РЕЗЕРВУАР ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА НЕРАВНОМЕРНО ПОСТУПАЮЩЕЙ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ
RESERVOIR FOR CONTROL OF FLOW OF UNEVENLY SUPPLIED POLLUTED WATER

Изобретение относится к канализационным сооружениям, а именно к резервуарам для регулирования расхода загрязненной воды преимущественно систем дождевой канализации.
Такие резервуары известны, например, из следующих источников: М.И.Алексеев, A.M.Курганов. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий (учебное пособие), М., С-Пб, 2000, с.188, рис.7.13 /1/; патент №2131500, E03F 5/10, 1999 /2/; B.C.Дикаревский и др. Отведение и очистка поверхностных сточных вод (учебное пособие), Л., Стройиздат, 1990 г., с.116-117 /3/.
Наиболее близким аналогом патентуемого резервуара можно считать резервуар по источнику /1/. Он содержит корпус, подводящий трубопровод, систему отвода зарегулированного потока воды, переливную систему, перегородки для разделения резервуара на последовательно заполняемые водой и опорожняемые в обратном порядке секции с наклонным дном и систему передачи воды между секциями. Система передачи воды между секциями выполнена в виде вмонтированных в перегородки секций у их дна водопропускных окон с поворотными заслонками и переливных кромок перегородок. Корпус резервуара имеет прямоугольную в плане форму, перегородки секций расположены параллельно, дно резервуара имеет наклон к заполняемой первой крайней секции, к этой периферийной секции подключен подводящий трубопровод. Система отвода зарегулированного потока воды выполнена в виде отводящего трубопровода, подключенного к указанной крайней секции.
Загрязненная вода поступает по подводящему трубопроводу в заполняемую первой крайнюю секцию, откуда расчетная часть воды выводится по отводящему трубопроводу на очистку. Когда расход воды через подводящий трубопровод превышает расход воды через отводящий трубопровод, то первая секция резервуара напоняется и при достижении определенного уровня начинают последовательно заполняться другие секции резервуара путем перетекания воды через перегородки. При уменьшении расхода поступающей загрязненной воды начинается опорожнение резервуара. Понижение уровня воды в первой секции приводит к открытию водопропускных окон и опорожнению секций в порядке, обратном их заполнению водой. При этом предполагается, что накопившийся на дне резервуара осадок сползает под действием зарегулированного потока воды к отводящему трубопроводу.
Один из недостатков известного резервуара состоит в сложности конструкции системы передачи воды между секциями, ввиду наличия подвижных частей - поворотных заслонок - и необходимости обеспечения их плотного прилегания в закрытом положении к водопропускным окнам перегородок.
Другой недостаток прототипа заключается в ненадежности его работы из-за возможного нарушения плотности прилегания поворотных заслонок к водопропускным окнам вследствие коррозии поворотных заслонок, попадания между ними и водопропускными окнами частиц загрязнений, содержащихся в воде, и наличия отложений на дне резервуара.
Кроме того, в данном резервуаре не обеспечивается необходимая полнота удаления осадка с его дна, что объясняется образованием отложений и недостаточной интенсивностью смыва осадка водой при открывании водопропускных окон.
Патентуемое техническое решение направлено на создание резервуара с наиболее простым и достаточно полным удалением осадка.
Технический результат от использования изобретения состоит в упрощении конструкции и повышении надежности работы системы передачи воды между секциями, а также в повышении полноты удаления осадка с дна резервуара.
Для достижения этого технического результата система передачи воды между секциями выполнена в виде сифонов, проходящих сквозь перегородки в их верхней части, при этом концы сифонов опущены к дну смежных секций вблизи перегородок (п.1 формулы).
Наличие сифонов, то есть труб, упрощает систему передачи воды между секциями, поскольку отсутствуют поворотные заслонки и водопропускные окна, между которыми должно быть обеспечено плотное соединение. Отсутствие указанных частей и замена их на сифоны повышает надежность работы системы передачи воды между секциями, а следовательно, и всего резервуара, так как исключается возможность нарушения плотности прилегания поворотных заслонок к водопропускным окнам.
Выполнение сифонов проходящими сквозь перегородки в их верхней части позволяет максимально заполнять водой объем каждой секции перед заполнением последующей. Расположение концов сифонов у дна смежных секций повышает полноту удаления осадка с дна резервуара, поскольку используется большая энергия истекающих из концов сифонов водяных струй для предотвращения отложений при заполнении секций водой и для интенсивного смыва, а также транспортирования загрязнений при опорожнении секций.
