ВОДОЗАБОРНОЕ ОЧИСТИТЕЛЬНОЕ СООРУЖЕНИЕ
WATER PURIFICATION INTAKE FACILITY

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к сооружениям для комплексной очистки воды от влекомых и части взвешенных наносов при водозаборе в каналы, трубы и аванкамеры насосной станции.
Известно устройство для осветления воды, содержащее корпус с отводящим каналом, спиральную камеру, расположенную внутри корпуса и выполненную в виде переливной стенки, подводящий канал, подключенный к спиральной камере, и промывной трубопровод, подключенный к промывному отверстию в дне спиральной камеры, при этом водопереливная стенка очерчена по витку спирали Архимеда в пределах угла поворота радиус-вектора, а промывное отверстие расположено в полюсе этой спирали (Авторское свидетельство SU №1330254, Е02В 8/02 от 15.08.1987).
Недостаток данного устройства обусловлен его сложной конструкцией, включающей водосливную стенку, очерченную по спирали Архимеда в пределах угла поворота, и сложностью ее гидравлического расчета. Низкая надежность работы является в том, что взвешенные наносы фракций, перераспределяясь в плане, частично во взвешенном состоянии могут поступать через переливную стенку в корпус и далее к потребителю. Это в первую очередь требует, чтобы было постоянство перелива воды, однако, в процессе работы сооружения, происходит частое изменение расходов в подводящем канале. В случае насыщенности потока в большом количестве влекомыми и взвешенными наносами, промывное отверстие не справляется с их промывкой, и происходит частичный завал по ширине камеры. В результате этого увеличивается наполнение в кольцевой камер, и наносы могут попадать через переливную стенку к потребителю, т.е. высота стенок переливной не рассчитана на такой гидравлический режим ее работы, соответственно, гидравлическая структура в камере меняется. В этом случае более мелкие наносы начнут поступать в отводящий трубопровод к потребителю. Таким образом, известное сооружение не позволяет полностью защитить канал чистой воды от
части взвешенных наносов. Задача в известном устройстве решается только в одном техническом цикле, защита от донных наносов при определенном расходе.
Известно рыбозащитное устройство, включающее цилиндрическую в плане камеру с отводящим водоводом, в которой концентрично установлена кольцевая стенка с сетчатой верхней частью, подводящий водовод, размещенный касательно к внутренней поверхности стенки, и рыбоотвод, подключенный к центру камеры, причем рыбозащитная стенка имеет ломаное очертание, образованное поочередно расположенными и спиралеобразными участками (Авторское свидетельство SU №1011774, Е02В 8/02 от 15.04.1983).
К недостаткам известного устройства относятся: образование в районах сопряжения и спиралеобразных участков стенки, застойных непромываемых участков для скопления примесей, где возможны донные отложения, нарушающих функционирование устройства; травмирование в результате соударения и соприкосновения с механическими примесями и сором - молоди рыб при направлении ее к центральному отверстию в дне камеры и транспортировке ее по рыбоотводу; непредусмотренность постоянной или периодической очистки верхней части кольцевой стенки; постоянные затраты энергии для отвода молоди рыб обратно в водоисточник.
Наиболее близким к предлагаемому по назначению, технической сущности и достигаемому результату является отстойник, включающий служащую для сбора наносов приемную отстойную камеру, имеющую наклонное дно, перегородку с окном в нижней части, делящей камеру на две секции и сбросной коллектор (Авторское свидетельство SU №1350242, Е02В 8/02 от 07.11.1987).
Недостатки известного устройства: периодическая подача воды потребителю по отводящему патрубку, которая периодически прерывается на время промывки отстойника посредством задействования восходящей и нисходящей ветви сифона. В результате в трубопроводах с чистой водой создаются воздушные пробки, снижающие эффективность в работе известного устройства и тем самым затрудняющие водоснабжение; завал выходного отверстия восходящей ветви сифона скопленными
наносами в конусной части отстойника у окна 5 и естественная кальматация их, что может препятствовать включению в работу сифона 8 (во-первых) и привести к недостаточности всасывающего усилия сифона 8 для поднятия наносной массы на всю высоту восходящей ветви 7 сифона 8, т.е. на высоту от входного отверстия сифона 8 до капора 10.
Известны также, например, гидроциклоны и пескогравиеловки SU: №№184187, 367895, 544473, 816558, 823647, 869998, 106552, 1322188, 1546547; RU №2532276.
Однако известные устройства сложны, обусловленные многочисленными элементами не практичными в изготовлении, что не позволяет обеспечить надежную продолжительную работу устройства в ходе эксплуатации.
