PL208508B1 - Odciążeniowy zbiornik retencyjny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest odciążeniowy zbiornik retencyjny do odciążenia hydraulicznego sieci i elementów różnych systemów odprowadzania ścieków, zwłaszcza w układach kanałów transportujących grawitacyjnie ścieki deszczowe i ogólnospławne.

Regulowanie spływem ścieków, szczególnie ścieków deszczowych w kanalizacji jest kwestią rzutującą w zdecydowany sposób na optymalne wymiarowanie i efektywne wykorzystanie sieci. Ma to szczególne znaczenie w przypadku przeciążonych kolektorów w okresach spływu ścieków w ilościach przekraczających ich przepustowość hydrauliczną.

Cel ten został osiągnięty w wyniku zastosowania rozwiązania zbiornika retencyjnego z regulowanym odpływem cieczy, opisanego w polskim zgłoszeniu patentowym nr P378387. Zbiornik retencyjny będący przedmiotem wymienionego zgłoszenia jest zbiornikiem sieciowym, który stanowi obiekt zlokalizowany bezpośrednio w ciągu sieci, przez który odbywa się przepływ ścieków zarówno w trakcie procesu jego napełniania jak i opróżniania.

Układ pompowy w tym rozwiązaniu zbiornika działa w sposób ciągły w czasie dopływu ścieków. Konieczność pracy układu pompowego przez cały okres przepływu ścieków siecią kanalizacyjną jest wadą tego rozwiązania wyrażającą się dużym zużyciem energii elektrycznej i wynikającymi z tego faktu kosztami eksploatacyjnymi. Poza tym dotychczasowe rozwiązania mające zapobiegać przeciążeniom sieci odprowadzania ścieków wymagają zajęcia dużych powierzchni pod ich budowę.

Odciążeniowy zbiornik retencyjny zawierający komorę akumulacyjną, połączoną z nią komorę pompową oraz na wyjściu regulowany wypływ ścieków do sieci kanalizacyjnej zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym. że usytuowany jest poza głównym ciągiem kanału, na bocznym jego odgałęzieniu w formie by-passa a dno jego komory akumulacyjnej i pompowej jest umieszczone na poziomie lub powyżej poziomu dna kanału dopływowego i odpływowego, natomiast przestrzeń komory pompowej z komorą akumulacyjną w dolnej części przegrody połączona jest otworem przepływowym ze sterowanym przepływem ścieków. Korzystnym jest jeśli komora akumulacyjna podzielona jest na sekcje funkcjonujące niezależnie. Sekcje komory akumulacyjnej połączone są z komorą pompową szeregowo lub równolegle poprzez przelewy i otwory przepływowe.

Zastosowany układ hydrauliczny zbiornika polegający na wyniesieniu komory akumulacyjnej do poziomu lub powyżej dna kanału dopływowego predysponuje go szczególnie do wykorzystania w terenach o wysokim poziomie wód gruntowych i terenach płaskich. Takie położenie komory akumulacyjnej umożliwia sytuowanie wypływu z niej ścieków do sieci kanalizacyjnej położonej poniżej zbiornika na poziomie kanału dopływowego, co wpływa na zdecydowane obniżenie kosztów budowy sieci kanalizacyjnej. Istotną cechą zbiornika według wynalazku jest możliwość stosowania komór akumulacyjnych o znacznych wysokościach, co pozwala na ograniczenie wymaganej powierzchni jego zabudowy. Nowe rozwiązanie nie wymaga ciągłej pracy układu pompowego, gdyż część objętości komory akumulacyjnej napełnia się grawitacyjnie, natomiast jej opróżnianie w całości jest realizowane grawitacyjnie. Stanowi to bardzo poważne obniżenie kosztów eksploatacji zbiornika retencyjnego, gdyż przy niewielkich dopływach ścieków opadowych może być wystarczająca pojemność komory akumulacyjnej napełniana grawitacyjnie.

