CZ238193A3

CZ238193A3 - Device for withdrawal of purified waste water from a circular tank

Info

Publication number: CZ238193A3
Application number: CZ932381A
Authority: CZ
Inventors: Franz Dr Valentin
Original assignee: Hans Huber Gmbh Co Kg
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1994-04-13
Also published as: DE9320600U1; KR940701364A; EP0668242A1; DE59309702D1; EP0668242B1; HU9303392D0; BR9305470A; AU3748093A; DE4391549D2; EP0594800A1; DE4223863A1; HUT65666A; ATE129691T1; EP0594800B1; DK0594800T3; SK131693A3; RU2104741C1; ATE182322T1; PL172165B1; WO1993021111A1

Description

Vynález se týká zařízení pro odběr vyčištěné odpadní vody z kruhové nádrže, která je opatřena centrálně uspořádaným přívodem odpadní vody.

Dosavadní stav techniky

Řada usazovacích nádrží je opatřena odtokem tvořeným prstencovým žlábkem při okraji nádrže. Vyčištěná voda přetéká v úrovni své volné hladiny přes přímý nebo klikatý zubovitý přepad. Množství takto odváděné vody se zvětšuje úměrně převýšení hladiny. Kruhová čisticí nebo usazovací nádrž pracuje optimálně jen tehdy, jestliže odpadní voda může proudit od tak zvaného centrálního domečku rovnoměrně všemi směry.

Tento proces je nepříznivě ovlivňován růstem řas v oblasti zubovitého přepadu. Symetrie proudění je dále nepříznivě ovlivňována i již malými pohyby při hladině vody, například v důsledku působení větru. V nejméně příznivém případě takto zůstává nevyužita celá polovina obvodu prstencového žlábku, protože jsou zásadně odlišné poměry v závětří a na návětrné straně. To znamená, že přes zbylou část zubovitého přepadu odtéká dvojnásobné množství odpadní vody, zatímco v závětří je množství přetékající odpadní vody minimální. Ve zvětšené míře dochází také k unášení plovoucího kalu a provozovatel je proto zatěžován zvýšenými pokutami nebo daněmi.

Z 0851/93-CZ

Další nevýhoda popsaného řešení spočívá v tom, že montáž zubovitého přepadu je z uvedených důvodů spojena s nákladnou nivelací. Navíc, hladinu odpadní vody nelze regulovat nezávisle na množství odváděné odpadni vody. Kromě vysokých nákladů na čištění žlábku je třeba také počítat s vysokým obsahem pevných látek v odváděné odpadní vodě.

Dále je známo řešení popsané v SU patentovém spisu č. 13 67 998 Al, kde je popsána čisticí nebo usazovací nádrž s trubkami s kruhovými otvory, přičemž voda je z čisticí nádrže odebírána v různých hloubkách tak, že se otevře uzavírací orgán příslušné trubky. Popsané zařízení však neřeší stanovený úkol tohoto vynálezu.

Ze švýcarského patentového spisu č. 79062 je dále znám vypouštěcí ventil řízený mechanicky podtlakem, který slouží pro vypouštění husté rozvrstvené kapaliny ze zásobníku. Zmíněný vypouštěcí ventil má kruhové otvory, jiná podobnost s předmětem vynálezu zde není.

Z US patentového spisu č. 3 0 17 998 je konečně známo zařízení k odlučování pevné fáze z kapaliny. Přívod do usazovací nádrže je tvořen rozváděcím žlábkem s pravoúhlým průřezem a kruhovými otvory ve dně. Při malém a běžném přítoku přitéká kapalina do usazovací nádrže zmíněnými kruhovými otvory, při větším přítoku pak přes přepad na okraji žlábku. V žádném případě zde není popsáno zařízení k rovnoměrnému odvádění vyčištěné odpadní vody z kruhových nádrží, které mohou být případně velmi velké. Také zde není popsána úplně naplněná ponorná trubka, u

Z 0851/93-CZ které postačí pouze tlakový rozdíl mezi tlakem uvnitř a vně této ponorné trubky.

