УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД, РАЗМЕЩАЕМОЕ В КАНАЛИЗАЦИОННОМ КОЛОДЦЕ

Область техники
Полезная модель относится к области очистки поверхностных сточных вод, а именно к устройствам для их очистки, размещаемых в канализационных колодцах под дождеприемной решеткой.
Уровень техники
Известно устройство для очистки поверхностных сточных вод в виде фильтрующего патрона, представляющее из себя открытый стакан с непроницаемыми боковыми стенками и проницаемым дном, внутри которого расположен фильтрующий материал для удаления взвешенных веществ (патент на полезную модель №148363, B01D 27/00, опубл. 10.12.2014).
Недостатком данного устройства является малый ресурс его работы по взвешенным веществам и песку, вследствие того, что фильтрующий материал, находящийся внутри устройства, быстро забивается песком, что приводит к прекращению прохождения через него очищаемой воды и требует замены фильтрующего материала или целиком фильтропатрона.
Известно устройство для приема и очистки поверхностных вод, представляющее собой устанавливаемый в канализационный колодец глухой съемный водоприемный цилиндр, внутри которого находится внутренний водоотводный цилиндр, образующий в нижней части устройства карман для сбора песка, являющийся также и гидравлическим затвором, причем внутренний водоотводный цилиндр содержит в нижней части прорези-отверстия для прохода воды (патент на полезную модель №133853, E03F 5/04, E03F 5/14, опубл. 27.10.2013).
Недостатком данного устройства является ограниченная вместимость кармана для песка и забиваемость прорезей-отверстий для прохода воды песком по мере накопления его в кармане, что способствует также снижению производительности устройства по очищаемой воде. Все это приводит к необходимости частого удаления песка из кармана, которое может быть осуществлено только путем изъятия устройства из канализационного колодца, то есть прекращению его непрерывной работы, а следовательно в итоге приводит к снижению ресурса работы устройства.
Данное техническое решение является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и принято за прототип.
Сущность полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции устройства, обеспечивающего наилучшую среди известных технологических решений очистку поверхностных сточных вод для технологических целей, а также их сброса в водохозяйственные и рыбохозяйственные водоемы или канализацию.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении ресурса непрерывной работы устройства без изъятия его из канализационного колодца при очистке поверхностных вод от песка. Здесь и далее под ресурсом работы заявляемого устройства понимается: в случае подачи на устройство воды с постоянной скоростью - время работы устройства между его вводом в эксплуатацию и моментом, когда устройство перестанет очищать воду с регламентированной эффективностью при регламентированной производительности, либо же в случае подачи на устройство воды с переменной производительностью - объем очищенной воды за время между его вводом в эксплуатацию и моментом, когда устройство перестанет очищать воду с регламентированной эффективностью при регламентированной производительности.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что устройство для очистки поверхностных сточных вод от песка, размещаемое в канализационном колодце, состоит из водоприемного цилиндра с отверстиями для прохода воды, внутренней водоотводящей поверхности и отсека для сбора песка, причем внутренняя водоотводящая поверхность представляет из себя крышку-отбойник в виде конуса, вершина которого расположена относительно его основания в направлении, противоположном направлению потока воды, поступающего на крышку-отбойник, а отсек для сбора песка находится под крышкой-отбойником и гидравлически соединен с пространством над крышкой-отбойником при помощи кольцевого канала, образованного внутренней стенкой водоприемного цилиндра и наружной кромкой основания конусной крышки-отбойника, причем отверстия для прохода воды расположены на боковой стенке водоприемного цилиндра выше уровня расположения основания конусной крышки-отбойника.
В одном из вариантов водоприемный цилиндр имеет в верхней части проушины для строповки.
В другом варианте в верхней части водоприемного цилиндра над конусной крышкой-отбойником установлена корзина для сбора мусора.
В еще одном из вариантов на внутренней поверхности водоприемного цилиндра над отверстиями для прохода воды расположена кольцевая полка, один конец которой жестко соединен с внутренней поверхностью водоприемного цилиндра, а другой конец направлен в сторону конусной крышки-отбойника под острым углом к направлению движения воды к поверхности крышки-отбойника таким образом, что достигает уровня воды, сливающейся в отверстия для прохода воды, но не достигает поверхности конусной крышки-отбойника.
В другом варианте конусная крышка-отбойник выполнена съемной.
В еще одном из вариантов на вершине конусной крышки-отбойника расположено отверстие.
В еще одном из вариантов на вершине конусной крышки-отбойника расположено отверстие, закрытое съемной крышкой.
В еще одном из вариантов на вершине конусной крышки-отбойника расположен трубопровод, один конец которого находится снаружи крышки-отбойника, а другой конец пропущен в отсек для сбора песка на уровень, достигающий его дна.
