СИСТЕМА ВОДООТВЕДЕНИЯ МЕГАПОЛИСА
WATER DISPOSAL SYSTEM FOR MEGAPOLIS

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении, очистке сточных вод и утилизации осадков крупных населенных мест (мегаполисов).
Известна районная система утилизации осадков сточных вод, включающая самотечные безнапорные сети канализации, канализационные насосные станции, построенные на месте поселковых очистных сооружений, напорные сети канализации, по которым сточные воды подаются на районные очистные сооружения. Районные очистные сооружения содержат подсистему для централизованной обработки и утилизации осадков сточных вод (см. Жуков А.И. Канализация. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1969. - 256 с., рис.1.6).
Известная система предусматривает централизованную очистку сточных вод и обработку осадков района. Для этой цели все сточные воды района перекачиваются к одной точке их обработки. Для районных систем водоотведения и систем водоотведения небольших компактных городов данная система ввиду высокой стоимости очистки сточных вод на малых очистных сооружениях наиболее целесообразна. Однако в условиях мегаполисов, где перекачка сточных вод составляет основную статью затрат на водоотведение, ее применение приведет к существенному увеличению себестоимости отведения сточных вод.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому изобретению является система утилизации осадков сточных вод мегаполиса, включающая:
1. Подсистему утилизации шлама, содержащую, по меньшей мере, следующие последовательные блоки: (1) подготовки к обезвоживанию шлама; (2) обезвоживания; (3) термической обработки; (4) удаления золы из уходящих газов; (5) очистки дымовых газов, а также (6) резервного хранения обезвоженного шлама, соединенного с блоками обезвоживания и термической обработки, (7) транспортировки золы, (8) загрузки обезвоженного шлама, соединенного с блоком резервного хранения обезвоженного шлама и/или с блоком термической обработки.
2. По меньшей мере, одну дополнительную подсистему утилизации шлама.
3. По меньшей мере, одну подсистему обработки шламов, содержащую следующие последовательные блоки: (а) очистки сточных вод с извлечением шлама; (б) подготовки к обезвоживанию шлама, (в) обезвоживания; (г) хранения и выгрузки обезвоженного шлама; (д) транспортировки обезвоженного шлама.
4. По меньшей мере, один полигон захоронения шламов. При этом в известной системе блок транспортировки золы связывает блоки удаления золы подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама с полигоном/полигонами захоронения шламов, блоки хранения и выгрузки обезвоженного шлама подсистемы/подсистем обработки шламов при помощи блока/блоков транспортировки обезвоженного шлама соединены с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама и с полигоном/полигонами захоронения шламов.
5. По меньшей мере, одну аварийно транспортную автомобильную магистраль, которая связывает полигон/полигоны захоронения шламов с блоками резервного хранения обезвоженного шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама - с блоками загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама - с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шламов.
6. По меньшей мере, два бассейна канализования и, по меньшей мере, один пригород мегаполиса, при этом подсистема утилизации шлама, дополнительная/дополнительные подсистемы утилизации шлама и подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в различных бассейнах канализования мегаполиса и/или подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в пригороде/пригородах мегаполиса (см. патент RU №2300503, C02F 11/00, C02F 11/12. Система утилизации осадков сточных вод мегаполиса / Ф.В.Кармазинов, М.Д.Пробирский, Ю.А.Ильин, В.С.Игнатчик и др. Приоритет от 24.08.2005 г.).
Недостатками указанной системы являются:
1. Низкая надежность (не соответствует требованиям, предъявляемым к системам 1-й категории надежности), т.к. возможность аварийной переброски между бассейнами канализования предусмотрена только для обезвоженного шлама (ввиду его незначительного объема), а переброска (при авариях) части или всего объема сточных вод не представляется возможной. Например, если по причинам отказов снизилось поступление необезвоженных осадков в блоки подготовки к обезвоживанию шлама, то снижается экологическая безопасность системы из-за необходимости аварийного сброса неочищенных сточных вод в водоемы.
