PL208319B1 - Grawitacyjno-pompowyodciążający zbiornik retencyjny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest grawitacyjno-pompowy zbiornik retencyjny do odciążenia hydraulicznego sieci i obiektów różnych systemów odprowadzania ścieków, a zwłaszcza transportujących ścieki deszczowe i ogólnospławne w sposób grawitacyjny.

Sterowanie przepływami ścieków, szczególnie pochodzenia deszczowego w kanalizacji jest kwestią, która w zdecydowany sposób rzutuje na optymalne wymiarowanie i efektywne wykorzystanie sieci. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w przypadku kolektorów, które ulegają przeciążeniom hydraulicznym w okresach spływu ścieków w ilościach przekraczających ich przepustowości hydrauliczne.

Cel ten został osiągnięty w wyniku zastosowania rozwiązania zbiornika retencyjnego z regulowanym odpływem cieczy, opisanego w polskim zgłoszeniu patentowym nr P378387. Zbiornik retencyjny będący przedmiotem wymienionego zgłoszenia jest zbiornikiem sieciowym, który stanowi obiekt zlokalizowany bezpośrednio w ciągu sieci, przez który odbywa się przepływ ścieków zarówno w trakcie procesu jego napełniania jak i opróżniania. Układ pompowy w tym rozwiązaniu zbiornika działa w sposób ciągły w czasie dopływu ścieków. Konieczność pracy układu pompowego przez cały okres przepływu ścieków siecią kanalizacyjną jest wadą tego rozwiązania wyrażającą się dużym zużyciem energii elektrycznej i wynikającymi z tego faktu kosztami eksploatacyjnymi. Poza tym dotychczasowe rozwiązania mające zapobiegać przeciążeniom sieci odprowadzania ścieków wymagają zajęcia dużych powierzchni pod ich budowę.

Również uzyskano znaczną poprawę wskaźników ekonomicznych eksploatacji zbiorników retencyjnych w wyniku rozwiązania będącego przedmiotem polskiego zgłoszenia patentowego nr P386844. Odciążeniowy zbiornik retencyjny będący przedmiotem tego zgłoszenia, dzięki usytuowaniu poza głównym ciągiem kanału, na bocznym jego odgałęzieniu w formie bypassa oraz umieszczenie dna komory akumulacyjnej i pompowej na poziomie lub powyżej poziomu dna kanału dopływowego i odpływowego, w znacznej części objętości jest napełniany grawitacyjnie. Również jego opróżnienie odbywa się w całości grawitacyjnie. Jak z powyższego wynika uzyskano znaczne oszczędności energii elektrycznej, obniżając tym samym koszty jego eksploatacji. Dotychczas znane rozwiązania zbiorników retencyjnych wymagają zajęcia dużych powierzchni pod ich budowę. Częściowo ten problem zmniejszono przy stosowaniu zbiorników zgodnych z wymienionym zgłoszeniem nr P 386844, w których można stosować komory akumulacyjne o znacznych wysokościach. Rozwiązanie tego problemu ma szczególne znaczenie w przypadku ograniczonych dostępnych powierzchni pod zabudowę infrastruktury komunalnej, szczególnie w obszarach miejskich.

Grawitacyjno - pompowy odciążający zbiornik retencyjny zawierający komorę akumulacyjną połączoną z nią komorę pompową i komorę zbiorczą oraz regulowany odpływ ścieków, którego komora akumulacyjna może być podzielona na sekcje funkcjonujące niezależnie od siebie połączone z komorą pompową szeregowo lub równolegle, usytuowany na bocznym odgałęzieniu sieci kanalizacyjnej, zgodnie z wynalazkiem, charakteryzuje się tym, że dno komory akumulacyjnej umieszczone jest na poziomie lub poniżej poziomu dna kanału dopływowego i odpływowego, natomiast układ pompowy usytuowany w komorze pompowej połączony jest z komorą zbiorczą, której przestrzeń połączona jest z przestrzenią komory akumulacyjnej przelewem mię dzykomorowym oraz otworem z urządzeniem regulacyjnym, jak również połączona jest z kanałem odpływowym.