Техническая задача решается тем, что водозаборное очистительное сооружение, включающее служащую для сбора наносов отстойную камеру, имеющую дно и сообщенную с подводящим водоводом, и сбросной колодец, перегородку с окном, делящую камеру на две секции, оно снабжено патрубком, прикрепленным к выходному окну со стороны отстойной аванкамеры, а камера чистой воды сверху перекрыта направляющей стенкой в сторону отстойной аванкамеры открытого типа, соединенной с коллектором промывной воды и осадка, сороудерживающая решетка установлена на горизонтальной оси, расположенной в верхней части патрубка, и мусороотводным лотком, расположенным параллельно боковой стенке отстойной аванкамеры, примыкающей своей верхней гранью к нижней торцевой грани дополнительной сороудерживающей решетки, шарнирно закрепленной относительно торцевой грани отстойной аванкамеры с подводящим водоводом, при этом нижняя часть патрубка снабжена вертикальной Г-образной полкой, которая направлена вниз.
Кроме того, водоприемная камера чистой воды соединена посредством трубопровода - с коллектором.
Кроме того, сороудерживающая решетка, связанная с мусороотводным лотком выполнена с положительным уклоном.
Кроме того, направляющая стенка, перекрывающая водоприемную камеру чистой воды, выполнена водонепроницаемой и имеет наклонное положение в сторону отстойной аванкамеры.
Кроме того, боковая наружная торцевая стенка мусороотводного лотка снабжена горизонтальной полкой.
Такое выполнение водозаборного очистительного сооружения позволит потоку обогащенному наносами и мусором осуществить весь технологический цикл от забора воды из поверхностного высокомутного водоисточника до доведения ее качества до забора чистой воды на установившихся отметках в отстойной аванкамере уменьшения количество наносов, поступивших в нее, что повышает надежность водоприемного сооружения чистой воды. Чистая вода, прошедшая через решетку в патрубок, далее в водоприемную камеру чистой воды, поступает в коллектор-потребителю, а сор и крупные наносы перекатываются по дополнительной наклонной решетке и попадают в мусороотводной лоток и более не участвуют в общей массе всего водозабора, а мелкие наносы стекают по наклонной направляющей стенке в сторону отстойной аванкамеры и осаждаются на дно. В целом все элементы заявляемого решения направлены на повышение эффективности работы и надежности в эксплуатации данного устройства. При этом смыв мелких фракций в отстойной аванкамере происходит при минимальном промывном расходе наносов через отводящий коллектор. В целом конструкция проста, отсутствует завал наносами на дне отстойной аванкамеры. В этих случаях возникает разработка устройств и необходимость поэтапно проводить смыв наносов по отдельно взятым фракциям наносов, ибо в противном случае донный коллектор не в состоянии выполнять свою основную функцию, так как он может быстро заносится накапливанием крупными наносами и мусором, происходит их кальматация плотно трудносмываемым слоем.
Подобное исполнение водозаборного очистительного сооружения, по мнению автора, ранее не было известно и отвечает критерию «существенные отличия».
На чертеже изображено водозаборное очистительное сооружение, общий вид.
Водозаборное очистительное сооружение включает приемную отстойную аванкамеру 1 открытого типа и водоприемную камеру 2 чистой воды. Отстойная аванкамера 1 и водоприемная 2 снабжена перегородкой 3, делящие их на секции 4 и 5, связанные выходным окном 6, выполненным в средней части перегородки 3. К выходному окну 6 со стороны отстойной аванкамеры 1 прикреплен патрубок 7, в верхней части которого установлена сороудерживающая решетка 8 с горизонтальной осью вращения 9. Отстойная аванкамера 1 для сбора мелких и взвешенных наносов перекрыта сверху дополнительно сороудерживающей решеткой 10, а дно аванкамеры 1 имеет коллектор 11 промывной воды для осевших мелких наносов, который может быть оборудован на выходе затвором (не показан), периодически регулирующим промывку мелких наносов в слое находящемся в отстойной аванкамере 1. Водоприемная камера 2 чистой воды сверху перерыта наклонной направляющей стенкой 12, установленную внутри корпуса аванкамеры 1, непосредственно под дополнительной сороудерживающей решеткой 10. Водоприемная камера 2 чистой воды соединена непосредственно с трубопроводом-коллектором 13.
Отстойная аванкамера 1 снабжена мусороотводным лотком 14, расположенным параллельно боковой стенке отстойной аванкамеры 1 и примыкающей своей верхней гранью к нижней торцевой грани дополнительной сороудерживающей решетки 10, причем направляющая наклонная стенка 12 выполнена водонепроницаемой, а дополнительная сороудерживающая решетка 10 шарнирно закреплена относительно верхней торцевой грани корпуса аванкамеры 1 со стороны подводящего водовода 15.
Нижняя часть патрубка 7 снабжена Г-образной полкой 16, направленной вниз, а боковая наружная торцевая стенка мусороотводного лотка 14 снабжена в верхней части горизонтальной полкой 17.
Наличие мусороотводного лотка 14 позволяет автономно отводить крупные наносы и мусор, влекомые подводящим водоводом 15, т.е. отсекать от основной массы воды, поступающей в отстойную аванкамеру 1. Гарантированному отводу крупных влечений способствует наклонное положение дополнительной сороудерживающей решетки 10, также торцевое соединение мусороотводного лотка 14 с нижней гранью решетки 10.