2. Низкие технологические показатели безопасности, т.к.:
- в системе не предусмотрена обработка фугата (сливных вод, образующихся при обезвоживании шламов). Последнее отрицательно влияет на охрану окружающей среды;
- система работает в условиях высокой неравномерности поступления шламов на утилизацию, т.к. в ней отсутствуют элементы, снижающие неравномерность образования и подготовки к обезвоживанию шлама.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и технологических показателей безопасности системы утилизации осадков в условиях мегаполисов.
Поставленная задача решается тем, что в известной системе, включающей:
подсистему утилизации шлама, содержащую, по меньшей мере, следующие последовательные блоки: обезвоживания; термической обработки; удаления золы из уходящих газов; очистки дымовых газов, а также резервного хранения обезвоженного шлама, соединенного с блоками обезвоживания и термической обработки, транспортировки золы, загрузки обезвоженного шлама, соединенного с блоком резервного хранения обезвоженного шлама и/или с блоком термической обработки,
по меньшей мере, одну дополнительную подсистему утилизации шлама,
по меньшей мере, одну подсистему обработки шламов, содержащую следующие последовательные блоки: очистки сточных вод с извлечением шлама; подготовки к обезвоживанию шлама, обезвоживания; хранения и выгрузки обезвоженного шлама; транспортировки обезвоженного шлама,
по меньшей мере, один полигон захоронения шламов, при этом блоки транспортировки золы связывают блоки удаления золы подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама с полигоном/полигонами захоронения шламов, блоки хранения и выгрузки обезвоженного шлама подсистемы/подсистем обработки шламов при помощи блока/блоков транспортировки обезвоженного шлама соединены с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама и с полигоном/полигонами захоронения шламов,
по меньшей мере, одну аварийно транспортную автомобильную магистраль, которая связывает полигон/полигоны захоронения шламов с блоками резервного хранения обезвоженного шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама - с блоками загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама - с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шламов,
по меньшей мере, два бассейна канализования и, по меньшей мере, один пригород мегаполиса, при этом подсистема утилизации шлама, дополнительная/дополнительные подсистемы утилизации шлама и подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в различных бассейнах канализования мегаполиса и/или подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в пригороде/пригородах мегаполиса, в соответствии с нашим изобретением подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама, дополнительно снабжены последовательно расположенными перед блоками обезвоживания:
блоками транспортировки сточных вод, содержащими последовательно соединенные между собой подводящие коллекторы и главные насосные станции с приемными резервуарами, датчиками максимального и минимального уровня воды, подающими трубопроводами, при этом подводящие коллекторы выполнены с минимально возможным уклоном и соединены с приемными резервуарами на отметке между датчиками максимального и минимального уровня;
блоками очистки сточных вод с извлечением шлама, содержащими последовательно соединенные между собой приемную камеру, решетки, песколовки, первичные отстойники, соединенные с блоками (2) обезвоживания, аэротенк, вторичные отстойники, соединенные с блоками (2) обезвоживания для подачи в них избыточного ила и с аэротенком для подачи в него возвратного активного ила;
самотечными линиями фугата, при этом блоки обезвоживания и подводящий коллектор соединены самотечными линиями фугата;
межбассейновой насосной станцией с подводящим трубопроводом и напорной линией, при этом подводящий трубопровод присоединен к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама, а напорная линия - к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама.
Возможен вариант развития, когда подводящий трубопровод присоединен к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама, а напорная линия - к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама.
Возможен вариант развития, когда подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама, дополнительно снабжены внутренними насосными станциями с напорными трубопроводами, при этом блоки обезвоживания и внутренние насосные станции соединены самотечными линиями фугата, а напорные трубопроводы внутренних насосных станций соединены с приемными камерами.
Возможен вариант развития, когда подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама, дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения, при этом, по меньшей мере, один самотечный коллектор внутренней системы водоотведения соединен с внутренней насосной станцией.