В другом варианте на вершине конусной крышки-отбойника расположен трубопровод, один конец которого находится снаружи крышки-отбойника и закрыт съемной заглушкой, а другой конец пропущен в отсек для сбора песка на уровень, достигающий его дна.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 Один из предпочтительных вариантов реализации полезной модели в виде устройства, размещенного в канализационном колодце на опорном кольце, закрепленном в стенке колодца.
Фиг. 2 Другой из предпочтительных вариантов реализации полезной модели в виде устройства, размещенного в канализационном колодце на опоре, установленной на дне колодца.
Фиг. 3 Увеличенное изображение детали А устройства, изображенного на фиг 2., с кольцевой полкой плоского профиля.
Фиг. 4 Увеличенное изображение детали А устройства изображенного на фиг. 2, с кольцевой полкой ломаного Л-образного профиля.
Фиг. 5 Увеличенное изображение детали А устройства, изображенного на фиг. 2, с кольцевой полкой округлого профиля.
Следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только несколько наиболее предпочтительных вариантов выполнения полезной модели и не могут рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое включает также и другие варианты исполнения.
Осуществление полезной модели
Описываемая полезная модель (в виде фильтрующего патрона) может быть реализована в различных вариантах.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления (как следует из чертежа, представленного на фиг. 1) фильтрующий патрон 1 установлен в канализационном колодце 2 на опорном кольце 3 при помощи герметичного соединенного с ним опорного фланца 4 фильтрующего патрона 1.
Неочищенный поверхностный (ливневый) сток поступает в колодец 2 и непосредственно в водоприемный цилиндр 5 фильтропатрона 1, через водосборную решетку 6 люка 7 колодца.
Внутри водоприемного цилиндра 5 фильтрующего патрона 1 неочищенная от песка вода попадает на конусную крышку-отбойник 8, где происходит отделение из нее частиц песка. Частицы песка, соударяясь с водоотводящей поверхностью конусной крышки-отбойника 8, осаждаются на ней и смываются током воды, после чего через кольцевой канал 9, образованный внутренней стенкой водоприемного цилиндра 5 и наружной кромкой основания конусной крышки-отбойника 8, поступают внутрь отсека 10 для сбора песка, где накапливаются в виде осадка 11. Очищенная от частиц песка вода через отверстия 12 для прохода воды выходит из фильтрующего патрона 1 и по его наружной цилиндрической поверхности поступает на дно колодца 2 в канализационную сеть для отвода очищенной воды, которая поступает в колодец 2 по трубопроводу 13 и отводится из него по трубопроводу 14.
Для удаления осадка 11 песка из отсека 10 для его сбора в нижней части фильтрующего патрона (на стенке отсека 10) имеется люк 15.
Для строповки фильтрующего патрона 1 при его размещении в колодце 2 и извлечении из него служат проушины 16.
В другом из предпочтительных вариантов осуществления полезной модели (как следует из чертежа, представленного на фиг. 2) фильтрующий патрон 1 размещен в канализационном колодце 2 на опоре 17, установленной на дне колодца.
Неочищенный поверхностный сток подается в колодец 2 непосредственно в водоприемный цилиндр 5 фильтропатрона 1 через водосборную решетку 6 люка 7 колодца.
Внутри водоприемного цилиндра 5 фильтрующего патрона 1 неочищенная от песка вода сначала проходит через сетку (решетку) корзины 18 для сбора мусора и далее попадает на конусную крышку-отбойник 8, где происходит отделение из нее частиц песка. Дополнительно частицы песка также отделяются на кольцевой полке 19, соединенной одним концом с внутренней поверхностью водоприемного цилиндра 5, а другим концом направленным в сторону конусной крышки-отбойника 8. Осаждаясь на них, частицы песка смываются током воды (поступающим на крышку-отбойник 8 и кольцевую полку 19) вниз и через кольцевой канал 9 поступают внутрь отсека 10 для сбора песка. Очищенная от частиц песка вода через отверстия 12 для прохода воды выходит из фильтрующего патрона 1 и по его наружной цилиндрической поверхности поступает на дно колодца 2 в канализационную сеть для отвода очищенной воды, которая поступает в колодец 2 по трубопроводу 13 и отводится из него по трубопроводу 14.
Для строповки фильтрующего патрона 1 при его размещении в колодце 2 и извлечении из него служат проушины 16.
На фиг. 3 представлено увеличенное изображение элемента конструкции А, включающего часть конусной крышки-отбойника 8, кольцевой полки 19, кольцевого канала 9 и отверстие для прохода воды 12. Частицы песка 20 (их траектория движения показана пунктирными стрелками) осаждаются на крышке-отбойнике 8 и кольцевой полке 19 и через кольцевой канал 9 поступает внутрь отсека 10 для сбора песка.
