СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДОВ И СТОЯКОВ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ
METHOD FOR CLEANING PIPES AND RISERS OF SEWAGE NETWORK

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам очистки трубопроводов и стояков канализационной сети населенных пунктов и промышленных предприятий от отложений и засоров в процессе их эксплуатации. При этом необходимость очистки трубопроводов вызывается непостоянством гидравлического режима в канализационных сетях и неблагоприятным рельефом, что является основной причиной образования отложений в них, а также случайным попаданием в трубопроводы и стояки не транспортируемых сточной водой предметов, образующих их засорение [1].
Известны многие способы профилактической очистки отложений и устранения засорений в трубопроводах, основанные на гидродинамическом, гидравлическом или механическом методах их реализации.
Гидродинамическая очистка заключается в размыве и выносе в виде отдельных частиц осадка сточных вод струей воды, подаваемой под большим напором непосредственно в трубопровод по шлангу от специальных машин [1]. Этот метод позволяет полностью механизировать работу по удалению отложений в трубопроводах, но требует дорогостоящего технического оснащения.
Гидравлическая очистка от отложений (осадка) в трубопроводах основывается на размывающей и транспортирующей способности потока сточной или привозной воды. С этой целью в трубопровод помещают плавучий снаряд в виде надувного резинового шара, заключенного в брезентовую камеру, или полого металлического цилиндра меньшего диаметра, сдерживаемый при перемещении в нем с помощью ручной лебедки, обеспечивая тем самым протекание с большей скоростью потока сточной или нагнетаемой воды в образовавшемся зазоре между стенками трубопровода и снаряда [1]. Недостатками данного способа являются низкая эффективность при малых напорах сточных вод, большой расход дополнительно используемой воды.
При механической очистке удаление осадка в трубопроводе производится путем его сгребания к смотровому колодцу и подъема на поверхность земли. Устранение засорения осуществляется с помощью трубы малого диаметра, проволоки или гибкого шланга, разбивкой засора вручную или с применением высоконапорных установок, а также вплоть до разборки части канализационной сети на отдельные элементы [1]. Наличие многообразия приемов устранения засора больше свидетельствует не о широких возможностях решения этой проблемы, а указывает на сложность и необходимость поиска ее решения более эффективными способами.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ очистки внутренней поверхности трубопроводов от отложений [2], который заключается в формировании саморазрушающегося поршня с последующим его перемещением в трубопроводе. При этом поршень формируют путем подачи инертного хладагента в заполненный водой трубопровод над ее стационарной поверхностью.
Общими признаками прототипа и предлагаемого способа являются формирование саморазрушающегося поршня и перемещение поршня в трубопроводе.
К недостаткам технического решения, рассматриваемого в качестве прототипа, можно отнести следующие:
- стационарность поверхности воды в трубопроводе обеспечивается двусторонним его перекрытием;
- формирование саморазрушающегося поршня сопряжено с необходимостью подвода инертного хладагента в зону его образования и большим расходом хладагента из-за открытости системы протекания процесса;
- неприменимость способа для устранения засоров;
- перемещение саморазрушающегося поршня связано с необходимостью применения силового воздействия на него при помощи специального устройства.
Задача изобретения - изменение местоположения формирования саморазрушающегося поршня, расширение функциональных достоинств, снижение материальных и энергетических затрат при осуществлении.
Это достигается тем, что для обеспечения возможности очистки как трубопроводов, так и стояков в их единстве взаимосвязей при ней по общей технологической схеме «саморазрушающийся поршень-стояк-трубопровод» на засоренном участке трубопровода самотечной канализационной сети в смотровой канализационный колодец со стороны входа водных стоков в трубопровод предварительно подобно стояку временно в качестве приспособления размещают направляющий трубчатый путепровод общей высотой над ним не менее двукратной глубины колодца и его нижний конец податливой части путепровода, например, в виде сильфона вставляют в трубопровод, а затем в наружный обрез недеформируемой гладкотрубчатой части путепровода или стояка вводят соразмерный по диаметру с ним предварительно сформированный саморазрушающийся поршень и обеспечивают ему за счет сил тяжести ускоренное движение в системе путепровод-трубопровод или стояке и встречное соударение с засором в трубопроводе или стояке вплоть до его удаления.
Этот способ очистки применим и для случая одновременного засорения системно соединяемых при эксплуатации между собой стояка и трубопровода.
Данная совокупность общих существенных признаков необходима и достаточна при любой реализации изобретения.
Кроме того, техническое решение отличается в своем развитии и уточнении совокупностью существенных признаков, относящихся к частным случаям его выполнения и использования.