Выполнение наклонной направляющей стенки 12 водонепроницаемой сверху над водоприемной камерой 2, в свою очередь гарантирует отвести расход воды, поступающей в отстойную аванкамеру 1 с включением малого размера (мелких) наносов, чему способствует наклонное положение направляющей стенки 12.
Шарнирное соединение дополнительной сороудерживающей решетки 10 относительно верха боковой грани отстойной аванкамеры 1 вместе примыкания к подводящему водоводу 15 позволяет оперативно осуществлять подъем ее в случае ремонта, а также других профилактических работ.
Выполнение вертикальной Г-образной полки 16, закрепленной к нижней части патрубка 7 и направленной вниз, образует дополнительную зону спокойного состояния воды, а установленная сверху патрубка 7 сороудерживающая шарнирно решетка 8 дает возможность мелким наносам осесть на дно отстойной аванкамеры 1 для смыва их в коллектор 11 промывной воды.
Выполнение горизонтальной полки 17 непосредственно расположенную на внешней боковой стенке мусороотводного лотка 14, дополнительно направляет поток с крупными наносами и мусором вниз на дно лотка 14, а также предохраняет от выплесков воды при ударе о боковую стенку лотка 14, и дно лотка 14 выполнено с уклоном в сторону движения воды.
В целом все элементы заявляемого решения направлены на повышение эффективности работы и надежности в эксплуатации данного устройства.
Водозаборное очистительное сооружение работает следующим образом.
Вода вместе с наносами и мусором из подводящего водовода 15 поступает на дополнительную сороудерживающую решетку 1-0, проходя сквозь решетку 10, вода стекает по наклонной направляющей стенке 12 в отстойную аванкамеру 1, увлекая за собой наносы мелких фракций. Крупные наносы и мусор перекатываются по дополнительной сороудерживающей решетке 10, попадают в мусороотводной лоток 14 и более не участвуют в общей массе воды, поступающей из подводящего водовода 15. В результате наличия патрубка 7 прикрепленного к выходному окну 6 в перегородке 3,
расход чистой воды через сороудерживающую решетку 8 поступает из отстойной аванкамеры 1 в водоприемную камеру 2 чистой воды, далее по трубопроводу-коллектору 13 и направляется к потребителю.
Нижняя часть патрубка 7, которая снабжена Г-образной полкой 16 направленной вниз, позволяет гасить часть падающей воды в отстойной аванкамере 1, откуда успокоенная поверхность воды и с учетом сороудерживающей решетки 8, очищенная вода поступает через патрубок 7, окно 6 в водоприемную камеру 2 чистой воды. Вода подается из средних слоев выше коллектора 11 промывной воды.
Для очистки отстойной аванкамеры 1 и регулирования воды, может быть применен затвор (не показан) на коллекторе 11, т.е. осадок сбрасывается вниз по течению коллектора 1.
Выполнение горизонтальной полки 17, расположенной на внешней боковой стенке мусороотводного лотка 14, предохраняет от выплесков воды в нем при падении воды с влекомыми наносами и плавающим мусором, далее вниз по его течению.
Разность уровней воды на воде в патрубок 7 с выпускным окном 6 в перегородке 3 в водоприемную камеру 2 и вместе отводящего трубопровода-коллектора 13, позволяет забирать чистую воду из средних слоев отстойной аванкамеры 1.
Размеры отстойной аванкамеры 1, расположение выпускного окна 6 в перегородке 3 с патрубком 7, Г-образной полки направленной вниз, сороудерживающей решетки, а также гидравлический расчет протекания потока способствует осаждению мелких наносов и позволяет осуществить их смыв в коллектор 11 промывной воды. Таким образом, заполнение отстойной аванкамеры водой обеспечивает ее промывку. Этому требованию удовлетворяет предложенное изобретение, необходимое для получения требуемого положительного эффекта наносотранспортирующих потоков, и скорость осаждения тех частиц, которые должны задерживаться в отстойной аванкамере с постоянной ее промывкой, при этом учитывается и двухэтапная очистка устройства (крупные наносы и плавающий мусор отводятся в мусороотводной лоток). Поэтому для улучшения гидродинамических условий работы предложенного изобретения создана конструкция
водозаборного очистительного сооружения впуска наносонасыщенного потока мелких фракций и выпуска осветленной воды к потребителю. Изобретение по существу представляет собой двухэтапную очистку от наносов, способную удалять как влекомые крупные наносы с плавающим мусором, так и выпавшие мелкие наносы на дно отстойной аванкамеры при постоянной их промывке.
При правильном выбранном соотношении между параметрами предложенных элементов сооружения обеспечивается качество очищенной воды к потребителю, что зависит от гидравлической нагрузки в каждом отдельной камере (секции) сооружения.
Предлагаемое устройство позволит в отличие от известных устройств объединит в одном технологическом цикле задач оптимального водозабора и эффективной двухстадийной очистки воды от наносов, а значит предотвратить засорение сети потребителя и продлит срок ее службы аналогичного назначения.