Возможен вариант развития, когда подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама, дополнительно снабжены районными канализационными насосными станциями с напорными коллекторами, при этом напорные коллекторы соединены с подводящими коллекторами.
Возможен вариант развития, когда напорные коллекторы соединены с приемными камерами.
Возможен вариант развития, когда напорные коллекторы соединены с внутренними насосными станциями.
Возможен вариант развития, когда напорные коллекторы соединены с самотечными линиями фугата.
Возможен вариант развития, когда напорные коллекторы соединены, по меньшей мере, с одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения.
По сравнению с прототипом предлагаемая система имеет следующие отличительные признаки:
1. Дополнительное снабжение системы блоками транспортировки сточных вод, содержащими последовательно соединенные между собой подводящие коллекторы и главные насосные станции с приемными резервуарами, датчиками максимального и минимального уровня воды, подающими трубопроводами (Известно);
2. Выполнение подводящих коллекторов с минимально возможным уклоном и соединенными с приемными резервуарами на отметке между датчиками максимального и минимального уровня в приемных резервуарах (Не известно);
3. Дополнительное снабжение системы блоками очистки сточных вод с извлечением шлама (Известно);
4. Выполнение блоков очистки сточных вод с извлечением шлама содержащими последовательно соединенные между собой приемную камеру, решетки, песколовки, первичные отстойники, соединенные с блоками обезвоживания, аэротенк, вторичные отстойники, соединенные с блоками обезвоживания для подачи в них избыточного ила и с аэротенком для подачи в него возвратного активного ила (Известно);
5. Дополнительное снабжение системы самотечными линиями фугата (Известно);
6. Наличие связи между блоками обезвоживания и подводящими коллекторами в виде самотечных линий фугата (Не известно);
7. Дополнительное снабжение системы межбассейновой насосной станцией с подводящим трубопроводом и напорной линией (Не известно);
8. Присоединение подводящего трубопровода межбассейновой насосной станцией к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама (Не известно);
9. Присоединение напорной линии межбассейновой насосной станцией к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама (Не известно);
10. Присоединение подводящего трубопровода межбассейновой насосной станцией к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама (Не известно);
11. Присоединение напорной линии межбассейновой насосной станцией к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама (Не известно);
12. Дополнительное снабжение подсистемы утилизации шлама, по меньшей мере, одной дополнительной подсистемы утилизации шлама, внутренними насосными станциями с напорными трубопроводами (Не известно);
13. Соединение блоков обезвоживания и внутренних насосных станций самотечными линиями фугата (Не известно);
14. Соединение напорных трубопроводов внутренних насосных станций с приемными камерами (Не известно);
15. Дополнительное снабжение подсистемы утилизации шлама, по меньшей мере, одной дополнительной подсистемы утилизации шлама, по меньшей мере, одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения (Не известно);
16. Соединение, по меньшей мере, одного самотечного коллектора внутренней системы водоотведения с внутренней насосной станцией (Не известно);
17. Дополнительное снабжение подсистемы утилизации шлама, по меньшей мере, одной дополнительной подсистемы утилизации шлама, районными канализационными насосными станциями с напорными коллекторами (Известно);
18. Соединение напорных коллекторов районных канализационных насосных станций с подводящими коллекторами (Известно);
19. Соединение напорных коллекторов районных канализационных насосных станций с приемными камерами (Не известно);
20. Соединение напорных коллекторов районных канализационных насосных станций с внутренними насосными станциями (Не известно);
21. Соединение напорных коллекторов районных канализационных насосных станций с самотечными линиями фугата (Не известно);
22. Соединение напорных коллекторов районных канализационных насосных станций, по меньшей мере, с одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения (Не известно).
По сведениям, имеющихся у авторов, отличительные признаки №1, 3-5, 17 и 18 в технической литературе известны, а остальные - нет. Однако их совместное применение в заявляемой системе позволит получить два положительных и один сверхэффект.
