PL197533B1 - Sposób transportowania ścieków w systemie podciśnieniowym oraz system podciśnieniowy - Google Patents

Abstract

1. Sposób transportowania scieków w systemie podci- snieniowym, który zawiera zród lo (2) scieków, które po- przez rurowy przewód sciekowy (1) jest do laczony do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania scieków oraz srodki (4, 5) do wytwarzania podci snienia w sciekowym przewodzie rurowym (1), przy czym te srodki do wytwarza- nia podci snienia s a polaczone bezpo srednio ze sciekowym przewodem rurowym, znamienny tym, ze jako srodki do wytwarzania podci snienia stosuje si e obrotow a pomp e ku lakow a (4, 5), a scieki transportuje si e poprzez t e obro- tow a pomp e ku lakow a (4, 5) do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania scieków. 9. System podci snieniowy, który zawiera zród lo scie- ków (2), które poprzez sciekowy przewód rurowy (1) jest dolaczone do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania scieków oraz srodki (4, 5) do wytwarzania podci snienia w sciekowym przewodzie rurowym (1), przy czym srodki s luzace do wytwarzania podci snienia s a polaczone bezpo- srednio z rurowym przewodem sciekowym, znamienny tym, ze srodki do wytwarzania podci snienia zawieraj a obrotow a pomp e ku lakow a (4, 5), a scieki s a transportowa- ne poprzez obrotow a pomp e ku lakow a (4, 5) do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania scieków. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób transportowania ścieków w systemie podciśnieniowym oraz system podciśnieniowy.

W publikacji EP 0 333 045 ujawniono sposób transportowania ścieków ze źródła ścieków poprzez sieć ściekową do zbiornika. Transport ten odbywa się za pomocą pompy z pierścieniem cieczy, przy czym pompa ta jest połączona bezpośrednio z siecią ściekową lub ściekowym przewodem rurowym. To znane rozwiązanie jest jednak podatne na zakłócenia i wymaga dodatkowych środków, by zapewnić jego działanie. Pompa z pierścieniem cieczy ma skomplikowaną konstrukcję i łatwo jest ją uszkodzić, a ponadto ciągle wymaga ona dodatkowej wody do utrzymywania pierścienia cieczy, jak również do chłodzenia. Dodatkowe środki i związane z nimi części składowe zwiększają potrzebne miejsce i ciężar, przy czym miejsca, gdzie to znane rozwiązanie można zastosować, są określone przez dostępność dodatkowej przestrzeni i przez ograniczenia powodowane przez dodatkowy ciężar.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie sposobu, za pomocą którego unika się wymienionych wyżej niedogodności i który zapewnia prostymi środkami sprawne działanie systemu podciśnieniowego.

Według wynalazku, sposób transportowania ścieków w systemie podciśnieniowym, który zawiera źródło ścieków, które poprzez rurowy przewód ściekowy jest dołączone do miejsca gromadzenia lub odprowadzania ścieków oraz środki do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym, przy czym te środki do wytwarzania podciśnienia są połączone bezpośrednio ze ściekowym przewodem rurowym, charakteryzuje się tym, że jako środki do wytwarzania podciśnienia stosuje się obrotową pompę kułakową, a ścieki transportuje się poprzez tę obrotową pompę kułakową do miejsca gromadzenia lub odprowadzania ścieków.

Korzystnie, stosuje się dwie obrotowe pompy kułakowe, które mogą pracować na przemian, równocześnie lub niezależnie od siebie, by wytwarzać podciśnienie w ściekowym przewodzie rurowym.

Korzystnie, kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej zmienia się w wyniku określonego zdarzenia.

Korzystnie, kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej zmienia się aby opróżnić miejsce gromadzenia ścieków. W szczególności, miejsce gromadzenia ścieków opróżnia się po napełnieniu tego miejsca do pewnego stopnia napełnienia.

Korzystnie, kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej zmienia się w przypadku wystąpienia zakłócenia w przepływie ścieków w obrotowej pompie kułakowej, przy czym kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej zmienia się w czasie, korzystnie w pewnych okresach, zwłaszcza 2 do 8 razy po sobie, by usunąć zakłócenie.