На фиг. 4 представлено изображение элемента А (аналогично фиг. 3), с кольцевой полкой 19, имеющей ломаный Л-образный профиль, а на фиг. 5 - с кольцевой полкой 19, имеющей округлый профиль. Общим для всех этих исполнений является то, что свободный конец этих полок направлен в сторону конусной крышки-отбойника 8 под острым углом к направлению движения воды к поверхности крышки-отбойника и достигает уровня воды, сливающейся в отверстия для прохода воды, но не достигает поверхности конусной крышки-отбойника.
По мере удаления из воды песка в известных устройствах (в том числе, и в прототипе), вследствие накопления песка в порах фильтрующего материала или в ограниченных по объему карманах фильтрующего типа, образуется плотная среда, которая перекрывает прохождение воды через устройство с заданной (штатной) производительностью. Устройство для очистки при этом не справляется с заданным потоком воды и происходит подтопление колодца и прилегающей территории водой, что говорит об окончании ресурса работы устройства, и требуется его изъятие из колодца.
Заявляемая полезная модель устраняет этот недостаток благодаря тому, что внутренняя водоотводящая поверхность представляет из себя крышку-отбойник в виде конуса, вершина которого расположена относительно его основания в направлении, противоположном направлению потока воды, поступающего на крышку-отбойник, а емкость для сбора песка находится под крышкой-отбойником и гидравлически соединена с пространством над крышкой-отбойником при помощи кольцевого канала, образованного внутренней стенкой водоприемного цилиндра и наружной кромкой основания конусной крышки-отбойника, причем отверстия для прохода воды расположены на боковой стенке водоприемного цилиндра выше уровня расположения основания конусной крышки-отбойника.
Частицы песка, падая через дождеприемную решетку в колодец, достигают водоотводящей поверхности в виде конусной крышки-отбойника, расположенной своей вершиной навстречу потоку воды и ударяясь об нее, гасят свою скорость и изменяют траекторию движения. Крупные частицы песка могут отскакивать от поверхности конусной крышки-отбойника и отлетать к внутренней стенке водоприемного цилиндра и обратно до того момента, пока они не достанут поверхности зеркала воды в кольцевом канале вокруг конусной крышки-отбойника. Попадая в кольцевой канал, эти частицы, ввиду своей массы и, как следствие, высокой скорости оседания, не захватываются потоком воды, отводящимся через отверстия для прохода воды, а проваливаются через этот канал вниз и оседают на дно отсека для сбора песка, который расположен под конусной крышкой-отбойником. Более мелкие частицы песка, падая вместе с каплями и струйками воды на коническую поверхность крышки-отбойника, тормозятся ею и, находясь вблизи поверхности этой крышки, смываются вниз по ее поверхности током воды, стекающим по этой крышке. Достигая зеркала воды в кольцевом канале вокруг конусной крышки-отбойника, они продолжают соскальзывать по поверхности крышки-отбойника вниз и оседают на дно отсека для сбора песка. При этом в отверстие для прохода воды мелкий песок практически не попадает ввиду того, что он движется в зоне, близкой к поверхности конусной крышки отбойника, нижний конец которой (основание) находится под слоем воды, что обеспечивает частицам песка равномерный и медленный сход вниз в отсек для сбора песка в условиях отсутствия турбулентного захвата их потоком вблизи отверстий для прохода воды.
Конструкция внутренней водоотводящей поверхности в виде конуса, вершина которого расположена относительно его основания в направлении, противоположном направлению потока воды, поступающего на крышку-отбойник, способствует осуществлению технического результата, поскольку форма конуса обеспечивает равномерный по сечению сбор песка (то есть максимально используется сечение водоприемного цилиндра устройства).
Наличие в заявляемой полезной модели отсека для сбора песка, расположенного под крышкой-отбойником и гидравлически соединенного с пространством над крышкой-отбойником при помощи кольцевого канала, обеспечивает не только сбор оседающих частиц песка, но и их длительное хранение, что безусловно увеличивает ресурс работы устройства, так как позволяет длительное время не вынимать устройство из канализационного колодца, то есть не прерывать его способность к очистке или пропусканию через него очищаемой воды.
Наличие в заявляемой полезной модели в верхней части водоприемного цилиндра проушин для строповки также способствует достижению технического результата, поскольку позволяет устанавливать с помощью погрузочно-разгрузочной техники заявляемую полезную модель в канализационный колодец наиболее точно под водосливной решеткой канализационного люка, что приводит к более полному сбору песка. В противном случае (при неточной установке устройства в колодце относительно водосливной решетки) часть сточной воды (вместе с песком) будет проходить мимо устройства (заявляемой полезной модели) и на выходе давать загрязнение, которое, с точки зрения фактической работы фильтрующего патрона, будет квалифицировано как потеря устройством очищающей способности по песку, то есть завершение (окончание) ресурса его работы.
