PL217585B1 - Zbiornik infiltracyjno-retencyjnyścieków deszczowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych do odciążania grawitacyjnych sieci kanalizacyjnych znajdujący głównie zastosowanie na kanałach deszczowych grawitacyjnych sieci kanalizacji rozdzielczej, na kanałach burzowych sieci ogólnospławnej i w innych przypadkach. Zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych charakteryzuje się tym, że zawiera komorę przepływową (7), komorę osadową (8) oraz komorę infiltracyjną (16). Komora przepływowa (7) oraz osadowa (8) są połączone z komorą infiltracyjną (16), której dno (17) jest otwarte i stanowi je filtr z porowatego materiału, korzystnie ze żwiru, przy czym zawory (24, 20) łączące komorę infiltracyjną (16) z komorą osadową (8) oraz komorę osadową z komorą przepływową (7) są sprzężone z zaworem (25) kanału odpływowego (2), natomiast w komorze osadowej (8) usytuowany jest wkład wielostrumieniowy (12). Poza tym, zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych charakteryzuje się tym, że w komorze przepływowej (7) przed przelewem (9) usytuowana jest przegroda, której górna krawędź znajduje się powyżej przelewu międzykomorowego (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych do odciążania grawitacyjnych sieci kanalizacyjnych znajdujący głównie zastosowanie na kanałach deszczowych grawitacyjnych sieci kanalizacji rozdzielczej, na kanałach burzowych sieci ogólnospławnej i w innych przypadkach.

Sterowanie przepływem ścieków deszczowych w kanalizacji jest kwestią rzutującą w zdecydowanym stopniu na optymalne wymiarowanie i efektywne wykorzystanie przepustowości hydraulicznej sieci. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w kolektorach, które nie posiadają wystarczającej rezerwy objętościowej do przyjęcia spływów spowodowanych intensywnymi opadami.

Zbiorniki odciążające hydraulicznie sieci kanalizacyjne mają znaczne objętości. Korzystnym rozwiązaniem jest wówczas podzielenie obiektu na komory, co zastosowano między innymi w zbiornikach będących przedmiotem zgłoszeń patentowych nr P378387 czy P378388. Podobnie w zbiorniku retencyjnym będącym przedmiotem zgłoszenia nr P386844 wydzielono komorę przepływową i komory akumulacyjne retencjonujące nadmiar ścieków niezależnie od zmiennego dopływu, dzięki czemu uzyskuje się mniejszą wymaganą objętość tego obiektu oraz mniejszą powierzchnię potrzebną pod jego zabudowę. Zbiorniki będące przedmiotem wymienionych zgłoszeń patentowych pełnią rolę magazynowania ścieków w okresach intensywnych opadów.

W istniejących rozwiązaniach istnieje konieczność zagwarantowania pomieszczenia całego nadmiaru ścieków deszczowych, czego konsekwencją jest ich duża objętość i tym samym potrzeba znacznego obszaru na ich lokalizacje. Poza tym, nie gwarantują one odpowiedniego podczyszczania ścieków z zawiesin przed wprowadzeniem ich do wód lub do gruntu.

Rozwiązanie zbiornika retencyjnego zgodnie z wynalazkiem ma na celu poprawę negatywnych cech dotychczas znanych i stosowanych zbiorników.

Zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych zawierający komorę przepływową oraz komorę osadową, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że komora przepływowa oraz osadowa są połączone z komorą infiltracyjną, której dno jest otwarte i stanowi je filtr z porowatego materiału, korzystnie ze żwiru. Z kolei zawory łączące komorą infiltracyjną z komorą osadową oraz komorę osadową z komorą przepływową są sprzężone z zaworem kanału odpływowego. Poza tym, w komorze osadowej usytuowany jest wkład wielostrumieniowy spowalniający przepływ ścieków deszczowych, natomiast w komorze przepływowej przed przelewem do komory osadowej usytuowana jest przegroda, której górna krawędź znajduje się powyżej przelewu międzykomorowego.

Cechą charakterystyczną nowego rozwiązania jest to, że komory, pełnią dodatkowe funkcje, zapewniając, oprócz akumulacji, oczyszczanie mechaniczne ścieków w komorze osadowej i odprowadzanie ścieków podczyszczonych do gruntu przez dno komory infiltracyjnej.