Korzystnie, wystąpienie zakłócenia w przepływie ścieków w obrotowej pompie kułakowej stwierdza się na podstawie poboru mocy przez obrotową pompę kułakową, zwłaszcza poprzez kontrolowanie poboru prądu elektrycznego przez silnik elektryczny obrotowej pompy kułakowej.

Korzystnie, system podciśnieniowy jest sterowany, a jego parametry pracy są kontrolowane przez centrum sterowania.

Według wynalazku, system podciśnieniowy, który zawiera źródło ścieków, które poprzez ściekowy przewód rurowy jest dołączone do miejsca gromadzenia lub odprowadzania ścieków oraz środki do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym, przy czym środki służące do wytwarzania podciśnienia są połączone bezpośrednio z rurowym przewodem ściekowym, charakteryzuje się tym, że środki do wytwarzania podciśnienia zawierają obrotową pompę kułakową, a ścieki są transportowane poprzez obrotową pompę kułakową do miejsca gromadzenia lub odprowadzania ścieków.

Korzystnie, system zawiera co najmniej dwie obrotowe pompy kułakowe, obie przeznaczone do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym.

Korzystnie, obrotowa pompa kułakowa jest również przeznaczona do usuwania ścieków z miejsca gromadzenia.

Korzystnie, czujnik do kontrolowania stopnia napełnienia miejsca gromadzenia ścieków jest dołączony do tego miejsca gromadzenia.

Korzystnie, do obrotowej pompy kułakowej jest dołączone złącze, które umożliwia obrotowej pompie kułakowej transportowanie ścieków do miejsca gromadzenia lub odprowadzania lub usuwanie ścieków z tego miejsca gromadzenia.

PL 197 533 B1

Korzystnie, złącze jest złączem określającym uruchomienie i kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej.

Korzystnie, czujnik do kontrolowania zużycia energii przez obrotową pompę kułakową jest dołączony do obrotowej pompy kułakowej.

Korzystnie, system zawiera centrum sterowania, a czujnik do kontrolowania stopnia napełnienia miejsca gromadzenia, złącze obrotowej pompy kułakowej i czujnik do kontrolowania poboru mocy przez obrotową pompę kułakową są dołączone do centrum sterowania.

Korzystnie, centrum sterowania jest przeznaczone do monitorowania parametrów pracy systemu podciśnieniowego.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że dzięki zastosowaniu obrotowej pompy kułakowej, połączonej bezpośrednio ze ściekowym przewodem rurowym jako środek transportu, jest możliwe transportowanie ścieków podczas fazy podciśnieniowej, jak również podczas następującej po niej fazy transportowania, przy czym rozwiązanie według wynalazku wykazuje tolerancję wobec składu i jakości ścieków.

Dwie obrotowe pompy kułakowe, które mogą działać na przemian, równocześnie lub niezależnie od siebie, by wytwarzać podciśnienie w ściekowym przewodzie rurowym. Służy to przykładowo utrzymaniu równomiernego zużycia pomp i zapewnieniu dodatkowej zdolności wytwarzania podciśnienia.

Przez takie sterowanie obrotowej pompy kułakowej, że przy określonym zdarzeniu zmienia ona swój kierunek obrotu, pompa może korzystnie oprócz wytwarzania podciśnienia służyć również do usuwania ścieków z tymczasowego zbiornika lub do usuwania zakłócenia, np. zablokowania przepływu pompy, dzięki czemu nie ma konieczności zatrzymywania pompy, co miałoby decydujący wpływ na użyteczność i funkcjonalność ściekowego przewodu rurowego.

Napełnianie i opróżnianie tymczasowego zbiornika jest korzystnie sterowane przez monitorowanie jego stopnia napełnienia.

