PL232373B1 - Urządzenie pływające do grawitacyjnego odprowadzania cieczy, zwłaszcza ścieków - Google Patents

Abstract

Urządzenie posiada rurę zalewową (3) zamocowaną teleskopowo, króciec odpowietrzający (10) i pływaki (9), a ponadto ma zespół (1) pobierania cieczy, zawierający kanały wlotowe (6) z otworami wlotowymi (7). Kanały wlotowe (6) są w końcowej części zamknięte pokrywami (8) i mają pływaki (9). W górnej części zespołu (1) pobierania cieczy jest króciec odpowietrzający (10), a wewnątrz tego zespołu (1) jest klapa zwrotna (11). Zespół (1) pobierania cieczy jest połączony z rurą zalewową (3), która posiada na obwodzie listwy (12) połączone elementami kulistymi (13) z bieżniami (14), które z kolei są rozmieszczone na obwodzie powierzchni wewnętrznej górnej części (4) kanału odprowadzającego (5) dla cieczy. Pomiędzy zewnętrzną częścią rury zalewowej (3) a gonią częścią (4) kanału odprowadzającego (5) są uszczelki (15) ze zgarniaczami. Na zewnętrznej powierzchni górnej części (4) kanału odprowadzającego (5) są wzdłużne wzmocnienia usztywniające (19), a na końcu kanału odprowadzającego (5) jest zawór (20).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie pływające do grawitacyjnego odprowadzania cieczy, zwłaszcza ścieków, umożliwiające odprowadzanie cieczy ze zbiorników o zmiennym poziomie zwierciadła cieczy, zwłaszcza reaktorów biologicznego oczyszczania ścieków typu sekwencyjny reaktor porcjowy.

Proces dekantacji sklarowanej warstwy cieczy ze zbiorników o zmiennym poziomie zwierciadła cieczy w technikach ściekowych jest istotnym problemem przy eksploatacji urządzeń technologicznych w systemach biologicznego oczyszczania ścieków takich jak sekwencyjne reaktory porcjowe. Obecnie powszechnie stosowane są urządzenia zwane dekanterami, które zapewniają krótkotrwały spust cieczy przez czas od 30 minut do 60 minut co pozwala na odprowadzenie od 15% do 45% objętości reaktora. Z uwagi na wymaganą odpowiednią jakość odpływu, koniecznym jest aby spust ścieków oczyszczonych odbywał się w możliwie najkrótszym czasie, a odprowadzana ciecz nie zawierała zawiesin. Osad pływający oraz piana powstająca na powierzchni oczyszczonej cieczy nie powinny zostać odprowadzone, w tym celu wprowadza się ścianki kierujące lub prowadzi ujmowanie ścieków poniżej poziomu ich zwierciadła. Ważne jest również, aby pomiędzy urządzeniem odprowadzającym ścieki, a zwierciadłem osadów gromadzących się na dnie zbiornika została zachowana bezpieczna odległość, w tym celu należy unikać zasysania osadów powstających w wyniku zbyt dużego miejscowego odpływu cieczy.

Znane są i stosowane dekantery pływające lub przesuwne, w których odprowadzenie cieczy prowadzone jest automatycznie. Konieczne jest jednak zapewnienie ochrony urządzenia odprowadzającego ciecz przed zamarzaniem i przed uszkodzeniami powodowanymi przez urządzenia mieszające lub napowietrzające zlokalizowane wewnątrz odbiornika. Dekantery z uwagi na rzędną króćca odbierającego sklarowaną ciecz dzieli się na stałe oraz ruchome, w zależności od charakteru pracy na mechaniczne z siłownikiem lub napędem albo grawitacyjne, które opadają pod własnym ciężarem, z uwagi na sposób przemieszczania urządzenia odbierającego ciecz na pływające lub przegubowe z ruchomym ramieniem. Dekantery mogą również pracować w układzie pompowym w którym odbiór cieczy sterowany jest pompą albo w układzie grawitacyjnym, w którym grawitacyjny odbiór cieczy sterowany jest zasuwą lub zaworem.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 7871516 B2 znane jest urządzenie posiadające przelew w postaci rury z krawędzią przelewową oraz przewód wylotowy zamontowany obrotowo wokół osi obrotu w łożysku obrotowym, który posiada dwa bloki łożyskowe wsparte na podstawie. Ruch urządzenia względem zmiany zwierciadła cieczy w zbiorniku odbywa się za pomocą przegubu.

