УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ОЧИЩЕННЫХ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ В ПРУДЫ-НАКОПИТЕЛИ
DEVICE FOR CLEANED ANIMAL WASTES DISCHARGE INTO THE CONTAINMENT PONDS

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для выпуска (накопления) очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители при внесении в системе дождевания из распределительных трубопроводов для утилизации на осушительно-увлажнительных системах.
Сточные воды и животноводческие стоки подают на земледельческие поля орошения (ЗПО) согласно разработанным графикам полива из регулируемых прудов-накопителей (емкостей), прошедших основной этап очистки и обеззараживания в очистных сооружениях на животноводческих комплексах.
Эффективный полив на осушительно-увлажнительной системе осуществляется после накопления таких стоков в прудах-накопителях.
Поэтому, учитывая, что такие животноводческие стоки (свиноводческие) поступают под напором в трубопроводы за счет работы перекачивающей насосной станции в пруды-накопители с определенной жидкой фракции навозных стоков, имеющих в своем составе и иловые взвешенные частицы (отложения), то слив из оголовков трубопровода в пруд-накопитель происходит с отметки выше его дна, как сбросной поток, в незатопленном состоянии. В результате падения с высоты сточных вод на откосы дамбы пруда-накопителя в этом случае создаются их размыв и разрушение плит-перекрытий откоса дамбы. Вследствие этого элементы конструкции также испытывают большие динамические нагрузки - ударного характера.
Исходя из этого, автор рассматривает такие выпуски в пруды-накопители, стоки которых используют на орошение, как животноводческие стоки на ЗПО.
Известно устройство для выпуска сточных вод преимущественно в водоем, включающее напорный трубопровод с оголовками, в напорный трубопровод вмонтирован эжектор, имеющий аэрационную трубу (Авторское свидетельство SU №431286, E02F 5/00, C 1/10, от 10.04.1974).
Недостатком этого устройства является то, что сточная вода подается под давлением по напорному наклонному трубопроводу и вытекает струей с большой скоростью из сопел, которые расположены под уровнем сточной воды в водоеме, а это серьезный недостаток в том, что эксплуатация таких выпусков ухудшается (затруднена), так как они постоянно заиливаются илом и другими плавающими предметами. Кроме того, они обеспечивают распределение сточной воды только по длине выходной продольной трубы, но не по ширине непосредственно выходного оголовка трубы, т.е. из-за наличия сосредоточенности только по длине трубопровода, поступающего в водоем, не может быть применено данное устройство на поверхности дамбы.
Для конструкции откосов дамб, покрытых железобетонными плитами или непосредственно железобетоном, в этом случае надводный (поверхностный) выпуск сточной воды с иловым осадком затруднен и создает тяжелые гидравлические условия работы. Особо это относится к сооружениям, имеющим откосы с креплением, которые испытывают от падающего потока большие динамические нагрузки точечного удара, соответственно разрушение одежды в виде железобетонных плит-перекрытий или другого материала, уложенного для защиты откосов дамб пруда-накопителя. Неравномерность распределения удельных расходов по ширине на выходе из оголовка трубопровода приводит к образованию глубокого разрушения одежды откосов пруда-накопителя. На восстановление разрушенной одежды крепления на откосах дамбы требуется много средств, и часто стоимость ремонтных работ при круглосуточной подаче сточных вод в пруды-накопители вызывает остановку подачи сточных вод (животноводческих стоков) на самих комплексах, что сказывается в сложности эксплуатации таких комплексов.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для выпуска очищенных вод в водоемы, включающее напорный трубопровод и оголовок, последний выполнен округлой формы с цельной и перфорированными стенками, на дно береговой траншеи уложен слой геотекстильного иглопробивного полотна для возможности защиты береговой траншеи по всему ее периметру от суффозии грунта основания при перепадах уровня воды в водоеме, причем со стороны прилегания оголовка на слой геотекстильного иглопробивного полотна траншеи стенка оголовка выполнена цельной, а со стороны укладки каменной засыпки на оголовок его стенки выполнены перфорированными с отверстиями, причем оголовок установлен наклонно под заданным углом по отношению к берегу, не нарушая его естественного откоса, при этом верхний его конец соединен с напорным трубопроводом, где для возможности жесткой фиксации оголовка в его верхнем положении под ним установлена бетонная опора, а нижний конец оголовка замоноличен бетоном с образованием монолитного упора для возможности жесткой фиксации нижнего положения оголовка внутри береговой траншеи (Патент ПМ RU №103821, E03F 5/00, от 27.04.2011).
