УЧАСТОК КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СТОЧНЫХ ВОД

Настоящая полезная модель относится к водоочистным сооружениям мегаполиса или крупного промышленного района и может найти применение в системе транспортирования сточных вод к его водоочистному комплексу, требующего постоянного контроля за состоянием конструкции канализационных тоннелей и/или трубопроводов.
Известно, что в подавляющем большинстве водоочистные сооружения образованы из железобетонных канализационных тоннелей и/или трубопроводов. Причем, крупные тоннели выполняют функцию канализационного коллектора. Как в упомянутых тоннелях, трубопроводах, так и в коллекторе движение сточной жидкости сопровождается биологическими процессами вследствие жизнедеятельности микроорганизмов, которые выделяют кислоты, разрушающие железобетонные конструкции этих канализационных устройств. Появление кислоты на стенках этих устройств связано с выделением из сточных вод газов, из которых наиболее агрессивные сероводород, углекислый газ, аммиак метан, кислород. Последние в зависимости от концентрации определяют взрывоопасность газовой среды и процессы разложения газовой среды и процессы разложения органических веществ аэробные или анаэробные. Появление агрессивных газов в системе канализационных устройств, особенно, коллекторов, также обусловлено сбросом сточных вод от предприятий, а также за счет смешения различных сточных вод с различными концентрациями составляющих их ингредиентов, образующих газы которые также участвуют в метаболическом процессе жизнедеятельности микроорганизмов, выделяющих кислоты. Соответственно, в зависимости от концентрации газов в подсводном пространстве коллектора, либо тоннелей, представляющих собой тот или иной участок канализационной системы сточных вод, при безнапорном течении жидкости на его стенках и технологическом оборудовании образуется коррозия, приводящая к снижению их эксплуатационных свойств.
В настоящее время диагностирование состояния таких участков, шахт и технологического оборудования в них стало одной из актуальнейших задач. Для установления их состояния осуществляется непосредственный досмотр с замером остаточного сечения железобетона, арматуры, деталей технологического оборудования, из которых он сформирован. Метод достаточно трудоемкий, сопровождается оценкой причин разрушения по химическому анализу кернов с продуктами разрушения, составу сточных вод и газов на момент осмотра. Кроме того, трудно в период разового посещения сделать выводы о комплексной оценке состояния участка канализационной системы сточных вод, а именно, тоннеля, шахты, прогнозировать развитие разрушений и соответственно, необходимость выполнения работ по ремонту или реконструкции разрушенных участков.
Между тем известно много устройств для проверки состояния внутренней поверхности железобетонных конструкций канализационной систем сточных вод.
Например, Заявка JP №2006162439 (опубл. 22.06.2006) «Устройство для проверки внутренней поверхности бетонных конструкций» Это устройство содержит CCD-камеру для создания широкоугольного изображения, передвижное устройство с прямозубым цилиндрическим зубчатым колесом для передвижения камеры вперед и назад с постоянной скоростью, контрольный прибор, дисплей, записывающее устройство для отображения и записи фотоснимков, светоизлучающий диод.
Известен Патент US №7164476 (опубл. 16.11.2007) «Способ и система для определения дефектов трубопровода». Этот способ основан на проведении сканирования и определении дефектов в канализационном трубопроводе, который устраняет необходимость останавливать и поворачивать отображенные рисунки. По трубопроводу движется самопередвигаемое устройство, на котором размещается CCD-камера, происходит автоматический сбор данных, которые передаются на компьютер для отображения в реальном масштабе времени внутренней поверхности трубы с объемной информацией для эффективного и быстрого анализа. Данные включают оцифрованные снимки, представленные в виде горизонтальной развертки внутренней поверхности трубопровода. Оцифрованные данные могут сохраняться для дальнейшего анализа, вычислений и для использования для поддержки программного обеспечения.
К способам диагностики и диагностирующим устройствам, размещаемым на передвижных тележках, относятся и технические решения, описанные в патентных документах DE №4313104, опубл. 27.10.1994; DE №19620239, опубл. 17.07.1997; DE №19651433, опубл. 11.12.1997; US №5745232, опубл. 28.04.1998; DE №20308761, опубл. 14.10.2004; DE №102005031783, опубл. 11.01.2007. Диагностирующие устройства содержат, как правило, лазерные источники и камеры для съемки облученной поверхности.