Первый положительный эффект состоит в том, что повышается надежность системы водоотведения мегаполиса благодаря наличию отличительных признаков №7-11, в соответствии с которыми при аварии, например, на блоке транспортировки сточных вод подсистемы утилизации шлама появляется возможность переброски их при помощи межбассейновой насосной станции в блок транспортировки сточных вод дополнительной подсистемы утилизации шлама.
Второй положительный эффект состоит в том, что повышаются технологические показатели безопасности системы, т.к.:
- в системе благодаря наличию отличительных признаков №5, 6, 12-15, 21 предусмотрена обработка фугата (сливных вод, образующихся при обезвоживании шламов). Последнее положительно влияет на охрану окружающей среды, т.к. фугат характеризуется высокой концентрацией взвешенных веществ, а в предлагаемой системе он не попадает в окружающую среду, а направляется на повторную обработку;
- система, благодаря наличию отличительных признаков №1, 2, работает в условиях более низкой неравномерности поступления шламов на утилизацию, т.к. в ней присутствуют элементы, снижающие неравномерность образования и подготовки к обезвоживанию шлама - главные насосные станции с приемными резервуарами, подводящими коллекторами. По мере повышения уровня воды в приемных резервуарах главных насосных станций внутренний объем подводящих коллекторов одновременно начинает использоваться как регулирующий;
- в системе благодаря наличию отличительных признаков №17-22 исключается возможность наложения пиков неравномерностей двух потоков сточных вод, поступающих от главных и районных насосных станций.
Сверхэффект заключается в том, что требуемый уровень надежности и технологических показателей безопасности может быть достигнут при одновременном снижении себестоимости обработки и утилизации осадков. Это достигается за счет исключения двойной перекачки сточных вод, поступающих в подводящие коллекторы перед главными насосными станциями от районных насосных станций и внутренних насосных станций (отличительные признаки №17, 19-22). Суть двойной перекачки заключается в том, что в известных системах водоотведения стоки районных насосных станций поступают в подводящие коллекторы перед главными насосными станциями, т.е. сбрасываются на глубину заложения подводящих коллекторов, а затем главными насосными станциями поднимаются обратно. Поскольку глубина заложения подводящих коллекторов в мегаполисах достигает значительных величин (до 70 метров), то перерасход энергии на дополнительный подъем сброшенных сточных вод становится ощутимым. Кроме того, в предлагаемой системе фугат и сточные воды внутренней системы водоотведения сбрасываются во внутреннюю насосную станцию, а затем поднимаются в приемную камеру. Поскольку глубина заложения внутренних насосных станций незначительна (до 10 метров), то имеет место дополнительное снижение затрат на перекачку.
Таким образом, заявляемая система водоотведения мегаполиса отвечает критерию «изобретательский уровень».
Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.
На фиг.1 показан вариант исполнения общей технологической схемы предлагаемой системы водоотведения мегаполиса, на фиг.2 - вариант исполнения подводящих коллекторов и главных насосных станций с приемными резервуарами, датчиками максимального и минимального уровня воды.
Общая технологическая схема предлагаемой системы включает в себя (см. фиг.1) подсистему утилизации шлама 1, подсистему обработки шламов 2, дополнительную подсистему утилизации шлама 3.
Подсистема утилизации шлама 1 содержит следующие последовательные блоки:
- блок 4 транспортировки сточных вод, содержащий последовательно соединенные между собой подводящий коллектор 5 и главную насосную станцию 6, с подающими трубопроводами 7;
- блок 8 очистки сточных вод с извлечением шлама, содержащим последовательно соединенные между собой приемную камеру 9, решетки 10, песколовки 11, первичные отстойники 12, соединенные с блоком 13 обезвоживания, аэротенки 14, вторичные отстойники 15, соединенные с блоком 13 обезвоживания для подачи в него избыточного ила и с аэротенками 14 для подачи в них возвратного активного ила;
- последовательно расположенные блоки термической обработки 16; удаления золы из уходящих газов 17; очистки дымовых газов 18, а также резервного хранения обезвоженного шлама 19, соединенного с блоками 13 обезвоживания и термической обработки 16, транспортировки золы 20, загрузки обезвоженного шлама 21, соединенного с блоком резервного хранения обезвоженного шлама 19 и/или с блоком термической обработки 16.