Úkolem vynálezu je nalezení řešení, které umožní zvětšit množství odváděné odpadní vody při současném zvýšení rovnoměrnosti jejího odvádění. Dalším úkolem je dosažení možnosti regulace stavu odpadní vody v kruhové nádrži nezávisle na odtoku vyčištěné odpadní vody.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých zařízení tohoto druhu do značné míry odstraňuje zařízení pro odběr vyčištěné odpadni vody z kruhové nádrže podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pod hladinou vyčištěné odpadní vody je uspořádána zcela naplněná ponorná trubka pro rovnoměrný odběr vyčištěné odpadní vody, jejíž odtok je regulačním zařízením řízen nezávisle na přítoku do kruhové nádrže.

Rovnoměrně regulovatelné množství odpadní vody se tedy odvádí z z určité hloubky pod hladinou vyčištěné odpadní vody.

Lze regulovat množství odváděné vyčištěné odpadní vody.

Regulace množství odváděné vyčištěné odpadní vody se obecně provádí změnou výšky hladin odpadní vody v kruhové nádrži a v odpadní šachtě.

Ponorná trubka je s výhodou provedena jako sběrné potrubí ve tvaru prstence, ve kterém jsou se shodnými vzájemnými vzdálenostmi vytvořeny otvory.

Je také výhodné, jestliže sběrné potrubí ve tvaru prstence je výstupním potrubím spojeno s odpadní šachtou uspořádanou vně kruhové nádrže.

Z 0851/93-CZ

Výškově přestavitelné přepadové ústrojí je s výhodou uspořádáno v odpadní šachtě.

Sběrné potrubí ve tvaru prstence je obecně uspořádáno v rovnoměrné vzdálenosti od centrálního přívodu.

Při správném dimenzování otvorů ve sběrném potrubí a průměru tohoto sběrného potrubí postačí případně jediné výstupní potrubí procházející stěnou kruhové nádrže. Toto výstupní potrubí vede k přepadu, který je regulován nezávisle na výšce hladiny. Vlastní odtokové ústrojí může být tvořeno regulačním přepadem.

Regulace množství odváděné odpadní vody lze provádět změnami výškového rozdílu mezi hladinami vyčištěné odpadní vody v kruhové nádrži a v odpadní šachtě.

Zásluhou tohoto řešení lze výšku hladiny odpadní vody v kruhové nádrži nastavit na proměnnou výšku.

Tlak uvnitř sběrného potrubí lze na obvodu tohoto sběrného potrubí nastavit tak vysoký, že na konci sběrného potrubí je

Z 0851/93-CZ ještě zajištěn odtok pod určitým tlakem. Odtoková rychlost na výstupu sběrného potrubí je maximální, zatímco v místě protilehlém k tomuto výstupu je tato odtoková rychlost téměř nulová.

Výšku hladiny nad ponornou trubkou tvořenou sběrným potrubím ve tvaru prstence lze regulovat nezávisle na množství odváděné odpadní vody.

»

V dalším výhodném provedení zařízení podle vynálezu může být kruhová nádrž využita také jako vyrovnávací nádrž.

Není použito žádné čerpadlo.

O spádu a rychlosti proudění odpadní vody rozhoduje výškový rozdíl.

Regulace se provádí zvedáním a spouštěním odtokového ústrojí, v případě potřeby případně automaticky.

Zařízení s ponornou trubkou podle vynálezu může být s výhodou provozováno s přívodním zařízením typu Coanda-Tulpe, které je popsáno v německém užitném vzoru č. G 91 12 947.8, který byl zapsán 30.01.1992.

Zásluhou řešení podle vynálezu se dosáhne zvýšení provozní spolehlivosti, snížení potřeby údržby, zlepšení odlučování pevných látek a zvýšení stupně vyčištění odpadní vody, čímž se sníží také daně nebo pokuty za vypouštění znečištěné vody.

