ЖИРОСБОРНИК В СИСТЕМЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
GREASE COLLECTOR IN SEWAGE WATER TREATMENT SYSTEM

Изобретение относится к области строительства, а именно к сооружению сборных канализационных колодцев в системе очистки сточных вод.
Сточные воды в больших городах собираются с помощью канализационных сетей и поступают на очистные сооружения. В канализационных сетях эксплуатируются смотровые, перепадные, промывные канализационные колодцы (свидетельства на полезную модель РФ №7430, на изобретение РФ №2146743, книга «Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга» изд. Стройиздат СПб. 1999).
Эти канализационные колодцы являются заглубленными в землю сооружениями, ограждающая конструкция которых выполнена преимущественно из железобетона и имеет цилиндрическую форму, а верхняя часть закрыта крышкой (люком). В колодец поступают и удаляются сточные воды.
Очистка этих колодцев от загрязнений может быть выполнена с помощью современных илососных машин ИЛ-980, КО-510, КО-507, а также комбинированных машин производства Финляндии и Дании.
Недостатком этих канализационных колодцев является то, что их нельзя применить в системах очистки сточных вод, содержащих отстойники, распределительные камеры и др. сооружения, т.к. они не являются накопительными.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является накопительный жиросборник, описанный в книге С.В.Яковлев и др. «Очистка производственных сточных вод». М. Стройиздат, 1985 г.
Накопительный жиросборник, являющийся разновидностью канализационного колодца, имеет преимущественно цилиндрическую форму и изготавливается из железобетона или стали. В жиросборник периодически через патрубки из первичного отстойника поступает сточная вода с плавающими веществами, а из жиросборника отстоявшаяся сточная вода удаляется в канализацию.
К плавающим веществам относится жир, различного вида нефтепродукты, волокнистые включения, пропитанные жиром и нефтепродуктами и создающие плотную массу, которая не может быть удалена с помощью, например, илососов.
Плавающие вещества собираются с поверхности первичного отстойника скребком, закрепленным на мосту илоскреба, и периодически удаляются с помощью приемной поворотной воронки в трубопровод для удаления плавающих веществ и далее в жиросборник.
Вместе с плавающими веществам из первичного отстойника в жиросборник попадает сточная вода.
В жиросборнике плавающие вещества скапливаются на поверхности, а отстоявшаяся сточная вода по мере накопления удаляется по трубопроводу с помощью вспомогательного насоса в канализацию.
Этот процесс периодически повторяется, в результате чего на поверхности жиросборника из плавающих веществ формируется слой шлама. Шлам по мере накопления удаляется с помощью ковшового экскаватора из жиросборника в кузов автомашины, которая перевозит шлам для складирования на полигоне или на свалку. На одном объекте очистных сооружений может располагаться по десяти жиросборников.
Недостатками существующих конструкций жиросборника и соответственно технологии обработки образовавшегося шлама являются следующие:
- Не представляется возможным применить современные средства, например илососы для очистки жиросборника от шлама, т.к. в состав шлама входят составляющие, которые засоряют приемный патрубок илососа и выводят его из строя.
- При удалении из жиросборника шлама с помощью ковшового экскаватора в ковш, а затем на поверхность земли и в кузов автомобиля попадает в больших объемах сточная вода, которая при перевозке выливается и загрязняет окружающую среду. Кроме того, удаление шлама из жиросборника является длительной и трудоемкой операцией, в течение которой операторы (водитель автомашины, механик ковшового экскаватора, рабочий и технологи) находятся в среде шлама, вредных испарений и разлива сточной воды. Такая технология очистки жиросборника от шлама нарушает требования экологической безопасности и охраны труда.
- Технология забора шлама из жиросборника с помощью ковшового экскаватора характеризуется низкой производительностью: число операций по забору шлама, насыщенного сточной водой повторяется 5-10 раз.
- Высокие материально-технические затраты, связанные с тем, что при использовании технологии очистки жиросборника с помощью ковшового экскаватора задействуется одна автомашина для перевозки шлама со сточной водой, выгруженного из одного жиросборника, а при перевозке отжатого от сточной воды шлама одна автомашина может перевезти шлам, выгруженный из двух жиросборников.