Z kubatury zbiornika, będącego przedmiotem wynalazku wydzielono komory: komorę przepływową, komorę osadową i komorę infiltracyjną. Zastosowany podział przestrzeni retencyjnej w nowym rozwiązaniu zbiornika sprawia, że w przypadku niewielkich opadów napełnia się jedynie komora przepływowa, bez konieczności napełniania całego obiektu. Dwie pozostałe komory umożliwiają mechaniczne podczyszczanie ścieków i ich odprowadzenie do gruntu. Komory przepływowa i osadowa mają konstrukcję zamkniętą. Natomiast dno komory infiltracyjnej jest otwarte i stanowić je może filtr żwirowy lub inny porowaty materiał o dobrej przepuszczalności. Infiltracja może odbywać się również przez ściany komory filtracyjnej, które powinny wówczas uniemożliwiać wymywanie gruntu i przedostawanie się go do wnętrza komory filtracyjnej. Dzięki funkcji rozsączania nadmiaru ścieków deszczowych do gruntu poprzez otwarte dno komory, uzyskuje się możliwość zmniejszenia wymaganej pojemności akumulacyjnej komory infiltracyjnej o objętość ścieków, jaka w tym czasie zostanie poprzez filtrację odprowadzona do gruntu.

Ścieki odprowadzane ze zbiornika muszą spełniać ściśle określone wymagania jakościowe, dotyczące dopuszczalnej zawartości zawiesiny oraz substancji ropopochodnych. Wymagane jest aby ₃ w odpływie ze zbiornika zawartość zawiesin ogólnych nie była większa niż 100 mg/dm³, a substancji ₃ ropopochodnych nie większa niż 15 mg/dm³. Ograniczenie ilości zawiesin w ściekach odprowadzanych do gruntu poprzez infiltrację ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego działania urządzeń rozsączających. Charakterystyczną cechą zbiornika będącego przedmiotem wynalazku jest możliwość efektywnego podczyszczania mechanicznego ścieków deszczowych odprowadzanych do gruntu. Ta cecha rozwiązania zbiornika jest bardzo istotna z punktu widzenia eksploatacji urządzeń do rozsączania wód deszczowych i wpływa na ograniczenie zakresu i częstości prac konserwacyjnych tego typu

PL 217 585 B1 obiektów. W komorze osadowej, w której oprócz retencjonowania ścieków, zapewnione jest spowolnienie przepływu ścieków do wartości umożliwiającej opadanie określonych frakcji zawiesin, w efekcie ma miejsce zatrzymanie zawiesin w wyniku procesu sedymentacji. Istotną cechą tego rozwiązania jest zastosowanie w komorze osadowej wkładu wielostrumieniowego, dzielącego strumień przepływających ścieków na mniejsze strumienie, co spowoduje zintensyfikowanie procesu sedymentacji oraz skróci czas przepływu ścieków, który jest wymagany do uzyskania założonego stopnia usunięcia zawiesin. Zastosowanie w komorze osadowej pakietu wielostrumieniowego sprawia, że strumień ścieków napotyka na opór, wobec czego cząsteczki zanieczyszczeń cięższe od wody opadają na dno komory osadowej. Wkład wielostrumieniowy mogą stanowić położone równolegle względem siebie oraz nachylone pod pewnym kątem do poziomu płyty, prefabrykowane wkłady wielostrumieniowe lub inne pakiety dzielące strumień przepływających ścieków. Kąt nachylania pakietu wielostrumieniowego lub płyt względem poziomu zależy od założonego stopnia oczyszczania ścieków.

Przepływ ścieków przez zbiornik podczas napełniania i opróżniania jest grawitacyjny. Napełniane są kolejno: komora przepływowa, komora osadowa i następnie komora infiltracyjna. W trakcie intensywnych opadów ścieki po wypełnieniu komory przepływowej przepływają do komory osadowej, a następnie przez wkład wielostrumieniowy do komory infiltracyjnej, gdzie są odprowadzane do gruntu. W celu zapewnienia właściwego działania zbiornika, korzystne jest płukanie komory osadowej po każdorazowym jej opróżnieniu, z uwagi na możliwość cementyzacji zdeponowanych w niej zawiesin. Komora infiltracyjna również może być płukana, np. po stwierdzeniu spadku intensywności procesu wsiąkania. Popłuczyny z komory osadowej i infiltracyjnej mogą być odprowadzane do niżej położonej kanalizacji sanitarnej lub ogólnospławnej grawitacyjnie lub pompowo, jeżeli warunki wysokościowe nie pozwolą na odpływ grawitacyjny. W przypadku, gdy dno komory infiltracyjnej zostanie zakolmantowane w stopniu uniemożliwiającym wsiąkanie lub znacznie go ograniczającym, wymagane jest usunięcie wierzchniej warstwy złoża filtracyjnego i zastąpienie go nową warstwą.

Zastosowany układ hydrauliczny zbiornika umożliwia usytuowanie go jako całkowicie otwartego lub pod ziemią, co pozwala na wykorzystanie zajmowanej przez zbiornik infiltracyjno-retencyjny powierzchni do celów użytkowych. Jest to cecha szczególnie ważna przy lokalizacji tych obiektów, zarówno na terenach zabudowanych, na przykład miejskich, jak i w osiedlach i zlewniach, w których tereny przeznaczone na te cele mogą pełnić różne funkcje. Najkorzystniej jest jego lokalizowanie na podłożu łatwo przepuszczalnym jak piaski, żwiry, pospółka i tym podobne.