Z 0851/93-CZ

Uspořádáním ponorné trubky tvořené sběrným potrubím ve tvaru prstence v určité hloubce pod volnou hladinou odpadní vody v kruhové nádrži, kde lze již počítat se stabilními poměry, je odebíraná odpadní voda chráněna tímto uzavřeným sběrným potrubím před světlem, čímž se předejde fotosyntéze. Odběr odpadni vody je přitom nezávislý na převýšení hladiny odpadní vody nad sběrným potrubím.

Výhoda přesné regulace a zvýšeného odběru odpadní vody je dosahována tím, že sběrné potrubí je provozováno v neustále zcela naplněném stavu. Výstupní potrubí vede radiálně skrze stěnu kruhové nádrže do přepadového ústrojí, které je regulováno samostatně. Je možné přizpůsobení požadovanému provoznímu stavu. Zásluhou uzavřeného potrubního systému je možné nezávislé nastavení množství odváděné odpadní vody. Ma: imální množství odváděné odpadní vody lze nastavit nezávisle na velikosti otvorů. Sběrné potrubí je staticky podepřeno podpěrami.

V případě potřeby je ponorná trubka tvořená sběrným potrubím ve tvaru prstence přímo opatřena nornou stěnou s přestavitelnou výškou.

Potrubí provedené jako sběrné potrubí je zatěžováno diskontinuálně.

Při velkém převýšení hladiny je potřebná nerovnoměrnost přítoku podél sběrného potrubí o konstantním průměru mimořádně nízká.

Ί

Z 0851/93-CZ

V případě velkého množství odváděné odpadní vody může být výhodné, jestliže se průměr sběrného potrubí stupňovitě přizpůsobí příslušnému průtoku.

Při výpočtu zařízení je třeba vzít v úvahu různé ztráty, například tření v potrubí, ztráty v důsledku rázů, ztráty tlakové výšky a ztráty vyplývající ze zrychlení v důsledku přítoku kolmo ke směru proudění ve sběrném potrubí. Zařízením podle vynálezu lze eventuelně při rekonstrukci vybavit i stávající kruhové nádrže.

Z hlediska dalšího zvýšení rovnoměrnosti odvádění odpadní vody je možné a výhodné provést ponornou trubku s průměrem zvětšujícím se stupňovitě k místu odtoku z kruhové nádrže. Rychlost proudění odpadní vody je omezena hodnotou 0,3 m/sek na konci sběrného potrubí, průměr sběrného potrubí je možno směrem od tohoto konce zmenšovat, protože tímto směrem se také zmenšuje množství protékající odpadní vody. Měnícího se průměru sběrného potrubí lze dosáhnout také přibližně spojitým zvětšováním tohoto průměru.

V dalším výhodném provedení zařízení podle vynálezu je možné, aby se v zájmu dosažení rovnoměrnosti proudění odpadní vody a vyloučení překročení maximální rychlosti tohoto proudění měnila velikost štěrbin ve sběrném potrubí, a to tak, že se velikost těchto štěrbin směrem od odpadní šachty zmenšuje.

Zvláště výhodnou kombinací je rozšiřování sběrného potrubí směrem od odpadní šachty při současném zmenšování délky štěrbin.

Z 0851/93-CZ

Toto řešení má další výhodu spočívající v tom, že rychlost 0,3 m/sek je dodržena ve všech jednotlivých úsecích sběrného potrubí, což by bez odstupňování průměru sběrného potrubí bylo zajištěno pouze na konci tohoto sběrného potrubí. Zásluhou toho se také předejde případnému odlučování unášených kalových vloček v důsledku zmenšujícího se unášení. Kombinací měnící se délky štěrbin s odstupňovaným průměrem sběrného potrubí se dosáhne dalšího zlepšení rovnoměrnosti přítoku do tohoto sběrného potrubí.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují na obr. 1 provedení ponorné trubky uvnitř kruhové nádrže; na obr. 2 půdorysný pohled na provedení z obr. 1, na obr. 3 detail sběrného potrubí a na obr. 4 a 5 zvláštní provedení ponorné trubky za účelem dosažení rovnoměrných nepříliš vysokých rychlostí proudění.