W amerykańskim opisie patentowym nr US 4695376 A ujawniono urządzenie, które składa się z cylindrycznego przelewu podwieszonego do pływaka oraz siłownika z silnikiem elektrycznym, który steruje dopływ cieczy do przelewu. Pływaki połączone są z prowadnicami, które umożliwiają ruch urządzenia w kierunku pionowym zgodnie ze zmianą zwierciadła ścieków.

Z opisu wynalazku nr EP 1192978 A2 znane jest urządzenie wykorzystujące dekanter z pływakiem i rurą w postaci ramienia przegubowego. Natomiast z opisu patentowego US 7083716 B2 znane są rozwiązania hybrydowe stanowiące połączenie w jednej konstrukcji dekantera i mieszadła.

W amerykańskim opisie patentowym nr US 5234580 A ujawniony został dekanter, który posiada przelew umieszczony na systemie pływającym w postaci rury oraz silnik zatapialny, który pompuje i odprowadza ciecz poza zbiornik za pomocą rury odpływowej. Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5358644 A znane jest urządzenie odprowadzające, które składa się z przelewu podwieszonego do pływaka, zaworu zasysającego oraz rury odpływowej mającej postać ruchomego ramienia w formie przegubu. Pływak wraz z przelewem zamocowany jest do pionowej prowadnicy umożliwiającej ruch pionowy i zmianę położenia wraz ze zmianą zwierciadła cieczy w zbiorniku.

Urządzenie ujawnione w amerykańskim opisie patentowym nr US 5104528 A składa się z przelewu odbierającego ciecz oraz pływaków pozwalających na utrzymywanie urządzenia w zbiorniku na poziomie zwierciadła cieczy. Pływak składa się z trzech pływaków cylindrycznych mających kształt owalnych pontonów pływających . Pływaki podłączone są do prowadnic pionowych, które utrzymują całe urządzenie w równowadze. Odpływ cieczy z przelewu realizowany jest za pomocą ruchomego przewodu.

Z opisu patentowego nr US 5106494 A znany jest przelew pływający umieszczony na elastycznym przewodzie odpływowym. Praca urządzenia jest grawitacyjna, a odpływ cieczy regulowany jest zespołem zaworowym, przy czym zawór umieszczony jest przy pływaku. Zespół zaworowy znajduje się

PL 232 373 B1 nad powierzchnią cieczy. Urządzenie dekantujące cumowane jest do zbiornika za pomocą lin. W amerykańskim opisie patentowym nr US 4711716 A ujawniono urządzenie przeznaczone do dekantacji cieczy, które składa się z odbiornika cieczy z otworami i z komorą wewnętrzną, przez które przelewa się ciecz, a odpływ cieczy odbywa się za pomocą rury mającej postać ramienia.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 39003 B1 znane jest urządzenie do odprowadzania cieczy składające się z przelewu teleskopowego złożonego z pionowej rury stałej i zewnętrznej ruchomej rury posiadającej wklęśnięte stożkowo górne rozszerzenie, które na obwodzie tworzy koronę przelewu odpowiedzialnego za odpływ cieczy. Ponadto dekanter zaopatrzony jest w pływaki utrzymujące w stałej pionowej odległości koronę przelewu od zwierciadła cieczy.

W polskim opisie patentowym nr PL 90041 B1 ujawnione zostało urządzenie upustowe do osadników ze zmiennym poziomem zwierciadła wody, które jest złożone z przelewu szybowego i korony przelewowej, która zamocowana jest do pontonu pływającego na powierzchni wody. Wadą tego rozwiązania są znaczne wymiary pontonu, który warunkuje utrzymanie korony przelewowej na powierzchni zwierciadła osadnika. Ponadto stosowanie tego rozwiązania jest również niekorzystne z uwagi na wymóg wykorzystywania stalowych, dwuteowych pionowych prowadnic.

