КАНАЛИЗАЦИОННАЯ ШАХТА (ВАРИАНТЫ)
SEWAGE PIT (VERSIONS)

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение относится к области сооружений, используемых для отвода сточных жидкостей канализационными сетями и тоннелями.
Известно, что в процессе транспортирования сточных жидкостей в результате коррозии, вызванной химическими веществами, находящимися в сточных жидкостях, происходит разрушение технологического оборудования канализационной шахты, а также разрушение ее конструкции, поэтому в процессе эксплуатации необходим постоянный контроль и наблюдение за состоянием оборудования и конструкции шахты. В настоящее время отсутствуют известные технические решения, позволяющие вести постоянный контроль и наблюдение в канализационных шахтах.
Периодический контроль, осуществляемый, в частности, с помощью временно устанавливаемых лестниц или стационарных ступеней, вмонтированных в стенку шахты, не позволяет своевременное диагностирование, замену или ремонт технологического оборудования шахты, что может привести к аварийным ситуациям. Кроме того, спуск в такую шахту небезопасен для специалистов, так как невозможно заранее знать ее состояние и состояние технологического оборудования на момент очередного осмотра.
Известно техническое решение, описанное в авторском свидетельстве №696114 на изобретение "Канализационный перепад", МПК E03F 5/02, дата подачи заявки 4 января 1977 года, дата публикации 5 ноября 1979, в котором канализационный перепад, выполненный в виде вертикальной канализационной шахты с подводящим коллектором и водобойным колодцем, размещенным в ее основании, снабжен не доходящей до водобойного колодца вертикальной стенкой с выступами, размещенными в шахматном порядке и направленными в сторону подводящего коллектора.
В описанном выше устройстве из-за наличия вертикальной водосливной стенки невозможно осуществлять постоянный контроль и наблюдение состояния шахты, особенно ее водопропускного отделения, связанного с транспортированием сточной жидкости, в которой дегазация, возникающая при перемещении сточных вод, приводит к интенсивной коррозии и разрушению конструкции шахты и подводящих коммуникаций.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является техническое решение, описанное в патенте России №1249958 на изобретение "Канализационный перепад", МПК E03F 5/00, E03F 5/02, Е02В 8/06, дата подачи заявки 16 ноября 1998 года, дата публикации 27 мая 2000 года. В известном техническом решении канализационный перепад выполнен в виде вертикальной канализационной шахты для отведения сточной жидкости, разделенной вертикальной водосливной стенкой с выступами, на водопропускное отделение, в котором расположены подводящий коллектор, отводящий коллектор и водобойный колодец, размещенный в нижней части шахты, и отделение технического обслуживания.
В описанном выше устройстве из-за наличия вертикальной водосливной стенки невозможно осуществлять постоянный контроль и наблюдение за состоянием шахты, особенно ее водопропускного отделения, связанного с транспортированием сточной жидкости, в которой дегазация, возникающая при перемещении сточных вод, приводит к интенсивной коррозии и разрушению конструкции шахты и подводящих коммуникаций.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание конструкции, обеспечивающей длительный безаварийный процесс наблюдения и контроля состояния канализационной шахты и подводящих к ней коммуникаций при транспортировании сточной жидкости при одновременной минимизации выделения агрессивных газов в область канализационной шахты.
Согласно изобретению в первом варианте канализационная шахта для отведения сточной жидкости, содержащая водопропускное отделение, в котором размещены подводящий коллектор, отводящий коллектор и водобойный колодец в нижней части шахты, и отделение технического обслуживания, дополнительно содержит отделение подачи и удаления воздуха с газоочистной установкой, образующее совместно с водопропускным отделением технологическое отделение, а водопропускное отделение дополнительно содержит входную воронку и вертикальный стояк транспортирования сточной жидкости, соединенный с подводящим коллектором и со стояком движения воздуха, установленным на нижнем перекрытии над трубой отводящего коллектора, снабженного средством перекрытия отверстия, выполненным в виде клапана впуска и удаления сточной жидкости при переполнении шахты и установленным на нижнем перекрытии, в верхней части стояка транспортирования сточной жидкости установлен клапан для впуска воздуха при его дефиците, возникающем при вертикальном движении жидкости, захватывающей воздух, на воздуховоде над клапаном впуска воздуха расположена газоочистная установка, которая соединена воздуховодом с внешней средой, над газоочистной установкой под верхним перекрытием, снабженным, по крайней мере, технологическим проемом и проемом для спуска обслуживающего персонала, установлен отвод с клапаном для впуска чистого воздуха в полость шахты, при этом вертикальные стояки транспортирования сточной жидкости и движения воздуха установлены и закреплены в каркасной конструкции, выполненной из композитных материалов и расположенной в технологическом отделении и отделении технического обслуживания, причем каркасная конструкция выполнена в виде ферменных вертикальных стоек, закрепленных концами в нижнем и верхнем перекрытиях и прикрепленных к стенке шахты, обработанной антикоррозионными материалами, по всей их длине, с закрепленными на них укосинами, горизонтальными опорными балками, рабочими и промежуточными площадками, охватывающими конструктивные элементы технологического оборудования, а также ограждениями, вертикальными лестницами, соединенными между собой и установленными с различными уклонами.