Zakłócenia, np. wymienione wyżej zablokowania, w przepływie przez obrotową pompę kułakową są korzystnie monitorowane na podstawie poboru energii pompy. Zablokowanie tymczasowo zwiększa pobór energii pompy, przy czym kierunek obrotu pompy można tymczasowo zmieniać w pewnych okresach czasu w celu usuwania zablokowania. Może to być powtarzane przykładowo 2-8 razy. Jeżeli zablokowanie nie zostanie usunięte, pompę można zatrzymać do przeprowadzenia potrzebnych czynności. Liczba zmian kierunku obrotów nie jest w żaden sposób ograniczona.

Pobór mocy obrotowej pompy kułakowej może być korzystnie monitorowany np. przez śledzenie poboru prądu elektrycznego silnika pompy.

System podciśnieniowy jest korzystnie sterowany i jego parametry pracy są korzystnie monitorowane przez centrum sterowania.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony na przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, przedstawiającym uproszczony schemat transportowania ścieków.

Schemat transportowania ścieków przedstawia układ podciśnieniowy, który w tym wykonaniu jest podciśnieniowym układem ściekowym, przy czym przez 1 oznaczono system rurowych przewodów ściekowych. Źródło ścieków, które przykładowo zawiera jedną lub więcej jednostek toaletowych, umywalkę, itp., i którego nie pokazano szczegółowo, jest oznaczone przez 2. To źródło 2 ścieków jest oddzielone od reszty rurowego systemu 1 przewodów ściekowych przez zwrotny zawór 3. Ścieki mogą zawierać szarą wodę, to znaczy przykładowo zużytą wodę i/lub odpady stałe pochodzące z łazienki oraz czarną wodę, to znaczy przykładowo zużytą wodę i/lub odpady stałe pochodzące z jednostki toaletowej.

Przy końcu rurowego przewodu ściekowego 1 od strony źródła 2 ścieków utrzymywany jest określony poziom podciśnienia, korzystnie w zakresie 0,03-0,06 MPa (ciśnienie bezwzględne 0,07-0,04 MPa) przez wytwarzanie podciśnienia, to znaczy za pomocą dwóch równolegle sprzężonych pomp kułakowych 4, 5. Kiedy podciśnienie w normalnej sytuacji maleje, przykładowo kiedy spłukuje się jednostkę toaletową, tylko jedna z pomp 4, 5 jest uruchamiana, aby przywrócić podciśnienie o określonym poziomie. Pompy 4, 5 są korzystnie używane na przemian, aby zużycie pomp przebiegało równomiernie. Jeśli podciśnienie spadnie na przykład poniżej około 0,03 MPa (ciśnienie bezwzględne wyższe niż około 0,07 MPa), obie pompy 4, 5 są uruchamiane, by przywrócić żądaną wartość ciśnienia. Pompy 4, 5 mają elektryczne silniki M.

Wartość ciśnienia sieci ściekowej 1 może być kontrolowana przykładowo za pomocą ciśnieniomierza 6. Korzystnie stosowany jest również przetwornik 7 ciśnienia, który jest dołączony do centrum sterowania 8, za pomocą którego opisana powyżej automatyka uruchamiania i zatrzymywania pomp

PL 197 533 B1 może być sterowana na przykład według ustalonego programu. Za pomocą centrum sterowania 8 uruchomienie pomp 4, 5 może być również wybierane na podstawie temperatury pomp lub czasu działania pomp, na przykład tak, że uruchamiana jest pompa, która jest zimniejsza, albo pompy, która pracowała przez krótszy czas, by wytwarzać podciśnienie według potrzeb. Połączenie elektrycznych silników pomp 4, 5 z centrum sterowania 8 pokazano przerywanymi liniami 9, 10.

