ПЕРЕКРЫТИЕ ДЛЯ РАДИАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА

Изобретение относится к области перекрытий сооружений для очистки сточных вод.
Известно плавающее перекрытие (евразийский патент № EA 017108). Перекрытие зеркала воды выполнено составным из трех колец - центрального, среднего и периферийного. Центральное и периферийное кольца неподвижно закреплены соответственно на опоре-башне и периферийной части отстойника, а среднее кольцо установлено на зеркале воды и имеет соединение с фермой илоскреба с помощью колонн, позволяющее перекрытию перемещаться вместе с фермой относительно центрального и периферийного колец. Каждое кольцо перекрытия выполнено сборным в виде секций. Секции центрального и периферийного колец жестко соединены друг с другом посредством болтовых соединений, а секции среднего кольца перекрытия имеют подвижное соединение. Каждая секция среднего кольца перекрытия выполнена в виде ряда герметичных камер для обеспечения положительной плавучести среднего кольца. Нижняя поверхность перекрытия гладкая, без пустот и имеет постоянный контакт с водой. Кольца перекрытия расположены внахлест друг относительно друга. Зазор между подвижным и неподвижными кольцами перекрытия закрыт резиновым уплотнением в виде листа резины для исключения выхода испарений сточных вод и запахов. Подобная конструкция перекрытия позволяет исключить контактирование зеркала воды с атмосферой, т.е. попадание в нее испарений и запахов, и обеспечить работоспособность при изменении уровня сточных вод в радиальном отстойнике.
Недостатком данного перекрытия является: низкое качество уплотнения между плавающим и неподвижными секторами; сложность конструкции сопряжения плавающего перекрытия с фермой; отсутствие механизма, позволяющего осуществлять опорожнение отстойника в автоматическом режиме; отсутствие возможности забора проб воды без демонтажа перекрытия; отсутствие возможности слива дождевых вод с центрального и периферийного колец; отсутствие уплотнения между плавающими секторами перекрытия; наличие большого количества сварных швов, нарушение герметичности любого из которых может привести к затоплению перекрытия; возможность, несмотря на гладкую поверхность плавающей части перекрытия, скопления под ним плавающих веществ и предметов (жир, бумага, мелкий мусор) со временем образующих корку.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является повышение надежности работы отстойника за счет:
1) Повышения плотности уплотнения между плавающим и неподвижными секторами.
2) Упрощения механизма передачи вращательного движения от фермы илоскреба к плавающему кольцу перекрытия.
3) Обеспечения опорожнение отстойника в автоматическом режиме.
4) Обеспечения возможности забора проб воды без демонтажа перекрытия.
5) Обеспечения возможности слива дождевых вод с центрального и периферийного колец перекрытия.
6) Обеспечения уплотнения между секторами плавающего кольца перекрытия.
7) Обеспечения плавучести в случае нарушения герметичности сварных швов и, как следствие.
8) Исключения возможности образования корки под плавающим кольцом перекрытия.
Технический результат достигается следующим образом.
Перекрытие зеркала воды выполнено составным из трех колец - центрального, среднего (плавающего) и периферийного. Центральное кольцо перекрытия является неподвижным, закреплено на центральной опоре отстойника и располагается на 100…300 мм выше уровня воды в отстойнике. Периферийное кольцо перекрытия также является неподвижным, установлено на периферийной части чаши отстойника с опорой на закладные элементы в борту отстойника и опорное кольцо в районе переливного лотка и располагается на 100…300 мм выше уровня воды в отстойнике. Закладные элементы представляют собой профильную нержавеющую трубу, швеллер или уголок, имеющие заделку в борт отстойника. Опорное кольцо представляет собой профильную нержавеющую трубу расположенную по всей окружности отстойника в районе переливного лотка, имеющую опоры в районе каждого из железобетонных ригелей отстойника. Среднее кольцо перекрытия выполнено с разрывом и плавает на поверхности воды и в рабочем положении располагается на 50…250 мм ниже уровня центрального и периферийного колец перекрытия.