Кроме того, подсистема утилизации шлама 1 содержит: внутреннюю насосную станцию 22 с напорным трубопроводом 23, соединенными с приемной камерой 9, самотечную линию фугата 24, по меньшей мере, один самотечный коллектор 25 внутренней системы водоотведения.
В предлагаемой системе возможны два варианта отвода фугата из самотечной линии фугата 24.
Первый вариант предусматривает сброс его в подводящий коллектор 5. Для этого блок 13 обезвоживания и подводящий коллектор 5 соединены самотечной линией фугата 24 (на фиг.1 не показано).
Второй вариант предусматривает перекачку фугата вместе со сточными водами из самотечного коллектора 25 внутренней системы водоотведения в приемные камеры. Для этого блок обезвоживания 13 и внутренняя насосная станция 22 соединены самотечной линией фугата 24, по меньшей мере, один самотечный коллектор 25 внутренней системы водоотведения соединен с внутренней насосной станцией 22, а напорный трубопровод 23 внутренней насосной станции 22 соединен с приемной камерой 9 (см. фиг.1).
Подсистема утилизации шлама 1 также содержит:
- районную канализационную насосную станцию 26 с напорным коллектором 27. Возможны различные варианты исполнения предлагаемой системы: когда напорный коллектор 27 соединен с подводящим коллектором 5; с приемной камерой 9; с внутренней насосной станцией 22; с самотечной линией фугата 24; с, по меньшей мере, одним самотечным коллектором 25 внутренней системы водоотведения. На фиг.1 приведен вариант исполнения, когда напорный коллектор 27 соединен с приемной камерой 9.
Подсистема обработки шламов 2 содержит следующие последовательные блоки:
- очистки сточных вод 28 с извлечением шлама;
- подготовки к обезвоживанию шлама 29;
- обезвоживания 30;
- хранения и выгрузки обезвоженного шлама 31;
- транспортировки обезвоженного шлама 32. На фиг.1 блок транспортировки обезвоженного шлама 32 представлен выполненным в виде транспортной автомобильной магистрали 33 с автомобилями 34, оборудованными для перевозки обезвоженных шламов.
Дополнительная подсистема утилизации шлама 3 содержит следующие последовательные блоки:
- блок 35 транспортировки сточных вод, содержащий последовательно соединенные между собой подводящий коллектор 36 и главную насосную станцию 37 с подающим трубопроводом 38;
- блок 39 очистки сточных вод с извлечением шлама, содержащим последовательно соединенные между собой приемную камеру 40, решетки 41, песколовки 42, первичные отстойники 43, соединенные с блоком 44 обезвоживания, аэротенки 45, вторичные отстойники 46, соединенные с блоком 44 обезвоживания для подачи в него избыточного ила и с аэротенками 45 для подачи в них возвратного активного ила;
- последовательно расположенные блоки термической обработки 47; удаления золы из уходящих газов 48; очистки дымовых газов 49, а также резервного хранения обезвоженного шлама 50, соединенного с блоками 44 обезвоживания и термической обработки 47, транспортировки золы 51, загрузки обезвоженного шлама 52, соединенного с блоком резервного хранения обезвоженного шлама 50 и/или с блоком термической обработки 47.
Кроме того, дополнительная подсистема утилизации шлама 1 содержит: внутреннюю насосную станцию 53 с напорным трубопроводом 54, соединенными с приемной камерой 40, самотечную линию фугата 55, по меньшей мере, один самотечный коллектор 56 внутренней системы водоотведения.