Наличие в верхней части водоприемного цилиндра над конусной крышкой-отбойником корзины для сбора мусора также способствует достижению полезной моделью технического результата, поскольку мусор (взвешенные и плавающие частицы, более крупные по размеру, чем песок), попадая через водосливную решетку люка в колодец и, соответственно, в водоприемный цилиндр, забивают отверстия для прохода воды и кольцевой канал между внутренней стенкой водоприемного цилиндра и наружной кромкой основания конусной крышки-отбойника, что приводит к снижению пропускной способности устройства по очищаемой воде, то есть свидетельствует о завершении ресурса его работы. Кроме того, нахождение крупных частиц мусора (по сравнению с частицами песка) на поверхности конусной крышки-отбойника приводит к невозможности гладкой поверхностью конуса осуществлять осаждение и сбор песка, что приводит к его прониканию через отверстия для прохода воды.
Наличие корзины для сбора мусора перед конусной крышкой-отбойником позволяет собирать этот мусор изолированно и удалять его из колодца, не вынимая устройства для очистки от песка из колодца, то есть не прерывая ресурс его работы.
Наличие на внутренней поверхности водоприемного цилиндра над отверстиями для прохода воды кольцевой полки, один конец которой жестко соединен с внутренней поверхностью водоприемного цилиндра, а другой конец направлен в сторону конусной крышки-отбойника под острым углом к направлению движения воды к поверхности крышки отбойника таким образом, что достигает уровня воды, сливающегося в отверстия для прохода воды, но не достигает поверхности конусной крышки-отбойника, также способствует достижению полезной моделью технического результата, поскольку позволяет более эффективно отделять песок из воды, тем самым не позволяя частицам песка проникать в очищенный сток, что бы свидетельствовало о завершении ресурса работы устройства.
Из фиг. 3, 4 и 5 видно, что наличие кольцевой полки различного профиля позволяет собирать частицы песка на нее, которые без нее попадали бы прямо в кольцевой канал в непосредственной близости от отверстий для прохода воды и, захватываясь потоком воды, изливающимся через них, проскакивали бы в сток без очистки, что приводило бы к появлению песка после заявляемого устройства, то есть свидетельствовало бы о снижении им очистительной способности задерживать песок, то есть о завершении ресурса его работы. При наличии кольцевой полки этот недостаток устраняется, поскольку зона кольцевого канала вблизи отверстий для прохода воды закрыта от прямого попадания частиц, то есть их захват не происходит, и устройство не демонстрирует признаков прекращения очистительной способности, то есть завершения ресурса. В случае же расположения кольцевой полки под прямым или тупым углом к направлению движения воды к поверхности крышки отбойника, вышеописанный эффект не будет иметь место, и песок сможет проникать в отверстия водоприемного цилиндра.
Наличие съемной конусной крышки-отбойника позволяет без извлечения устройств из канализационного колодца периодически удалять из отсека для сбора песка накопившийся в нем песок, что значительно увеличивает ресурс непрерывной работы полезной модели.
Наличие на вершине конусной крышки-отбойника отверстия также способствует достижению полезной моделью технического результата, поскольку позволяет без изъятия устройства из канализационного колодца периодически удалять из отсека для сбора песка этот накопившийся в нем песок, что значительно увеличивает ресурс работы полезной модели.
Наличие съемной крышки, закрывающей это отверстие при работе устройства, предотвращает попадание в него некоторого количества воды, которая, перетекая из отсека для сбора песка в кольцевой канал, может создавать встречный поток воды (по направлению к осаждающимся в нем частицам песка) и приводить к их уносу через отверстия для прохода воды, что будет свидетельствовать об ухудшении очистки и о завершении ресурса работы устройства.
Наличие на вершине конусной крышки-отбойника трубопровода, один конец которого находится снаружи крышки-отбойника, а другой конец пропущен в отсек для сбора песка на уровень, достигающий его дна, также способствует достижению полезной моделью технического результата, поскольку трубопровод позволяет с помощью процедуры гидротранспорта периодически удалять песок из отсека для его сбора, не вынимая устройства из канализационного колодца, что увеличивает ресурс его непрерывной работы.
Наличие съемной заглушки на трубопроводе, находящемся снаружи крышки-отбойника, предотвращает попадание в него некоторого количества воды, которая, перетекая из отсека для сбора песка в кольцевой канал, может создавать встречный поток воды (по направлению к осаждающимся в нем частицам песка) и приводить к их уносу через отверстия для прохода воды, что будет свидетельствовать об ухудшении очистки и о завершении ресурса работы устройства.