Под фермой илоскреба, имеющей треугольную форму, в разрыв среднего кольца подвешивается с помощью кронштейнов сектор перекрытия под фермой (СПФ). Каждый из кронштейнов состоит из двух частей - верхней и нижней. Верхняя часть кронштейна изготавливается из конструкционной стали и приваривается к ферме илоскреба. Нижняя часть кронштейна изготавливается из нержавеющей стали и приваривается к СПФ. Между собой верхняя и нижняя часть кронштейна соединяются с помощью фланцевого соединения. СПФ представляет собой каркас из труб, обшитый сверху металлическими листами, имеет трапециевидную форму и выполнен по размеру разрыва в среднем (плавающем) кольце перекрытия, а его боковые стороны имеют специальные опуски из труб или уголка, длиной 500-2000 мм. Опуски предназначены для компенсации колебаний рабочего уровня в отстойнике и предотвращения аварийных ситуаций из-за смещения плавающего кольца перекрытия в случае сильного понижения уровня воды в отстойнике. Передача движения от фермы илоскреба к плавающему кольцу перекрытия осуществляется боковыми сторонами с опусками СПФ.
Зазор между подвижным и неподвижными кольцами перекрытия закрывается двумя способами.
Уплотнение по первому варианту происходит с помощью полосовых щеток. Полосовые щетки состоят из металлического профиля, внутрь которого вставляется кассета с ворсом. Ворс щеток изготавливается из материала, устойчивого к агрессивной сточной воде: полиамида, поливинилхлорида, полипропилена или полиэфира. Диаметр ворса составляет 0,1-1,0 мм. Длина ворса составляет 30-250 мм для компенсации колебаний уровня воды в отстойнике. Каждая из ворсинок щетки перегибается пополам и нанизывается на металлическую проволоку диаметром 0,5-3 мм. Проволока с нанизанным ворсом обжимается металлической полосой толщиной 0,5-1,5 мм. Полученные кассеты заправляются в профиль. Профиль может быть выполнен из различных материалов: нержавеющая сталь, алюминий, полимер. Профиль может иметь различную форму: H-образный, h-образный, П-образный. Ленточные щетки закрепляются к неподвижным периферийному и центральному секторам перекрытия с помощью кронштейнов. При работе отстойника с илоскребом и плавающим перекрытием под неподвижными периферийным и центральным секторами перекрытия будет образовываться водяной туман и конденсат на ворсинках полосовых щетках. Образование конденсата на ворсинках обеспечивает дополнительную плотность щеточного уплотнения. Наличие большого количества ворсинок у ленточной щетки и их гибкость позволяет им полностью повторять все изгибы препятствий, встречающихся при работе и обеспечивать высокое качество уплотнения.
Уплотнение по второму варианту происходит с помощью согнутых пополам вдоль длинной стороны листов резины или полимерной ткани, при этом длинные края листа соединены вместе и закреплены на неподвижных центральном и периферийном кольцах в виде пузыря за счет упругости материала. При этом сгиб пузыря находится в контакте с центральным кольцом перекрытия. Резина или полимерная ткань имеют толщину 0,5-6 мм. Длина пузыря при работе может меняться в пределах 30-250 мм для компенсации колебаний уровня воды.
Периферийное кольцо перекрытия выполнено из секций, имеющих трапециевидную или прямоугольную форму. Зазор между секторами, в случае выполнения их прямоугольными, закрывается вставкой из листового металла треугольной формы. Для дополнительного уплотнения периферийного кольца перекрытия в районе борта отстойника сектора имеют козырек в виде металлической полосы, заходящей на борт отстойника. На периферийном и центральном кольцах перекрытия выполнены смотровые люки, в количестве, необходимом для обеспечения технологического процесса по контролю за качеством сточной воды. Смотровые люки крепятся к периферийным секторам перекрытия при помощи петлевого соединения и по периметру имеют резиновое уплотнение.
Периферийное кольцо перекрытия выполнено с уклоном от борта отстойника в сторону среднего (плавающего) кольца перекрытия, а центральное кольцо перекрытия выполнено с уклоном от центральной опоры в сторону среднего (плавающего) кольца перекрытия, достаточными для слива дождевых вод на плавающее кольцо перекрытия.