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym ujęciu w widoku z góry usytuowanie odciążeniowego zbiornika retencyjnego w stosunku do sieci kanalizacyjnej, fig. 2 - odciążeniowy zbiornik retencyjny w przekroju wzdłużnym z komorą akumulacyjną jednosekcyjną. fig. 3, 4, 5, 6 i 7 przedstawiają fazy napełniania i opróżniania tego zbiornika, fig. 8 - odciążeniowy zbiornik retencyjny w przekroju wzdłużnym z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie szeregowym, a fig. 9 to rozwiązanie zbiornika w widoku z góry, natomiast fig. 10, 11, 12, 13 i 14 przedstawiają kolejne fazy napeł niania i opróż niania zbiornika z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie szeregowym, z kolei fig. 15 obrazuje odciążeniowy zbiornik retencyjny w przekroju wzdłużnym z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie równoległym, a fig. 16 - to rozwiązanie zbiornika w widoku z góry i fig. 17, 18, 19, 20 i 21 przedstawiają kolejne fazy napełniania i opróżniania zbiornika z trzysekcyjną komorą akumulacyjną w układzie równoległym.

Jak to przedstawiono na fig. 1 istotną cechą nowego rozwiązania odciążeniowego zbiornika retencyjnego 1 jest jego usytuowanie poza głównym ciągiem kanału 2, na bocznym jego odgałęzieniu 3 w formie by-passa.

PL 208 508 B1

Zbiornik ten posiada komorę pompową 7, która połączona jest w dolnej części z komorą akumulacyjną 8 otworem przepływowym 10, usytuowanym w przegrodzie 12, w którym zainstalowano urządzenie 11 sterujące przepływem ścieków. W pierwszej fazie napełniania zbiornika występuje przepływ grawitacyjny przez urządzenie 11, które może stanowić zawór zwrotny lub zasuwa dotychczas powszechnie stosowane do tego celu. W kolejnym etapie komora akumulacyjna 8 napełniana jest przy pomocy układu pompowego 9 umieszczonego w komorze pompowej 7.

Komora pompowa 7 połączona jest z kanałem ściekowym 2 odgałęzieniem 3 poprzez komorę rozdziału przepływu 4, w której przekroczenie założonego poziomu ścieków powoduje dopływ ich nadmiaru do odciążeniowego zbiornika retencyjnego 1. Na wyjściu komora akumulacyjna 8 posiada otwór wypływowy 13 do kanału 2 poprzez kanał odpływowy 5 z zainstalowanym na końcu urządzeniem dławiącym 14 odpływ, które najczęściej stanowi regulator przepływu cieczy. Dno komory akumulacyjnej 8 i kanału odpływowego 5 znajduje się powyżej lub na tym samym poziomie co dno kanału 2. Komora akumulacyjna 8 połączona jest z kanałem 2 poprzez komorę połączeniową 6. Opisany zbiornik w schematycznym ujęciu pokazano na fig. 2. Komora akumulacyjna 8 tego zbiornika jest komorą jednosekcyjną.

W zbiorniku z jednosekcyjną komorą akumulacyjną dopływ ścieków odbywa się do komory pompowej 7, która jest napełniana w pierwszym etapie procesu akumulacji. Etap ten przedstawia fig. 3. W chwili otwarcia otworu 10 następuje grawitacyjny przepływ ścieków do komory akumulacyjnej

8. W otworze przepływowym 10 usytuowanym w przegrodzie 12 jako urządzenie sterujące 11 przepływem może być zainstalowany zawór zwrotny otwierany w kierunku komory akumulacyjnej w wyniku różnicy parcia ścieków po stronie komory pompowej 7 i komory akumulacyjnej 8. Tą fazę działania zbiornika retencyjnego pokazuje fig. 4. Po wypełnieniu komory pompowej 7 i komory akumulacyjnej 8 do poziomu sklepienia kanału dopływowego 3 następuje zamknięcie otworu 10. Tę sytuację przedstawia fig. 5. W dalszej kolejności następuje rozpoczęcie działania układu pompowego 9 tłoczącego ścieki z komory pompowej 7 do komory akumulacyjnej 8. Proces trwa do chwili zaniku dopływu ścieków lub do osiągnięcia całkowitego napełnienia w komorze akumulacyjnej 8. Ten etap działania zbiornika obrazuje fig. 6. Proces opróżniania zbiornika rozpoczyna się automatycznie w chwili obniżenia się przepływu ścieków w sieci kanalizacyjnej do zadanej wielkości lub jest on uruchamiany przez obsługę zbiornika. Natężenie odpływu ścieków z komory akumulacyjnej 8 do sieci kanalizacyjnej 2 lub odbiornika jest regulowane przez urządzenie dławiące 14. Ta faza funkcjonowania zbiornika pokazana jest na fig. 7. Po całkowitym opróżnieniu komory akumulacyjnej 8 zbiornik pozostaje pusty i oczekuje na kolejne fale dopływu ścieków.