Poniżej opisano transport ścieków na przykład z jednostki toaletowej do zbiornika lub komory odprowadzania do kanalizacji. Przez zbiornik lub komorę odprowadzania rozumiany jest przykładowo zbiornik 15, zwykle zbiornik tymczasowego składowania, oczyszczalnia ścieków, kanał ściekowy lub komora swobodnego odprowadzania. Uruchamiane jest spłukiwanie jednostki toaletowej, na skutek czego otwierany jest zawór ściekowy jednostki toaletowej prowadzący do rurowego przewodu ściekowego 1, a ciśnienie atmosferyczne panujące w jednostce toaletowej wypycha ścieki do rurowego przewodu ściekowego 1 na zasadzie podciśnienia, po czym zawór ściekowy zostaje zamknięty. Zawór silnikowy 13 jest trzymany zamknięty, na skutek czego ścieki są zasysane do obrotowej pompy kułakowej 4 poprzez odcinający zawór 11 i są transportowane dalej za pomocą tej obrotowej pompy kułakowej 4 na przykład do zbiornika 15 ścieków. Przy następnym korzystaniu z jednostki toaletowej może być przykładowo użyta druga obrotowa pompa kułakowa 5, na skutek czego zawór odcinający 11 zostaje zamknięty, a zawór silnikowy 13 otworzony, tak że ścieki płyną poprzez zawór odcinający 12 i obrotową pompę kułakową 5 do zbiornika 15 ścieków. Przewody pomiędzy zbiornikiem 15 a obrotowymi pompami kułakowymi 4, 5 są wyposażone w zawory odcinające 18, 19. Zbiornik 15 jest wyposażony we wlot 22 powietrza, aby utrzymywać ciśnienie atmosferyczne w zbiorniku.

Zamiast do zbiornika ścieki mogą być transportowane bezpośrednio do oczyszczalni ścieków lub do miejsca swobodnego wypuszczania.

Proces wytwarzania podciśnienia i transportu ścieków można zoptymalizować w powyżej opisany sposób.

Pojemność zbiornika zwykle jest ograniczona, w związku z czym od czasu do czasu trzeba go opróżnić. Można to zorganizować tak, że co najmniej jedna z obrotowych pomp kułakowych jest również wykorzystywana do opróżniania zbiornika. Kiedy zbiornik 15 jest napełniony do pewnego stopnia, to znaczy do górnego poziomu napełnienia określonego przez przełącznik 16 górnego poziomu dołączony do centrum sterowania 8, silnikowy zawór 13 zostaje zamknięty, a następnie otworzony zostaje silnikowy zawór 14. Uruchomiona zostaje druga obrotowa pompa kułakowa 5, która obraca się w drugim kierunku obrotów, odwrotnym niż pierwszy kierunek obrotów wykorzystywany przy wytwarzaniu podciśnienia, na skutek czego zbiornik 15 jest opróżniany przez tę obrotową pompę kułakową 5 poprzez otwarty silnikowy zawór 14. np. do oczyszczalni ścieków lub w miejscu swobodnego wypuszczania (zaznaczone strzałką, nie pokazane). Faza opróżniania kończy się, gdy osiągnięty zostanie dolny poziom napełnienia zbiornika 15, określony przez przełącznik 17 dolnego poziomu. Silnikowy zawór 14 zostaje zamknięty, a następnie otwierany jest silnikowy zawór 13, i obrotowa pompa kułakową jest znów gotowa do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym 1. Obrotowa pompa kułakowa 4 jest utrzymywana korzystnie w stanie gotowości do wytwarzania podciśnienia podczas opisanej powyżej fazy opróżniania.

Ścieki mogą zawierać niepożądane cząstki stałe, które powodują problemy, kiedy ścieki są pompowane przez obrotowe pompy kułakowe 4, 5. W sytuacji takiej może nastąpić zablokowanie obrotowych pomp kułakowych 4, 5. Jeden sposób zlikwidowania takich zablokowań polega na zmianie kierunku obrotu zablokowanej pompy z pierwszego kierunku przeznaczonego do wytwarzania podciśnienia na drugi kierunek obrotu, odwrotny niż pierwszy kierunek obrotu, a potem po określonym czasie z powrotem na pierwszy kierunek obrotu. Centrum sterowania może spowodować, że operacja ta, to znaczy zmiana kierunku obrotu pomp, może być powtarzana np. 2-8 razy. To znaczy zmiana kierunku obrotu przeprowadzana jest w określonych okresach czasu. Jeżeli zakłócenie nie zostanie usunięte, pompę lub pompy można zatrzymać w celu oczyszczenia i usunięcia zakłócenia. Alternatywą takiego sterowania jest kontrolowanie poboru mocy przez pompy, np. przez kontrolowanie poboru prądu silników elektrycznych pomp za pomocą odpowiednich czujników 20, 21 dołączonych do pomp. Zakłócenia można również kontrolować na podstawie temperatury silnika elektrycznego pompy. Jeżeli jedna z pomp została zatrzymana na skutek zakłócenia, druga pompa może być wykorzystywana zarówno do wytwarzania podciśnienia jak i do usuwania ścieków ze zbiornika 15. Silnikowe zawory 13, 14 są wyposażone w czujniki (nie pokazano) dołączone do centrum sterowania w celu kontrolowania ich otwierania i zamykania.