В предлагаемой системе возможны два варианта отвода фугата из самотечной линии фугата 55.
Первый вариант предусматривает сброс его в подводящий коллектор 36. Для этого блок 44 обезвоживания и подводящий коллектор 36 соединены самотечной линией фугата 55 (на фиг.1 не показано).
Второй вариант предусматривает перекачку фугата вместе со сточными водами из самотечного коллектора 56 внутренней системы водоотведения в приемную камеру 40. Для этого блок 44 обезвоживания и внутренняя насосная станция 53 соединены самотечной линией фугата 55, по меньшей мере, один самотечный коллектор 56 внутренней системы водоотведения соединен с внутренней насосной станцией 53, а напорный трубопровод 54 внутренней насосной станции 53 соединен с приемной камерой 40 (см. фиг.1).
Дополнительная подсистема утилизации шлама 1 также содержит:
- районную канализационную насосную станцию 57 с напорным коллектором 58. Возможны различные варианты исполнения предлагаемой системы: когда напорный коллектор 58 соединен с подводящим коллектором 36; с приемной камерой 40; с внутренней насосной станцией 53; с самотечной линией фугата 55; по меньшей мере, с одним самотечным коллектором 56 внутренней системы водоотведения. На фиг.1 приведен вариант исполнения, когда напорный коллектор 58 соединен с приемной камерой 40.
Предлагаемая система система водоотведения мегаполиса также совключает в себя:
по меньшей мере, один полигон захоронения шламов 59, при этом блоки транспортировки золы 20, 51 связывают блоки 17, 48 удаления золы подсистемы утилизации шлама 1, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама 3 с полигоном/полигонами захоронения шламов 59, блоки хранения и выгрузки обезвоженного шлама 31 подсистемы/подсистем обработки шламов 2 при помощи блока/блоков транспортировки обезвоженного шлама 32 соединены с блоками 21, 52 загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама 1, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама 3 и с полигоном/полигонами захоронения шламов 59;
по меньшей мере, одну аварийно транспортную автомобильную магистраль 60, которая связывает полигон/полигоны захоронения шламов 59 с блоками резервного хранения обезвоженного шлама 19 и 50, блок 19 резервного хранения обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама 1 - с блоками 52 загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама 3, блок 50 резервного хранения обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама 3 - с блоком 21 загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шламов.
Предлагаемая система включает в себя два бассейна канализования 61 и 62 и, по меньшей мере, один пригород 63 мегаполиса. При этом подсистема утилизации шлама 1, дополнительная/дополнительные подсистемы утилизации шлама 3 и подсистема/подсистемы обработки шламов 2 расположены в различных бассейнах канализования мегаполиса и/или подсистема/подсистемы обработки шламов 2 расположены в пригороде/пригородах мегаполиса. На фиг.1 представлен вариант, когда подсистема обработки шламов 2 расположена в пригороде 63, подсистема утилизации шлама 1 - в бассейне канализования 61 мегаполиса, дополнительная подсистема утилизации шлама 3 - в бассейне канализования 62 мегаполиса.
Предлагаемая система также включает в себя межбассейновую насосную станцию 64 с подводящим трубопроводом 65 и напорной линией 66, при этом подводящий трубопровод 65 присоединен к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама 1, а напорная линия 65 - к подводящему коллектору 36 дополнительной подсистемы утилизации шлама 3.
Возможен вариант развития, когда подводящий трубопровод присоединен к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама, а напорная линия - к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама (на фиг.1 этот вариант не показан).
Главные насосные станции 6 и 37 выполнены (см. фиг.2) с приемными резервуарами 66, датчиками максимального 67 и минимального 68 уровня воды. При этом подводящие коллекторы 5 и 36 выполнены с минимально возможным уклоном и соединены с приемными резервуарами на отметке между датчиками максимального и минимального уровня.
Система водоотведения мегаполиса работает следующим образом.
