PL210924B1 - Grawitacyjny zbiornik retencyjny cieczy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest grawitacyjny zbiornik retencyjny cieczy, a zwłaszcza ścieków ogólnospławnych i deszczowych, którego zadaniem jest regulacja natężenia przepływu ścieków siecią kanalizacyjną oraz odciążenie hydrauliczne obiektów i urządzeń oczyszczalni ścieków.

Cechą charakterystyczną systemów spławiających ścieki pochodzące z opadów atmosferycznych i ścieki ogólnospławne jest bardzo znaczne zróżnicowanie wartości przepływów w okresach pogody bezdeszczowej oraz w czasie występowania deszczów. Jak wynika z powszechnie dostępnych danych literaturowych wielkość przepływów ścieków w okresach występowania opadów noże być nawet kilkadziesiąt razy większa niż w okresach bezdeszczowych. Przekroje kanałów są dobierane w oparciu o wyznaczane wartoś ci przepł ywów przy przyję ciu krótkotrwał ych czasów trwania deszczów. Wpływa to na konieczność stosowania znacznych średnic przewodów kanalizacyjnych, z czego wynika stosunkowo niski stopień wykorzystania przepustowości kanałów w całym okresie ich eksploatacji. Stąd też obserwuje się ciągłe dążenie do ograniczania krótkotrwałych ekstremalnych przepływów ścieków i przekształcania ich w odpływy wielokrotnie niższe, ale trwające dłużej. Zadanie to realizowane jest poprzez stosowanie różnej konstrukcji zbiorników retencyjnych do magazynowania nadmiernych przepływów ścieków siecią kanalizacyjną. W ostatnich latach odnotowuje się znaczący postęp w rozwoju wysokoefektywnych układów hydraulicznych zbiorników, poczynając od grawitacyjnych zbiorników wielokomorowych poprzez zbiorniki grawitacyjno-podciśnieniowe, a na zbiornikach grawitacyjno-pompowych kończąc.

Biorąc pod uwagę cechy użytkowe dostępnych rozwiązań zbiorników retencyjnych, a w szczególności ich skomplikowane układy hydrauliczne, opracowano rozwiązanie wielokomorowego grawitacyjnego zbiornika retencyjnego będącego przedmiotem niniejszego zgłoszenia patentowego, który zapewnia wysoką efektywność retencjonowania ścieków przy zastosowaniu prostego układu hydraulicznego.

Grawitacyjny zbiornik retencyjny cieczy zawierający komorę przepływową połączoną hydraulicznie z komorą akumulacyjną poprzez ścianę przelewową i równocześnie poprzez przewód dławiący oraz komorę rozprężną lub regulator przepływu z kanałem odpływowym, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że przestrzeń komory akumulacyjnej jest połączona z przestrzenią komory przepływowej, przez co najmniej jeden otwór w ścianie przelewowej, w którym zlokalizowane jest pływakowe zamknięcie połączone z wymienioną ścianą przelewową przegubem.

W wyniku zastosowania rozwią zania grawitacyjnego zbiornika retencyjnego cieczy wedł ug wynalazku został znacznie uproszczony jego układ hydrauliczny. Wyeliminowano zespoły pomp do przepompowywania ścieków w okresie zwiększonych opadów, uzyskując istotne obniżenie kosztów eksploatacji tego zbiornika. Znacznym postępem w znanym rozwiązaniu zbiornika jest zastosowanie do opróżniania komór akumulacyjnych przewodów lewarowych, jednak w przypadku znacznych zanieczyszczeń ścieków mogą one ulegać blokadzie, co na pewno nie będzie miało miejsca przy stosowaniu zamknięć pływakowych, które zastosowano w rozwiązaniu zgodnie z niniejszym wynalazkiem.

Zbiornik retencyjny według wynalazku pokazany jest w postaci schematów przykładowych rozwiązań na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny zbiornika z rurą dławiąca, natomiast fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny zbiornika z regulatorem przepływu. Na fig. 3 pokazano przekrój poziomy zbiornika posiadającego rurę dławiącą obok komory akumulacyjnej, a z kolei na fig. 4 zbiornik retencyjny w przekroju poziomym z rurą dławiącą, która jest usytuowana pod komorą akumulacyjną. Przekrój podłużny zbiornika z regulatorem przepływu pokazano na fig. 5. Charakterystyczne położenia zamknięcia pływakowego pokazują fig. 6, 7, 8 i 9. Natomiast fig. 10, 11, 12, 13, 14, 15 oraz 16 przedstawiają charakterystyczne fazy działania nowej konstrukcji zbiornika retencyjnego wyposażonego w rurę dławiącą, a fig. 17, 18, 19 i 20 wyjaśniają poszczególne fazy działania przykładowego rozwiązania zbiornika, który jest wyposażony w regulator przepływu.