Rozwiązania dekanterów, w których zastosowano rurę teleskopową do zmiany położenia urządzenia dekantującego względem zwierciadła cieczy, znane są również z chińskich opisów patentowych nr CN 201605193 U, CN 2663407 Y, CN 2776967 Y oraz CN 102211806 A. Z opisu patentowego nr CN 201605193 U znane jest urządzenie w którym zastosowano dekanter mający postać pierścienia toroidalnego, z którego odprowadzana jest ciecz za pomocą rury teleskopowej. Pierścień połączony jest z prowadnicą pionową. Z kolei z opisu patentowego nr CN 2663407 Y znane jest urządzenie, które składa się z rury teleskopowej i przelewu umieszczonego na jej końcu oraz pływaków zintegrowanych w górnej części przelewu.

Wadami znanych rozwiązań jest zanieczyszczenie części przelewowej przez pianę lub kożuch powstający na powierzchni cieczy, zasysanie osadów przez dekanter przy zastosowaniu układu pompowego, zamarzanie elementów stalowych znajdujących się nad zwierciadłem cieczy oraz przewodów elastycznych, awarie przewodów elastycznych, duża energochłonność urządzeń wchodzących w skład dekanterów takich jak siłowniki, napędy i pompy, zaburzenie odprowadzania cieczy poprzez falowanie zewnętrznych pływaków. Pomimo, że większość dekanterów cechuje optymalizacja, gdyż podlegają prostej regulacji, to jednak ich praca staje się często zawodna z uwagi na zastosowane elementy mechaniczne takie jak na przykład siłowniki. W znanych i stosowanych urządzeniach pływaki stanowią zewnętrzny element pływający, który może powodować falowanie cieczy i co za tym idzie gwałtowny odpływ cieczy i osadów.

W celu eliminacji istniejących wad dotychczasowych rozwiązań opracowano nowe urządzenie do grawitacyjnego odprowadzania cieczy, zwłaszcza ścieków.

Urządzenie pływające do grawitacyjnego odprowadzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadające rurę zalewową zamocowaną teleskopowo, króciec odpowietrzający i pływaki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma zespół pobierania cieczy, zawierający kanały wlotowe z otworami wlotowymi, przy czym kanały wlotowe są w końcowej części zamknięte pokrywami i mają pływaki, a w górnej części zespołu pobierania cieczy jest króciec odpowietrzający, zaś wewnątrz tego zespołu jest klapa zwrotna, przy czym zespół pobierania cieczy jest połączony z rurą zalewową, która posiada na obwodzie listwy połączone elementami kulistymi z bieżniami, które z kolei są rozmieszczone na obwodzie powierzchni wewnętrznej górnej części kanału odprowadzającego dla cieczy, a ponadto pomiędzy zewnętrzną częścią rury zalewowej a górną częścią kanału odprowadzającego są uszczelki ze zgarniaczami, a na zewnętrznej powierzchni górnej części kanału odprowadzającego są wzdłużne wzm ocnienia usztywniające, przy czym na końcu kanału odprowadzającego jest zawór.

Korzystnie górna część kanału odprowadzającego jest połączona z konstrukcją nośną zbiornika poprzez wysięgniki, które są wzmocnione żebrami oraz są stalowe.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli kanałów wlotowych w zespole pobierania cieczy jest trzy, a otwory wlotowe kanałów wlotowych w zespole pobierania cieczy są podłużnymi szczelinami, przy czym kanały wlotowe zespołu pobierania cieczy są ze stali albo z tworzyw sztucznych w postaci polichlorku albo polietylenu, a ponadto listwy rozmieszczone są równomiernie na obwodzie rury zalewowej urządzenia, przy czym te listwy są z materiału o niskim współczynniku tarcia w parze ciernej ze stalą, korzystnie z politetrafluoroetylenu.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli elementy kuliste, umieszczone pomiędzy listwami rury zalewowej i bieżniami kanału odprowadzającego urządzenia są metalowe, a te bieżnie są rozmieszczone

PL 232 373 B1 równomiernie, zaś wzmocnienia usztywniające kanału odprowadzającego są trzy i są rozmieszczone równomiernie na obwodzie kanału odprowadzającego, a ponadto zespół pobierania cieczy jest połączony z rurą zalewową mocowaniem kołnierzowym.