Ze względów eksploatacyjnych, w szczególności w celu ograniczenia zanieczyszczania dna całej komory akumulacyjnej przy niewielkich opadach, a także w celu ułatwienia oczyszczania powierzchni zbiornika korzystne jest podzielenie przestrzeni komory akumulacyjnej 8 na sekcje 20 funkcjonujące niezależnie od siebie. Wydzielone sekcje 20 komory akumulacyjnej 8 mogą być połączone hydraulicznie szeregowo lub równolegle. W przypadku wielosekcyjnego zbiornika retencyjnego układ hydrauliczny posiada dodatkową komorę odpływową 16, której zadaniem jest umożliwienie odpływu cieczy z wszystkich sekcji zbiornika do kanału odpływowego 5 poprzez otwór odpływowy 13. Sekcje 20 zbiornika posiadają otwory odpływowe 18 wyposażone w urządzenia 1 odcinające odpływ cieczy z poszczególnych sekcji 20 do komory odpływowej 16. Sekcje 20 zbiornika retencyjnego połączone są ze sobą hydraulicznie poprzez przelewy 15 w przegrodach. W przypadku zbiornika z wielosekcyjną komorą akumulacyjną, w której sekcje położono szeregowo za korzystne należy uznać rozwiązanie, w którym w przegrodach wykonane są otwory przepływowe 17 z zainstalowanymi w nich urządzeniami odcinającymi przepływ w postaci zaworów zwrotnych lub zasuw. Otwory przepływowe 17 wraz z urządzeniami odcinającymi przepływ umożliwiają częściowe napełnianie sekcji w sposób grawitacyjny. Ze względu na odmienny przebieg procesu akumulacji cieczy w zbiorniku o komorze akumulacyjnej wielosekcyjnej szeregowej i równoległej dokonano oddzielnego opisu ich funkcjonowania.

Jak to przedstawiono na fig. 9 zbiornik posiada komorę akumulacyjną 8 podzieloną na trzy sekcje 20. Dopływ ścieków do komory pompowej 7 powoduje jej napełnianie się. Sytuację tą pokazuje fig. 10. W dalszej kolejności następuje przepływ ścieków przez otwór przepływowy 10, w którym zlokalizowane jest urządzenie sterujące 11 regulujące kierunek przepływu ścieków i grawitacyjne wypełnianie przestrzeni akumulacyjnej pierwszej sekcji. Po osiągnięciu określonego poziomu ścieków w pierwszej sekcji następuje napełnianie kolejnych sekcji komory akumulacyjnej 8 poprzez otwory przepływowe 17 z urządzeniami regulującymi kierunek przepływu ścieków. Ten etap działania zbiornika przedstawia fig. 11. Po grawitacyjnym wypełnieniu komory akumulacyjnej 8 do poziomu sklepienia

PL 208 508 B1 odgałęzienia 3 następuje zamknięcie urządzenia sterującego 11, co pokazano na fig. 12. Następnie następuje uruchomienie układu pompowego 9 i transport ścieków z komory pompowej 7 do komory akumulacyjnej 8. Ten etap działania zbiornika został pokazany na fig. 13. Pełna akumulacja ścieków lub zanik ich dopływu do komory pompowej 7 powoduje wyłączenie układu pompowego 9. W dalszej kolejności następuje odpływ ścieków z komory akumulacyjnej 8 do komory odpływowej 16. który może być regulowany przez urządzenie regulacyjne 19 zainstalowane w otworze przepływowym