Задача разработки изобретения заключается в том, чтобы создать конструкцию жиросборника, при эксплуатации которого обеспечиваются снижение воздействия вредных испарений и разлива сточной воды на человека и окружающую среду в процессе забора, разгрузки шлама в автомашину и его транспортировки, улучшение условий труда, повышение скорости забора шлама из жиросборника и его разгрузки в автомашину, а также снижение количества автомашин, необходимых для обеспечения перевозки шлама, выгруженного из жиросборников.
Поставленная задача решается тем, что известный жиросборник дополнительно снабжен цилиндрической сетной стенкой, опущенной во внутренний объем и повторяющей форму ограждающей конструкции, с ячеей 20×20-30×30 мм, высотой 0,8-0,9 высоты от верхней кромки жиросборника до верхнего края патрубка трубопровода, подводящего в жиросборник плавающие вещества со сточной водой, верхняя часть которой укреплена по периметру внутренней поверхности крышки с помощью накладки, а в центре крышки со стороны внутреннего объема жиросборника размещена втулка диаметром 40-50 мм и высотой 0,15-0,25 диаметра крышки жиросборника, через которую с возможностью возвратно-поступательного движения пропущены и закреплены к рыму, размещенному на наружной поверхности крышки, по меньшей мере два стальных стяжных стропа, вторые концы которых соединены со стальным стяжным тросом, свободно пропущенным через стальные стяжные кольца, связанные с нижним краем сетной стенки и располагающиеся равномерно по ее периметру, причем нижний край сетки со стяжными кольцами и стяжным тросом соединен с не менее чем четырьмя фиксаторами сетной стенки, расположенными равномерно по периметру жиросборника и связанными с ограничителями, при этом в местах установки фиксаторов в крышке жиросборника сделаны вырезы размером 150×150-200×200 мм, а на диаметрально противоположных сторонах крышки выполнены установочные выступы размером 400х800-500х1000 мм.
Фиксатор сетной стенки, установленный между сетной стенкой и ограждающей конструкцией жиросборника, содержит штангу диаметром 12-14 мм длиной 1,05-1,08 суммы высот сетной стенки и ограничителя, в нижней части которой укреплен Г-образный палец из прутка диаметром 12-14 мм, отстоящий от штанги на расстоянии 50-80 мм, а в верхней части штанги перпендикулярно укреплена ручка в виде стержня диаметром 12-14 мм, длиной 100-150 мм, при этом штанга, с возможностью установки поворота на 90° и возвратно-поступательного движения, установлена в направляющей втулке, размещенной на внутренней поверхности ограждающей конструкции жиросборника.
Ограничитель Г-образной формы выполнен из прутка диаметром 12-14 мм с высотой вертикального стержня 120-150 мм и размещен на верхней кромке жиросборника в месте установки фиксатора сетной стенки, а горизонтальный стержень длиной 100-150 мм и диаметром 12-14 мм ориентирован по касательной к окружности ограждающей конструкции жиросборника.
Новыми отличительными признаками заявленного изобретения является дополнительное введение в конструкцию жиросборника:
- цилиндрической сетной стенки, опущенной во внутренний объем и повторяющей форму ограждающей конструкции, с ячеей 20х20-30х30 мм, высотой 0,8-0,9 высоты от верхней кромки жиросборника до верхнего края патрубка трубопровода, подводящего в жиросборник плавающие вещества со сточной водой, верхняя часть которой укреплена по периметру внутренней поверхности крышки.
Выбор размера ячеек 20х20-30х30 мм обусловлен требованиями обеспечить забор шлама при условиях максимального удаления сточных вод во время его забора и отжима. При меньших размерах ячеек вода будет медленно и плохо удалятся из шлама, а при больших размерах из сетки вместе с водой обратно в жиросборник будет вываливаться шлам.