Один из бассейнов канализования 61 мегаполиса обслуживает подсистема утилизации шлама 1. В соответствии с изобретением она находится на территории бассейна канализования 61. Ее работа заключается в следующем. Сточные воды по подводящему коллектору 5 самотечно поступают на главную насосную станцию 6 и по подающим трубопроводам 7 подаются в приемную камеру 9 блока 8 очистки сточных вод с извлечением шлама. Очистка сточных вод осуществляется последовательно на решетках 10, песколовках 11, первичных отстойниках 12, аэротенках 14, вторичных отстойниках 15, соединенных с блоком 13 обезвоживания для подачи в него избыточного ила и с аэротенками 14 для подачи в них возвратного активного ила. Осадок, образующийся в первичных отстойниках, вместе с избыточным илом направляется в блок 13 обезвоживания. В результате получают обезвоженный шлам и фугат.
Одновременно в приемную камеру 9 при помощи внутренней насосной станции 22 по напорному трубопроводу 23 подаются фугат и сточные воды внутренней системы водоотведения. При этом:
- минимизируются затраты электроэнергии, поскольку исключается двойная перекачка воды и фугата главной насосной станцией 6. Изобретением не исключается сбрасывание фугата по самотечной линии фугата 24 в подводящий коллектор 5;
- минимизируются влияние на окружающую среду (повышаются технологические показатели безопасности системы), т.к. фугат, характеризующийся высокой концентрацией взвешенных веществ, не попадает в окружающую среду, а направляется на повторную обработку.
Обезвоженный шлам подается в блок термической обработки 16, где сжигается. Настоящим изобретением допускается возможность выполнения этого блока в две или одну ступень. В качестве примера в одну ступень может служить печь с камерой сгорания с псевдоожиженным слоем песка, в котором одновременно происходят сушка и сжигание обезвоженного шлама. Очистка уходящих дымовых газов от золы осуществляется в блоке удаления золы из уходящих газов 17. Дальнейшая очистка уходящих газов осуществляется в блоке очистки дымовых газов 18.
Для сокращения затрат на строительство и эксплуатацию структурного резерва блока термической обработки 16 в подсистеме утилизации шлама создается временной резерв в виде блока резервного хранения обезвоженного шлама 19, соединенного с блоками 13 обезвоживания и термической обработки 16. В нем накапливают обезвоженный шлам во время обслуживания и ремонтных работ на блоках термической обработки 16, блоке удаления золы из уходящих газов 17 и блоке очистки дымовых газов 18. В результате блоки термической обработки 16, удаления золы из уходящих газов 17, очистки дымовых газов 18 имеют резерв времени на их восстановление. За счет этого обеспечиваются необходимые показатели бесперебойности сжигания шлама.
По мере накопления зола из блоков удаления золы из уходящих газов 17 вывозится при помощи блоков транспортировки золы 20 на полигон/полигоны захоронения шламов 59.
Другой бассейн канализования мегаполиса, или пригород, где ввиду незначительных объемов сточных вод применение подсистемы утилизации шлама экономически не целесообразно, обслуживает подсистема обработки шламов. На фиг.1 в качестве примера показан вариант, когда указанная подсистема находится на территории пригорода 63 и ее работа заключается в следующем.
Шлам из блока очистки сточных вод 28 с извлечением шлама поступает в блок подготовки к обезвоживанию шлама 29, из которого он подается на блок обезвоживания 30. Изобретение не исключает одновременную дополнительную подачу на него (в зависимости от типа установки обезвоживания) и растворов реагентов. В результате получают обезвоженный шлам. Последний направляется в блок хранения и выгрузки обезвоженного шлама 31. Блок транспортировки обезвоженного шлама 32 по транспортной автомобильной магистрали 33 на автомобилях 34, оборудованных для перевозки обезвоженных шламов, доставляет обезвоженный шлам:
- на полигон/полигоны захоронения шламов 59;
- в блок 21 загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама 1;
- блок 52 загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама 3.
