ФИЛЬТРУЮЩИЙ ПАТРОН

Область техники
Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к устройствам для очистки от листьев, размещаемым на цельном опорном кольце внутри канализационного колодца
Уровень техники
Известны устройства для очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов, предназначенные для установки в канализационные колодцы (например, патент на полезную модель №131019 (E03F 5/04, опубликовано 10.08.2013 г.), похожее изделие также описано в патенте на полезную модель №105320 (E03F 5/04, опубликовано 10.06.2011 г.)), представляющие собой контейнер или корзину с возможностью протекания через нее воды. Недостатком является сложность установки устройства в колодец и извлечения из колодца ввиду отсутствия у устройства сплошного фланца по периметру корпуса и проушин для его строповки и перемещения, как в заявляемом фильтрующем патроне. Так как данное техническое решение не предназначено для его установки на опорное кольцо, а также лишено многих существенных признаков, включенных в ограничительную часть формулы заявляемой полезной модели, то данное устройство может рассматриваться как близкое, но не может рассматриваться как прототип заявляемой полезной модели.
Известны устройства для очистки сточных вод от взвешенных веществ, предназначенные для установки в канализационные колодцы (например, патент US 6537447 В2), представляющие собой корзину с возможностью протекания через нее воды. Недостатком является не герметичность установки такого устройства ввиду отсутствия у устройства сплошного фланца по периметру корпуса, как в заявляемом фильтрующем патроне. Так как данное техническое решение лишено по меньшей мере одного существенного признака, включенного в ограничительную часть формулы заявляемой полезной модели, то данное устройство может рассматриваться как аналог, но не может рассматриваться как прототип к заявляемой полезной модели.
Известны фильтрующие патроны, содержащие корпус, имеющие боковую цилиндрическую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы с различными очищающими загрузками внутри (патенты на полезные модели №59996 (B01D 27/00, опубликовано 10.01.2007 г.); 138579 (B01D 27/02, C02F 1/00, E03F 5/14, опубликовано 20.03.2014 г.); 139065 (B01D 27/00, опубликовано 10.04.2014 г.); 149624 (B01D 27/02, C02F 1/00, E03F 5/14, опубликовано 10.01.2015 г.); 149627 (B01D 27/02, C02F 1/28, опубликовано 10.01.2015 г.); 150763 (B01D 27/02, опубликовано 27.02.2015 г); 151523 (B01D 27/02, C02F 1/28, опубликовано 10.04.2015 г.); 156036 (B01D 27/02, B01J 39/08, C02F 1/28, опубликовано 27.10.2015 г.); 156676 (B01D 27/02, C02F 1/28, C02F 101/20, C02F 101/32, опубликовано 10.11.2015 г.); 157322 (B01D 27/02, опубликовано 27.11.2015 г.); 160669 (B01D 27/00, E03F 5/14, опубликовано 27.03.2016 г.); 160712 (E03F 5/04, B01D 27/02, опубликовано 27.03.2016 г.); 162748 (B01D 27/02, C02F 1/66, опубликовано 27.06.2016 г.); 162796 (B01D 27/02, C02F 1/28, опубликовано 27.06.2016 г.); 163703 (B01D 27/02, C02F 1/28, C02F 101/20, C02F 101/32, опубликовано 10.08.2016 г.).
Недостатком данных фильтрующих патронов является низкая их емкость по листьям, ввиду отсутствия отсека достаточно большого размера для их накопления.
Известен фильтрующий патрон, содержащий корпус, имеющий боковую цилиндрическую стенку, верхний водопроницаемый конец, сплошной фланец по периметру корпуса, проушины для его строповки и перемещения и очищающим конусом внутри (патент на полезную модель №160714, (E03F 5/14, опубликовано 27.03.2016 г.)). Этот фильтрующий патрон достаточно сильно отличается от заявляемого ввиду того, что в отличие от заявляемого у него водонепроницаемый нижний конец и водопроницаемая боковая стенка. Недостатком данного фильтрующего патрона является его низкая емкость по листьям ввиду того, что поступающие на фильтрующий патрон листья быстро забьют кольцевой канал, ведущий в отсек для накопления взвешенных веществ, а затем и водопропускные отверстия на цилиндрической стенке. Это происходит ввиду того, что устройство по своей сути предназначено для эффективного задержания песка и мелкого мусора, но никак не предназначено для задержания листьев.