Zastosowany układ hydrauliczny zbiornika retencyjnego według wynalazku umożliwia całkowite usytuowanie go poniżej powierzchni gruntu, bez ograniczenia wysokości dyspozycyjnej retencji ścieków. Przykrycie nawet niewielką warstwą gruntu lub innego materiału pozwala na wykorzystanie zajmowanej przez zbiornik retencyjny powierzchni dla celów, na przykład rekreacyjnych lub pod zieleń i roś liny ozdobne. Ma to bardzo duż e znaczenie przy lokalizacji tych obiektów na obszarach miejskich. Nowe rozwiązanie zbiornika retencyjnego podobnie jak wcześniej opisany, zgodny z polskim zgłoszeniem patentowym nr P 386844, nie wymaga ciągłej pracy układu pompowego w procesie napełniania i opróżniania komory akumulacyjnej, gdyż część objętości komory akumulacyjnej napełnia się i opróżnia grawitacyjnie poprzez otwory przepływowe. Zastosowana konfiguracja układu pompowego przy wykorzystaniu komory zbiorczej umożliwia prowadzenie procesu napełniania i opróżniania części objętości komory akumulacyjnej przy zainstalowaniu tylko jednego układu pompowego. Wymienione możliwości napełniania i opróżniania zbiornika retencyjnego według wynalazku stanowią istotne obniżenie kosztów jego eksploatacji.

PL 208 319 B1

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym ujęciu w widoku z góry usytuowanie odciążeniowego zbiornika retencyjnego w stosunku do sieci kanalizacyjnej, fig. 2 - grawitacyjno-pompowy zbiornik retencyjny w przekroju wzdłużnym z komorą akumulacyjną jednosekcyjną fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 i 10 przedstawiają fazy napełniania i opróżniania tego zbiornika, fig. 11 przedstawia widok z góry grawitacyjno-pompowego zbiornika retencyjnego z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie szeregowym, a fig. 12 - przekrój wzdłużny tego rozwiązania zbiornika, natomiast fig. 13, 14, 15, 16, 17, 18. 19 i 20 przedstawiają kolejne fazy napełniania i opróżniania zbiornika z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie szeregowym. Z kolei fig. 21 przedstawia widok z góry na zbiornik retencyjny z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie równoległym, a fig. 22 - przekrój wzdłużny tego zbiornika i fig. 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 i 30 obrazują kolejne fazy napełniania i opróżniania zbiornika z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie równoległym.

Jak to przedstawiono na fig. 1 grawitacyjno-pompowy odciążający zbiornik retencyjny 1 jest usytuowany poza głównym ciągiem kanału 2, na bocznym jego odgałęzieniu w formie by-passa i połączony z nim od strony wejścia ścieków poprzez kanał dopływowy 3 i komorę rozdziału przepływu 4, natomiast na wyjściu poprzez kanał odpływowy 5 i komorę połączeniową 6.

Zbiornik ten posiada komorę pompową 7 z układem pompowym 9, która połączona jest z komorą akumulacyjną 8 otworem przepływowym 10, w którym zainstalowano urządzenie 12 sterujące przepływem ścieków. W pierwszej fazie napełniania zbiornika występuje przepływ grawitacyjny przez urządzenie 12, które stanowi zasuwa. W kolejnym etapie komora akumulacyjna 8 napełniana jest przy pomocy układu pompowego 9 umieszczonego w komorze pompowej 7 poprzez komorę zbiorczą 13, w której zlokalizowano przelew międzykomorowy 14 i otwór przepływowy. Komora pompowa 7 połączona jest z kanałem ściekowym 2 kanałem dopływowym 3 poprzez komorę rozdziału przepływu 4, w której przekroczenie określonego poziomu ścieków powoduje dopływ ich nadmiaru do zbiornika retencyjnego 1. Na wyjściu zbiornik retencyjny posiada otwór wypływowy 16 do kanału 2 poprzez kanał odpływowy 5 z zainstalowanym na końcu urządzeniem dławiącym 17 odpływ, które najczęściej stanowi regulator przepływu cieczy. W przestrzeni komory akumulacyjnej 8 wydzielona jest komora zbiorcza 13 połączona z nią przelewem międzykomorowym 14 oraz otworem, w którym zlokalizowano urządzenie regulacyjne 15. Układ pompowy 9 znajdujący się w komorze pompowej 7, połączony jest z komorą zbiorczą 13 przewodem 18.

