Результат интеллектуальной деятельности: Управляемая система водоотведения

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении и очистке сточных вод в общесплавных системах водоотведения.

Известна система водоотведения, включающая в себя регулирующие резервуары, к которым весь расход дождевых вод подводится по трубе большого диаметра с одновременным отводом (опорожнением) части расхода по трубе малого диаметра (см. Алексеев М.И., Курганов А.М. Организация отведения поверхностного (дождевого или талого) стока с урбанизированных территорий: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ. -2000. - 352 с., рис.7.6а, 7.13).

Для известной системы характерны высокие капитальные затраты, поскольку в качестве регулирующей емкости в ней применяется отдельно построенное сооружение, а не используется свободное пространство трубопроводов и колодцев.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому изобретению является система водоотведения мегаполиса (см. патент RU № 2 438 984, C02F 1/00. Система водоотведения мегаполиса / Ф.В. Кармазинов, М.Д. Пробирский, Ю.А. Ильин, B.C. Игнатчик и др. Приоритет от 11.06.2010 г.), включающая: подсистему утилизации шлама, содержащую, по меньшей мере, следующие последовательные блоки: обезвоживания, термической обработки, удаления золы из уходящих газов, очистки дымовых газов, а также резервного хранения обезвоженного шлама, соединенного с блоками обезвоживания и термической обработки, транспортировки золы, загрузки обезвоженного шлама, соединенного с блоком резервного хранения обезвоженного шлама и/или с блоком термической обработки, по меньшей мере, одну дополнительную подсистему утилизации шлама, по меньшей мере, одну подсистему обработки шламов, содержащую следующие последовательные блоки: очистки сточных вод с извлечением шлама, подготовки к обезвоживанию шлама, обезвоживания, хранения и выгрузки обезвоженного шлама, транспортировки обезвоженного шлама, по меньшей мере, один полигон захоронения шламов, при этом блоки транспортировки золы связывают блоки удаления золы подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама с полигоном/полигонами захоронения шламов, блоки хранения и выгрузки обезвоженного шлама подсистемы/подсистем обработки шламов при помощи блока/блоков транспортировки обезвоженного шлама соединены с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама, дополнительной/дополнительных подсистем утилизации шлама и с полигоном/полигонами захоронения шламов, по меньшей мере, одну аварийно-транспортную автомобильную магистраль, которая связывает полигон/полигоны захоронения шламов с блоками резервного хранения обезвоженного шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама подсистемы утилизации шлама - с блоками загрузки обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама, блок резервного хранения обезвоженного шлама дополнительной/дополнительных подсистемы/подсистем утилизации шлама - с блоком загрузки обезвоженного шлама подсистемы утилизации шламов, по меньшей мере, два бассейна канализования и, по меньшей мере, один пригород мегаполиса, при этом подсистема утилизации шлама, дополнительная/дополнительные подсистемы утилизации шлама и подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в различных бассейнах канализования мегаполиса, и/или подсистема/подсистемы обработки шламов расположены в пригороде/пригородах мегаполиса. Подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама дополнительно снабжены последовательно расположенными перед блоками обезвоживания, блоками транспортировки сточных вод, содержащими последовательно соединенные между собой подводящие коллекторы и главные насосные станции с приемными резервуарами, датчиками максимального и минимального уровня воды, подающими трубопроводами, при этом подводящие коллекторы выполнены с минимально возможным уклоном и соединены с приемными резервуарами на отметке между датчиками максимального и минимального уровня, блоками очистки сточных вод с извлечением шлама, содержащими последовательно соединенные между собой приемную камеру, решетки, песколовки, первичные отстойники, соединенные с блоками обезвоживания, аэротенк, вторичные отстойники, соединенные с блоками обезвоживания для подачи в них избыточного ила и с аэротенком для подачи в него возвратного активного ила, самотечными линиями фугата, при этом блоки обезвоживания и подводящий коллектор соединены самотечными линиями фугата, межбассейновой насосной станцией с подводящим трубопроводом и напорной линией, при этом подводящий трубопровод присоединен к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама, а напорная линия - к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама.

Возможны варианты развития известной системы, когда:

1. Подводящий трубопровод присоединен к подводящему коллектору дополнительной подсистемы утилизации шлама, а напорная линия - к подводящему коллектору подсистемы утилизации шлама (вариант развития №1).

2. Подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама дополнительно снабжены внутренними насосными станциями с напорными трубопроводами, при этом блоки обезвоживания и внутренние насосные станции соединены самотечными линиями фугата, а напорные трубопроводы внутренних насосных станций соединены с приемными камерами.

3. Подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения, при этом, по меньшей мере, один самотечный коллектор внутренней системы водоотведения соединен с внутренней насосной станцией.

4. Подсистема утилизации шлама, по меньшей мере, одна дополнительная подсистема утилизации шлама дополнительно снабжены районными канализационными насосными станциями с напорными коллекторами, при этом напорные коллекторы соединены с подводящими коллекторами.

5. Напорные коллекторы соединены с приемными камерами.

