CZ8745U1 - Podtlakový kanalizační systém - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká podtlakového kanalizačního systému, jako alternativního způsobu odkanalizování měst, obcí a průmyslových celků, zejména v místech, kde je nedostatečný přirozený spád, nevhodné geologické poměry s vysokou hladinou podzemní vody, v rozptýlené zástavbě, v pásmech hygienické ochrany, při sezónním provozu, při překážkách v trase kanalizace a tam, kde je třeba minimalizovat výkopové práce.

Splašky z objektů přitékají gravitační kanalizační přípojkou do sběrné šachty s osazeným podtlakovým ventilem. Při naplnění šachty požadovaným objemem splašků se automaticky otevře podtlakový ventil (na základě změny hydrostatického tlaku). Obsah šachty je nasán do připojovacího potrubí a potom do centrálního podtlakového systému. Tímto potrubím se díky vyvozenému podtlaku splašky dopravují k podtlakové sběrné stanici, odkud se naakumulované splašky dopravují na čistírnu odpadních vod.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou známy tři základní způsoby odkanalizování odpadních vod v území:

a) Gravitační způsob - jedná se o využití gravitační síly k tomu, aby kapalina přirozeným způsobem byla dopravována na danou vzdálenost. Využití přirozeného spádu je možné pouze v lokalitě, kde jsou vytvořeny vhodné přírodní podmínky. Jedná se o nejěastěji využívaný způsob dopravy tekutin odpadních vod. Není vůbec energeticky náročný a vyžaduje běžné investiční a relativně nízké provozní náklady. Při zakládání gravitační kanalizace je nutné zachovat minimální spád tak, aby bylo zachováno proudění odpadní vody. Při nedostatečném přirozeném spádu se s gravitační kanalizací dostáváme do velkých zakládacích hloubek, kde může být vysoká hladina spodních vod, nevhodné geologické podloží, pásmo hygienické ochrany vodních zdrojů, vedení inženýrských sítí apod.

b) Tlakový způsob - jedná se o tlakovou dopravu tekutin resp. odpadních vod. Tlak dopravované odpadní vody je zajišťován elektrických čerpadlem, které se nachází ve sběrné šachtě v místě nátoku (akumulace). Tlak dopravované odpadní vody je přenášen do centrálního tlakového systému, kterým se odpadní vody dopravují do sběrného místa nebo do místa čištění odpadních vod. Tlaková doprava odpadních vod je investičně velice náročná, protože je nutná investice nejenom do čerpadel, ale i do přívodních elektrických přípojek. Hlavní nevýhodou jsou vysoké provozní náklady spojené s provozem čerpadel. Důležitá je i nízká provozní spolehlivost celého systému ajeho vysoké požadavky na provozní dohled a údržbu.

c) Podtlakový způsob - jedná se o podtlakové kanalizační větvené trubní systémy, které využívají záporného tlakového spádu k dopravě odpadních vod. Zdrojem podtlaku jsou vývěvy instalované v podtlakové stanici. Díky této dodatečné síle je možné uplatnit specifický podélný profil pro uložení potrubí skládajícího se ze sestupných a vzestupných úseků. Lze říci, že pro každý podtlakový systém je charakteristický právě podtlakový ventil a podélný profil uložení potrubí. Přechodovým místem mezi gravitací a podtlakovým systémem jsou sběrné šachty, ve kterých jsou osazeny podtlakové ventily. Ventil je zařízení umožňující zcela automatické otevření a rovněž i uzavření podtlakového potrubí za účelem odsátí nahromaděné dávky odpadní vody v provozní jímce sběrné šachty. Kromě konstrukce a způsobu otevírání se podtlakové ventily liší také svou průchodností a tedy nasávací schopností. Od ventilu vede podtlakové připojovací potrubí, které se napojí na některou z vedlejších nebo hlavních větví sběrného podtlakového potrubí. Hlavní větve jsou potom zaústěny do podtlakové nádrže v podtlakové sběrné stanici.

V principu podtlakové kanalizace se k otevření podtlakového ventilu používá plovákový, elektromagnetický nebo pneumatický systém.