Сектора среднего (плавающего) кольца перекрытия представляют собой каркас из нержавеющей профильной трубы прямоугольного сечения, обшитый с двух сторон листовым металлом толщиной 0,5-1,5 мм. Каркас секторов среднего кольца перекрытия состоит из профильных труб, образующих контур по периметру и профильных труб-перемычек. Наличие труб перемычек создает внутри каждого из секторов среднего кольца перекрытия независимые герметичные зоны. Количество герметичных зон может варьироваться от 3 до 50 в зависимости от диаметра перекрытия. Каждая из профильных труб, образующих контур по периметру, и труб-перемычек заваривается заглушками с двух сторон, благодаря чему достигается их герметичность. Одна секция среднего (плавающего) кольца перекрытия имеет не менее 20 труб, образующих контур по периметру и труб перемычек, каждая из которых является полностью герметичной. Трубы, образующие контур по периметру и трубы перемычки обеспечивают нулевую плавучесть каждой из секция среднего (плавающего) кольца перекрытия. Затопление перекрытие может произойти при нарушении герметичности 100% герметичных зон, плюс 1 из труб, образующих каркас, либо 100% труб, образующих каркас и 65% герметичных зон. Каждая из секций секция среднего (плавающего) кольца перекрытия имеет 3,5-кратный запас плавучести. Таким образом, за счет создания независимых герметичных зон и герметичности профильных труб, образующих каркас, повышается надежность работы среднего (плавающего) кольца перекрытия.
Каждый сектор среднего кольца перекрытия по всей длине боковой стороны имеет уплотнения в виде резинового или полиуретанового валика для уплотнения стыков секторов между собой.
При опорожнении отстойника на борту отстойника и на ферме илоскреба закрепляются лебедки с электродвигателем. Тросы от лебедок закрепляются за проушины на среднем (плавающем) кольце перекрытия. Количество лебедок варьируется в зависимости от диаметра отстойника и составляет не менее трех. Все лебедки синхронизированы между собой, обеспечивая при опорожнении отстойника скорость разматывания равную скорости понижения уровня воды. За счет совпадения скорости опорожнения отстойника и скорости разматывания лебедок происходит центровка среднего (плавающего) кольца перекрытия для исключения его смещения. Центровка среднего кольца перекрытия при заполнении отстойника водой происходит аналогичным образом. Скорость наматывания лебедок устанавливается равной скорости заполнения отстойника водой. Таким образом, центровка среднего (плавающего) кольца перекрытия при опорожнении и наполнение отстойника осуществляется в автоматическим режиме.
Для интенсификации осаждения взвешенных частиц в отстойнике используется гаситель потока. Гаситель потока представляет собой каркас из профильной нержавеющей трубы, обшитый снаружи нержавеющими листами, установленный на опоры и расположенный концентрично центральной опоре отстойника. Преграда, создаваемая гасителем потока, составляет H=0,4-0,75 глубины отстойника. При этом гаситель потока выступает над поверхностью воды на h=50-150 мм. Интенсификация осаждения взвешенных веществ достигается за счет того, что гаситель потока создает преграду потоку воды, изливающемуся из центральной опоры отстойника. При этом гасится энергия изливающегося из центральной опоры потока воды и осаждение взвешенных веществ происходит более интенсивно, значительно улучшая эффективность работы установленного внутри отстойника илоскреба. Одновременно гаситель потока уменьшает скорость плавающих веществ (жир, бумага, мелкий мусор) в потоке воды и способствует их всплытию. Благодаря тому, что верхняя кромка гасителя потока выступает над поверхностью воды, образуется «ловушка» для плавающих веществ, способствующая их накоплению внутри гасителя потока и препятствующая их всплытию в зоне плавающего кольца перекрытия, решая проблему жировых отложений в виде корки под плавающим кольцом перекрытия. Удаление плавающих веществ из гасителя потока происходит периодически через люки в центральном кольце перекрытия.