Zaletą urządzenia do odprowadzania cieczy będącego przedmiotem wynalazku jest to, że sklarowana ciecz w sposób łatwy może być odprowadzania ze zbiorników o zmiennym zwierciadle cieczy, takich jak na przykład reaktory biologicznego oczyszczania ścieków typu sekwencyjny reaktor porcjowy. Kolejną zaletą jest uproszczona konstrukcja urządzenia, które nie posiada elementów mechanicznych typu siłownik, pompa, napęd mechaniczny. W rozwiązaniu będącym przedmiotem wynalazku ruch urządzenia względem cieczy odbywa się grawitacyjnie z wykorzystaniem rury teleskopowej i pływaków umieszczonych w konstrukcji. Urządzenie nie posiada również zewnętrznych pływaków zwiększających powierzchnię kontaktu urządzenia ze zwierciadłem cieczy, natomiast pływaki stanowią integralny, zespolony element kanału wlotowego. Urządzenie według wynalazku ma prostą budowę i jest łatwe w eksploatacji. Stosowanie urządzenia wymaga mniej czynności obsługowych w porównaniu z obecnie stosowanymi dekanterami. Zastosowanie mechanizmu teleskopowego pozwala na zmniejszenie wymiarów urządzeń odprowadzających ciecz oraz na zmniejszenie ich kosztu. W rozwiązaniu według wynalazku nie jest konieczne stosowanie prowadnic dla rury teleskopowej. Zastosowanie urządzenia i sposobu będących przedmiotem wynalazku pozwala na dokładnie odprowadzanie cieczy oddzielonych od sedymentującego osadu.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania nie zawężającym jego zakresu ochrony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku z uwidocznionym układem odprowadzania cieczy, fig. 2 - zespół pobierania cieczy w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A pokazanej na fig. 1, natomiast fig. 3 - kanał odprowadzający ciecz, w przekroju poprzecznym wzdłuż linii B-B pokazanej na fig. 1.

Urządzenie do grawitacyjnego odprowadzania ścieków, według wynalazku w przykładzie wykonania, zawiera zespół 1 pobierania cieczy połączony mocowaniem kołnierzowym 2 z rurą zalewową 3, która porusza się teleskopowo w górnej części 4 kanału odprowadzającego 5 ciecz. Zespół 1 pobierania cieczy złożony jest z trzech stalowych kanałów wlotowych 6, które w dolnej części, mają otwory wlotowe 7, co zapobiega przedostawaniu się piany łub kożucha występującego na powierzchni cieczy do kanału odprowadzającego 5. Kanały wlotowe 6 są zamknięte pokrywami 8. W końcowej części kanałów wlotowych 6 są pływaki 9, które zapewniają utrzymywanie się zespołu 1 pobierania cieczy na powierzchni w położeniu równowagi. W górnej części zespołu 1 pobierania cieczy jest króciec odpowietrzający 10, zapewniający swobodny ruch zespołu 1 pobierania cieczy w czasie zmiany zwierciadła cieczy w zbiorniku. Wewnątrz zespołu 1 pobierania cieczy jest klapa zwrotna 11, zapobiegająca wstecznemu przepływowi w przypadku podniesienia poziomu cieczy za tą klapą zwrotną 11, do jednokierunkowego zamykania i otwierania rury zalewowej 3. Rura zalewowa 3 na zewnętrznej powierzchni ma umieszczone równomiernie na obwodzie, wykonane z politetrafluoroetylenu listwy 12 połączone metalowymi elementami kulistymi 13 z równomiernie rozmieszczonymi bieżniami 14 na obwodzie powierzchni wewnętrznej kanału odprowadzającego 5. Pomiędzy zewnętrzną częścią rury zalewowej 3 a wewnętrzną górną częścią 4 kanału odprowadzającego 5 są uszczelki 15 ze zgarniaczami. Listwy 12 zapobiegają obrotowi zespołu 1 pobierania cieczy względem rury zalewowej 3. Górna część 4 kanału odprowadzającego 5 jest połączona z konstrukcją nośną zbiornika 16 za pomocą stalowych wysięgników 17 wzmocnionych żebrami 18. Zewnętrzna powierzchnia górnej części 4 kanału odprowadzającego 5 ma rozmieszczone równomiernie na obwodzie trzy wzdłużne wzmocnienia usztywniające 19. Na końcu kanału odprowadzającego 5 ciecz jest zawór 20.

