СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ КОЛОДЦЕВ И ЖИЖЕСБОРНИКОВ ОТ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ
METHOD AND DEVICE FOR CLEANING SEWERAGE WELLS AND SLURRY PITS FROM HARMFUL GASES

Способ и устройство очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов относится к технике безопасности при работе в них в случае засорений, ремонта, обслуживания и проверки.
Известен способ удаления отравляющих газов из канализационных колодцев (а.с. №1112101 E03F 5/08), включающий введение вытесняющего агента в рабочий и смежные с ним колодцы и последующее откачивание его. В качестве вытесняющего агента используют устойчивую воздушно-механическую пену с периодом полураспада 20-30 мин, при этом пену вводят в количестве, равном сумме объемов рабочего и смежного с ним колодцев, затем пену, находящуюся в рабочем колодце, после откачивания разрушают.
Недостатками данного способа являются:
1) необходимость иметь двойной объем пены и пеногенератор, что удорожает процесс очистки и удлиняет его сроки, отрицательно влияя на эффективность;
2) откачка пены из колодца не гарантирует ее сохранение (пены) в смежных колодцах и сетях, подвергая тем опасности работающих в колодце за счет поступления вредных газов из них;
3) применяемые пены не являются полностью безопасными, что не гарантирует безопасности работающих в случае неполной откачки пены и поступления ее из смежного колодца.
Известен способ удаления пыли и газа из очистной выработки (Пат. РФ №2453702, E2IF 1/00), включающий подачу чистого воздуха в призабойную зону источником тяги, создающим вихревой циркуляционный контур, по одной стороне которого осуществляется подача чистого воздуха, а по другой стороне - удаление загрязненного воздуха из призабойной зоны, в которой размещают источник тяги, создающий первый контур циркуляционного вихревого движения и формирующий направленный поток воздуха, загрязненный пылью и газом, вдоль стенки горной выработки, противоположной рабочим местам горняков, при этом в месте соединения первого циркуляционного вихревого контура со следующим вихревым контуром проходят сбойку, соединяющую очистную выработку с отработанной камерой, где устанавливают дополнительный источник тяги с воздуховодом. Отработанные камеры сбивают с вентиляционным штреком, при этом дополнительный источник тяги, установленный в отработанной камере, ориентируют для работы в направлении к вентиляционному штреку, а смесь свежего воздуха с потоком воздуха, загрязненного пылью и газом, удаляют через отработанную камеру и вентиляционный штрек, при этом свежий воздух направляют в рабочую очистную выработку по транспортному штреку или посредством дополнительно установленного источника вентиляционной тяги с воздуховодом, конец которого расположен в рабочей камере, или при помощи регулирующих вентиляционных перемычек, одна из которых установлена на транспортном штреке по пути движения воздушного потока между рабочей и отработанной камерами, а другую устанавливают в устье отработанной камеры, расположенной соосно отрабатываемой очистной выработке, отстоящей от нее через транспортный штрек.
Недостатками данного способа являются:
1) сложность процессов подачи чистого воздуха в призабойную зону источником тяги, создающим вихревой циркуляционный контур;
2) вихревой циркуляционный контур на основе тяги не является эффективным на глубинах до 5 м, т.е. на тех, в зонах которых располагаются канализационные колодцы и жижесборники (как правило, до 3 м);
3) создаваемый тягой вихревой циркуляционный контур не является однородным по составу, что не исключает наличие в нем вредностей, не гарантируя тем обеспечение требуемого качества воздуха в забое.
Известно устройство для очистки дренажных колодцев (а.с. №1298321, E03F 7/00, Е02В 11/00), содержащее гидрорыхлитель, к которому подведен напорный трубопровод для подачи воды, расположенную вокруг гидрорыхлителя эластичную кольцевую пустотелую пробку и пульповод. Оно снабжено резервуаром с трубопроводами для подачи воздуха и отвода пульпы и тормозными колодками, при этом тормозные колодки установлены над гидрорыхлителем под резервуаром, причем в резервуаре размещен выходной патрубок пульповода с установленным на его торце запорным клапаном, выполненным с включателем электроклапанов, размещенных на напорном трубопроводе для подачи воды в гидрорыхлитель и на трубопроводе для подачи воздуха в резервуар.
Недостатками данного устройства являются:
1) сложность устройства и сложность использования и регулировки;
2) устройство не позволяет удалять вредные примеси в зоне ниже эластичной кольцевой пустотелой пробки, смонтированной на корпусе гидрорыхлителя;
3) разрыхленный гидрорыхлителем слой в дренажном колодце гидромелиоративных систем является постоянным источником выделяемых вредностей, которые не могут быть полностью удалены, поскольку они постоянно генерируются.