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, и оно не может быть применено для выпуска сточных вод в пруды-накопители с высотой падения с дамбы (поступивших с индустриальных сооружений животноводческого комплекса) вследствие того, что такие сточные воды содержат большое количество остаточного взвешенного ила при сбросе (накопления) в пруд-накопитель. Кроме того, это затрудняет эксплуатацию известного устройства, сточные воды которого распределяются только продольно по длине самого напорного трубопровода с перфорированными отверстиями, и которые быстро заиливаются, например, остаточным илом, волокнистыми предметами и т.п., при этом сам трубопровод засыпан каменной отмосткой по откосу дамбы, а также низкая пропускная способность и надежность работы устройства. Другим недостатком данного устройства является большая материалоемкость и сложность ремонта.
Техническим результатом является уменьшение размыва откоса дамбы пруда-накопителя за счет повышения равномерности распределения удельных расходов по ширине откоса дамбы пруда-накопителя, повышения надежности и экономичности.
Технический результат достигается тем, что устройство для выпуска очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители, включающее напорный трубопровод и оголовок, снабжено расположенным консольным оголовком на торце напорного трубопровода с поперечным водоотводящим закрытым лотком, который в плане имеет прямоугольную форму, а в конце корпуса установлена поперечная стенка, в которой установлены короткие выпускные патрубки, выполненные в виде труб, при этом дно лотка расположено ниже консольного оголовка напорного трубопровода.
Кроме того, участок крепления откоса дамбы в месте падения струи потока снабжен защитной металлической пластиной.
Отмеченный технический результат обеспечивается тем, что, поступая в поперечный водоотводящий закрытый лоток, поток разделяется на несколько частей, каждая из которых поступает в короткие выпускные патрубки, выполненные в виде труб, и где происходит направленное перераспределение удельных расходов вдоль фронта лотка, частичное гашение напорной сточной воды с иловым взвешенным осадком. Кроме того, уровень сточной воды в закрытом лотке становится напорным, и при встрече выходящего потока из оголовка напорного трубопровода друг с другом взаимно гасят избыточную энергию составляющих скоростей. Уровень воды в водоотводящем закрытом лотке становится напорным под действием разницы напора в подводящем трубопроводе и в закрытом лотке, т.е. при этой разнице напоров происходит выпуск (падение) сточной воды по ширине водоотводящего закрытого лотка посредством коротких выпускных патрубков, выполненных в виде труб, и поток падает на откос дамбы, далее поступает в пруд-накопитель. Таким образом, падая на укрепленный откос дамбы, участок которого дополнительно закреплен металлической плитой ниже выпускных патрубков, поток, ударяясь, растекается до частичного или полного заполнения пруда-накопителя (в зависимости от его сработки в течение времени года на полив).
Обеспечение заданного распределения удельных расходов сбросного потока вдоль крепления откоса дамбы и обеспечение падения отброшенного от лотка потока посредством выпускных патрубков достигаются их длиной и соответствующими геометрическим размерами самого водоотводящего закрытого лотка.
На фиг. 1 представлен план устройства для выпуска очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители; на фиг. 2 - продольный разрез устройства; на фиг. 3 - водоотводящий зарытый лоток с короткими выпускными патрубками в аксонометрии.