Zbiornik retencyjny cieczy według wynalazku, którego przykładowe rozwiązania pokazują fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 posiada komorę akumulacyjną i wykonaną z różnych materiałów w postaci dowolnej figury o określonych wymiarach, której zadaniem jest gromadzenie nadmiaru ścieków w sieci kanalizacyjnej w okresach ich zwiększonego przepływu. Bezpośrednio przed komorą akumulacyjną i zlokalizowano komorę przepływową 2 połączoną z nią poprzez otwór przepływowy 3 z zamknięciem pływakowym 4 usytuowanymi w ścianie przelewowej 5. Komora akumulacyjna i oraz komory przepływowa 2 i rozprężna 6 posiadają konstrukcję zamkniętą lub otwartą od góry.

PL 210 924 B1

Dławienie przepływu ścieków siecią kanalizacyjną realizowane jest w zbiorniku retencyjnym poprzez rurę dławiącą 7 lub przez regulator przepływu 8. Rura dławiąca 7 ułożona z założonym spadkiem o określonej przepustowości hydraulicznej łączy komorę przepływową 2 z komorą rozprężną 6, z której ścieki wypływają do kanału odpływowego 9. Rura dławiąca 7 może być zlokalizowana obok komory akumulacyjnej 1, co przedstawiono na fig. 3 lub pod nią, co zostało uwidocznione na fig. 4. Regulator przepływu 8 zlokalizowany jest na wlocie do otworu wypływowego 10 z komory przepływowej 2 do kanału odpływowego 9, zgodnie ze schematem przedstawionym na fig. 2 i 5.

Zamknięcie pływakowe 4 może być wykonane z różnych materiałów, np. z tworzywa sztucznego lub stali i posiada ciężar umożliwiający jego unoszenie się na powierzchni ścieku. Konstrukcja wymienionego zamknięcia pływakowego 4 posiada wymiary gwarantujące zamknięcie otworu 3 w ścianie przelewowej 5, jak to przedstawia fig. 9. W przypadku, gdy otwór 3 od strony górnej krawędzi 12 ściany przelewowej 5 jest otwarty, wówczas zamknięcie pływakowe 4 po uzyskaniu pozycji pionowej pracuje, jako przelew pomiędzy komorami, przepływową 2 i akumulacyjną 1, co z kolei przedstawia fig. 8. Zamknięcie 4 posiada możliwość swobodnego przemieszczania się wokół osi przegubu ii w zależności od poziomu cieczy w komorze przepływowej 2 i jest zamykane i otwierane samoczynnie w wyniku wyporu cieczy, w której się znajduje. W zależności od poziomu cieczy zamknięcie pływakowe 4 przyjmuje położenie: otwarte, co pokazano na fig. 6, częściowo lub całkowicie zamknięte, które uwidoczniono odpowiednio na fig. 7, 8 i 9.

Ze względu na problem zanieczyszczania dna przez osady pozostawiane przez odpływające ze zbiornika retencyjnego ścieki, korzystne jest stosowanie większej liczby komór akumulacyjnych i przy wymaganej znacznej objętości zbiornika. Mogą one posiadać wówczas ściany przelewowe 5 z krawędzią przelewową zlokalizowaną na różnych wysokościach. Umożliwia to szeregowe napełnianie kolejnych komór akumulacyjnych i w zależności od występującej zmienności i czasu trwania deszczów, które mają wpływ na wartości natężenia dopływu ścieków do zbiornika, co przedstawiono na fig. 3, 4 i 5.