Известны фильтрующие патроны, содержащие корпус, имеющие боковую цилиндрическую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы, фланец по периметру корпуса и проушины для его строповки и перемещения с различными очищающими загрузками внутри и отсеком для взвешенных веществ (Патенты на полезные модели №148363 (B01D 27/00, опубликовано 10.12.2014 г.); 150862 (B01D 27/02, опубликовано 27.02.2015 г.); 157102 (B01D 27/02, опубликовано 20.11.2015 г.)). Недостатком данных фильтрующих патронов является их высокая высота и объем, за счет наличия в них, кроме отсека для накопления листьев, отсеков для глубокой очистки воды от мелкого песка, нефтепродуктов и других загрязнителей. Завышенная их высота и объем зачастую делают невозможной их установку в дождеприемные колодцы малой глубины.
Решение, описанное в патенте №148363, является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и принято за прототип.
Раскрытие полезной модели
Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является отсутствие у организаций России, ведущих деятельность в области экологии и очистки сточных вод, возможности использовать фильтрующий патрон с наружным сплошным фланцем по периметру корпуса, обеспечивающий продолжительную очистку сточной воды от листьев и возможность установки на обычное железное опорное кольцо внутри канализационного колодца. Эти организации вынуждены использовать для данных целей не предназначенные для данной задачи фильтрующие патроны, например, перечисленные в разделе "Уровень техники" настоящей заявки или покупать импортные дорогостоящие изделия, что противоречит государственной политике импортозамещения в России.

В России широко распространена практика использования фильтрующих патронов для очистки сточных вод от различных загрязнителей. Опубликовано множество патентов (например, патенты из раздела "Уровень техники" настоящей заявки), а также рад статей (например, Бобков, А.В., Бобкова, О.А. Очистка загрязненных ливнестоков на мостах автомобильных дорог // Дороги и мосты. - 2010. - №24. - С. 231-247, Ватин, Н.И., Чечевичкин, В.Н. Особенности состава и очистки поверхностного стока крупных городов // Инженерно-строительный журнал. - 2014. - №6. - С. 67-74, Ватин, Н.И., Чечевичкин, В.Н. Экономичная очистка поверхностного стока в крупных городах. Фильтрационно-сорбционные технологии // ЕвроСтройПрофи. - 2015. - №78. - С. 48-52, Ватин, Н.И., Греков, М.А., Леонов, Л.В., Пробирский, М.Д., Рублевская, О.Н., Чечевичкин, А.В., Якунин, Л.А. Результаты тестовой эксплуатации фильтра ФОПС для очистки ливневого стока с селитебной территории Санкт-Петербурга // Водоснабжение и санитарная техника.- 2017. - №1. - С. 58-65, Норман, Л.В., Выскубова, Е.Н. Очистка поверхностных сточных вод. // Научные труды КубГТУ. - №2. - 2016. - С. 1-11). В подавляющем большинстве упоминаний о фильтрующих патронах для очистки сточных вод от различных загрязнителей отмечается, что, во-первых, у фильтрующего патрона имеется сплошной фланец и строповочные проушины, а во-вторых, фильтрующий патрон располагается на опорном кольце, внутри канализационного колодца между его стеновыми кольцами, другими словами такая конструкция присуща большинству применяющихся фильтрующих патронов и может быть принята за стандартную на территории России. Согласно закону "О стандартизации в Российской Федерации" (Федеральный закон от 29 июня 2015 г. №162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации", действующий) целью стандартизации в России является "оптимизация и унификация номенклатуры продукции, обеспечение ее совместимости и взаимозаменяемости, сокращение сроков ее создания, освоения в производстве, а также затрат на эксплуатацию и утилизацию". Следовательно, разрабатывая и внедряя новые типы фильтрующих патронов для очистки сточных вод от различных загрязнителей, нужно руководствоваться принципами стандартизации и обеспечивать возможность совместимости и взаимозаменяемости ранее выпущенных фильтрующих патронов и вновь разработанных. Для этого необходимо обеспечить наличие у вновь разрабатываемых фильтрующих патронов таких существенных признаков, как корпус, имеющий боковую цилиндрическую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы, а также наличие в верхней части корпуса наружного сплошного фланца по периметру корпуса и проушин для строповки и перемещения фильтрующего патрона.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка простой, дешевой и надежной конструкции фильтрующего патрона с наружным сплошным фланцем по периметру корпуса, обеспечивающей лучшую из известных очистку сточной воды от листьев и возможность установки на опорное кольцо внутри канализационного колодца.
Данная задача стала с 2013 года чрезвычайно важной ввиду выхода Постановления правительства №644 (Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации (с изменениями на 29 июня 2017 года, действующий)), запрещающего сбрасывать в ливневую канализацию листья. Листья в настоящее время являются одной из главных причин закупорки коллекторов и больших трат на их прочистку. Особенно ввиду того, что листья образуются и загрязняют ливневый сток регулярно каждый год осенью. Данный факт несомненно требует разработки простых, дешевых и надежных фильтрующих патронов, которые можно было бы установить в каждый люк, независимо от глубины имеющегося колодца.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении времени работы фильтрующего патрона с наружным сплошным фланцем и строповочными проушинами по листьям без обслуживания, при прочих равных условиях.