Opisany zbiornik w schematycznym ujęciu pokazano na fig. 2. Komora akumulacyjna 8 tego zbiornika jest komorą jednosekcyjną.

W zbiorniku z jednosekcyjną komorą akumulacyjną dopływ ścieków odbywa się do komory pompowej 7, która jest napełniana w pierwszym etapie procesu akumulacji. Etap ten przedstawia fig. 3. W chwili otwarcia otworu przepływowego 10 następuje grawitacyjny przepływ ścieków do komory akumulacyjnej 8. W otworze przepływowym 10 jako urządzenie sterujące 12 przepływem może być zainstalowana zasuwa. Ta faza działania zbiornika retencyjnego pokazana została na fig. 4. Po wypełnieniu komory pompowej 7 i komory akumulacyjnej 8 do poziomu sklepienia kanału dopływowego 3 następuje zamknięcie otworu 10. Tę sytuację przedstawia fig. 5. W dalszej kolejności następuje rozpoczęcie działania układu pompowego 9 tłoczącego ścieki z komory pompowej 7 do komory zbiorczej 13, co pokazano na fig. 6. Następnie nadmiar ścieków z komory zbiorczej 13 przelewa się przelewem międzykomorowym 14 do komory akumulacyjnej 8. Ten etap działania zbiornika przedstawiono na fig. 7. Proces trwa do chwili zaniku dopływu ścieków lub do osiągnięcia całkowitego napełnienia w komorze zbiorczej 13 i komorze akumulacyjnej 8. Ten etap działania zbiornika obrazuje fig. 8. Proces opróżniania zbiornika rozpoczyna się automatycznie w chwili obniżenia się przepływu ścieków w sieci kanalizacyjnej do zadanej wielkości lub jest on uruchamiany przez obsługę zbiornika. W pierwszej kolejności grawitacyjnie opróżniana jest komora zbiorcza 13, a następnie komora akumulacyjna 8 poprzez otwarte urządzenie regulacyjne 15. Natężenie odpływu ścieków z komory zbiorczej 13 do sieci kanalizacyjnej 2 lub odbiornika jest regulowane przez urządzenie regulacyjne 17. Ta faza funkcjonowania zbiornika pokazana jest na fig. 9. Po grawitacyjnym opróżnieniu komory zbiorczej 13 i części komory akumulacyjnej 8 następuje zamknięcie urządzenia regulacyjnego 14 oraz otwarcie urządzenia 12 i napływ ścieków do komory pompowej 7 oraz ich transport pompowy do komory zbiorczej 13. Ten etap działania zbiornika, który został pokazany na fig. 10 trwa do całkowitego opróżnienia zbiornika. Potem zbiornik pozostaje pusty i oczekuje na kolejne fale dopływu ścieków.

Biorąc pod uwagę względy eksploatacyjne, a w szczególności potrzebę ograniczenia zanieczyszczania dna całej komory akumulacyjnej przy niewielkich opadach, a także w celu ułatwienia

PL 208 319 B1 oczyszczania powierzchni zbiornika korzystne jest podzielenie przestrzeni komory akumulacyjnej 8 na sekcje 19 funkcjonujące niezależnie od siebie. Wydzielone sekcje 19 komory akumulacyjnej 8 mogą być połączone hydraulicznie ze sobą szeregowo lub równolegle.