W rozwiązaniu zbiornika, w którym regulacja natężenia przepływu cieczy siecią kanalizacyjną realizowana jest przy pomocy rury dławiącej 7 w okresach bezdeszczowych w przewodzie tym występuje grawitacyjny przepływ cieczy. Sytuacja ta została zobrazowana na fig. 10. Zamknięcie pływakowe 4 rozdzielające komorę przepływową 2 i akumulacyjną 1 pozostaje w położeniu otwartym. W miarę przyrostu natężenia dopływu cieczy przez kanał dopływowy 13 spowodowanego spływem wód deszczowych następuje przyrost napełnienia ściekami w komorze przepływowej 2, który powoduje podnoszenie się zamknięcia pływakowego 4, a sytuację taką obrazuje fig. 11. W tym czasie rura dławiąca 7 zostaje wypełniona całkowicie cieczą i rozpoczyna działanie hydrauliczne, jako przewód ciśnieniowy. W dalszym etapie następuje całkowite wypełnienie komory przepływowej 2 jak to pokazano na fig. 12, tj. do momentu przyjęcia przez zamknięcie pływakowe 4 pionowego położenia. Dalszy nadmiar dopływających ścieków odprowadzany jest nad położonym w pozycji pionowej zamknięciem pływakowym 4 do komory akumulacyjnej i, co zostało pokazane na fig. 13. Pływakowe zamknięcie 4 pełni wówczas rolę przelewu międzykomorowego, co umożliwia utrzymywanie stabilnego poziomu ścieków w komorze przepływowej 2 i maksymalne wykorzystanie przepustowości hydraulicznej rury dławiącej 7 oraz sieci kanalizacyjnej zlokalizowanej poniżej zbiornika retencyjnego. W ostatnim etapie procesu napełniania komora przepływowa 2 i komora akumulacyjna 1 mogą funkcjonować hydraulicznie, jako jedna komora i napełniane są do chwili całkowitego wykorzystania ich kubatury retencyjnej. Sytuację tą przedstawia fig. 14.

Opróżnianie zbiornika retencyjnego rozpoczyna się z chwilą obniżenia się zwierciadła ścieków w komorze przepływowej 2 poniżej poziomu ścieków w komorze akumulacyjnej i. Jak pokazano na fig. 15 ścieki przepływają nad zamknięciem pływakowym 4, które działa jako przelew, lub krawędzią 12 ściany przelewowej 5, gdy otwór 3 jest poniżej tej krawędzi, co przedstawia fig. 9, a wraz z obniżaniem się poziomu ścieków w komorach zbiornika wychylane jest zamknięcie pływakowe 4 z pozycji pionowej, co ilustruje fig. 16. Rura dławiąca 7 funkcjonuje cały czas w zakresie przepływów ciśnieniowych. Po całkowitym opróżnieniu komory akumulacyjnej i zbiornik powraca do sposobu działania jak przy przepływach w okresie pogody bezdeszczowej.

Inna wersja rozwiązania zbiornika retencyjnego według wynalazku przedstawiona na fig. 2 posiada analogiczne wykonanie i usytuowanie komór: przepływowej 2 i akumulacyjnej 1, natomiast rura dławiąca 7 wraz z komorą rozprężną 6 zostały zastąpione przez regulator przepływu 8, z którego ścieki przepływają do kanału odpływowego 9.

W tej wersji w okresie bezdeszczowym ścieki przepływają przez komorę przepływową 2 bez jakiegokolwiek piętrzenia i odpływają przez regulator przepływu 8 do kanału odpływowego 9, co pokazano

PL 210 924 B1 na fig. 17. Przy wzroście dopływu ścieków regulator przepływu 8 dławi przepływ zapewniając odprowadzanie założonej wielkości przepływu ścieków do kanału odpływowego 9. Nadmiar ścieków wypełnia komorę przepływową 2 unosząc pływakowe zamknięcie 4 uniemożliwiając ich przepływ do komory akumulacyjnej 1, co ilustruje fig. 18. Po wypełnieniu komory przepływowej 2 następuje odprowadzanie nadmiaru ścieków nad zamknięciem pływakowym 4 i od tego momentu rozpoczyna się napełnianie komory akumulacyjnej 1, co pokazano na fig. 19. Proces ten trwa do czasu całkowitego wypełnienia użytkowej kubatury retencyjnej zbiornika. Proces opróżniania realizowany jest poprzez przepływ ścieków nad pływakowym zamknięciem 4, z komory akumulacyjnej i do komory przepływowej 2, który wraz z obniżaniem się poziomu ścieków w zbiorniku wychylany jest z pozycji zamknięcia osiągając przy całkowitym opróżnieniu położenie całkowitego otwarcia, co pokazano na fig. 20. Po opróżnianiu komory akumulacyjnej 1, a w następnej kolejności komory przepływowej 2 zbiornik powraca do działania jak w okresie pogody bezdeszczowej.

Claims (1)

1. Grawitacyjny zbiornik retencyjny cieczy zawierający komorę przepływową połączoną hydraulicznie z komorą akumulacyjną poprzez ścianę przelewową i równocześnie poprzez przewód dławiący oraz komorę rozprężną lub regulator przepływu z kanałem odpływowym, znamienny tym, że przestrzeń komory akumulacyjnej (1) jest połączona z przestrzenią komory przepływowej (2) poprzez co najmniej jeden otwór (3) w ścianie przelewowej (5), w którym zlokalizowane jest pływakowe zamknięcie (4) połączone z wymienioną ścianą przelewową (5) przegubem (11).