7. Напорные коллекторы соединены с внутренними насосными станциями.

8. Напорные коллекторы соединены с самотечными линиями фугата.

9. Напорные коллекторы соединены, по меньшей мере, с одним самотечным коллектором внутренней системы водоотведения.

Недостатками указанной системы являются низкие показатели надежности отведения стока за пределы населенного пункта, т.к. высока вероятность подтопления территории мегаполиса, поскольку:

- в периоды сильных или сверхрасчетных дождей, когда пропускная способность подводящих коллекторов будет меньше расхода поступающего стока, может происходить наполнение их свободного объема и выход сточных вод на поверхность в пределах мегаполиса;

- при засорении или аварии на участках подводящих коллекторов, когда стоки от абонентов, расположенных выше этих участков, полностью или частично через колодцы поднимаются на поверхность.

Задачей настоящего изобретения является повышение показателей надежности системы.

Поставленная задача решается тем, что известная система, включающая блок транспортировки сточных вод, содержащий, по меньшей мере, коллектор, в соответствии с настоящим изобретением дополнительно снабжена:

одной локальной сетью водоотведения, соединенной с коллектором,

переливным трубопроводом, соединенным с локальной сетью водоотведения и устройством аварийного перелива, содержащим, по меньшей мере, корпус, прикрепленную к корпусу проушину, поворотную захлопку, жестко соединенную с косынкой, которая связана с проушиной с возможностью выполнения вращения, прижимное устройство с регулируемым усилием, воздействующее на косынку или поворотную захлопку для прижатия поворотной захлопки к корпусу, обеспечивающее закрытие захлопки при уровне воды ниже минимального значения поверхности земли над локальной сетью водоотведения, при этом, диаметр участка локальной сети водоотведения между точками присоединения к ней переливного трубопровода и коллектора меньше диаметра участка до точки присоединения к ней переливного трубопровода по ходу движения воды.

Имеется вариант развития, когда прижимное устройство с регулируемым усилием выполнено в виде барьерного груза с переменной массой, присоединенного к косынке или поворотной захлопке.

По сравнению с прототипом предлагаемая система имеет следующие отличительные признаки:

1. Дополнительное снабжение системы локальной сетью водоотведения, соединенной с коллектором (Известно);

2. Дополнительное снабжение системы переливным трубопроводом (Известно);

3. Соединение переливного трубопровода с локальной сетью водоотведения (Известно);

4. Соединение переливного трубопровода с устройством аварийного перелива (Известно);

5. Выполнение устройства аварийного перелива, содержащего, по меньшей мере, корпус, прикрепленную к корпусу проушину, поворотную захлопку, жестко соединенную с косынкой, которая связана с проушиной с возможностью выполнения вращения, прижимного устройства с регулируемым усилием (Не известно);

6. Выполнение прижимного устройства с регулируемым усилием, воздействующим на косынку или поворотную захлопку для прижатия поворотной захлопки к корпусу и обеспечивающим ее закрытие при уровне воды ниже минимального значения поверхности земли над локальной сетью водоотведения;

7. Выполнение диаметра участка локальной сети водоотведения между точками присоединения к ней переливного трубопровода и коллектора меньше диаметра участка до точки присоединения к ней переливного трубопровода по ходу движения воды,

8. Выполнение прижимного устройства с регулируемым усилием в виде барьерного груза с переменной массой, присоединенного к косынке или поворотной захлопке (Не известно).

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки №1-4 в технической литературе известны, а остальные - нет. Однако их совместное применение в заявляемой системе позволит получить положительный эффект и сверхэффект.

Положительный эффект состоит в том, что повышаются показатели экологической безопасности, т.к. уменьшается вероятность подтопления территории мегаполиса, поскольку в периоды сильных или сверхрасчетных дождей, когда пропускная способность участка локальной сети водоотведения между точками присоединения к ней переливного трубопровода и коллектора будет меньше расхода поступающего стока, а так же при засорении или аварии на участках локальной сети, наполнение ее свободного объема будет происходить только до того момента, пока уровень воды будет ниже минимального значения поверхности земли над локальной сетью водоотведения, т.е. до выхода воды на поверхность. В этот период времени поворотная захлопка будет закрыта. А когда уровень воды поднимется выше минимального значения поверхности земли над локальной сетью водоотведения, т.е. вода поднимется до поверхности земли, поворотная захлопка откроется и сточная вода организованно будет отведена в места, менее опасные для окружающей среды, или в регулирующую емкость. В результате выхода на поверхность сточных вод в пределах мегаполиса не произойдет (благодаря наличию отличительных признаков 1-7).

Сверхэффект заключается в том, что требуемый уровень показателей надежности может быть достигнут при одновременном повышении показателей экологической безопасности. Это достигается за счет:

- использования дополнительного свободного регулирующего объема локальной сети водоотведения (благодаря наличию отличительных признаков № 1 - 6);

- регулирования уровня открытия поворотной захлопки устройства аварийного перелива (благодаря наличию отличительных признаков № 5 - 8).