Высота сетной стенки до верхнего края патрубка трубопровода, подводящего сточные воды с плавающими веществами, определена с учетом необходимости забора максимального объема шлама из жиросборника с условием, чтобы установка сетки не нарушала технологического режима работы жиросборника и, в частности, поступления из патрубка сточной воды с плавающими веществами;
- втулки диаметром 40-50 мм и длиной 0,15-0,2 диаметра крышки жиросборника, размещенной в центре крышки жиросборника со стороны его внутреннего объема, через которую с возможностью возвратно-поступательного движения пропущены и закреплены к рыму по меньшей мере два стальных стяжных стропа диаметром до 5 мм, вторые концы которых соединены со стальным стяжным тросом диаметром до 5 мм, пропущенным через стальные стяжные кольца, связанные с нижним краем сетной стенки. Стальные стяжные кольца придают сетной стенки отрицательную плавучесть.
При подъеме сетки со шламом с помощью подъемного крана с тросом и крюком, соединенным с рымом, усилие троса крана передается стяжным стропам, которые, проходя через втулку, вытягивают стяжной трос со стяжными кольцами, соединенными с сетной стенкой в нижней ее части. Стяжные кольца с сеткой захватывают шлам, собираются, подтягиваясь к втулке, образуют узел, ограничивающий движение тросов, и формируют сетные мешки со шламом. При этом шлам сдавливается сеткой и прижимается к внутренней поверхности крышки жиросборника, выжимая из шлама сточную воду.
Диаметр втулки 40-50 мм определяет необходимость обеспечить свободное перемещение стяжных стропов и стяжного троса.
Выбор длины втулки 0,15-0,25 диаметра крышки жиросборника определяет степень отжатия шлама от сточной воды и объем выбираемого шлама. При длине втулки более 0,15-0,25 диаметра крышки жиросборника отжатие шлама будет недостаточным, т.к. сетки будут большими и воздействие на шлам сеток и внутренней поверхности крышки будет слабым. При длине втулки менее 0,15-0,25 диаметра крышки жиросборника образуется угол атаки между горизонтальной плоскостью, проходящей через нижний край втулки, и стяжным стропом, при котором не обеспечивается формирование сетных мешков, выбирающих из жиросборника шлам в полном объеме.
- не менее чем четырех фиксаторов сетной стенки, расположенных между ограждающей конструкцией и сетной стенкой равномерно по периметру жиросборника. Фиксатор выполнен в виде штанги, проходящей через направляющую втулку, оснащенной с одной стороны ручкой, а с другой стороны Г-образным пальцем. Фиксатор с помощью Г-образного пальца соединен со стяжным тросом, который пропущен через стяжные кольца, соединенные с нижнем краем сетной стенки, а с помощью ручки - с ограничителем, расположенным на верхней кромке жиросборника. Конструкция фиксатора обеспечивает стационарное положение сетной стенки при работе жиросборника в периоды между заборами шлама. В эти периоды при воздействии усилий шлама и сточной воды, перемещающихся внутри жиросборника, не будет изменяться исходное положение сетной стенки. Это обеспечивается тем, что штанга, установленная в направляющей втулке, с одной стороны упирается Г-образным пальцем в стяжной трос, и с другой стороны ручкой упирается в ограничитель, удерживая сетку в стационарном положении.
Перед началом забора шлама фиксатор с помощью ручки выводится из зацепления с ограничителем, Г-образный палец снимается со стяжного троса и разворачивается вдоль ограждающей конструкции жиросборника, чтобы не мешать формированию сетных мешков;
- в крышке жиросборника в местах установки фиксаторов сделаны прямоугольные вырезы размером 150×150-200×200 мм. Такой размер выреза обеспечивает удобство установки фиксаторов и приведение их в исходное положение;
- на диаметрально противоположных сторонах крышки жиросборника выполнены установочные выступы размером 400×800-500×1000 мм. Этими выступами при разгрузке сетных мешков крышка жиросборника устанавливается подъемным краном на борта контейнера автомашины. После этого оператор стравливает трос, стяжные стропа ослабляются, стяжной трос под действием веса шлама расходится, перемещаясь в стяжных кольцах, сетные мешки раскрываются, шлам вываливается в контейнер автомашины и сетка приобретает исходную цилиндрическую форму. После окончания выгрузки кран поднимает крышку с сеткой и устанавливает их на жиросборник в исходное положение. Оператор ставит фиксаторы в рабочее положение.
