PL205761B1 - Zbiornik retencyjny z regulowanym przepływem cieczy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik retencyjny cieczy, a w szczególności ścieków deszczowych i ogólnospławnych, który służy między innymi do odciążania hydraulicznego sieci kanalizacyjnej, a zwłaszcza obiektów i urządzeń oczyszczalni ścieków.

Regulowanie ilościowe transportu ścieków, zwłaszcza deszczowych jest kwestią która w decydujący sposób wpływa na efektywne wymiarowanie sieci i oczyszczalni ścieków oraz pozwala w sposób racjonalny wykorzystać istniejącą przepustowość hydrauliczną przewodów transportujących grawitacyjnie lub ciśnieniowo ścieki z terenów zurbanizowanych. Znane dotychczas rozwiązania zbiorników retencyjnych, których układy hydrauliczne zawierają komory grawitacyjne do akumulacji ścieków, posiadają narzucony maksymalny poziom ścieków w zbiorniku, który wynika z różnicy rzędnych zwierciadeł ścieków w sieci kanalizacyjnej położonej powyżej i poniżej zbiornika. Podniesienie poziomu ścieków w zbiorniku powyżej maksymalnego wymusza powstanie niekorzystnych zjawisk ciśnieniowego przepływu ścieków siecią kanalizacyjną. W praktyce zachowanie granicznego poziomu ścieków w zbiorniku wymusza często konieczność znacznego zagłębiania komór zbiornika lub wykorzystania dużych powierzchni pod jego zabudowę. Znaczny postęp w ostatnich latach w rozwoju konstrukcji zbiorników retencyjnych w kanalizacji zaowocował powstaniem koncepcji zbiorników grawitacyjnopodciśnieniowych, w których dzięki zastosowaniu zamkniętych konstrukcji komór, poziom zwierciadła ścieków w komorze akumulacyjnej może znajdować się powyżej poziomu ścieków w kanale dopływowym zbiornika. Układ hydrauliczny tych zbiorników wymaga jednak stosowania kapitałochłonnych i trudnych w uż ytkowaniu gazoszczelnych ś cian i stropów komór.

Biorąc pod uwagę niekorzystne cechy użytkowe znanych rozwiązań wielokomorowych zbiorników grawitacyjnych i grawitacyjno-podciśnieniowych, celem wynalazku jest ich wyeliminowanie poprzez opracowanie nowego rozwiązania zbiornika retencyjnego o odmiennym układzie hydraulicznym i sposobie działania.

Zbiornik retencyjny z regulowanym przepływem cieczy, zwłaszcza ścieków deszczowych i ogólnospławnych, zawierający komorę pompową połączoną hydraulicznie z komorą akumulacyjną, która z kolei jest połączona z usytuowaną za nią komorą sterują cą zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że komora pompowa połączona jest wprost z komorą sterującą poprzez przewód dławiący usytuowany pod komorą akumulacyjną lub obok niej. Przewód dławiący usytuowany obok komory akumulacyjnej połączony jest bezpośrednio z komorą sterującą oraz z komorą pompową poprzez pośrednią komorę przelewową do której dołączony jest kanał dopływowy. Dno komory akumulacyjnej zbiornika według wynalazku usytuowane jest nie głębiej niż kanał odpływowy ścieków. Z kolei maksymalny poziom ścieków w wymienionej komorze akumulacyjnej znajduje się powyżej maksymalnego ich poziomu w kanale dopływowym.

Zbiornik retencyjny według wynalazku zapewnia przede wszystkim efektywną retencję ścieków w komorze akumulacyjnej i to na poziomach, które nawet znacznie przewyższają maksymalny poziom ścieków w kanale dopływowym. Wymieniona komora może być wykonana w postaci dowolnej figury, jako otwarta lub zamknięta i posadowiona na dowolnej głębokości, ale nie głębiej niż kanał odpływowy zbiornika. Nowe rozwiązanie zbiornika retencyjnego pozwala w sposób racjonalny wykorzystać istniejącą przepustowość przewodów transportujących grawitacyjnie lub ciśnieniowo ścieki z terenów zurbanizowanych. Zastosowanie rury dławiącej usytuowanej pod komorą akumulacyjną lub obok umożliwia stabilny wypływ ścieków do kanału odpływowego w szerokim zakresie wahań ich dopływu do zbiornika. Parametr ten jest bardzo ważny z punktu widzenia uniknięcia zjawisk przeciążenia hydraulicznego sieci i przeciwdziałania jej ciśnieniowemu działaniu w systemach kanalizacji grawitacyjnej.