W przypadku wielosekcyjnego zbiornika retencyjnego z komorą akumulacyjną 8 podzieloną na sekcje w układzie szeregowym, sekcje 19 posiadają w dolnych częściach otwory przepływowe 20 o regulowanym wydatku, a u góry przelewy międzysekcyjne 21. Komora zbiorcza 13 połączona jest z sekcjami 19 komory akumulacyjnej 8 otworami wyposażonymi w urządzenia regulacyjne 15, natomiast w przegrodzie między komorą zbiorczą 13, a jedną z sekcji 19 znajduje się przelew międzykomorowy 14 co przedstawiają fig. 11 i 12.

W przypadku zbiornika z wielosekcyjną komorą akumulacyjną 8, w której sekcje połączono równolegle za korzystne należy uznać rozwiązanie, w którym w przegrodzie międzykomorowej 11 wykonane są otwory przepływowe 10 z zainstalowanymi w nich urządzeniami odcinającymi przepływ w postaci zasuw. Otwory 10 wraz z urządzeniami 12 odcinającymi przepływ umożliwiają częściowe napełnianie sekcji 19 w sposób grawitacyjny. W przegrodzie pomiędzy komorą zbiorczą 13, a sekcjami 19 znajdują się otwory o regulowanym wydatku 15 oraz przelew międzykomorowy 14. Rozwiązanie to przedstawiono na fig. 21 i 22.

Ze względu na odmienny przebieg procesu akumulacji cieczy w zbiorniku o komorze akumulacyjnej wielosekcyjnej szeregowej i równoległej dokonano oddzielnego opisu ich funkcjonowania.

lak przedstawiono na fig. 13 dopływ ścieków do komory pompowej 7 powoduje jej napełnianie się. W dalszej kolejności następuje przepływ ścieków przez otwór przepływowy 10, w którym zlokalizowane jest urządzenie 12 regulujące kierunek przepływu ścieków i grawitacyjne wypełnianie przestrzeni akumulacyjnej pierwszej sekcji 19. Po osiągnięciu określonego poziomu ścieków w pierwszej sekcji 19 następuje napełnianie kolejnych sekcji 19 komory akumulacyjnej 8 poprzez otwory przepływowe z urządzeniami 20 regulującymi kierunek przepływu ścieków. Ten etap działania zbiornika przedstawia fig. 14. Po grawitacyjnym wypełnieniu komory akumulacyjnej 8 do poziomu sklepienia kanału dopływowego 3 następuje zamknięcie urządzenia regulacyjnego 12, co pokazano na fig. 15. Następnie następuje uruchomienie układu pompowego 9 i transport ścieków z komory pompowej 7 do komory zbiorczej 13 przewodem 18, która ulega napełnianiu. Ten etap działania zbiornika został pokazany na fig. 16. W dalszej kolejności następuje przelanie się doprowadzanych do komory zbiorczej ścieków poprzez przelew międzykomorowy 14 i wypełnianie najpierw jednej, a potem kolejnych sekcji 19 zbiornika. Etap ten obrazuje fig. 17. Pełna akumulacja ścieków lub zanik ich dopływu do komory pompowej 7 powoduje wyłączenie układu pompowego 9, co pokazano na fig. 18. W procesie opróżniania zbiornika w pierwszej kolejności zostaje opróżniana grawitacyjnie komora zbiorcza 13, z której ścieki przepływają kanałem odpływowym 5 do komory 6 i sieci kanalizacyjnej 2 lub odbiornika ścieków. Wypływ ścieków do sieci kanalizacyjnej 2 podlega regulacji poprzez regulator przepływu 17 zlokalizowany na wypływie ścieków. Proces ten pokazuje fig. 19. W dalszej kolejności, po grawitacyjnym opróżnieniu części komory akumulacyjnej 8 następuje otwarcie urządzenia regulacyjnego 12 i odpływ ścieków z komory akumulacyjnej 8 do komory pompowej 7 skąd ścieki pobierane są przez układ pompowy 9 i transportowane do komory zbiorczej 13, a następnie odpływają do sieci kanalizacyjnej 2. Ta faza działania zbiornika została pokazana na fig. 20. Po całkowitym opróżnieniu zbiornik oczekuje na kolejne fale spływu ścieków.