По сведениям, имеющимся у авторов, приведенные отличительные признаки являются новыми и в технической литературе не представлены. Совместное их применение в заявленной конструкции жиросборника позволяет получить требуемый положительный результат.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение экологической безопасности, улучшение условий охраны труда, а также повышение производительности труда и снижение материально-технических затрат при эксплуатации жиросборника в системе очистки сточных вод.
Повышение экологической безопасности и улучшение условий труда обеспечивается путем сокращения объемов сточной воды в шламе и соответственно разливов сточных вод при заборе шлама из жиросборника, погрузке и транспортировке шлама, а также сокращения периода пребывания операторов в среде вредных испарений, т.к. забор и погрузка шлама выполняются за одну операцию вместо 5-10 операций при традиционной технологии. Такое сокращение количества операций по забору и погрузке шлама приводит также к повышению производительности труда.
Снижение материально-технических затрат при эксплуатации жиросборника обусловлено тем, что при традиционной технологии для выполнения операций по забору, погрузке и перевозке шлама из одного жиросборника требуется одна автомашина, а по предлагаемой технологии одна автомашина может обеспечить выполнение этих операций для двух жиросборников.
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг.1 схематически показан общий вид жиросборника,
на фиг.2 схематически показан вид жиросборника в процессе забора и погрузки шлама в автомашину.
На фиг.1 представлен жиросборник, включающий ограждающую конструкцию 1 со шламом 2, отстоем сточной воды 3 и съемную крышку 4. В ограждающую конструкцию 1 жиросборника введены патрубок 5 трубопровода для удаления с поверхности первичного отстойника плавающих веществ и патрубок 6 трубопровода для удаления из жиросборника отстоя сточной воды. К крышке 4 жиросборника с помощью накладной планки 7 прикреплена цилиндрическая сетная стенка 8 с ячеей 20×20-30×30 мм.
Сетная стенка 8 изготавливается из капроновой сетной дели в виде цилиндрической оболочки, повторяющей по форме и диаметру цилиндрическую форму ограждающей конструкции 1 жиросборника. Крепление смежных концов сетной стенки 8 осуществляется с помощью капронового шпагата, пропускаемого через контактирующие друг с другом ячейки стыкуемых краев. В нижней части сетной стенки 8 укреплены стальные стяжные кольца 9, обеспечивающие пригруз и отрицательную плавучесть сетной стенки 8. Высота сетной сетки составляет 0,8-0,9 высоты от верхней кромки жиросборника до верхнего края патрубка 5 трубопровода, подающего в жиросборник плавающие вещества со сточной водой. Крышка 4 имеет установочные выступы 10 размером 400×800-500×1000 для обеспечения опоры крышки на борта контейнера 11 автомашины 12 (фиг.2) при разгрузке шлама 2. В центре крышки 4 со стороны внутреннего объема жиросборника размещена втулка 13 (фиг.1) диаметром 40-50 мм и высотой 0,15-0,25 диаметра крышки 4 жиросборника, а по наружному периметру крышки равномерно расположены вырезы 14 размером 150×150-200×200 мм для установки не менее четырех фиксаторов цилиндрической сетной стенки, включающих штангу 15, ручку 16 и Г-образный палец 17. Фиксатор установлен в направляющую втулку 18 и упирается ручкой 16 в ограничитель, а Г-образный палец 17 фиксатора захватывает стяжной трос 19 с нижним краем сетной стенки 8 со стяжными стальными кольцами 9, что препятствует перемещению сетки 8 из исходного положения в верхнем направлении под воздействием движения шлама 2 вверх.
Ограничитель Г-образной формы выполнен из прутка диаметром 12-14 мм с высотой вертикального стержня 120-150 мм 20 и размещен на верхней кромке жиросборника в месте установки фиксатора, а горизонтальный стержень 21 длиной 100-150 мм и диаметром 12-14 мм ориентирован по касательной к окружности ограждающей конструкции 1 жиросборника.