В результате сбросы сточных вод по переливному трубопроводу будут минимизированы, поскольку поворотная захлопка будет открываться только в исключительных случаях, когда угрожает выход сточных вод на территорию мегаполиса.

Таким образом, заявляемая управляемая система водоотведения отвечает критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.

На фиг.1 показан вариант исполнения общей технологической схемы предлагаемой управляемой системы водоотведения, на фиг.2 – профиль А-Б, представленной на фиг. 1 системы, на фиг. 3 - вариант исполнения устройства аварийного перелива.

Общая технологическая схема предлагаемой системы включает в себя (см. фиг.1, 2):

- блок 1 транспортировки сточных вод, содержащий коллектор 2 и по меньшей мере одну локальную сеть 3 водоотведения, соединенную с коллектором 2;

- переливной трубопровод 4, соединенный с локальной сетью 3 водоотведения и устройством аварийного перелива 5.

При этом устройство аварийного перелива 5 (см. фиг. 3) содержит:

- корпус 6, соединенный с переливным трубопроводом 4;

- прикрепленную к корпусу 6 проушину 7;

- поворотную захлопку 8, жестко соединенную с косынкой 9, которая связана с проушиной 7 с возможностью выполнения вращения;

- прижимное устройство с регулируемым усилием, воздействующее на косынку 9 или поворотную захлопку 8 для прижатия поворотной захлопки 8 к корпусу 6, выполненное в виде (по варианту развития) барьерного груза 10 с переменной массой, присоединенного к косынке 9 или поворотной захлопке 8, обеспечивающее закрытие поворотной захлопки 8 при уровне воды ниже минимального значения поверхности земли над локальной сетью 3 водоотведения. На фиг. 3 представлен вариант исполнения, когда барьерный груз 10 с переменной массой присоединен к косынке 9. Настоящим изобретением не исключается выполнение прижимного устройства с регулируемым усилием других конструкций, отличающихся от барьерного груза. Например, устройств с гидравлическим приводом.

Настоящим изобретением не исключается наличие дополнительных элементов, например, седла 11, составляющего с корпусом 6 единое целое, и уплотнительного элемента 12, присоединенного к поворотной захлопке 8. Вместе они обеспечивают герметичность устройства аварийного перелива 5 при закрытой поворотной захлопке 8.

Кроме того, отличительной особенностью настоящей управляемой системы водоотведения является то, что диаметр участка 13 локальной сети 3 водоотведения между точками присоединения к ней переливного трубопровода 4 и коллектора 2 меньше диаметра участка 14 до точки присоединения к ней переливного трубопровода 4 по ходу движения воды.

Оптимальная система водоотведения работает следующим образом.

Сточные воды из сети 3 водоотведения поступают в коллектор 2, а из него отводятся за пределы населенного пункта (на фиг.1 и 2 не показано). В безаварийные периоды работы и в сухую погоду, когда приток сточных вод, поступающий в локальную сеть 3 водоотведения и коллектор 2, меньше их пропускной способности, система водоотведения работает в расчетном режиме. При этом барьерный груз 10 с переменной массой (один из вариантов прижимного устройства с регулируемым усилием), присоединенный к косынке 9 или поворотной захлопке 8, воздействует на косынку 9 или поворотную захлопку 8 для прижатия поворотной захлопки 8 к корпусу 6 (или седлу 11). В результате все сточные воды отводятся за пределы населенного пункта без отвода сточных вод по переливному трубопроводу 4.

В периоды сильных или сверхрасчетных дождей, когда пропускная способность участка 13 локальной сети 3 водоотведения будет меньше расхода поступающего стока, начнется наполнение ее свободного объема с подъемом уровня воды. При дальнейшем его повышении, пока уровень воды будет ниже минимального значения поверхности земли над локальной сетью 3 водоотведения, поворотная захлопка 8 будет закрыта под воздействием прижимного устройства с регулируемым усилием. А когда уровень воды поднимется выше минимального значения поверхности земли над локальной сетью 3 водоотведения, т.е. будет выше поверхности земли, поворотная захлопка 8 откроется, а сточная вода организованно будет отведена в места, менее опасные для окружающей среды, или в регулирующую емкость. В результате не произойдет выхода на поверхность сточных вод в пределах мегаполиса. Таким образом будет обеспечено водоотведение при минимально-возможном объеме отведения сточных вод по переливному трубопроводу 4.

Настоящим изобретением допускаются различные варианты определения массы барьерного груза 10 (частный случай) или усилия воздействия прижимного устройства с регулируемым усилием (общий случай), например:

- экспериментальный вариант, когда локальная сеть 3 заполняется во время сверхрасчетного дождя или путем создания искусственного засорения до максимально возможного уровня, когда вода из её не изливается на поверхность. В этот период подбирается минимальная масса груза 10 или усилия прижимного устройства с регулируемым усилием, обеспечивающим удержание поворотной захлопки 8 в закрытом положении;

- расчетный вариант, от экспериментального отличающийся тем, что требуемая масса груза 10 или усилия прижимного устройства с регулируемым усилием определяются на гидравлической модели.

Таким образом, для предлагаемой управляемой системы водоотведения характерна промышленная применимость.