Příklady provedení vynálezu

V kruhové nádrži 10, nejčastěji z betonu, je v rovnoměrné vzdálenosti od okraje této kruhové nádrže 10 u '.pořádáno sběrné potrubí 12., které se při naplněné kruhové nádrži 10 nachází v určité hloubce pod volnou hladinou 14. Uprostřed kruhové nádrže 10 je uspořádán přívod 24 se řízeným odchylováním směru proudění, což zde není blíže znázorněno. V tomto místě může být uspořádán tak zvaný centrální domeček vybavený systémem coanda tulpe.

Z 0851/93-CZ

Odpadní voda tedy do kruhové nádrže 10 přitéká přívodem 24.· Vyčištěná voda je pak definovaným způsobem odváděna sběrným potrubím 12. které je provedeno do kruhu a ve kterém jsou podle obr. 3 vytvořeny s rovnoměrnými odstupy štěrbiny 22. Tyto štěrbiny 22 mohou mít minimální šířku 10 mm. Z kruhového potrubí 10 proudí vyčištěná voda do výstupního potrubí 16., a to tak, že v místě přechodu ze sběrného potrubí 12 do výstupního potrubí 16 má tato vyčištěná voda maximální rychlost proudění, zatímco v protilehlém místě 12' má vyčištěná voda prakticky nulovou rychlost. Po opuštění výstupního potrubí 16 vstupuje vyčištěná odpadní voda do regulačního zařízení 23 s regulačním přepadem. Protože tento regulační přepad, který je na obr. 1 označen oboustrannou šipkou, lze zvedat a spouštět také dolů, je přítok vyčištěné odpadní vody nezávislý na odtoku a výši hladiny odpadní vody v kruhové nádrži 10 lze regulovat neávisle na odtoku. Sběrné potrubí 12 a výstupní potrubí 16 jsou trvale zcela naplněna. Od regulačního přepadu proudí vyčištěná voda do neznázorněné odpadní šachty. Přestavování regulačního přepadu v regulačním zařízení 23 lze také zautomatizovat. Pro spád a rychlost proudění je vždy rozhodující rozdíl výšek, popřípadě tlaku.

V jiném provedení je také možné vést výstupní potrubí 16 směrem nahoru a vyčištěnou vodu nechat definovaně vytékat t

průřezem ve tvaru písmena V. V tomto případě by se v určitém rozsahu zvedalo a spouštělo dolů vlastní výstupní potrubí 16. popřípadě by takto pracovalo jemu přiřazené zařízení.

Při regulaci tlakového a výškového rozdílu mezi volnou hladinou 14 v kruhové nádrži 10 a hladinou 20 odpadní vody

Z 0851/93-CZ v regulačním zařízení 23 s regulovaným přepadem je třeba vzít v úvahu ztráty třením v potrubí, ztráty vnitřním třením v odpadni vodě, ztráty vznikající v důsledku zrychlení při vstupu odpadní vody do jednotlivých štěrbin 22 sběrného potrubí 12 a popřípadě i ztráty vznikající v důsledku turbulentního proudění.

Sběrné potrubí 12 je neustále zcela naplněno odpadní vodou.

Protože ponornou trubkou, která je zde tvořena sběrným potrubím 12. proudí odpadní voda stále pod tlakem, je nepodstatné, zda vtokové otvory, které jsou tvořeny zmíněnými štěrbinami 22. jsou vytvořeny v horní, boční nebo spodní straně tohoto sběrného potrubí 12.

Zásluhou provedení vtokových otvorů ve sběrném potrubí 12. jako štěrbin 22 o minimální šířce 10 mm je možno změnou délky těchto štěrbin 22 dosáhnou přizpůsobení okrajovým hydraulickým podmínkám. Průtočného průřezu lze velmi přesně dosáhnout frézováním. Tohoto by nebylo možno dosáhnout vrtáky, které se vyrábějí a jsou k dispozici jen s určitými průměry.