PL 232 373 B1

Wykaz oznaczeń

- zespół

- mocowanie kołnierzowe

- rura zalewowa

- górna część

- kanał odprowadzający

- kanał wlotowy

- otwór wlotowy

- pokrywa

- pływaki

- króciec odpowietrzający

- klapa zwrotna

- listwa

- element kulisty

- bieżnia

- uszczelka

- zbiornik

- wysięgnik

- żebro

- wzmocnienie usztywniające

- zawór

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie pływające do grawitacyjnego odprowadzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadające rurę zalewową zamocowaną teleskopowo, króciec odpowietrzający i pływaki, znamienne tym, że ma zespół (1) pobierania cieczy, zawierający kanały wlotowe (6) z otworami wlotowymi (7), przy czym kanały wlotowe (6) są w końcowej części zamknięte pokrywami (8) i mają pływaki (9), a w górnej części zespołu (1) pobierania cieczy jest króciec odpowietrzający (10), zaś wewnątrz tego zespołu (1) jest klapa zwrotna (11), przy czym zespół (1) pobierania cieczy jest połączony z rurą zalewową (3), która posiada na obwodzie listwy (12) połączone elementami kulistymi (13) z bieżniami (14), które z kolei są rozmieszczone na obwodzie powierzchni wewnętrznej górnej części (4) kanału odprowadzającego (5) dla cieczy, a ponadto pomiędzy zewnętrzną częścią rury zalewowej (3) a górną częścią (4) kanału odprowadzającego (5) są uszczelki (15) ze zgarniaczami, a na zewnętrznej powierzchni górnej części (4) kanału odprowadzającego (5) są wzdłużne wzmocnienia usztywniające (19), przy czym na końcu kanału odprowadzającego (5) jest zawór (20).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że górna część (4) kanału odprowadzającego (5) jest połączona z konstrukcją nośną zbiornika (16) poprzez wysięgniki (17).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wysięgniki (17) zbiornika (16) są wzmocnione żebrami (18).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że wysięgniki (17) zbiornika (16) są stalowe.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienne tym, że kanałów wlotowych (6) w zespole (1) pobierania cieczy jest trzy.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że otwory wlotowe (7) kanałów wlotowych (6) w zespole (1) pobierania cieczy są podłużnymi szczelinami.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6, znamienne tym, że kanały wlotowe (6) zespołu (1) pobierania cieczy są ze stali.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6, znamienne tym, że kanały wlotowe (6) zespołu (1) pobierania cieczy są z tworzyw sztucznych.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kanały wlotowe (6) zespołu (1) pobierania cieczy są z polichlorku winylu.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kanały wlotowe (6) zespołu (1) pobierania cieczy są z polietylenu.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10, znamienne tym, że listwy (12) rozmieszczone są równomiernie na obwodzie rury zalewowej (3) urządzenia.

    PL 232 373 B1
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11, znamienne tym, że listwy (12) rury zalewowej (3) są z materiału o niskim współczynniku tarcia w parze ciernej ze stalą.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że listwy (12) rury zalewowej (3) są z politetrafluoroetylenu.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienne tym, że elementy kuliste (13) umieszczone pomiędzy listwami (12) rury zalewowej (3) i bieżniami (14) kanału odprowadzającego (5) urządzenia są metalowe.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14, znamienne tym, że bieżnie (14) kanału odprowadzającego (5) są rozmieszczone równomiernie.
16. 16. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15, znamienne tym, że wzmocnienia usztywniające (19) kanału odprowadzającego (5) są trzy.
17. 17. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16, znamienne tym, że wzmocnienia usztywniające (19) są rozmieszczone równomiernie na obwodzie kanału odprowadzającego (5).
18. 18. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16 albo 17, znamienne tym, że zespół (1) pobierania cieczy jest połączony z rurą zalewową (3) mocowaniem kołnierzowym (2).