Здесь и далее под временем работы фильтрующего патрона по листьям без обслуживания, при прочих равных условиях подразумевается время работы фильтрующего патрона стандартной высоты и диаметра при поступлении на него стока со стандартной производительностью, со стандартным количеством листьев в нем, которое фильтр сможет проработать без обслуживания его персоналом, то есть без извлечения из него накопившихся листьев.
Заявляемый технический результат достигается тем, что фильтрующий патрон для очистки воды, содержащий корпус, имеющий боковую цилиндрическую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы, а также в верхней части корпуса имеющий наружный сплошной фланец по периметру корпуса и проушины для строповки и перемещения фильтрующего патрона, внутренний объем которого, ограниченный боковой цилиндрической стенкой и водопроницаемыми концами, пуст, а на его нижнем водопроницаемом конце размещена решетка.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности полезной модели рассматривается ее описание с привлечением сопровождающих чертежей.
Фиг. 1. Общий вид в разрезе фильтрующего патрона, установленного на опорное кольцо в бетонный колодец ливневой канализации.
Предлагаемый чертеж иллюстрирует только один предпочтительный вариант выполнения полезной модели и поэтому не может рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое не включает другие варианты ее исполнения.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 представлено схематичное изображение заявляемого фильтрующего патрона, установленного в железобетонный колодец для очистки стока в сети ливневой канализации, где обозначены: 1 - фильтрующий патрон, 2 - железобетонный колодец, 3 - сплошной фланец фильтрующего патрона, 4 - опорное кольцо, 5 - проушины для строповки и перемещения фильтрующего патрона, 6 - решетка на нижнем водопроницаемом конце, 7 - водонепроницаемая боковая стенка.
Фильтрующий патрон 1 установлен при помощи сплошного фланца 3 внутри железобетонного канализационного колодца 2 на опорном кольце 4 (при помощи проушин для строповки и перемещения фильтрующего патрона 5). Неочищенная вода с листьями поступает сверху на фильтрующий патрон 1, ограниченный водонепроницаемой боковой стенкой 7 и водопроницаемыми концами, очищается в нем на решетке 6 и выходит уже очищенной из нижней части фильтрующего патрона 1.
Рассмотрим подробно загрязнитель ливневого стока "листья" и его отличия от другого загрязнителя, для очистки от которого предназначены известные ранее фильтрующие патроны, а именно - от взвешенных веществ.
Под взвешенными веществами обычно подразумевается песок, глина и другие мелкие частицы, всегда присутствующие в ливневом стоке, текущем по дорогам. Как правило, очистка стока от них производится на фильтрующих средах (синтепон, дорнит, лавсан и другое) или в тонкополочных модулях (в которых происходит отстаивание взвешенных веществ).
Следует отметить, что взвешенные вещества при их оседании на фильтрующей среде создают барьер, который препятствует протеканию воды через эту среду.
Рассматриваемый загрязнитель "листья" похож на взвешенные вещества, но с существенными отличиями. Главное отличие заключается в том, что листья, скапливаясь на решетке, практически не создают преграды для дальнейшего движения жидкости через них, ввиду их больших размеров и неровной формы.
Благодаря этому возможно делать фильтрующие патроны для листьев большой емкости (а следовательно и большим временем работы между прочистками фильтрующего патрона), просто увеличивая свободное пространство перед решеткой. Такой подход не справедлив для мелких взвешенных веществ, так как в данном случае увеличение объема над фильтрующей средой не приведет к увеличению ресурса, так как взвешенные вещества, образуя слой небольшой толщины над фильтрующей средой, будут препятствовать протеканию через них воды.
Сужая сферу применения заявляемого фильтрующего патрона до очистки воды только от листьев и убирая очищающую загрузку (частным случаем которой является фильтрующая среда) из фильтрующего патрона, мы получаем конструкцию, позволяющую очищать сток от большого количества листьев без необходимости постоянной прочистки этого фильтрующего патрона.
Тем самым то, что фильтрующий патрон для очистки сточной воды, содержащий корпус, имеющий боковую цилиндрическую водонепроницаемую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы, имеет внутри пустой объем, ограниченный боковой цилиндрической стенкой и водопроницаемыми концами, и имеет решетку на нижнем водопроницаемом конце, обеспечивает достижение технического результата.
Однако следует отметить, что при необходимости глубокой очистки любой из фильтрующих патронов, описанных ранее, может использоваться после заявляемого фильтрующего патрона с целью доочистки стока.