Известно и бесконтактное определение постоянства объема бетонного туннеля по заявке JP №2002-257744 (опубл. 11.09.2002). Это определение проводится с помощью радара и ИК-детектора, размещаемых на перемещаемой тележке, на которой находится и оборудование для формирования изображения. Пустоты и полости на внутренней поверхности и в невидимой части бетонной конструкции определяются в разные моменты времени; проводится морфологический анализ трещин, основанный на анализе информации о дефектах на поверхности бетона; измеряется угол трещины, переходящей от поверхности вовнутрь бетонной конструкции. Информация, полученная с помощью радара, дополняется температурной информацией, полученной с помощью ИК-детектора, давая, таким образом, полную оценку степени риска растрескивания (выкрашивания) бетона.
По заявке DE №19521895, опубликованной 19.12.1996, «Способ обследования канализационной трубы и окружающей области», предусматривается использование тележки, оборудованной системой, содержащей источник/приемник электромагнитных волн, который постоянно вращается вокруг оси, расположенной вдоль канализационного коллектора, и постоянно излучает электромагнитную энергию, например, микроволны с частотой 60 Гц в направлении стенки коллектора. Система постоянно измеряет интенсивность энергии, полученной от стенки и окружающей области. Данные об интенсивности отраженной энергии относительно угла вращения сохраняются в памяти. Движение тележки вдоль изолиний интенсивностей отражается на экране в форме постоянно развертываемого рисунка.
По заявке японского заявителя выдан американский патент US №7131344 «Способ и устройство контроля внутренней поверхности подземных трубопроводов» (опубл. 02.06.2005). Изобретение относится к устройствам и способам для инспекции внутренней поверхности подземных труб, выполненных из бетона, и, более конкретно, к проверке бетонных подземных коллекторов. Устройство по данному изобретению делает возможным проводить контроль не только внутренней поверхности бетонного коллектора, но и контролировать наличие разрушений (полостей, трещин) на внешней стороне подземной трубы, т.е. проводить контроль сплошности бетонной конструкции. В результате реализации способа с помощью описанного устройства получается детальное изображение внутренней поверхности трубопровода и компьютерное изображение трещин и неоднородностей структуры внутренней поверхности в трехмерном изображении. Данное техническое решение может быть также использовано для контроля труб малого диаметра таких, как боковые отводы главного канализационного коллектора.
Устройство по данному изобретению представляет собой самодвижущуюся тележку, которая размещается внутри трубопровода, и наземного контрольного устройства. На тележке имеется антенна радара, камера, снабженная объективом типа «рыбий глаз», гироскоп, лазерный сенсор и ИК-система.
Учитывая, что газовая коррозия является наиболее часто встречающимся процессом разрушения тоннеля, шахты, технологического оборудования, то применение таких способов и устройств носит кратко временный характер и не позволяет своевременно установить критичное значение коррозии на стенках бетонного тоннеля или трубопровода.
Известен патент РФ №2075542 на изобретение «Способ защиты от коррозии» (опубл. 20.03.1997), который раскрывает способ катодной защиты железобетонной отделки канализационных систем сточных вод.
Он предусматривает наличие участка канализационной системы (состоящей из коллекторов и трубопроводов), снабженной смотровыми камерами, и нанесенного на стенки коллекторов антикоррозионного покрытия для создания и поддержания защитного потенциала на коррозируемой поверхности, причем на поверхности отделки в ее надводной части смонтирована металлическая сетка, которая соединена с катодом источника питания, на поверхность сетки нанесен слой токопроводящего раствора, например шугитобетона, толщиной слоя, равной ширине ячейки металлической сетки. Кроме того, в данном устройстве имеется измерительная аппаратура, позволяющая постоянно вести измерение, в процессе которого определяет продольное сопротивление токопроводящего слоя, для чего используется соответствующая формула. В результате имеет место быть постоянная катодная защита участка канализационной системы, что обеспечивает ему постоянную защиту от коррозии.
Этот известный участок канализационной системы сточных вод выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками предлагаемого участка канализационной системы сточных вод. Однако прототип имеет существенный недостаток, который обусловлен сложностью определения коррозии, так как необходимо иметь катодную защиту по всей площади участка канализационной системы сточных вод. Кроме того, данное устройство имеет сложную конструкцию и трудоемкую технологию изготовления. Более того, оно не позволяет определить место и источник опасных сбросов в канализацию соответствующих стоков.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового участка канализационной системы сточных вод с достижением следующих технических результатов:
- упрощение конструкции и снижение трудоемкости ее изготовления при обеспечении постоянного контроля за развитием коррозии на внутренней поверхности железобетонных конструкций участка канализационной систем сточных вод.
- получение возможности определения места и источника опасных сбросов в канализацию соответствующих стоков.