Zbiornik według wynalazku przedstawiony jest w postaci schematów przykładowych rozwiązań na rysunku, na którym: fig. 1 obrazuje przekrój poziomy zbiornika z rurą dławiącą usytuowaną obok komory akumulacyjnej, fig. 2 przedstawia przekrój poziomy zbiornika z rurą dławiącą usytuowaną pod komorą akumulacyjną natomiast fig. 3 przekrój pionowy zbiornika z rurą usytuowaną pod komorą akumulacyjną, z kolei fig. 4, fig. 5, fig. 6, fig. 7 i fig. 8 przedstawiają charakterystyczne fazy działania zbiornika według wersji przedstawionej na fig. 2 w procesie jego napełniania i opróżniania. Kolejne fig. 9 i 10 przedstawiają przekrój poziomy i pionowy zbiornika z rurą dławiącą usytuowaną poza komorą akumulacyjną i połączoną z komorą pompową oraz komorą sterującą poprzez komory przelewowe, natomiast na fig. 11, fig.12, fig.13 i fig. 14 pokazano charakterystyczne fazy działania zbiornika według rozwiązania przedstawionego na fig. 9 i 10.

PL 205 761 B1

Jak to przedstawiono na fig. 1 oraz 2 i 3 zbiornik retencyjny z regulowanym przepływem cieczy posiada komorę akumulacyjną 1 wykonaną z różnych materiałów, za którą zlokalizowana jest komora sterująca 2 a przed nią usytuowana jest komora pompowa 3 z kanałem dopływowym 4. Kanał dopływowy 4 połączony jest z kanałem odpływowym 5 rurą dławiącą 6 przebiegającą pod komorą akumulacyjną i jak to przedstawiono na fig. 2 lub obok niej, zgodnie z fig. 1.

W komorze pompowej 3 umieszczony jest układ pompowy 7, natomiast w przegrodzie oddzielającej komorę akumulacyjną i od komory sterującej 2 wykonany jest otwór przepływowy 8 wyposażony w regulator przepływu 9.

W okresach bezdeszczowych ścieki dopływające do komory pompowej 3 grawitacyjnie poprzez rurę dławiącą 6, przepływają do komory sterującej zbiornika 2, a następnie do kanału odpływowego 5 i dalej do kanalizacji położonej poniżej zbiornika, co przedstawia fig. 4. Z chwilą zwiększenia się natężenia dopływu ścieków do komory pompowej 3 następuje wykorzystanie przepustowości hydraulicznej rury dławiącej 6 działającej początkowo jako przewód grawitacyjny, a następnie rozpoczyna ona działanie jako przewód transportujący ciecz pod ciśnieniem, jak to uwidoczniono na fig. 5. Dzięki znacznemu spadkowi linii energii w rurze dławiącej 6 utrzymywany jest stabilny poziom natężenia przepływu ścieków. Dalszy wzrost dopływu ścieków do komory pompowej 3 powoduje w niej przyrost napełnienia ściekami, a po uzyskaniu ściśle założonego poziomu napełnienia, następuje uruchomienie układu pompowego 7 i wówczas rozpoczyna się proces odpompowywania nadmiaru ścieków do komory akumulacyjnej 1, co z kolei pokazano na fig. 6. Dopływ ścieków do komory akumulacyjnej 1 powoduje jej wypełnianie. W otworze odpływowym 8 tej komory zlokalizowany jest regulator przepływu 9, którego zadaniem jest regulacja natężenia odpływu ścieków z komory akumulacyjnej 1 w taki sposób, aby uzyskiwać założony poziom napełnienia w komorze sterującej 2, któremu odpowiada określona wielkość natężenia odpływu ze zbiornika kanałem odpływowym 5. Regulacja wielkości powierzchni czynnej otworu przepływowego 8 zaworem regulacyjnym 9 umożliwia utrzymanie stałego poziomu natężenia odpływu ścieków ze zbiornika. Proces napełniania komory akumulacyjnej 1 trwa do chwili uzyskania przez zbiornik pełnego napełnienia, co obrazuje fig. 7, lub do momentu, w którym obniży się natężenie dopływu ścieków do zbiornika do wielkości natężenia ich odpływu zredukowanego ze zbiornika. Z chwilą osiągnięcia równowagi pomiędzy chwilowymi natężeniami odpływu i dopływu ścieków w zbiorniku oraz przy dalszym spadku natężenia dopływu rozpoczyna się proces opróżniania zbiornika. Regulator przepływu 9 dozuje odpowiednią ilość ścieków odprowadzanych z komory akumulacyjnej i do komory sterującej 2 tak, aby zapewnić stabilne o ustalonej wartości natężenia odpływu ścieków ze zbiornika. Proces ten trwa do chwili całkowitego opróżnienia komory akumulacyjnej. Następnie zbiornik przechodzi do sposobu działania w układzie grawitacyjnym przeprowadzając ścieki sanitarne lub inne oraz wody infiltracyjne w okresie pogody bezdeszczowej. Stan ten przedstawiono na fig. 8.