W zbiorniku retencyjnym o równoległym układzie sekcji 19 w komorze akumulacyjnej 8 jak to pokazano na fig. 21, w pierwszym etapie działania dopływ ścieków do komory pompowej 7 powoduje jej napełnianie co przedstawiono na fig. 23. W dalszej kolejności następuje otwarcie urządzenia regulacyjnego 12 w zależności od przyjętego harmonogramu napełniania albo w jednej albo w większej liczbie sekcji 19. Przepływ ścieków powoduje grawitacyjne ich napełnianie jak to pokazano na fig. 24, aż do poziomu sklepienia kanału dopływowego 3. Po grawitacyjnym napełnieniu sekcji 19 komory akumulacyjnej 8 następuje zamknięcie urządzeń regulacyjnych 12 co pokazano na fig. 25. W dalszym etapie następuje uruchomienie układu pompowego 9 i transport ścieków z komory pompowej 7 do komory zbiorczej 13 przewodem 18. Etap ten pokazano na fig. 26. Następnie tłoczone do komory zbiorczej 13 ścieki przelewają się do sekcji 19 poprzez przelewy międzykomorowe 14, co pokazuje fig. 27. Fazy napełniania zbiornika kończą się w chwili wypełnienia przestrzeni komory akumulacyjnej 8. Sytuację tę pokazuje fig. 28. W zależności od warunków hydraulicznych w sieci kanalizacyjnej, do której odprowadzane są ścieki ze zbiornika lub warunków w odbiorniku następuje regulowany odpływ ścieków. W pierwszej kolejności odprowadzane są grawitacyjnie ścieki zakumulowane w komorze zbiorczej 13 zbiornika, które odpływają w regulowanej ilości kanałem odpływowym 5 do komory

PL 208 319 B1 połączeniowej 6. Następnie otwarcie urządzenia regulacyjnego 15 powoduje grawitacyjny odpływ ścieków z sekcji 19 komory akumulacyjnej 8 do komory zbiorczej 13 i sieci kanalizacyjnej 2. Ten etap obrazuje fig. 29. W końcowym etapie opróżniania następuje otwarcie urządzenia regulacyjnego 12 i odpływ ścieków z komory akumulacyjnej 8 do komory pompowej 7, skąd ścieki tłoczone są do komory zbiorczej 13 przewodem 18, a następnie odpływają w regulowanej ilości do sieci kanalizacyjnej 2 lub do odbiornika. Sytuacja ta jest przedstawiona na fig. 30. Po opróżnieniu komory akumulacyjnej zbiornik oczekuje na kolejne dopływy.

Claims (1)

1. Grawitacyjno - pompowy odciążający zbiornik retencyjny zawierający komorę akumulacyjną, połączoną z nią komorę pompową i komorę zbiorczą oraz regulowany odpływ ścieków, którego komora akumulacyjna może być podzielona na sekcje funkcjonujące niezależnie od siebie połączone z komorą pompową szeregowo lub równolegle, usytuowany na bocznym odgałęzieniu sieci kanalizacyjnej, znamienny tym, że dno komory akumulacyjnej (8) umieszczone jest na poziomie lub poniżej poziomu dna kanału dopływowego (3) i odpływowego (5), natomiast układ pompowy (9) usytuowany w komorze pompowej (7) połączony jest z komorą zbiorczą (13), której przestrzeń połączona jest z przestrzenią komory akumulacyjnej (8) przelewem międzykomorowym (14) oraz otworem z urządzeniem regulacyjnym (15), jak również połączona jest z kanałem odpływowym (5).