Известна система вентилирования заглубленных выработок (а.с. №1652735 F16L 55/07, E03F 5/08). Система вентилирования заглубленных выработок содержит вертикальную скважину с нагнетателем воздуха и горизонтальную выработку, соединенную с последней. Она дополнительно содержит горизонтальный вентиляционный канал, водопроводный колодец с задвижкой, верхний коллектор и гермолюк, нагнетатель выполнен в виде пропеллерной гидротурбины с вентиляторной крыльчаткой, напорным и отводящим трубопроводами, вентиляционный канал соединяет вертикальную скважину с верхним коллектором, в месте их соединения установлена гидротурбина, напорный трубопровод размещен в водопроводном колодце, отводящий соединен с верхним коллектором, место установки гидротурбины расположено выше уровня верхнего коллектора, а скважина закрыта сверху гермолюком.
Недостатками данной системы вентилирования является:
1) создаваемая в устройстве приточно-вытяжная вентиляция является низкоэффективной по причине несущественного разрежения в вертикальной скважине;
2) наличие воды в конструкции затрудняет ее эксплуатацию в холодный период года;
3) система вентиляции заглубленных выработок неработоспособна в случае перебоев с водообеспечением.
2
2
Наиболее близким к заявленному способу является способ очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов, включающий подачу воздуха и удаление загрязненного воздуха источником тяги, создающим вихревой циркуляционный контур. Нагнетают чистый воздух в пространство открытого колодца в течение 7 мин под давлением до 1,5 кг/см, с возможностью увеличения его скорости на дне открытого колодца, затем переключают на всасывающую трубу и удаляют загрязненный воздух, создавая разрежение в колодце до 0,4 кг/см в течение 7 мин с непрерывным определением типа газа и его концентрации, после чего процесс повторяют до момента допустимой концентрации загрязненного воздуха по всем показателям (Пат. РФ №256375, E03F 5/08).
Недостатками данного способа являются:
1) низкая эффективность очистки колодцев (жижесборников) от вредных газов;
2) длительное время очистки колодца (жижесборника) от вредных газов за счет недостаточной турбулизации газов в колодце (жижесборнике).
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов, содержащее вертикальную скважину, нагнетатель воздуха, напорный и отводящий трубопроводы. Напорный и отводящий трубопроводы, оснащенные вентилями и предохранительными клапанами, соединены через выпускные и всасывающие клапаны компрессора соответственно, при этом каждый из трубопроводов в нижней части имеют отверстия на равном расстоянии друг от друга по высоте трубопроводов с равномерным уменьшением диаметра отверстий от сопла Лаваля, при этом диаметры нижнего ряда отверстий больше диаметров верхнего ряда отверстий в 2 раза, с шагом по высоте 0,1 диаметра трубопровода, и суммарной площадью, равной 25% площади сечения трубопровода, при этом отверстия расположены в горизонтальной площади сечения трубопровода симметрично относительно друг друга, и со смещением горизонтальных рядов отверстий относительно предыдущего ряда, а на отводящем трубопроводе установлен датчик загазованности (Пат. РФ №256375, E03F 5/08).
Недостатками данного устройства являются:
1) сложность конструкции;
2) низкое качество турбулизации газовой смеси по всему объему вертикальной скважины.
Задача изобретения - повышение эффективности и скорости очистки колодца (жижесборника) от вредных газов, при упрощении конструкции устройства.
2
2
Поставленная задача решается за счет того, что способ очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов, включающий подачу чистого воздуха в пространство открытой вертикальной скважины (колодца или жижесборника) под давлением с возможностью увеличения его скорости на дне открытой вертикальной скважины и удаление загрязненного воздуха источником тяги, создавая разрежение в колодце до 0,4 кг/см с непрерывным определением типа газа и его концентрации, после чего процесс повторяют до момента допустимой концентрации загрязненного воздуха по всем показателям. Поочередно нагнетают чистый воздух в пространство открытой вертикальной скважины (колодца или жижесборника) в течение 5 мин под давлением до 2,8 кг/см и удаляют загрязненный воздух в течение 5 мин, после чего уменьшают воздухоподачу в нагнетательный канал до 50% от первоначальной воздухоподачи и процесс повторяют.