18. Z komory odpływowej 16 ścieki przepływają kanałem odpływowym 5 do komory 6 i sieci kanalizacyjnej 2 lub odbiornika ścieków. Wypływ ścieków podlega regulacji poprzez urządzenie dławiące 14 zlokalizowane na wypływie ścieków. Proces opróżniania zbiornika pokazuje fig. 14. Po całkowitym opróżnieniu zbiornik oczekuje na kolejne spływy ścieków.

Kolejno przedstawiono przebieg procesu akumulacji cieczy w zbiorniku o komorze akumulacyjnej 8 równoległej. Jak to przedstawia fig. 17 w pierwszym etapie działania zbiornika dopływ ścieków do komory pompowej 7 powoduje jej napełnianie. W dalszej kolejności następuje otwarcie otworu w przegrodzie 12 w zależności od przyjętego harmonogramu albo w jednej albo większej liczbie sekcji 20. Przepływ ścieków powoduje grawitacyjne wypełnianie kolejno wszystkich sekcji 20 komory akumulacyjnej 8. Ten etap działania zbiornika retencyjnego pokazano na fig. 18. Po grawitacyjnym napełnieniu komory akumulacyjnej 8 następuje zamknięcie urządzeń sterujących 11 co pokazano na fig. 19. W dalszym etapie następuje uruchomienie układu pompowego 9 i transport ścieków z komory pompowej 7 do sekcji 20 komory akumulacyjnej 8. Korzystna jest taka konfiguracja układu pompowego 9. w której następuje napełnianie pompowe jednej sekcji 20, a do pozostałych ścieki przelewają się przelewami 15 zlokalizowanymi w przegrodach międzykomorowych. Zatem, dopełnianie pompowe kolejnych sekcji 20 następuje po wypełnieniu sekcji wcześniej położonych. Ten etap przedstawiono na fig. 20. Faza napełniania zbiornika kończy się w chwili wypełnienia przestrzeni komory akumulacyjnej 8. W zależności od warunków hydraulicznych w sieci kanalizacyjnej 2 do której odprowadzane są ścieki ze zbiornika lub warunków w odbiorniku następuje regulowany odpływ ścieków. W pierwszej kolejności ścieki z sekcji 20 komory akumulacyjnej 8 przepływają do komory odpływowej 16, a następnie kanałem odpływowym 5 do urządzenia dławiącego 14 i sieci kanalizacyjnej 2 lub odbiornika. Sytuacja ta jest przedstawiona na fig. 21. Po opróżnieniu komory akumulacyjnej zbiornika oczekuje na kolejne dopływy.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Odciążeniowy zbiornik retencyjny zawierający komorę akumulacyjną, połączoną z nią komorę pompową oraz na wyjściu regulowany wypływ ścieków do sieci kanalizacyjnej, znamienny tym, że usytuowany jest poza głównym ciągiem kanału (2) na bocznym jego odgałęzieniu (3) w formie bypassa a dno jego komory akumulacyjnej (8) i pompowej (7) jest umieszczone na poziomie lub powyżej dna odgałęzienia (3) i odpływowego (5) natomiast przestrzeń komory pompowej (7) z komorą akumulacyjną (8) w dolnej części przegrody (12) połączona jest otworem przepływowym (10) ze sterowanym przepływem ścieków.
2. 2. Odciążeniowy zbiornik retencyjny zgodny z zastrz. 1, znamienny tym, że komora akumulacyjna (8), korzystnie, podzielona jest na sekcje (20) funkcjonujące niezależnie.
3. 3. Odciążeniowy zbiornik retencyjny zgodny z zastrz. 2, znamienny tym, że sekcje (20) komory akumulacyjnej (8) połączone są z komorą pompową (7) i między sobą szeregowo lub równolegle poprzez otwory dopływowe (10) i przelewy (15)