Inna wersja rozwiązania zbiornika retencyjnego według wynalazku przedstawiona na fig. 9 i fig. 10 posiada analogicznie wykonane i usytuowane komory; akumulacyjną i sterującą 2 i pompową 3, natomiast rura dławiąca 6 z kanałem dopływowym 4 usytuowana poza komorą akumulacyjną 1 jest połączona bezpośrednio z komorą sterującą 2 oraz z komorą pompową 3 poprzez komorę przelewową 11 i kanał 10.

Sposób funkcjonowania zbiornika retencyjnego zgodnie z tym rozwiązaniem jest determinowany warunkami hydraulicznymi na dopływie ścieków do zbiornika. W okresach pogody bezdeszczowej ścieki sanitarne lub wody przypadkowe dopływające do komory przelewowej 11 odprowadzane są grawitacyjnie rurą dławiącą 6 do komory sterującej 2. W komorze przelewowej 11 zlokalizowano przelew 12 o określonej wysokości położenia krawędzi przelewowej, który ma na celu spiętrzanie ścieków przed rurą dławiącą 6 i wywołanie określonego natężenia przepływu przez nią. Dalszy zwiększony dopływ ścieków powoduje przelanie się ich części przez przelew 12 oraz odpływ nadmiaru tych ścieków do komory pompowej 3. Komora pompowa 3 jest od tego momentu wypełniana, a po osiągnięciu w niej założonego poziomu granicznego zwierciadła ścieków, jak to przedstawiono na fig. 12, rozpoczyna się proces pompowego transportu ścieków do komory akumulacyjnej 1. Równocześnie w tym samym czasie występuje przepływ ścieków rurą dławiącą 6 do komory sterującej 2. Ścieki dopływające do komory akumulacyjnej 1 wypełniają ją do poziomu maksymalnego napełnienia lub do czasu, w którym wystąpi równowaga bilansu ścieków pomiędzy wartościami dopływu, a odpływem zredukowanym ze zbiornika. W tym czasie regulator przepływu 9 umieszczony w otworze przepływowym 8 zapewnia stabilny wypływ ścieków, dozując ich odpowiednią ilość do komory sterującej 2 tak, aby uzyskiwać założone natężenia odpływu ze zbiornika kanałem odpływowym 5. Stan ten zobrazowano na fig. 13. Proces opróżniania komory akumulacyjnej 1 jest wywoływany obniżaniem się poziomu

PL 205 761 B1 ścieków w komorze sterującej 2. Następuje regulowany odpływ ścieków przez regulator przepływu 9, który trwa do czasu całkowitego opróżnienia komory akumulacyjnej 1. Następnie zbiornik funkcjonuje jak w okresie pogody bezdeszczowej.

Claims (4)

1. Zbiornik retencyjny z regulowanym przepływem cieczy, zwłaszcza ścieków deszczowych i ogólnospławnych, zawierający komorę pompową połączoną hydraulicznie z komorą akumulacyjną, która z kolei jest połączona z usytuowaną za nią komorą sterującą, znamienny tym, że komora pompowa (3) połączona jest wprost z komorą sterującą (2) poprzez przewód dławiący (6) usytuowany pod komorą akumulacyjną (1) lub obok tej komory.

2. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód dławiący (6) usytuowany obok komory akumulacyjnej (1), połączony jest bezpośrednio z komorą sterującą (2), oraz z komorą pompową (3) poprzez pośrednią komorę przelewową (11), do której dołączony jest kanał dopływowy (4).

3. Zbiornik według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że przewód dławiący (6) zlokalizowany pod komorą akumulacyjną (1) usytuowany jest nie głębiej niż kanał odpływowy (5).

4. Zbiornik według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że maksymalny poziom ścieków w komorze akumulacyjnej (1) znajduje się powyżej maksymalnego poziomu ścieków w kanale dopływowym (4).