PL 197 533 B1

W opisanym powyżej przykładzie przedstawiono zastosowanie dwóch obrotowych pomp kułakowych. Jest oczywiste, że przez odpowiednie środki sterowania można również pracować z jedną lub z większą liczbą obrotowych pomp kułakowych zawsze optymalnie, jeśli chodzi o układ rurowych przewodów ściekowych. Zawory silnikowe są odpowiednie pod względem sterowania, ale zamiast nich można przykładowo zastosować zawory odcinające. Parametry pracy układu podciśnieniowego mogą być zapisywane w centrum sterowania. Chodzi tu przykładowo o czas działania każdej pompy, kierunek obrotów, temperaturę, pobór mocy, informacje dotyczące zakłóceń i usterek, łącznie z czasem wystąpienia, fazy napełniania i opróżniania zbiornika oraz inne informacje dotyczące sterowania i monitorowania systemu podciśnieniowego.

W omówionym powyżej przykładzie system podciśnieniowy opisano w połączeniu z podciśnieniowym systemem ściekowym. Systemy podciśnieniowe są również używane w połączeniu z supermarketami i odpowiednimi przedsiębiorstwami, gdzie oprócz powyższych występują również inne rodzaje odpadów. Materiałem odpadowym może być szara woda zawierająca np. ścieki pochodzące z zakładów obróbki mięsa i ryb, które zwykle muszą być najpierw transportowane do oczyszczalni, zanim nastąpi dalszy transport. Materiałem takim może być również kondensat z lodówek lub zamrażarek, który może być zawracany do wykorzystania, np. jako woda do spłukiwania jednostek toaletowych.

Źródła ścieków mogą być usytuowane w instalacjach stałych lub w pojazdach, np. w pociągach, okrętach lub samolotach.

