PL210923B1 - Zbiornik retencyjny z samoczynnie regulowanym przepływem cieczy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik retencyjny z samoczynnie regulowanym przepływem cieczy, w szczególności ścieków deszczowych i ogólnospławnych, który służy między innymi do odciążania hydraulicznego sieci kanalizacyjnej.

Regulowanie ilościowe transportu ścieków, zwłaszcza deszczowych jest kwestią, która w decydujący sposób wpływa na efektywne wymiarowanie sieci kanalizacyjnych pozwalając w sposób racjonalny wykorzystać istniejącą przepustowość hydrauliczną przewodów transportujących grawitacyjnie lub ciśnieniowo ścieki z terenów zurbanizowanych.

W dotychczas znanych zbiornikach retencyjnych, najczęściej posiadających kanał dopływowy, komorę przepływową oraz komorę akumulacyjną, przepływ ścieków do sieci kanalizacyjnej jest realizowany poprzez systemy pomp przenoszących w okresie szczególnego nasilenia ich przepływów setki metrów sześciennych tych cieczy. Z uwagi na wspomniane ilości przepływających ścieków, ich zanieczyszczenie, często agresywne dla materiałów, z których są zbudowane wymienione pompy, zużywają one znaczne ilości energii, jak również wymagają częstej konserwacji oraz napraw a nawet wymiany. Problem ten nie występuje przy zbiornikach retencyjnych z grawitacyjnym przepływem ścieków, jednak z uwagi na konieczność jego ilościowego sterowania, stosowane są do tego celu odpowiednie konstrukcje samoczynnych zaworów i klap. Jak się okazuje również te rozwiązania, z uwagi na przenoszone zanieczyszczenia są zawodne i wymagają bieżącego nadzoru oraz czyszczenia.

W celu wyeliminowania wymienionych niedogodności związanych ze sterowanym przepływem ścieków przez zbiorniki retencyjne, jak również zużycia do tego celu znacznej ilości energii, opracowano system połączeń poszczególnych komór gwarantujący samoczynną realizację tego procesu, z pominięciem dotychczas stosowanych rozwiązań.

Zbiornik retencyjny z samoczynnie regulowanym przepływem cieczy, zawierający komorę przepływową połączoną z kanałem dopływowym oraz przewodem dławiącym stanowiącym odpływ lub regulatorem odpływu i oddzieloną od niej przelewem, komorę akumulacyjną zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że przestrzeń komory akumulacyjnej połączona jest z przestrzenią komory przepływowej, poprzez co najmniej jeden przewód lewarowy, którego część po stronie komory przepływowej sięga korzystnie do wysokości równej lub mniejszej niż połowa wysokości otworu odpływowego, z komory przepływowej, nad jej dnem, natomiast jego część po stronie komory akumulacyjnej sięga blisko dna tej komory. Wymieniony przewód lewarowy łączący komory - przepływową i akumulacyjną może posiadać w górnej części przewód odpowietrzający wyposażony na wylocie w jednokierunkowy zawór.

W wyniku zastosowania jednego lub wię cej przewodów lewarowych do połączenia przestrzeni komory przepływowej z przestrzenią komory akumulacyjnej uzyskano przepływ ścieków przez zbiornik retencyjny bez stosowania pomp. Ich wyeliminowanie znacznie obniża koszty eksploatacji zbiornika z uwagi na oszczędność energii, jak również zapewnia sterowanie przepływem cieczy w zbiorniku bez konieczności instalowania innych elementów - typu zawory lub klapy sterujące wypływem ścieków.

Zbiornik retencyjny według wynalazku przedstawiony jest w postaci schematów przykładowych rozwiązań na rysunku, na którym: fig. 1 obrazuje przekrój pionowy zbiornika z przewodem dławiącym usytuowanym pod dnem komory akumulacyjnej oraz z przewodem lewarowym łączącym przestrzeń komory akumulacyjnej z przestrzenią komory przepływowej, fig. 2 przedstawia przekrój pionowy zbiornika analogicznego jak na fig. 1 przy czym przewód lewarowy wyposażony jest w przewód odpowietrzający z zaworem jednokierunkowym, natomiast fig. 3 i fig. 4 przedstawia widoki z góry zbiorników przedstawionych na fig. 1 i fig. 2 a fig. 5 i fig. 6 widoki z góry tych zbiorników z usytuowanym przewodem dławiącym obok komory akumulacyjnej, z kolei fig. 7, fig. 8, fig. 9, fig. 10 i fig. 11 przedstawiają charakterystyczne fazy działania zbiornika według wersji przedstawionej na fig. 1 w procesie jego napełniania a fig. 12, fig. 13 i fig. 14 ten sam zbiornik w procesie opróżniania. Kolejne fig. 15, fig. 16 i fig. 17 przedstawiają charakterystyczne fazy działania zbiornika wedł ug wersji przedstawionej na fig. 2 w procesie jego napełniania i początkowej fazy opróżniania. Na fig. 18 przedstawiono w przekroju pionowym zbiornik retencyjny analogiczny jak to przedstawia fig. 1, przy czym w miejsce przewodu dławiącego zastosowano kanał odpływowy z regulatorem wypływu, natomiast na fig. 19 jest zobrazowany taki sam zbiornik jak na fig. 18, przy czym przewód lewarowy wyposażony jest w przewód odpowietrzający.