Podle výše uvedeného je ponorná trubka tvořená sběrným potrubím 12 spojena výstupním potrubím 16 s odpadní šachtou. Zejména v případě kruhových nádrží 10 o průměru přesahujícím 50 metrů je výhodné, jestliže směrem ke středu této kruhové nádrže 10 je uspořádáno další sběrné potrubí 12 - není znázorněno - opět ve tvaru prstence, avšak o menším průměru. Výstupní potrubí 16 tohoto dalšího sběrného potrubí 12 ústí rovněž do neznázorněné odpadní šachty. Jiná další možná obměna provedení může spočívat

Z 0851/93-CZ v tom, že celé popsané zařízení je upraveno pro odběr odpadní vody z nádrží čtvercového nebo obdélníkového tvaru.

Na obr. 4 a 5 je znázorněna ponorná trubka, uváděná v předchozím popisu jako sběrné potrubí 12, v bočním pohledu na obr. 4 a v půdorysném pohledu na obr. 5.

»

Ponorná trubka má ve směru od vstupu 30 k výstupu 37 odpadní vody stupňovitě se zvětšující průřez, přičemž horní strana ponorné trubky probíhá v rovině a odstupňovaná je pouze spodní strana této ponorné trubky. Ponorná trubka je přirozeně i při tomto provedení uspořádána rovněž pod hladinou 34 odpadní vody. Jednotlivé průřezy ponorné trubky jsou přizpůsobeny přítoku, takže část 36 ponorné trubky má menší průřez než na ni ve směru proudění odpadní vody navazující část 28, kterou již protéká větší množství odpadní vody. Z půdorysného pohledu na obr. 5 je patrné, že části 36, 38 ponorné trubky na sebe navazují symetricky ke střední rovině 40 ponorné trubky. Na druhé straně, štěrbiny 42., 44 se zde ve směru proudění odpadní vody zmenšují, to jest délka štěrbiny 44 je menší než délka štěrbiny 42. Tímto opatřením se dosáhne rovnoměrného proudění tak, že je dodržena maximální rychlost proudění odpadní vody o hodnotě 0,3 m/sek.

08.11.93

Zastupuj e:

unipatent

Ing. .Jiří Chlustlna ps-srtcvý zástupce j. Masaryka 120 00 Praha 2 Tel. 25 54 04. 25 23 71, Fax 25 80 87

Z 0851/93-CZ

Seznam vztahových značek

10	kruhová nádrž
12	sběrné potrubí
12'	místo (potrubí 12)
14	volná hladina
16	výstupní potrubí
20	hladina (odpadní vody 1	v zařízení 23)
22	štěrbina
23	regulační zařízení (s	regulačním přepadem)
24	přívod
30	vstup (odpadní vody)
34	hladina odpadní vody
36	část ponorné trubky
37	výstup (odpadní vody)
38	část ponorné trubky
40	střední rovina
42	štěrbina
44	štěrbina

UNIPATENT

Ing. Jiří cnlustlna naíπ;:/v zástupců , 5,1X ^7.120 00 Praha a tÍi « 54 04. -¹¹¹ ™ ^{71 F}·» ^{25 M} M // 2 3//-95

Z 0851/93-CZ nové nároky - upravené podle PCT rešeršní zprávy

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro odběr vyčištěné odpadní vody z kruhové nádrže, která je opatřena centrálně uspořádaným přívodem odpadní vody a pod hladninou odpadní vody uspořádanou ponornou trubkou, ve které jsou vytvořeny otvory, *>