Согласно изобретению во втором варианте канализационная шахта для отведения сточной жидкости, содержащая водопропускное отделение, в котором размещены подводящий коллектор, отводящий коллектор и водобойный колодец в нижней части шахты, и отделение технического обслуживания, дополнительно содержит отделение подачи и удаления воздуха с газоочистной установкой, образующее совместно с водопропускным отделением технологическое отделение, а водопропускное отделение дополнительно содержит входную воронку и вертикальный стояк транспортирования сточной жидкости, соединенный с подводящим коллектором и со стояком движения воздуха, установленным на нижнем перекрытии над трубой отводящего коллектора, снабженного средством перекрытия отверстия, выполненным в виде снимаемой заглушки при необходимости проникновения обслуживающего персонала в отводящий коллектор и установленным на нижнем перекрытии, в верхней части стояка транспортирования сточной жидкости установлен клапан для впуска воздуха при его дефиците, возникающем при вертикальном движении жидкости, захватывающей воздух, на воздуховоде над клапаном впуска воздуха расположена газоочистная установка, которая соединена воздуховодом с внешней средой, над газоочистной установкой под верхним перекрытием, снабженным, по крайней мере, технологическим проемом и проемом для спуска обслуживающего персонала, установлен отвод с клапаном для впуска чистого воздуха в полость шахты, при этом вертикальные стояки транспортирования сточной жидкости и движения воздуха установлены и закреплены в каркасной конструкции, выполненной из композитных материалов и расположенной в технологическом отделении и отделении технического обслуживания, причем каркасная конструкция выполнена в виде ферменных вертикальных стоек, закрепленных концами в нижнем и верхнем перекрытиях и прикрепленных к стенке шахты, обработанной антикоррозионными материалами, по всей их длине, с закрепленными на них укосинами, горизонтальными опорными балками, рабочими и промежуточными площадками, охватывающими конструктивные элементы технологического оборудования, а также ограждениями, вертикальными лестницами, соединенными между собой и установленными с различными уклонами.
Заявляемое техническое решение представлено на чертежах, где на фигуре 1 представлен первый вариант выполнения канализационной шахты, а на фигуре 2 - второй вариант выполнения канализационной шахты.
В соответствии с чертежами (фиг.1, 2) канализационная шахта содержит технологическое отделение А и отделение технического обслуживания Б.В свою очередь, технологическое отделение А содержит водопропускное отделение А1 и отделение подачи и удаления воздуха А2. Водопропускное отделение А1 состоит из подводящего коллектора 1, отводящего коллектора 2, входной воронки 3, вертикального стояка 4, водобойного колодца 5. В первом варианте (фиг.1) на нижнем перекрытии 6 установлено средство перекрытия отверстия, выполненное в виде клапана 7 впуска и удаления сточной жидкости при переполнении шахты. Во втором варианте (фиг.2) средство перекрытия отверстия выполнено в виде снимаемой заглушки 7 при необходимости проникновения обслуживающего персонала в отводящий коллектор.
Отделение подачи и удаления воздуха А2 включает в себя вертикальный стояк движения воздуха 8, тройник 9, соединяющий входную воронку 3 с воздуховодом 10. Над тройником 9 установлен клапан 11 на воздуховоде 10, связывающий водопропускное отделение А1 с газоочистной установкой 12 и воздуховодом 13 через верхнее перекрытие 14, снабженное, по крайней мере, технологическим проемом и проемом для спуска обслуживающего персонала, с внешней средой и защищенный на конце дефлектором 15. На воздуховоде 13 установлен отвод с клапаном 16 впуска чистого воздуха из атмосферы.