Jak to przedstawiono na fig. 1 zbiornik retencyjny według wynalazku posiada kanał dopływowy i połączony z komorą przepływową 2, obok której usytuowana jest komora akumulacyjna 3 oddzielona

PL 210 923 B1 od niej przegrodą 4 stanowiącą przelew między komorowy. Przestrzeń komory akumulacyjnej 3 połączona jest z przestrzenią komory przepływowej 2 poprzez układ przewodów lewarowych 5. Korzystnym jest wyposażenie przewodów lewarowych 5 w przewody odpowietrzające 6 jak to uwidoczniono na fig. 2, posiadające zamknięcie poprzez jednokierunkowe zawory 7. Część 8 przewodu lewarowego 5 po stronie komory przepływowej 2 sięga korzystnie do wysokości równej połowie wysokości otworu odpływowego 16 nad jej dnem 10, natomiast jego część 11 po stronie komory akumulacyjnej 3 sięga blisko dna 12 tej komory. Komora przepływowa 2 połączona jest z kanałem odpływowym 13 ze zbiornika poprzez przewód dławiący 9 i komorę rozprężającą 14.

W realizacji zbiornika retencyjnego zgodnie z wynalazkiem można usytuować przewód dławiący 9 pod dnem 12 komory akumulacyjnej 3 jak to przedstawiono na fig. 3 i fig. 4, lub obok tej komory jak to z kolei uwidoczniono na fig. 5 oraz fig. 6. Również można pominąć zastosowanie odpływu ścieków pośrednio poprzez wymieniony przewód dławiący 9 z komorą rozprężną 14, łącząc komorę przepływową 2 bezpośrednio z kanałem odpływowym 13 z regulatorem przepływu 15, jak to pokazano na fig. 18 i fig. 19.

W zbiorniku retencyjnym przedstawionym na fig. 1 w okresach przepływów bezdeszczowych komora przepływowa 2 funkcjonuje, jako kanał tranzytowy łączący kanał dopływowy i z kanałem odpływowym 13 zbiornika, jak to przedstawiono na fig. 7. Z chwilą wzrostu dopływu ścieków do komory przepływowej 2 następuje jej napełnianie, równocześnie połączony z nią przewód dławiący 9 zostaje wypełniony i z pełną wydajnością transportuje ścieki poprzez komorę rozprężną 14 do kanału odpływowego 13, co z kolei przedstawiono na fig. 8. Nadmiar ścieków, który nie jest odprowadzany do kanału odpływowego 13 wypełnia komorę przepływową 2 i przewody układu lewarowego 5 w części zanurzonej w cieczy. Przy dalszym napełnianiu, po przekroczeniu poziomu krawędzi przelewu międzykomorowego 4 ścieki odprowadzane są do komory akumulacyjnej 3. Równocześnie trwa napełnianie przewodów lewarowych 5 do chwili wytworzenia się zamknięcia wodnego w tych przewodach, co uniemożliwia odpływ powietrza z wymienionych przewodów lewarowych 5. Powstała przestrzeń powietrzna zlokalizowana jest w górnej części lewara. W trakcie napełniania komory akumulacyjnej 3 i wyrównywania się poziomów zwierciadeł ścieków w komorach 2 i 3 wyrównywaniu ulegają również poziomy ścieków w obu ramionach 8 i 11 lewarów 5, osiągając poziom równowagi w chwili pełnej akumulacji ścieków w zbiorniku. Opisane fazy przedstawiono kolejno na fig. 9, fig. 10 i fig. 11.