Для дополнительной центровки среднего (плавающего) кольца перекрытия при опорожнении (заполнении) отстойника водой предназначены направляющие, расположенные на внешней стороне гасителя потока вдоль всей вертикали. При опорожнении или заполнении отстойника плавающее кольцо перекрытия за проушины соединяется с направляющими, расположенными не внешней стороне гасителя потока с помощью тросов. Тросы имеют возможность скользить по направляющим гасителя потока, давая возможность плавающему кольцу перекрытия опускаться/подниматься вместе с уровнем воды. При этом тросы осуществляют центровку и не дают плавающему кольцу перекрытия смещаться относительно своего рабочего положения. Количество направляющих на гасителе потока может варьироваться в зависимости от диаметра отстойника и составляет не менее четырех.
Вышеизложенное показывает, что совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение поставленных целей.
На фиг. 1 показан общий вид радиального отстойника с илоскребом;
На фиг. 2 показан общий вид радиального отстойника с перекрытием;
На фиг. 3 показан борт радиального отстойника с закладным элементом и сектором периферийного кольца перекрытия;
На фиг. 4 показана лотковая часть отстойника с ригелем с опорой и сектором периферийного кольца перекрытия;
На фиг. 5 показан общий вид СПФ;
На фиг. 6 показан способ крепления СПФ к ферме илоскреба;
На фиг. 7 показан способ уплотнения зазора между подвижным и неподвижными кольцами перекрытия с помощью полосовых щеток;
На фиг. 8, 9 показан общий вид полосовой щетки;
На фиг. 10 показаны варианты профиля полосовой щетки;
На фиг. 11 показан способ уплотнения зазора между подвижным и неподвижными кольцами перекрытия с помощью листа резины или полимерной ткани;
На фиг. 12 показаны варианты формы секторов периферийного кольца перекрытия;
На фиг. 13 показан общий вид сектора периферийного кольца перекрытия со смотровым люком;
На фиг. 14 показан общий вид сектора центрального кольца перекрытия со смотровым люком;
На фиг. 15 показан общий вид смотрового люка;
На фиг. 16 показан общий вид сектора среднего кольца перекрытия;
На фиг. 17 показано сечение A-A на фиг. 16;
На фиг. 18 показан общий вид радиального отстойника с перекрытием и лебедками;
На фиг. 19 показан общий вид гасителя потока с направляющими;
На фиг. 20 показан гаситель потока при заполненном водой отстойнике;
На фиг. 21 показан общий вид радиального отстойника с гасителем потока (центральное кольцо перекрытия условно не показано).
Радиальный отстойник представляет собой резервуар 1 с центральной опорой 2, бортом 3 и переливным лотком 4, поддерживающимся с помощью железобетонных ригелей 5, расположенных по всей окружности отстойника. Внутри отстойника установлен гаситель потока 6, илоскреб 7, имеющий систему скребков 8 и треугольную ферму 9. В рабочем состоянии отстойник 1 заполняется водой. Для исключения испарений с водной поверхности, она закрывается перекрытием 10.
Перекрытие 10 зеркала воды, выполнено составным из трех колец - центрального 11, среднего (плавающего) 12 и периферийного 13. Кольца 11, 12 и 13 расположены концентрично друг другу.
Центральное кольцо 11 перекрытия является неподвижным, закреплено на центральной опоре 2 отстойника 1. Периферийное кольцо 13 перекрытия также является неподвижным и установлено на периферийной части чаши отстойника с опорой на закладные элементы 14 в борту 3 отстойника и опорное кольцо 15 в районе переливного лотка. Опорное кольцо 15 имеет опоры 16 в районе каждого из железобетонных ригелей 5 отстойника. Среднее кольцо 12 перекрытия плавает на поверхности воды.
Под фермой 9 илоскреба 7, подвешивается с помощью кронштейнов 17 сектор перекрытия под фермой 18. Каждый из кронштейнов 17 состоит из двух частей - верхней 19 и нижней 20. Верхняя часть 19 кронштейна изготавливается из конструкционной стали и приваривается к ферме 9 илоскреба. Нижняя часть 20 кронштейна изготавливается из нержавеющей стали и приваривается к сектору перекрытия под фермой 18. Между собой верхняя 19 и нижняя 20 части кронштейна 17 соединяются с помощью фланцевого соединения 21. Боковые стороны 22 сектора перекрытия под фермой 18 имеют специальные опуски 23 из труб или уголков. Передача движения от фермы 9 илоскреба к среднему кольцу перекрытия 12 осуществляется боковыми сторонами 22 с опусками 23 сектора перекрытия под фермой 18.