Устройство для выпуска очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители представляет собой пруд-накопитель 1, напорный (сбросной) трубопровод 2, консольный оголовок 3, конец трубопровода 2 размещен на бетонной опоре 4, консольный оголовок 3 имеет в конце трубопровода 2 поперечный водоотводной закрытый лоток 5, выполненный в плане прямоугольной формы, в конце корпуса которого установлена поперечная стенка 6. В стенке 6 выполнены отверстия 7 для крепления коротких выпускных патрубков 8, которые соединены заподлицо с внутренней стороны стенки 6, соединяющие полость лотка 5, которая расположена ниже консольного оголовка 3. Поперечный водоотводной закрытый лоток 5 расположен на некотором расстоянии выше откоса дамбы пруда-накопителя 1. Консольный оголовок 3 трубопровода 2 закрыт сверху крышкой 9 лотка 5, а снизу к нему закреплена жестко боковая стенка лотка 5 по форме трубопровода 2. Кроме того, упор боковой стенки лотка 5 может быть также оперт нижним торцом в откос крепления, например упирается в железобетонную плиту перекрытия откоса для его дополнительного устойчивости над прудом-накопителем 1, исходя из высотного его положения и заполнения потоком, а также исходя из высоты падения потока на откос дамбы с участком перекрытия металлической пластины 10 в месте падения струи, далее весь поток поступает в пруд-накопитель 1. Поперечные размеры лотка 5 по отношению к консольному оголовку 3 и количество отверстий 7 в поперечной стенке 6 задают расчетным путем в зависимости от поступающего максимального объема очищенных сточных вод (животноводческих), проходящих через оголовок 3 в лоток 5.
Для проведения ремонта или регулирования подачи сточной воды или технического обслуживания устройства перед ним устраивают задвижку 11.
Устройство для выпуска очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители работает следующим образом.
Очищенные сточные воды на индустриальных сооружениях комплекса напорным (сбросным) трубопроводом 2 подают в консольный оголовок 3, где поток поступает в поперечный водоотводной закрытый лоток 5, и в результате он заполняется сточной водой с образованием подпора навстречу потоку, выходящему из оголовка 3, что является своеобразным тормозящим буфером, увеличивающим эффективность гашения. В результате поток значительно гасит избыточную энергию в полости водоотводящего закрытого лотка 5. Происходит перераспределение расхода сточных вод на части с пониженными удельными расходами и скоростями по длине поперечного водоотводящего закрытого лотка 5 и местными сужениями через отверстия 7 с короткими выпускными патрубками 8, далее сточные воды падают вначале на крепление, выполненное в виде участка из дополнительной металлической пластины 10 на откосе, и в месте падения струи на откосы дамбы, которые покрыты железобетонными плитами (или монолитным бетоном). Расположение водоотводящего закрытого лотка 5 с короткими выпускными патрубками 8 и закрепленного на консольном оголовке 3 трубопровода 2 над дополнительно закрепленным участком из металлической пластины (листа) 10 в месте падения струи снижает динамическую нагрузку на водобой (откос дамбы), поток, падая, скатывается вниз (размывается) и смешивается со стоками пруда-накопителя 1, что уменьшает или предотвращает полностью возможность образования локальных ям размыва ниже крепления откоса, т.е. повышается устойчивость сооружения в целом. Выполнение поперечного водоотводящего закрытого лотка, выполненного в плане прямоугольной формы, и в конце корпуса которого установлена поперечная стенка с короткими выпускными патрубками, выполненными в виде труб, обеспечивает также промывку полости лотка при пропуске стоков с иловыми взвешенными частицами, непосредственно падая вниз в пруд-накопитель. Сброс очищенных сточных вод в пруд-накопитель осуществляется бесперебойно через выпускные патрубки независимо от напора сбрасываемых стоков.
Использование предлагаемого устройства для управления потоком сточных вод (животноводческих) в водоотводящем закрытом лотке прямоугольной формы с поперечной стенкой и с выпускными патрубками обеспечивает уменьшение размыва с дополнительным укреплением участка откоса металлическим листом (пластиной); оно имеет простую конструкцию, устойчиво и прочно крепится к консольному оголовку на откосом дамбы с возможностью упора нижним торцом лотка в откос дамбы. Кроме того, улучшает сопряжение сбрасываемого потока вдоль откоса дамбы, уменьшает удельные расходы на выходе из водоотводящего закрытого лотка.