Устройство очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов, содержащее вертикальную скважину, нагнетатель воздуха, напорный и отводящий трубопроводы, соединены с источником тяги, соответственно при этом каждый из трубопроводов в нижней части имеют отверстия на равном расстоянии друг от друга по высоте трубопроводов с равномерным уменьшением диаметра отверстий от сопла Лаваля, при этом диаметры нижнего ряда отверстий больше диаметров верхнего ряда отверстий в 2 раза с шагом по высоте 0,1 диаметра трубопровода и суммарной площадью, равной 25% площади сечения трубопровода, а отверстия расположены в горизонтальной площади сечения трубопровода симметрично относительно друг друга, и со смещением горизонтальных рядов отверстий относительно предыдущего ряда, на отводящем трубопроводе установлен датчик загазованности. В качестве нагнетателя воздуха используется центробежный компрессор или турбокомпрессор, на входе которого установлена заслонка, при этом на каждом из трубопроводов нагнетательном и отводящем в нижней их части выполнены заодно с ними 3-4 ряда дугообразных трубопроводов длиной не более 0,5 диаметра вертикальной скважины (колодца или жижесборника) и находящийся между ними прямой трубопровод длиной не более 0,4 радиуса вертикальной скважины (колодца или жижесборника), расположенный в одной горизонтальной плоскости с дугообразными трубопроводами, при этом диаметры этих трубопроводов равны между собой, а на дугообразных и прямых трубопроводах выполнены отверстия одинакового диаметра по их длине, при этом диаметры отверстий на этих трубопроводах равны диаметрам отверстий напорного или отводящего трубопровода на уровне расположения дугообразных и прямых трубопроводов, при этом электромагнитный клапан напорного трубопровода имеет проходное сечение, в 2 раза меньшее, чем проходное сечение электромагнитного клапана выброса нагнетаемого воздуха в атмосферу.
Новые существенные признаки:
2
1. поочередно нагнетают чистый воздух в пространство открытой вертикальной скважины (колодца или жижесборника) в течение 5 мин под давлением до 2,8 кг/см и удаляют загрязненный воздух в течение 5 мин;
2. уменьшают воздухоподачу в нагнетательный канал до 50% от первоначальной воздухоподачи и процесс повторяют;
3. в качестве нагнетателя воздуха используется центробежный компрессор или турбокомпрессор;
4. на входе центробежного компрессора (турбокомпрессора) установлена заслонка;
5. на каждом из трубопроводов нагнетательном и отводящем в нижней их части выполнены заодно с ними 3-4 ряда дугообразных трубопроводов длиной не более 0,5 диаметра вертикальной скважины (колодца или жижесборника) и находящийся между ними прямой трубопровод длиной не более 0,4 радиуса вертикальной скважины;
6. диаметры этих трубопроводов равны между собой;
7. на дугообразных и прямых трубопроводах выполнены отверстия одинакового диаметра по их длине;
8. диаметры отверстий на этих трубопроводах равны диаметрам отверстий напорного или отводящего трубопровода на уровне расположения дугообразных и прямых трубопроводов;
9. электромагнитный клапан напорного трубопровода имеет проходное сечение, в 2 раза меньшее, чем проходное сечение электромагнитного клапана выброса нагнетаемого воздуха в атмосферу.
Технический результат
Изменение количества воздухоподачи позволяет удалить газы с различной плотностью из смеси при послойном их расположении по высоте вертикальной скважины (колодца или жижесборника).
Непрерывная подача воздуха от центробежного компрессора (турбокомпрессора) обеспечивает не пульсирующий, а стабильный поток на линиях нагнетания и вытяжки, что приводит к повышению эффективности и увеличению скорости очистки вертикальной скважины (колодца или жижесборника) от вредных газов на всех уровнях по высоте вертикальной скважины (колодца или жижесборника). Выполнение напорного и отводящего трубопроводов такой конфигурации позволяет более эффективно, качественно и оперативно очищать вертикальную скважину (колодец или жижесборник) от вредных газов, что приводит к предотвращению отравления работающих в вертикальной скважине (колодце или жижесборнике) людей.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Фиг. 1 - схематично изображено устройство для очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов.
Фиг. 2 - схематично изображен напорный или отводящий трубопровод с дугообразными и прямыми трубопроводами.