Rysunek i opis z nim związany mają jedynie wyjaśnić podstawową ideę wynalazku, a wynalazek w swych szczegółach może się różnić w zakresie określonym przez zastrzeżenia patentowe.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposóbtransportowania ścieków w s\^;^tt^rm(^p(^c^c^i;;rnf^rno\w^rm który zawiera źródło (2) ścieków, które poprzez rurowy przewód ściekowy (1) jest dołączony do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania ścieków oraz środki (4, 5) do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym (1), przy czym te środki do wytwarzania podciśnienia są połączone bezpośrednio ze ściekowym przewodem rurowym, znamienny tym, że jako środki do wytwarzania podciśnienia stosuje się obrotową pompę kułakową (4, 5), a ścieki transportuje się poprzez tę obrotową pompę kułakową (4, 5) do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania ścieków.
2. 2. Sposób według 1, znamienny tym, że stosuje się dwie obrotowe pompy kułakowe (4, 5), które mogą pracować na przemian, równocześnie lub niezależnie od siebie, by wytwarzać podciśnienie w ściekowym przewodzie rurowym (1).
3. 3. Sposób według zas^z. 1 albo 2, znamienny tym, że kienjnek obrotów obrotowce pompy kułakowej (4, 5) zmienia się w wyniku określonego zdarzenia.
4. 4. Sposób według zas^z. 3, znamienny tym, że kierunek obrotów obrotowej pompy kłakowej (4, 5) zmienia się aby opróżnić miejsce (15) gromadzenia ścieków.
5. 5. Sposób według zasł:rz. 4, tym, że (15) gromadzenia ścćeków opróżnia się po napełnieniu tego miejsca (15) do pewnego stopnia napełnienia.
6. 6. Sposób według zas^z. 3, znamienny tym, że kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej (4, 5) zmienia się w przypadku wystąpienia zakłócenia w przepływie ścieków w obrotowej pompie kułakowej (4, 5), przy czym kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej (4, 5) zmienia się w czasie, korzystnie w pewnych okresach, zwłaszcza 2 do 8 razy po sobie, by usunąć zakłócenie.
7. 7. Sposób według zas^z. 6, znamienny tym, że zakkócenia w przeppywie ścćeków w obrotowej pompie kułakowej (4, 5) stwierdza się na podstawie poboru mocy przez obrotową pompę kułakową, zwłaszcza poprzez kontrolowanie poboru prądu elektrycznego przez silnik elektryczny obrotowej pompy kułakowej (4, 5).
8. 8. Sposób według zassi^. 1, znamienny tym, że syssci-m podciśnieniowy t ^ess stórowany, a t ego parametry pracy są kontrolowane przez centrum (8) sterowania.
9. 9. Sys1:em który zawiera źródło ścćeków (2), które poprzez ściekowy przewód rurowy (1) jest dołączone do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania ścieków oraz środki (4, 5) do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym (1), przy czym środki służące do wytwarzania podciśnienia są połączone bezpośrednio z rurowym przewodem ściekowym, znamienny tym, że środki do wytwarzania podciśnienia zawierają obrotową pompę kułakową (4, 5), a ścieki są

   PL 197 533 B1 transportowane poprzez obrotową pompę kułakową (4, 5) do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania ścieków.
10. 10. System weełuuzzatrz. 9, znamienny tym, że zzwieraco najmniej dwie ot>rotowe ppmpy kubkowe (4, 5), obie przeznaczone do wytwarzania podciśnienia w ściekowym przewodzie rurowym (1).
11. 11. System weeług zzaSz:. d zlbr 10, znamienny tym, de z0rztewa zPtnppZu-akkwe(4, d)j est również przeznaczona do usuwania ścieków z miejsca (15) gromadzenia.
12. 12. Syssem według zas^z. 11, znamienny tym, że οζί-πίΚ ((6, 17) do ΚοηίΓθΙο\^3ηϊ3 stopnia napełnienia miejsca gromadzenia jest dołączony do miejsca (15) gromadzenia.
13. 13. System weeług dzstrz. Z zlbo W, znamienny tym, ze Zo dbrotowej ppmpp kι.ι-akc>wej Z4, Z5 jest dołączone złącze (9, 10), które umożliwia obrotowej pompie kułakowej (4, 5) transportowanie ścieków do miejsca (15) gromadzenia lub odprowadzania lub usuwanie ścieków z tego miejsca (15) gromadzenia.
14. 14. Syssem według zas^z. 13, znamienny tym, że złącze (9, 10) Zees złączem οΙ^γ^^^Ι^|^<:^;/^γρ uruchomienie i kierunek obrotów obrotowej pompy kułakowej (4, 5).
15. 15. System według zasto. 14, znamienny tym, że czu-mk (20, 21 do kontrolowania zużycia energii przez obrotową pompę kułakową jest dołączony do obrotowej pompy kułakowej (4, 5).
16. 16. System według zas^z. 12, znamienny tym, że zawiera c^r^tn^m (8) sterowanie. a czu-nik (16, 17) do kontrolowania stopnia napełnienia miejsca (15) gromadzenia, złącze (9, 10) obrotowej pompy kułakowej (4, 5) i czujnik (20, 21) do kontrolowania poboru mocy przez obrotową pompę kułakową (4, 5) są dołączone do centrum (8) sterowania.
17. 17. System według ζρι^ζ. 16, znamienny tym, że (8) stom/wania Z ees przeznaccone do monitorowania parametrów pracy systemu podciśnieniowego.