Proces opróżniania zbiornika rozpoczyna się z chwilą obniżenia się poziomu zwierciadła ścieków w komorze przepływowej 2 poniżej poziomu zwierciadła ścieków w komorze akumulacyjnej 3. W początkowym etapie opróżniania zbiornika następuje przepływ ścieków z komory akumulacyjnej 3 przez przelew międzykomorowy 4 do komory przepływowej 2. Wraz z obniżaniem się poziomu ścieków w komorze przepływowej 2 występuje obniżanie się poziomu ścieków w przewodach lewarowych 5 po stronie komory przepływowej 2 przy równoczesnym podnoszeniu się poziomu ścieków w przewodzie lewarowym 5 po stronie komory akumulacyjnej 3. Z chwilą wypełnienia głowicy lewara 5 ściekami zassanymi z komory akumulacyjnej 3 następuje ich przepływ w kierunku komory przepływowej 2 i rozpoczyna się proces opróżniania komory akumulacyjnej 3 przez przewody wymienionego lewara 5. Proces ten trwa do momentu całkowitego jej opróżnienia, po którym zbiornik retencyjny może rozpocząć kolejny cykl działania. Poszczególne fazy opisanego procesu zostały przedstawione na fig. 12, fig. 13 i fig. 14.

W przypadku wyposażenia przewodów lewarowych 5 w przewody odpowietrzające 6 z jednokierunkowymi zaworami 7, jak to przedstawiono na fig. 2, proces napełniania zbiornika retencyjnego odbywa się analogicznie jak to już opisano przy funkcjonowaniu zbiornika przedstawionego na fig. 1.

Nadmiar ścieków wypełnia komorę przepływową 2, a następnie odprowadzany jest poprzez przelew między komoro wy 4 do komory akumulacyjnej 3, przy czym przy podnoszeniu się poziomu ścieków w komorze przepływowej 2 występuje stopniowe wypełnianie się przewodów lewarowych 5. Przelewające się ścieki do komory akumulacyjnej 3 odcinają odpływ powietrza z przewodów lewarowych 5, a wraz z przyrostem napełnienia ścieków w komorach zbiornika zwiększa się ciśnienie powietrza znajdującego się w przewodach lewara 5. Powietrze to jest wypychane poprzez przewód odpowietrzający 6 i zawór jednokierunkowy 7 do atmosfery, przy jednoczesnym zapełnianiu tej przestrzeni ściekami. Proces napełniania zbiornika kończy się w momencie wyrównania się natężeń dopływu i odpływu ścieków ze zbiornika retencyjnego. Obniżanie się poziomu ścieków w komorze przepływowej 2 powoduje przepływ ścieków z komory akumulacyjnej 3 w kierunku komory przepływowej 2 w początkowym etapie przez przelew międzykomorowy 4 a następnie przewodami lewarowymi 5. Kolejne fazy funkcjonowania tej wersji rozwiązania zbiornika retencyjnego przedstawiono na fig. 15, fig. 16 i fig. 17.

PL 210 923 B1

W rozwiązaniu zbiornika retencyjnego według wynalazku mo że mieć miejsce zastą pienie przewodu dławiącego 9 z komorą rozprężną 14, łączącego komorę przepływową 2 z kanałem odpływowym 13, regulatorem przepływu 15 ścieków wypływających z komory przepływowej 2 bezpośrednio do tego kanału 13 poprzez wymieniony regulator 15. Te alternatywy rozwiązania zbiornika retencyjnego przedstawiono na fig. 18 oraz fig. 19. Proces ich napełniania oraz opróżniania odbywa się identycznie jak to opisano przedstawiając funkcjonowanie rozwiązań zobrazowanych na fig. 1 i fig. 2.

Claims (2)

1. Zbiornik retencyjny z samoczynnie regulowanym przepływem cieczy, zawierający komorę przepływową połączoną z kanałem dopływowym oraz przewodem dławiącym stanowiącym odpływ lub regulatorem odpływu i oddzieloną od niej przelewem komorę akumulacyjną, znamienny tym, że przestrzeń komory akumulacyjnej (3) połączona jest z przestrzenią komory przepływowej (2) poprzez co najmniej jeden przewód lewarowy (5), którego część (8) po stronie komory przepływowej (2) sięga korzystnie do wysokości równej lub mniejszej niż połowa wysokości otworu odpływowego (16) z komory przepływowej (2) nad jej dnem (10), natomiast jego część po stronie komory akumulacyjnej (3) sięga blisko dna (12) tej komory.

2. Zbiornik retencyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że w górnej części przewód lewarowy (5) wyposażony jest w przewód odpowietrzający (9) posiadający na wylocie jednokierunkowy zawór (10).