- 1 CZ 8745 Ul

Plovákový systém používá k otevření podtlakového ventilu plovák, který určuje svojí polohou otevření (nejvyšší hladina), resp. zavření ventilu (nejnižší hladina). Systém se vyznačuje nízkou provozní spolehlivostí a poruchovostí.

Elektromagnetický systém používá k otevření podtlakového ventilu elektromagnetu, který reaguje na změnu výšky hladiny v šachtě otevření, resp. zavřením ventilu. Systém je investičně nákladnější a vyznačuje se nízkou provozní spolehlivostí.

Pneumatický systém používá k otevření podtlakového ventilu změnu výšky hladiny vody v šachtě, tj. reaguje na změnu hydrostatického tlaku. Změnou tlaku dochází k pneumatickému ovládání funkce ventilu (otevřeno-zavřeno). Systém nevyžaduje žádný plovákový nebo elektro10 magnetický systém ovládání. Nevyžaduje žádný přívod elektrické energie. Je provozně spolehlivý a levný.

Ventily se z hlediska konstrukce rozdělují na membránové a pístové.

Membránové podtlakové ventily jsou vybaveny pružnou pryžovou membránou, která je dělícím elementem mezi podtlakovou částí kanalizace a atmosférickým prostředím ve sběrné šachtě.

Nevýhodou membránových ventilů je jejich nízká provozní spolehlivost, která vyplývá ze způsobu namáhání pryžové membrány.

Pístové podtlakové ventily mají jako dělící element píst, který uzavírá ventil pomocí silné pružiny. Jedná se o provozně jednoduchý systém, který se vyznačuje vysokou provozní spolehlivostí a nízkou poruchovostí.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje podtlakový kanalizační systém, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že kpodtlakové stanici je podtlakovým potrubím připojena nejméně jedna hlavní stoka, na kterou je napojena nejméně jedna podtlaková kanalizační přípojka, zakončená nejméně jednou sběrnou šachtou s nejméně jedním sacím ventilem.

Hlavní výhoda tohoto technického řešení je spatřována v tom, že podtlakový kanalizační systém lze využít i v oblastech se složitými podmínkami pro klasické způsoby odkanalizování, přičemž výhodnost nasazení podtlakového systému roste s rozptýleností zástavby, rovinatostí odkanalizovaného území a složitostí hydrogeologických podmínek. Ve srovnání s klasickou gravitační kanalizací je možné dopravovat odpadní vodu i do protisvahu. Další výhoda je spatřována v tom, že lze použít potrubí se zmenšenými průměry a že jsou vyloučeny klasické revizní šachty. Změny trasy podtlakové kanalizace, vzhledem k nepředvídaným překážkám v terénu, jsou jednoduché a levné. Podtlakové řady kanalizace jsou uloženy v mělkých hloubkách, které kopírují terén a podstatně zlevňují rozsah zemních prací. Z důvodů vyloučení úniku odpadních vod z potrubí mohou být oba systémy, jak kanalizace tak i vodovod, uloženy ve společném výkopu a mohou být instalovány v pásmu hygienické ochrany vodních zdrojů a to bez provádění dvojitého ochranného systému.

Další výhoda tohoto technického řešení je spatřována v tom, že strojní zařízení je umístěno v jedné provozní budově. Šachty domovních přípojek jsou vybaveny pneumaticky ovládaným podtlakovým ventilem, kteiý nevyžaduje žádnou přípojku elektrické energie. Podtlakový ventil, díky své konstrukci s pístovým uspořádáním, snese velké zatížení.

V podtlakovém kanalizačním systému je dosahováno vysoké unášecí rychlosti a tudíž je vyloučena možnost ucpávání kanalizační sítě. Dále je systémem dopravována pouze produkce splaškových vod dané lokality, nikoli jiné balastní vody. Z tohoto důvodu nedochází ke zbytečné přepravě těchto balastních vod. Tím, že je zamezeno infiltraci balastních vod do kanalizačního systému, dochází ke snížení nároků na kapacitu čistírny odpadních vod a následně ke snížení provozních nákladů. Při transportu v potrubí dochází ke smísení vzduchu a splašků, čímž se

-2CZ 8745 Ul vytvářejí aerobní podmínky a nedochází ke vzniku sirovodíku. Přítomnost vzduchu je důležitá i pro provoz čistírny odpadních vod.