Технологическое отделение А и отделение технического обслуживания Б содержит каркасную конструкцию, которая включает в себя вертикальные ферменные стойки 17, выполненные из композитных материалов, причем ферменные стойки 17 прикреплены по всей длине к стенке 18 шахты, обработанной антикоррозионными материалами, и закреплены концами в нижнем 6 и верхнем 14 перекрытиях. На вертикальные ферменные стойки 17 устанавливают горизонтальные опорные балки 19, укосины 20, рабочие 21 и промежуточные 22 горизонтальные площадки, охватывающие вертикальные стояки транспортирования сточной жидкости 4 и движения воздуха 8 с ограждениями 23, 24, соединенные между собой лестницами 25, 26, установленными с различными уклонами.
Перед началом работы в шахту устанавливают и жестко закрепляют на внутренней вертикальной стенке 18 шахты с помощью анкеров 27, выполненных, например, из нержавеющей стали, ферменные вертикальные стойки 17, выполненные из композитных, некорродирующих материалов. Концы ферменных вертикальных стоек 17 закрепляют в верхнем 14 и нижнем 6 перекрытиях с помощью скоб 28. На ферменные вертикальные стойки 17 устанавливают горизонтальные опорные балки 19, которые связываются между собой укосинами 20 (диагональными балками), образуя опорную ферму. На нее устанавливают конструктивные элементы технологического оснащения А1, А2 шахты: вертикальные стояки для транспортирования сточной жидкости 4 и движения воздуха 8, соединительные воронки 3 для подключения горизонтального подводящего коллектора 1 и вертикального стояка 4. На входной воронке 3 устанавливают тройник 9, на котором устанавливают воздуховод 10 с клапаном 11 впуска воздуха. В первом варианте в нижней части шахты на перекрытии 6 устанавливают средство перекрытия отверстия, выполненное в виде клапана 7, который позволяет пропускать сточную жидкость как внутрь вышележащего объема шахты, так и удалять жидкость, нижележащую под перекрытием при подтоплении шахты. Во втором варианте средство перекрытия отверстия выполнено в виде снимаемой заглушки 7, что позволяет обслуживающему персоналу при необходимости осуществлять спуск в отводящий коллектор. Для удаления загрязненного вытесняемого воздуха в верхней части шахты предусмотрен воздуховод 10, отводящий воздух на газоочистную установку12 с отводами и клапанами 11 и 16. Кроме того, на горизонтальных опорных балках 19 устанавливают рабочую 21 и промежуточную 22 площадки, а также ограждения 23 и 24. Рабочая 21 и промежуточная 22 площадки охватывают вертикальные стояки 4 и 8 для транспортирования сточной жидкости и движения воздуха, жестко скрепляют болтовыми соединениями с горизонтальными опорными балками 19. Затем площадки 21 и 22 соединяют между собой вертикальными лестницами 25, 26, которые могут быть установлены с различным уклоном. Так, на представленном чертеже рабочая 21 и промежуточная 22 площадки соединяются вертикальной лестницей 25, а промежуточная площадка 22 и перекрытие 6 соединяются лестницей 26, установленной с уклоном. Стенку 18 канализационной шахты покрывают защитными антикоррозионными материалами, пропускающими водяные пары, например, защитным минеральным покрытием "Konusit КК10", которое обладает стойкостью к воздействию сточных вод.
Режим работы в технологическом отделении А1 и А2 может быть безнапорным по подводящему 1 и отводящему 2 коллекторам, когда жидкая и газообразная части движущегося потока жидкости и воздуха разделены между собой, и напорным, когда все сечение подводящего и отводящего коллекторов заполнено транспортируемой сточной жидкостью с ее подъемом в шахте или в стояке 4 транспортирования сточной жидкости и стояке 8 движения воздуха.