Внутри стальных стяжных колец 9, закрепленных у нижней части сетки 8, свободно проходит сплошной стальной стяжной трос 19 диаметром не более 5 мм. Стяжной трос 19 в узле крепления 22 соединен со стальными стяжными стропами 23, которые свободно пропущены внутри втулки 13 и крепятся с наружной стороны крышки 4 к рыму 24. При подъеме шлама образуются сеточные мешки 25, а стяжные кольца 9 собираются в узел стяжных колец 26. При заборе шлама 2 из жиросборника крюк с тросом 27 подъемного крана 28 подсоединяется к рыму 24.
Жиросборник работает следующим образом. В исходном положении жиросборник закрыт крышкой 4 с прикрепленной по периметру крышки сетной стенкой 8. Сетная сетка расположена вдоль стенок жиросборника, зафиксирована внутри жиросборника с помощью фиксатора, удерживающего нижний край сетки 8 со стяжными кольцами 9.
Фиксатор работает следующим образом. В исходном положении штанга 15 фиксатора установлена в направляющей втулке 18, ручка 16 снята с ограничителя, Г-образный палец 17 расположен вдоль ограждающей конструкции 1 жиросборника.
Установка фиксатора в рабочее положение производится так. Оператор, пользуясь ручкой 16, разворачивает штангу 15 таким образом, чтобы Г-образный палец 17 расположился перпендикулярно ограждающей конструкции 1, вводит его в зацепление со стяжным тросом 19 и устанавливает ручку под горизонтальный стержень 21 ограничителя. Перед началом выгрузки шлама фиксаторы снимаются в обратной последовательности. Оператор выводит ручку 16 из зацепления с горизонтальным стержнем 21 ограничителя, поднимает фиксатор за ручку 16, выводит Г-образный палец 17 из зацепления со стяжным тросом 19 и разворачивает палец 17 вдоль ограждающей конструкции жиросборника.
Плавающие в отстойнике вещества вместе со сточной водой по трубопроводу через патрубок 5 периодически поступают в жиросборник. Сточная вода отстаивается в жиросборнике и периодически через патрубок 6 с помощью вспомогательного насоса по трубопроводу откачивается в канализацию. В результате повторения этого технологического цикла обработки сточных вод с плавающими веществами в жиросборнике формируется слой шлама 2.
После того как слой шлама сформирован в объеме, который необходимо удалить, к жиросборнику подъезжает автомашина 12 с контейнером 11 и подъемный кран 28. Оператор подъемного крана удаляет фиксаторы, соединяет крюк с тросом 27 с рымом 24, начинает выбирать трос и поднимать груз шлама.
При подъеме груза шлама натягиваются трос, стяжные стропы, выбирающие стяжной трос 19, который начинает собирать вместе стяжные кольца 9 в узел стяжных колец 26 и связанные с ними нижние концы сетной стенки. Сетная стенка 8 начинает стягиваться к втулке 13, расположенной в центре крышки 4 жиросборника. Образуются два сетных мешка 25 со шламом 2, которые вместе с крышкой 4 начинают подниматься над жиросборником. При подъеме сетные мешки, затягиваясь, прижимают шлам к внутренней поверхности крышки 4 жиросборника, сточная вода, содержащаяся в шламе, отжимается и стекает в жиросборник. Отжатый шлам в сетках, укрепленных на съемной крышке 4 жиросборника, с помощью крана 28 устанавливается на бортах контейнера 11 автомашины 12. При этом на бортах контейнера 11 располагаются установочные выступы 10 крышки 4 жиросборника, а сетные мешки 25 со шламом 2 свободно ориентированы во внутренний объем контейнера автомашины.
После окончания установки оператор стравливает трос, стяжные стропа 23 и стяжной трос 19 ослабляются. Под воздействием веса шлама нижние концы сетной стенки 8 расходятся и шлам 2 вываливается в контейнер.
После окончания выгрузки шлама крышка с сетной стенкой с помощью крана 28 устанавливается на жиросборник в исходное положение. Оператор устанавливает на сетную стенку жиросборника фиксаторы.
В дальнейшем процесс эксплуатации жиросборника повторяется.
Заявленное техническое решение может быть реализовано при разработке, изготовлении и эксплуатации жиросборников в системах очистки сточных вод при условии использования доступных материалов, изделий и оборудования.