Так, ввод монолитного саморазрушающегося поршня в трубопровод длиной более полутора его диаметра через направляющий трубчатый путепровод со сложным профилем его податливой части является практически невозможным. А в случае когда саморазрушающийся поршень в целом образуют в виде гирлянды из отдельных составляющих поршней, т.е. каждого меньшей длины, и с центральным отверстием в них, размещая последние друг за другом через их центральные отверстия на гибкой подвеске, можно легко через путепровод направлять в трубопровод сборный саморазрушающийся поршень большей массы и создавать больший суммарный импульс воздействия на засор при очистке трубопровода. При этом по длине извлеченного участка подвески при очистке трубопровода судят о месте засора в нем.
Для обеспечения возможности формообразования саморазрушающегося поршня требуемого состава непосредственно на рабочем месте при очистке трубопровода его образуют как целое из отдельных дисков различного состава путем смерзания через прослойку воды между ними за счет внутреннего хладосодержания.
В особо тяжелых случаях засорения трубопровода при большом расстоянии между канализационными колодцами для создания дополнительного ускорения поршня больше, чем ускорение свободного падения, при формировании саморазрушающегося поршня в нем с задней стороны формируют глухое отверстие, в которое устанавливают его движитель с реактивной тягой, например пороховой.
При очистке трубопровода от отложений сложного характера, требующей послойного их удаления, необходимо использовать механизм очистки как химического воздействия, так и механизм контактного взаимодействия при движении поршня. Это реализуется так, что сначала в трубопровод вводят поршень, образованный из водных растворов моющих средств, а затем ледяной поршень, полученный замораживанием воды, а при необходимости повторного ввода поршней в трубопровод эту последовательность сохраняют вплоть до его очистки.
В практике возникают ситуации по удалению засора из трубопровода, когда необходимо применение поршней, создаваемых из водных растворов моющих средств с высокой их концентрацией из дорогостоящих веществ, тогда становится целесообразным изготавливать их в виде «матрешки». В этом случае предварительно формируют ледяной стержень размером меньше требуемого диаметра саморазрушающегося поршня, а затем на последний намораживают оболочку необходимой толщины из водных растворов моющих средств для получения окончательного размера поршня.
Очистка трубопроводов и стояков от местных отложений и засоров производится за счет встречного соударения саморазрушающегося поршня с ними при его движении под действием сил тяжести и химического воздействия на них в случае формирования поршня на основе водных растворов моющих средств.
Для проведения очистки сначала в соответствующих формах, например, из полимера путем замораживания воды или водных растворов моющих средств в морозильных устройствах при температуре минус 10…20°C заготавливают поршни (снаряды) определенного типоразмера. При необходимости применения их в специальных контейнерах доставляют на место очистки трубопровода.
Общая структура взаимосвязи элементов технологического оснащения осуществления данного способа применительно к очистке трубопровода приведена на фиг.1
0
1
2
1
1
2
1
1
1
½
½
На засоренном участке трубопровода 1 (диаметр d=100 мм), расположенного под землей 2 (на глубине h=1,5 м), в смотровой колодец 3 со стороны входа сточных вод помещают трубчатый путепровод (диаметр d=105 мм), состоящий из недеформируемой 4 и податливой 5 его частей, нижний конец последней вставляют в раструб трубы канализационной сети. При вводе поршня (d=98 мм, l=140 мм, масса m=1 кг) в верхний обрез путепровода над трубопроводом 1 высотой h=3 м поршень на входе в трубопровод приобретает скорость V=(2gh)=(2·9,81·3)=7,8 м/с с импульсом p=m·V=1·7,8=7,8 кг·м/с [3]. В случае неупругого соударения поршня массой m=1 кг при скорости встречи V=7,8 м/с с неподвижным засором массой m=2 кг (V=0) оба тела продолжат движение по трубопроводу (без учета коэффициента трения) со скоростью V=(m·V+m·V)/(m+m)=7,8/3=2,6 м/с до остановки в следующем смотровом колодце 3.
Кроме того, отличие процесса реализации очистки стояков от очистки трубопроводов состоит в том, что исключается необходимость использования технологического оснащения в виде путепроводов.
В другом случае для интенсификации процесса очистки, в зависимости от структуры отложений и засоров трубопроводов и стояков, используют механизм химического воздействия на них с помощью поршней, изготовляемых замораживанием из водных растворов моющих средств, например, таких как гидроксид натрия и гипохлорид натрия или 5%-ный водный раствор «Мономер ВО-65», 5%-ный водный раствор сернокислого хрома 1-3 и сульфонол 3-6 [4].
Применение данного способа позволяет снизить эксплуатационные затраты на содержание канализационной сети и повысить надежность ее функционирования.
Источники информации
1. Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжения: Справочник / Под ред. В.Д. Дмитриева, Б.Г. Мишукова, - 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. - 383 с.
2. Патент РФ №2005570, опубл. 15.01.1992, МПК5 B08B 9/04, B08B 9/00.
3. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982, 520 с.
4. Патент РФ №2075356, опубл. 20.03.1997, МПК6 B08B 9/04.