Согласно п.2 формулы смежные секции соединены дополнительными трубопроводами, проходящими сквозь перегородки входными концами, расположенными выше сифонов в секциях, заполняемых первыми, а выходные концы дополнительных трубопроводов расположены в смежных секциях у наиболее повышенных участков их дна.
Установка этих трубопроводов направлена на повышение полноты удаления осадка с дна резервуара, поскольку используется большая энергия истекающих из выходных концов дополнительных троубопроводов водяных струй для предотвращения отложений и интенсивного смыва и транспортирования загрязнений к пониженным участкам дна секции резервуара.
В соответствии с п.3 формулы корпус резервуара имеет круглую или приближенную к ней в плане форму, перегородки расположены коаксиально, дно резервуара имеет наклон к его центру, подводящий трубопровод подключен к центральной секции с размещением его выходного конца вблизи перегородки, а выходной конец подводящего трубопровода и концы дополнительных трубопроводов и сифонов, наиболее удаленные от центра резервуара, оборудованы тангенциально ориентированными соплами.
Такое выполнение повышает полноту удаления осадка со дна резервуара за счет использования гидродинамических сил струй воды и создания вращательного движения воды в секциях, способствующего перемещению осадка и концентрированию его в наиболее пониженных участках дна секций.
Для повышения полноты удаления осадка из центральной секции резервуара система отвода зарегулированного потока воды выполнена в виде насоса для откачивания воды, расположенного в центре резервуара, и связанного с этим насосом трубопровода (п.4 формулы).
Патентуемый резервуар для регулирования расхода неравномерно поступающей загрязненной воды поясняется примером, где на фиг.1 показан вид этого резервуара в плане; на фиг.2 - то же, разрез 1-1 с фиг.1.
Регулирующий резервуар в системе дождевой канализации заполняется загрязненным дождевым стоком периодически и неравномерно, что приводит к частичному осветлению дождевых вод и выпадению значительного количества взвешенных веществ на дно резервуара.
Резервуар содержит корпус 1, подводящий загрязненную воду в трубопровод 2, систему отвода зарегулированного потока воды, переливную систему в виде лотка 3 и трубопровода 4, перегородки 5 для разделения резервуара на последовательно заполняемые водой и опорожняемые в обратном порядке секции 6, 7, 8 с наклонным дном 9 и систему передачи воды между секциями, которая выполнена в виде сифонов 10, проходящих сквозь перегородки 5 в верхней части перегородок. Сифоны представляют из себя изогнутые трубы определенного диаметра, концы которых опущены к дну смежных секций вблизи перегородки. Так, у одних сифонов 10 одни концы опущены до дна секции 8, а противоположные концы - до дна смежной секции 7; у других сифонов 10 одни концы достигают дна секции 7, а противоположные концы - до дна смежной секции 6. Из чертежа понятно, что концы сифонов, расположенные в секции 7, находятся у наиболее повышенных участков дна этой секции, а противоположные концы сифонов находятся у наиболее пониженных участков дна смежной секции 8. Аналогично, одни концы сифонов расположены у наиболее повышенных участков дна секции 7, а противоположные концы - у наиболее пониженных участков смежной секции 6.
Смежные секции 6, 7 и 7, 8 соединены дополнительными трубопроводами 11, проходящими сквозь перегородки 5 своими входными концами. Входные концы трубопроводов 11 расположены выше сифонов в секциях, заполняемых первыми, то есть входные концы сообщены соответственно с секцией 6 и с секцией 7. Выходные концы дополнительных трубопроводов 11 расположены в смежных секциях у наиболее повышенных участков их дна: в секции 7, смежной секции 6, и в секции 8, смежной секции 7.
Корпус 1 резервуара имеет круглую в плане форму. Возможна форма корпуса, приближенная к кругу, например эллипсная. Перегородки 5 расположены коаксиально с образованием центральной секции 6 и кольцевых секций 7, 8. Секции с наклонным дном 9 образуют дно резервуара с наклоном к его центру. Подводящий трубопровод 2 подключен к центральной секции, его выходной конец размещен вблизи перегородки, разделяющей центральную секцию 6 и секцию 7. Выходной конец подводящего трубопровода 2, выходные концы сифонов 10 и дополнительных трубопроводов 11, наиболее удаленные в секциях от центра резервуара, оборудованы тангенциально ориентированными соплами 12, 13 и 14.