В первом режиме падающая жидкость захватывает воздух из подводящего коллектора 1 и транспортирует его в виде газожидкостной фазы в водобойный колодец 5, где происходит гашение энергии падающей жидкости и отделение газовой фазы от жидкой, при этом газовая фаза имеет очень высокие концентрации составляющих ее газов, способных вызвать разрушение железобетонных конструкций канализационной шахты. Под действием положительного избыточного давления в нижней части шахты в зоне водобойного колодца 5, а также отрицательного избыточного давления в зоне входной воронки 3, происходит подсос воздуха или циркуляция его между зоной водобойного колодца 5 и входной воронкой 3 через стояк 8 движения воздуха. Данное конструкторское решение при закрытом клапане 7 и закрытом клапане 11 исключает контакт агрессивных газов с конструктивными элементами шахты, что предохраняет от разрушения стенку 18 шахты и делает безопасным присутствие эксплуатирующего персонала в отделении Б технического обслуживания, который может, используя рабочие 21 и промежуточные 22 площадки, оценивать и регулировать работу сооружения для данного безнапорного режима, а также оценивать состояние стенки 18 шахты и конструктивных элементов: стояков транспортирования сточной жидкости 4 и движения воздуха 8, ферменных вертикальных стоек 17, горизонтальных опорных балок 19, укосин 20, рабочей 21 и промежуточной 22 площадок, ограждений 23, 24, вертикальных лестниц 25,26.
При напорном режиме движения сточная жидкость может подняться в шахте выше нижнего перекрытия 6, открывая при этом клапан 7, затапливая конструктивные элементы каркасной конструкции, выдавливая при этом из полости шахты грязный воздух, который по отводу с клапаном 11 поступает на газоочистную установку 12, а затем через воздуховод 13 в атмосферу. При опорожнении шахты, то есть возвращении ее работы в безнапорный режим, происходит понижение уровня сточной жидкости в шахте и соответственно чистый воздух через воздуховод 13 и отвод с клапаном 16 поступает в полость шахты, снимая его дефицит. Также воздух через клапан 11 поступает в водопропускное отделение, снимая дефицит воздуха в нем и выравнивая давление в подводящем коллекторе 1 и входной воронке 3. Установка клапанов 7,11,16 позволяет исключить пульсационные явления в работе конструкции в переходных режимах, вызванные резкими изменениями между безнапорным и напорным режимами течения жидкости, связанные с изменением расходов сточной жидкости и соответственно изменением разных объемов захватываемого воздуха. При установке в качестве средства перекрытия снимаемой заглушки 7 в отверстие для входа обслуживающего персонала в отводящий коллектор отсутствует возможность поступления сточной жидкости внутрь шахты, а движение сточной жидкости и воздуха осуществляется только по стояку 4 и стояку 8. Для осмотра в этом случае отводящего коллектора заглушка 7 удаляется и при незначительных заполнениях сточной жидкости в отводящем коллекторе производят спуск обслуживающего персонала для его осмотра.
Заявляемое техническое решение по сравнению с ближайшим аналогом обеспечивает длительный безаварийный процесс наблюдения и контроля состояния канализационной шахты, а также подводящих к ней и отводящих от нее коммуникаций при транспортировании сточной жидкости, одновременно исключая выделение агрессивных газов в область канализационной шахты.
Предлагаемая конструкция шахты позволяет в любой момент производить наблюдение и контроль состояния технологического оборудования и его замену, используя рабочие площадки с ограждениями, а также обеспечивает возможность безопасного перемещения вместе с заменяемым оборудованием с помощью системы вертикальных лестниц, установленных с различным уклоном, рабочих и промежуточных площадок.
Процесс постоянного наблюдения за состоянием стенок шахты, который осуществляют с использованием промежуточных площадок, также позволяет своевременно осуществлять их ремонт и поддержание в рабочем состоянии, обеспечивая при этом непрерывность транспортирования сточных жидкостей.
Кроме того, заявляемое техническое решение упрощает и ускоряет строительство и реконструкцию канализационных шахт, оснащенных такими устройствами, так как можно одновременно осуществлять монтаж каркасной конструкции, а также установку и закрепление в ней технологического оборудования с постепенным наращиванием необходимой высоты каркасной конструкции.
Необходимо отметить также, что стенка шахты, обработанная антикоррозионными материалами, а также вся каркасная конструкция обладают высокой коррозионной стойкостью, надежностью и долговечностью, поскольку все элементы каркасной конструкции выполнены из композитных материалов, а технологическое оборудование также выполнено из коррозионно-стойких полимерных материалов.