Porušení potrubí se projeví velmi rychle na kontrolních přístrojích v podtlakové sběrné stanici a musí být opraveno. Naproti tomu netěsnosti na gravitačním nebo tlakovém systému nemusí být zjištěny po dlouhou dobu, což způsobuje kontaminaci půdy a spodních vod.

Pro správnou funkci je výhodné, že sací ventil je pístový s pneumatickým ovládáním.

Při odsávání odpadních vod na delší vzdálenosti je mezi podtlakovou stanici a sběrnou šachtu připojeno nejméně jedno přivzdušňovací zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na kterém znázorňuje obr. 1 schematické napojení jedné hlavní stoky na podtlakovou stanici a obr. 2 schematické napojení třech hlavních stok na podtlakovou stanici.

Příklady provedení

Podtlakový kanalizační systém, podle obr. 1 a 2 je tvořen tak, že k podtlakové stanici I je podtlakovým potrubím připojena nejméně jedna hlavní stoka 2, na kterou je napojena nejméně jedna podtlaková kanalizační přípojka 3, zakončená nejméně jednou sběrnou šachtou 4 s nejméně jedním sacím ventilem 5. Sací ventil 5 je pístový s pneumatickou regulací. Při odsávání odpadních vod na delší vzdálenosti je mezi podtlakovou stanici I a sběrnou šachtu 4 připojeno nejméně jedno přivzdušňovací zařízení 6.

Návrh podtlakové kanalizace sestává z návrhu vlastní větvené sítě, podélného profilu, dimenzí jednotlivých větví a umístění sběrných šachet 4. Hlavním kritériem pro posuzování návrhu je součet celkových ztrát na jednotlivých větvích systému. Při dopravě podtlakem jsou uvažovány následující ztráty. Ztráta třením vzniká při proudění směsi voda-vzduch potrubím. Tato směs dosahuje rychlosti až 6 m/s. Ztráta místní souvisí se skoky v podélném profilu.

V podtlakovém kanalizačním systému nedochází téměř k žádnému pohybu, pokud jsou podtlakové sací ventily 5 uzavřeny. Za tohoto stavu nedochází k žádné tlakové ztrátě. Odpadní vody se akumulují ve sběrných šachtách 4, do kterých natékají gravitačně. Při dosažení potřebné zapínací hladiny dojde k automatickému otevření potřebného podtlakového sacího ventilu 5. Rozdíl tlaků mezi podtlakem v podtlakové kanalizaci a atmosférou nasaje stanovený objem odpadní vody a vzduchu do podtlakového potrubí. Mohutnost hnacích sil výrazně klesá s uzavřením podtlakového sacího ventilu 5. Odpadní vody v podtlakovém kanalizačním systému se pohybují směrem k podtlakové stanici I, která se sestává z podtlakového tanku, vývěv, čerpadel odpadní vody, motorového rozvaděče a regulace s poplašným systémem. Celý systém vyžaduje pouze jediný zdroj elektrické energie.

Průmyslová využitelnost

Podtlakový kanalizační systém je průmyslově využitelný při odkanalizování měst, obcí a průmyslových celků zejména v místech, kde je nedostatečný přirozený spád, nevhodné geologické poměry s vysokou hladinou podzemní vody, v rozptýlené zástavbě, v pásmech hygienické ochrany, při sezónním provozu, při překážkách v trase kanalizace a tam, kde je třeba minimalizovat výkopové práce.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Podtlakový kanalizační systém, vyznačující se tím, že k podtlakové stanici (1) je podtlakovým potrubím připojena nejméně jedna hlavní stoka (2), na kterou je napojena nejméně jedna podtlaková kanalizační přípojka (3), zakončená nejméně jednou sběrnou šachtou

5 (4) s nejméně jedním sacím ventilem (5).

2. Podtlakový kanalizační systém, podle nároku 1, vyznačující se tím, že sací ventil (5) je pístový s pneumatickým ovládáním.

3. Podtlakový kanalizační systém, podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi podtlakovou stanici (1) a sběrnou šachtu (4) je připojeno nejméně jedno přivzdušňovací zařízení ío (6).