Устройство очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов содержит вертикальную скважину 1, нагнетатель воздуха 2, напорный 3 и отводящий 4 трубопроводы, соединены с источником тяги, соответственно при этом каждый из трубопроводов 3, 4 в нижней части имеют отверстия 5 на равном расстоянии друг от друга по высоте трубопроводов 3, 4, с равномерным уменьшением диаметра отверстий 5 от сопла Лаваля 6, при этом диаметры нижнего ряда отверстий 5 больше диаметров верхнего ряда отверстий 5 в 2 раза с шагом по высоте 0,1 диаметра трубопровода и суммарной площадью, равной 25% площади сечения трубопровода, а отверстия расположены в горизонтальной площади сечения трубопровода 3, 4 симметрично относительно друг друга и со смещением горизонтальных рядов отверстий относительно предыдущего ряда, на отводящем 4 трубопроводе установлен датчик загазованности 7. В качестве нагнетателя воздуха 2 используется центробежный компрессор или турбокомпрессор (например, тракторов, автомобилей или комбайнов с дизелями), на входе которого установлена заслонка 8, при этом на каждом из трубопроводов нагнетательном 3 и отводящем 4 в нижней их части выполнены заодно с ними 3-4 ряда дугообразных трубопроводов 9 длиной не более 0,5 диаметра вертикальной скважины 1 и находящийся между ними прямой трубопровод 10 длиной не более 0,4 радиуса вертикальной скважины 1, расположенный в одной горизонтальной плоскости с дугообразными трубопроводами 9, при этом диаметры этих трубопроводов равны между собой, а на дугообразных 9 и прямых 10 трубопроводах выполнены отверстия 5 одинакового диаметра по их длине, при этом диаметры отверстий 5 на этих трубопроводах равны диаметрам отверстий 5 напорного 3 или отводящего 4 трубопровода на уровне расположения дугообразных 9 и прямых 10 трубопроводов. На входе нагнетателя воздуха 2 установлены фильтры очистки воздуха 11. На нагнетательном трубопроводе 3 установлен электромагнитный клапан 12 и электромагнитный клапан выброса 13, а на отводящем трубопроводе 4 установлен электромагнитный клапан 14. При этом электромагнитный клапан 12 напорного трубопровода 3 имеет проходное сечение, в 2 раза меньшее, чем проходное сечение электромагнитного клапана выброса 13 нагнетаемого воздуха в атмосферу. На выходе нагнетателя воздуха 2 установлен трубопровод 15 с электромагнитным клапаном 16.
Устройство для очистки канализационных колодцев и жижесборников от вредных газов работает следующим образом.
2
Опускают в вертикальную скважину 1 (канализационный колодец или жижесборник) напорный 3 трубопровод с дугообразными 9 и прямыми 10 трубопроводами и отводящий 4 трубопровод с дугообразными 9 и прямыми 10 трубопроводами. Включают центробежный компрессор (турбокомпрессор) 2, который засасывает воздух из атмосферы через фильтр 11, сжимая его, направляет, при открытом электромагнитном клапане 12, по нагнетательному трубопроводу 3 с дугообразными 9 и прямыми 10 трубопроводами в вертикальную скважину 1, под давлением до 2,8 кг/см. Которое устанавливается при помощи электромагнитного клапана выброса 13. Внутри вертикальной скважины 1 происходит турбулизация газовоздушной смеси и выброс ее под давлением через верхний люк вертикальной скважины 1 и через отводящий трубопровод 4 со своими дугообразными 9 и прямыми 10 трубопроводами в атмосферу по трубопроводу 15 через открытый электромагнитный клапан 16 при закрытом электромагнитном клапане 14. Этот процесс длится в течение 5 мин. Затем перекрывают заслонку 8 на входе компрессора (турбокомпрессора) 2 полностью, открыв предварительно электромагнитный клапан 14 и закрыв предварительно электромагнитные клапаны 12 и 16. Компрессор 2 засасывает газовоздушную смесь из вертикальной скважины 1 и выбрасывает его через предварительно открытый электромагнитный клапан выброса 13 в атмосферу. Процесс длится 5 минут. Затем заслонку 8 открывают на 50%, открыв предварительно электромагнитные клапаны 12 и 14, обеспечив компрессору (турбокомпрессору) 2 засасывать часть (50%) воздуха из атмосферы, а другую часть (50%) в виде газовоздушной смеси всасывать из вертикальной скважины 1 через отводящий трубопровод 4, датчик загазованности 7 и, сжимая ее, выбрасывать через электромагнитный клапан выброса 13 в атмосферу. При этом электромагнитный клапан выброса 13 имеет проходное сечение в 2 раза больше, чем проходное сечение электромагнитного клапана 12, чем обеспечивается выброс 75% отсасываемой из вертикальной скважины 1 газовоздушной смеси в атмосферу и около 25% в напорный трубопровод 3.
2
Этот процесс длится 5 мин. Если за это время по показателям датчика загазованности 7 концентрация любой из вредностей не будет снижена ниже допустимой, процесс повторяют сначала, до момента установления нормативных значений ПДК. Электромагнитный клапан выброса 13 позволяет также регулировать давления до 2,8 кг/см в напорном трубопроводе 3.