Другой бассейн канализования мегаполиса, где образуются значительные объемы сточных вод, обслуживает дополнительная подсистема утилизации шламов 3. Принципиальная схема обработки шлама в дополнительной подсистеме аналогична принципиальной схеме подсистемы утилизации шламов (не исключая разницу в подборе оборудования, т.е. технологической схеме).
В нерасчетных ситуациях, когда объема, например, блока резервного хранения обезвоженного шлама 19 недостаточно для ликвидации аварий в подсистеме утилизации шлама 1, часть обезвоженного шлама по аварийно-транспортной магистрали 60 направляется в блок 52 загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама 3, и наоборот. Из блоков загрузки обезвоженного шлама 21 и 52 шлам подается в блоки резервного хранения обезвоженного шлама 19 и 50 и/или в блоки термической обработки 16 и 47.
В нерасчетных ситуациях, когда суммарных объемов блоков резервного хранения обезвоженного шлама 19 и 50 недостаточно для ликвидации аварий в системе утилизации шлама мегаполиса, часть обезвоженного шлама по аварийно-транспортной магистрали 60 вывозится на полигон/полигоны захоронения шламов 59.
Кроме того, на данные полигоны может вывозиться и зола.
При аварии, например, на блоке 4 транспортировки сточных вод подсистемы утилизации шлама 1 включается в работу межбассейновая насосная станция 64 и сточные воды по подводящему трубопроводу 65 и напорной линией 66 перекачиваются в подводящий коллектор 36 дополнительной подсистемы утилизации шлама 3. Изобретением предусмотрена и обратная перекачка. Благодаря этому повышается надежность системы водоотведения мегаполиса.
Сточные воды от районных канализационных насосных станций 26 и 57 по напорным коллектором 27 и 58 могут подаваться в разные точки системы:
1. В подводящие коллекторы 5 и 36;
2. В приемные камеры 9 и 40;
3. Во внутренние насосные станции 22 и 54;
4. В самотечные линии фугата 24 и 56;
5. В самотечные коллекторы 25 и 56 внутренних систем водоотведения.
Во всех случаях, за исключением случая, когда сточные воды подаются в подводящие коллекторы 5 и 36, требуемый уровень надежности и технологических показателей безопасности достигается при одновременном снижении себестоимости обработки и утилизации осадков (сверхэффект). Последнее объясняется тем, что исключается двойная перекачка сточных вод, поступающих в подводящие коллекторы 5 и 36 перед главными насосными станциями 6 и 37 от районных насосных станций 26 и 57 и внутренних насосных станций 22 и 53. Кроме того, в предлагаемой системе фугат и сточные воды внутренних систем водоотведения сбрасываются во внутренние насосные станции 22 и 53, а затем поднимаются в приемные камеры 9 и 40. Поскольку глубина заложения внутренних насосных станций 22 и 53 незначительна (до 10 метров), то имеет место дополнительное снижение затрат на перекачку.
При работе главных насосных станций 6 и 37 в приемных резервуарах 66 (см. фиг.2) уровень воды находится между датчиками максимального 67 и минимального 68 уровня. При этом подводящие коллекторы 5 и 36, выполненные с минимально возможным уклоном и соединенные с приемными резервуарами на отметке между датчиками максимального и минимального уровня, будут работать в подтопленном режиме, т.е. внутренний объем подводящих коллекторов 5 и 36 одновременно начинает использоваться как регулирующий. Это приводит к работе в условиях более низкой неравномерности поступления шламов на утилизацию, т.к. главные насосные станции с приемными резервуарами, подводящими коллекторами выполняют роль элементов, снижающих неравномерность образования и подготовки к обезвоживанию шлама. Кроме того, неравномерность в предлагаемой системе дополнительно обеспечивается уменьшением вероятности наложения пиков неравномерностей двух потоков сточных вод, поступающих от главных и районных насосных станций. Вместе, это позволяет повысить технологические показатели безопасности системы.