vyznačující se tím, že ponorná trubka je tvořena sběrným potrubím (12) ve tvaru kruhového prstence uspořádaného soustředně se svislou osou kruhové nádrže (10) , jehož vstupní otvory jsou vytvořeny se shodnými vzájemnými vzdálenostmi a provedeny jako štěrbiny (22) tak, že změnou délky těchto štěrbin (22) lze dosáhnout přesného přizpůsobení okrajovým hydraulickým podmínkám.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve výstupním potrubí (16) je uspořádáno výškově přestavitelně odtokové ústrojí tvořené škrticí klapkou řízenou plovákem.
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že plovák snímá hladinu (14) v kruhové nádrži (10).
4. Zařízení podle nároku l, vyznačující se tím, že sběrné potrubí (12) ve tvaru prstence je výstupním potrubím (16) spojeno s odpadní šachtou (23) uspořádanou vně kruhové nádrže (10).

Z 0851/93-CZ
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že sběrné potrubí (12) ve tvaru prstence probíhá ve stejné vzdálenosti od centrálně uspořádaného přívodu (24) a současně ve stejné vzdálenosti od vnitřního obvodu kruhové nádrže (10).
6. Zařízení podle nároků 4a5, vyznačující se tím, že je opatřeno pouze jedním sběrným potrubím (12).
7. Zařízení podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že výstupní potrubí (16) prochází stěnou kruhové nádrže (10).
8. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící se tím, že výška hladiny (14) nad ponornou trubkou tvořenou sběrným potrubím (12) je regulovatelná nezávisle na množství odtékající odpadní vody.
9. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící setím, že kruhová nádrž (10) představuje vyrovnávací nádrž.
10. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící se tím, že odpadní voda protéká ponornou trubkou tvořenou sběrným potrubím (12) pod tlakem tak, že umístění vstupních otvorů tvořených štěrbinami (22) ve sběrném potrubí (12) není kritické.

Z 0851/93-CZ
11. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící se tím, že zejména u kruhových nádrží (10) s průměrem přesahujícím 50 metrů je směrem ke středu kruhové nádrže (10) uspořádáno další sběrné potrubí (12) ve tvaru prstence, přičemž výstupní potrubí (16) tohoto dalšího sběrného potrubí (12) rovněž ústí do jediné společné odpadní šachty (23) .
12. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící se tím, že je provedeno tak, aby rychlost proudění odpadní vody byla po celé délce ponorné trubky tvořené sběrným potrubím (12) až k výstupu tohoto sběrného potrubí (12) v podstatě konstantní.
13. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že pro podpoření rovnoměrnosti rychlosti proudění odpadní vody po délce ponorné trubky tvořené sběrným potrubím (12) je délka štěrbin (22) proměnná ve směru od místa (12') protilehlého k výstupnímu potrubí (16) k vlastnímu výstupnímu potrubí (16) .
14. Zařízení podle nároku 17, vyznačujíc! se tím, že délka (LI, L2) štěrbin (42, 44) se směrem k výstupnímu potrubí (16) zmenšuje.
15. Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ící setím, že ponorná trubka tvořená sběrným potrubím (12) má směrem k výstupu do výstupního potrubí (16) zvětšující se průřez, jehož zvětšování počíná od místa (12') sběrného

Z 0851/93-CZ
16.

16.

18.

18.

potrubí (12) protilehlého k místu připojení výstupního potrubí (16).

Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že ponorná trubka se rozšiřuje pozvolna nebo po stupních (36, 38).

Zařízení podle předchozích nároků, vyznačuj ícl setím, že ponorná trubka tvořená sběrným potrubím (12) je konstruována na maximální výstupní rychlost odpadní vody s výhodou 0,3 m/sek. a na rovnoměrný přítok do částí (36, 38) této ponorné trubky dosahovaný kombinací směrem k výstupu se zmenšujících štěrbin (42, 44) a zvětšujícího se průměru této ponorné trubky.

Zařízení podle nároku 20 nebo 21, vyznačující se tím, Že odstupňované části (36, 38) ponorné trubky leží svými horními stranami v rovině a mezi jejich spodními stranami jsou vytvořeny stupně.

Zastupuje:

UNiPATENT Ing. Jiří Cblustlna