Поставленная задача решена следующим образом. В известном участке канализационной системы сточных вод, содержащем, по меньшей мере, две канализационные шахты, железобетонный коллектор или трубопровод, соединенный с шахтами, по которому могут протекать сточные воды, и измерительный прибор, СОГЛАСНО настоящей полезной модели, в канализационных шахтах над коллектором или трубопроводом расположен измерительный прибор, в качестве которого применен измерительный комплекс, включающий газоанализатор и связанный с пультом обработки информации, расположенной вне участка канализационной системы.
Есть вариант, по которому газоанализаторы последовательно соединены, и, начиная с первого измерительного комплекса все последующие имеют исходный уровень оценки газовой среды предыдущего газоанализатора.
Такое новое техническое решение всей своей новой совокупностью существенных признаков позволяет упростить конструкцию, облегчить технологию контроля за развитием коррозии на внутренней поверхности железобетонных конструкций канализационной системы и определить места и источники опасных сбросов в канализацию.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемую полезную модель можно признать новой.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
Фиг.1 - Фронтальный разрез участка канализационной системы сточных вод.
Фиг.2 - Вид сверху участка канализационной системы сточных вод.
Участок канализационной системы сточных вод содержит, по меньшей мере, две последовательно расположенные на расстоянии друг от друга канализационные шахты 1, 2 и железобетонный коллектор или трубопровод 3 со сточными водами 4, протекающими от шахты 1 к шахте 2. Кроме того, имеется измерительный прибор 5, в качестве которого применен измерительный комплекс, включающий газоанализатор (на чертеже не показаны) и связанный с пультом обработки информации 6, расположенной вне участка канализационной системы. В частности, он может быть расположен в управлении водоочистного городского комплекса. (На чертеже не показан).
В канализационных шахтах 1, 2 над коллектором или трубопроводом 3 расположен измерительный комплекс 5, с которым информационно связан пульт обработки информации 6.
Есть вариант, по которому газоанализаторы в измерительных комплексах 5 последовательно соединены, и, начиная с первого измерительного комплекса все последующие имеют исходный уровень оценки газовой среды предыдущего газоанализатора в другом измерительном комплексе. Причем все они связаны с пультом обработки информации 6, расположенной вне участка канализационной системы. В результате удается отслеживать изменения газовой среды от шахты к шахте и по уровню изменения этой среды судить о вероятности коррозионного разрушения железобетонного коллектора и/или тоннеля.
Заявляемый участок канализационной системы сточных вод работает следующим образом.
Сточные воды 4 протекают по железобетонному коллектору и/или тоннелю 3 от верхней по течению шахты 1 до шахты 2 и далее к следующим шахтам (на чертеже не показаны). Канализационные шахты 1, 2 конструктивно могут отличаться друг от друга, т.к. могут выполнять различные технологические задач, например, шахта может служить для спуска персонала в коллектор для проведения осмотра или для подключения сточных вод от вышележащего коллектора и т.д. Соответственно на различных участках железобетонного коллектора и/или тоннеля могут протекать различные по составу сточные воды, которые в свою очередь, в результате массообменных процессов выделяют в подводное пространство коллекторов газы с различным составом и различными концентрациями.
Для измерения состава газов и их концентраций, а также их физических параметров на перекрытиях с технологическим оборудованием установлены измерительные комплексы, включающие газоанализатор 5.
В измерительном комплексе имеются газоанализатор 5, настраиваемый на газы, вероятность появления которых наиболее высока, термометр, определяющий температуру газовой среды, точку росы, прибор для измерения влажности, аккумулятор или другой источник энергии (на чертеже не показаны).
Измерительный комплекс 5 информационно связан с пультом обработки информации 6, с помощью проводных или беспроводных средств связи. Например, они могут быть связаны через передающую антенну 7. Информация от нее поступает в упомянутый пульт. По результатам обработки может быть установлена концентрация газов в местах измерения и возможность наличия процессов коррозионного разрушения.
По полученным результатам измерения газовой среды в шахту может опускаться работник и осмотреть визуально железобетонный коллектор 3 в течение определенного времени. Это позволяет уточнить уровень разрушения коллектора и/или трубопровода.
Результаты обработки могут показать время сброса агрессивных сточных вод, время пребывания в коллекторе, изменение концентрации по пути движения сточной жидкости.
В частности, измерительный комплекс может состоять из двух приборов:
1. ВМ25 - прибор французского производства, который позволяет одновременно измерять концентрации 5-тьи газов непрерывно в течение 40-120 часов.
2. ТЛАД MPS 430 - прибор отечественного производства и одновременно еще измеряющий температуру, влажность окружающей среды в течение более 600 часов
Таким образом, достигается технический результат заявляемого участка канализационной системы сточных вод, который заключается в упрощении конструкции и облегчении технологии контроля за развитием коррозии на подсводе коллектора или трубопровода, и возможности определения места и источника опасных сбросов в канализацию.