Система отвода зарегулированного потока воды выполнена в виде насоса 15 для откачивания воды, расположенного в центре резервуара, и связанного с этим насосом трубопровода 16.
Резервуар работает следующим образом. Загрязненная вода (например, дождевой сток) по подводящему трубопроводу 2 поступает в центральную секцию 6, заполняя ее объем. Под действием тангенциально ориентированного сопла 12 выходного конца трубопровода 2 воде в центральной секции сообщается вращательное движение, способствующее перемещению взвешенных частиц к центру резервуара. Под действием гидродинамических сил струй воды, истекающих из этого сопла, происходит взмучивание и предотвращение отложений на дне секции. На описанные процессы положительно влияет размещение выходного конца подводящего трубопровода вблизи перегородки 5.
Одновременно с поступлением воды в резервуар она откачивается насосом 15 из центра резервуара и по трубопроводу 16 отводится из него.
В случае наполнения центральной секции до уровня, необходимого для срабатывания сифонов, избыточная вода передается по сифонам из центральной секции 6 в секцию 7. Благодаря тангенциально ориентированным соплам 13 выходных концов сифонов воде в секции 7 сообщается вращательное движение, способствующее перемещению взвешенных частиц к наиболее пониженным участкам секции 7, то есть к перегородке между секциями 7 и 6, где размещены сопла выходных концов сифонов. Кроме того, гидродинамические силы струй воды, истекающих из сопел выходных концов сифонов, взмучивают и предотвращают отложения.
При наполнении центральной секции водой выше сифонов вода поступает во входные концы дополнительных трубопроводов 11 и со значительной высоты сливается на дно секции 7, истекая из тангенциально ориентированных сопел 14 выходных концов трубопроводов 11. Эти сопла способствуют организации вращательного движения воды в секции 7, взмучивают и предотвращают отложения, обеспечивают интенсивный смыв и принудительное транспортирование загрязнений к пониженным участкам дна секции 7 резервуара, то есть к перегородке, разделяющей секции 7 и 6, где размещены концы сифонов.
В дальнейшем при наполнении секции 7 до уровня, необходимого для срабатывания сифонов между секциями 7 и 8, избыточная вода передается по сифонам из секции 7 в секцию 8 резервуара с протеканием процессов, аналогичных описанным при передаче воды между секциями 6 и 7.
При выпадении дождей большой интенсивности и продолжительности и заполнении водой всех секций резервуара вода отводится из резервуара через лоток 3 и трубопровод 4 переливной системы.
При уменьшении расхода дождевых вод по трубопроводу 2 при работающей системе отвода 15, 16 начинается опорожнение резервуара. Понижение уровня воды в секции 6 приводит к прекращению ее поступления вначале в дополнительные трубопроводы 10, а в последующем и к передаче воды между секциями сифонами в обратном направлении: из секции 8 в секцию 7, из секции 7 в центральную секцию 6. Полностью опорожняется сначала секция 8, затем секция 7 и в последнюю очередь - центральная секция 6. При обратной работе сифонов вода с частицами загрязнений забирается из наиболее пониженных участков секции, куда смываются и транспортируются загрязнения при вращательном движении воды в секциях и гидродинамическом воздействии истекающих из трубопроводов 11 струй воды. Из периферийных секций 8 и 7 вода передается сифонами последовательно в центральную секцию. Из центра резервуара вода выводится с помощью системы отвода зарегулированного потока воды.
Таким образом, создан резервуар для регулирования расхода неравномерно поступающей загрязненной воды простой конструкции и надежный в работе, в котором достигается более полное удаление осадка с дна резервуара. Последнее связано, во-первых, с инициированием вращательного движения воды в секциях, что концентрирует загрязнения в наиболее пониженных участках дна секций. Во-вторых, в резервуаре создается гидродинамическое воздействие истекающих из трубопроводов и сифонов струй воды на дно секций, что предотвращает отложения и активизирует транспортирование загрязнений в процессе заполнения секций водой в сторону наиболее пониженных участков секций. В-третьих, при опорожнении резервуара предварительно сконцентрированные в наиболее пониженных участках секций загрязнения энергично передаются сифонами в систему отвода зарегулированного потока воды.