутка вре мени на стоках с постоянными физикохимическим составом и температурой. Для обеспечения резкого возрастания концентрации загрязнений сточных вод непосредственно на входе в судовую установку lO по очистке сточных вод (как это часто наблюдается на судах) открывается клапан 60 и концентрированные сточные воды самотеком подаются прямо в дозирующее устройство 7. Испытание работоспособности установки 10 по очистке сточных вод при наклонениях производится при помощи качающейся платформы Э. Таким образом стенд учитывает основные реальные ситуации сточной системы судна, что позволяет при береговых испытаниях судовых установок по очистке сточных вод получать достоверные данные о работоспособности судовой установки по очистке сточных вод на борту судна. Экономический эффект от использования стенда составляет 2бО тыс, руб/год. Формула изобретения Стенд для береговых испытаний судовых установок по очистке сточных вод, содержащий установленную с возможностью наклона во взаимно перпендикулярных плоскостях платформу со смонтированной на ней судовой установкой по очистке сточных вод, расходную емкость, гидравлически связанную с источником сточных вод и посредством дозирующего устройства и измерителя - с судовой установкой по очистке сточных вод, подогреватели, источник чистой воды и сливной трубопровод, отличающийся тем, что, с целью обеспечения имитации реальных условий эксплуатации судовых установок по очистке сточных вод, он снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной расходной емкостью,емкостью для концентрированных сточных вод, гидравлически связанной с источником сточных вод, и емкостью для раствора морской соли, гидравлически связанной с источником чистой воды, причем две последние емкости соединены посредством трубопроводов, по меньшей мере, с двумя расходными емкостями, установленными ниже емкости ля концентрированных сточных вод, а озирующее устройство смонтировано иже расходных емкостей и гидравличеси связано с емкостью для концентрированных сточных вод, при этом ИЗ меритель расхода сточных вод гидравически связан со сливным трубопро11

водом .сточных вод, а подогреватели установлены в каждой из упомянутых емкостей.

2.Стенд по п. 1, отличаю щ и йс я тем, что расходные емкости и емкостидля концентрированных сточных вод и раствора морской соли снабжены перемешиааюиими устройствами.

3.Стенд по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с q тем, что перемешив.-), устройства, выполнены в виде перфорированных труб, размещенных нижней части емкости и соединенных посредством трубопроводов с ИС I ОМ ИИКЛМ

сжатого газа.

(. Стенд по п. 1 , о т л и ч а 10 щ и и с я тем, что дозирующее устройство выполнено в виде емкости, на входе и выходе которой расположены клапаны.

90113 . 12

5. Стенд по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что емкость дозирующего устройства снабжена обводным трубопроводом, один конец которого

5 подсоединен к емкости перед входным клапаном, а второй - после выходного клапана, при этом, упомянутый трубопровод снабжен дополнительным клапаном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Программа испытаний устройства для биохимической очистки санитарных

сточных вод. L К-20, изд. завода WarmcV, ПНР., 1977.

2.Программа испыташ-ж работоспособности судовой установки обработки

20 сточных вод, изд. Ростокского кораблестроительного института, ГДР, 1978.