Зазор между подвижным средним кольцом 12 и неподвижными центральным 11 и периферийным 13 кольцами перекрытия закрывается двумя вариантами выполнения.
Уплотнение по первому варианту осуществляется с помощью полосовых щеток 24. Полосовые щетки 24 состоят из металлического профиля 25, внутрь которого вставляется кассета в виде обжимной полосы 26 с ворсом 27. Каждая из ворсиной щетки перегибается пополам и нанизывается на металлическую проволоку 28 диаметром 0,5…3 мм. Проволока 28 с нанизанным ворсом 27 обжимается металлической полосой 26. Полученные кассеты заправляются в профиль 25. Профиль 25 может иметь различную форму: H-образный, h-образный, П-образный. Полосовые щетки 24 закрепляются к неподвижным периферийному 13 и центральному 11 кольцам перекрытия.
Уплотнение по второму варианту осуществляется с помощью листа резины или полимерной ткани, закрепленного на неподвижных центральном 11 и периферийном 13 кольцах в виде пузыря 29. При этом нижняя часть пузыря 30 находится в контакте со средним кольцом 12 перекрытия, а верхняя часть 31 - закрепляется на неподвижных центральном 11 и периферийном 13 кольцах.
Периферийное кольцо 13 перекрытия состоит из секций, имеющих трапециевидную 32 или прямоугольную 33 форму. Зазор между прямоугольными секторами закрывается вставкой из листового металла треугольной формы 34. Для дополнительной герметичности перекрытия каждый из секторов периферийного кольца 13 в районе борта 3 отстойника имеет козырек 35 в виде металлической полосы, заходящей на борт 3 отстойника. На секторах периферийного 13 и центрального 11 кольца перекрытия располагаются смотровые люки 36. Смотровые люки 36 крепятся к секторам перекрытия при помощи петлевого соединения 37 и по периметру имеют резиновое уплотнение 38.
Сектора среднего кольца 12 перекрытия представляют собой каркас из профильной трубы 39, обшитый с двух сторон листовым металлом 40. Сектора среднего кольца перекрытия по всей длине имеют уплотнения в виде резинового или полиуретанового валика 41. Каркас 39 плавающих секторов перекрытия состоит из профильных труб, образующих контур по периметру 42 и профильных труб-перемычек 43. Наличие труб перемычек создает внутри каждого из секторов среднего кольца перекрытия независимые герметичные зоны 44. Каждая из профильных труб, образующих контур по периметру 39 и профильных труб-перемычек 40 также выполнена герметичной.
При опорожнении отстойника на борту 3 отстойника и на ферме 9 илоскреба закрепляются лебедки 45 с электродвигателем. Тросы 46 от лебедок закрепляются за проушины 47 на плавающем кольце перекрытия.
Для интенсификации осаждения взвешенных частиц в отстойнике используется гаситель потока 6. Гаситель потока 6 представляет собой каркас 48 из профильной нержавеющей трубы, обшитый снаружи нержавеющими листами 49, установленный на опоры 50 и расположенный концентрично центральной опоре 2 отстойника. Преграда, создаваемая гасителем потока, составляет H=0,4-0,75 глубины отстойника. При этом гаситель потока выступает над поверхностью воды на величину h=50-150 мм. Удаление плавающих веществ из гасителя потока 6 происходит периодически через люки 36 центрального 11 кольца перекрытия.
Для дополнительной центровки среднего (плавающего) кольца перекрытия при опорожнении (заполнении) отстойника водой предназначены направляющие 51, расположенные на внешней стороне гасителя потока 6. При опорожнении (заполнении) отстойника плавающее кольцо перекрытия 12 за проушины 47 соединяется с направляющими 51, расположенными на внешней стороне гасителя потока 6 с помощью тросов 52. Тросы 52 имеют возможность скользить по направляющим 51 гасителя потока 6, давая возможность плавающему кольцу 12 перекрытия опускаться/подниматься вместе с уровнем воды. При этом тросы 52 осуществляют центровку и не дают плавающему кольцу 12 перекрытия смещаться относительно своего рабочего положения.