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiono na fig. 1 i na fig. 2, gdzie pokazano w widoku z góry możliwości usytuowania zbiornika infiltracyjno-retencyjnego względem sieci kanalizacyjnej. Fig. 3 przedstawia zbiornik w przekroju wzdłużnym, fig. 4 i 5 prezentują fazy napełniania komory przepływowej i osadowej, fig. 6 i fig. 7 obrazują kolejne fazy napełniania zbiornika. Fig. 8 obrazuje zbiornik infiltracyjno-retencyjny w czasie działania przelewu awaryjnego, natomiast fig. 9, 10 i 11 przedstawiają kolejne fazy opróżniania obiektu. Na fig. 12 i 13 ukazano odpływ ścieków i osadów z komory osadowej kanałem spustowym po zamknięciu kanału odpływowego, natomiast fig. 14 jest zobrazowaniem kolejnej fazy opróżniania, gdzie zachodzi infiltracja w komorze infiltracyjnej. Na fig. 15 przedstawiono opróżnianie komory infiltracyjnej poprzez otwór w przegrodzie międzykomorowej w przypadku, gdy wymagane jest jej płukanie, a fig. 16 obrazuje zbiornik po całkowitym opróżnieniu komór.

Przykładowe rozwiązanie dotyczące lokalizacji zbiornika będącego przedmiotem zgłoszenia, przedstawiono na fig. 1, gdzie zbiornik usytuowany jest na głównym ciągu kanalizacyjnym. Dopływ ścieków odbywa się kanałem głównym 1, natomiast ich odpływ kanałem odpływowym 2. Opcjonalnym rozwiązaniem pokazanym na fig. 2 jest położenie zbiornika infiltracyjno-retencyjnego poza głównym ciągiem kanalizacyjnym. Obiekt połączony jest wówczas z siecią poprzez tak zwany by-pass. Dopływ do zbiornika odbywa się poprzez komorę rozdziału ścieków 3, gdzie po przekroczeniu założonego poziomu zwierciadła ścieków następuje przelewanie się ścieków do zbiornika poprzez kanał 4. Odpływ ścieków realizowany jest poprzez kanał odpływowy 5 i komorę połączeniową 6.

Jak pokazano na przekroju wzdłużnym na fig. 3, zbiornik posiada komorę przepływową 7, która napełniana jest jako pierwsza poprzez główny kanał dopływowy 1 usytuowany w górnej części komory 7. Pierwszą fazę napełniania zbiornika przedstawiono na fig. 4. Następnie, jak pokazano na fig. 5, napełniana jest komora osadowa 8 poprzez przelew międzykomorowy 9, który stanowi szczyt przegrody międzykomorowej 10. Istotną cechą nowego rozwiązania jest zastosowanie przegrody 11 w górnej części komory przepływowej 7 przed przelewem 9, zatrzymującej zanieczyszczenia pływające i zapobiegającej przedostaniu się ich do komory osadowej 8. Komora osadowa 8 początkowo jest napełnia4

PL 217 585 B1 na podczas działania przelewu 9 jako niezatopionego. Charakterystyczną cechą nowego rozwiązania jest zastosowanie wkładu wielostrumieniowego 12, który zwiększa skuteczność procesu sedymentacji zawiesin łatwo opadających.

Osady gromadzą się na dnie 13 komory osadowej 8, a ścieki sklarowane, po przekroczeniu poziomu położenia przelewu międzykomorowego 14 przegrody międzykomorowej 15, przelewają się do komory infiltracyjnej 16, co pokazano na fig. 6. W komorze 16 równolegle z procesem akumulacji ścieków ma miejsce wsiąkanie ścieków mechanicznie oczyszczonych do gruntu przez otwarte dno 17 komory 16. Jeśli poziom ścieków w komorach przekroczy poziom przegród międzykomorowych 10 i 15 napełnianie odbywa się wówczas podczas działania przelewów 9 i 14 jako zatopionych, jak pokazano na fig. 7. W momencie osiągnięcia przez zwierciadło ścieków w komorach 7, 8 i 16 poziomu równego poziomowi krawędzi przelewu awaryjnego 18, zlokalizowanego w górnej części komory przepływowej 7, rozpoczyna się przepływ z komór 8 i 16 w kierunku komory przepływowej 7. Rozpoczyna się wówczas również działanie przelewu awaryjnego 18 oraz odpływ ścieków kanałem awaryjnym 19, co przedstawia fig. 8.

Gdy natężenie ścieków odpływających ze zbiornika kanałem odpływowym 2 będzie większe niż ilość ścieków dopływających do zbiornika kanałem dopływowym 1, wówczas rozpoczyna się proces opróżniania zbiornika. W pierwszej kolejności zostaje opróżniana komora przepływowa 7. Fazy opróżniania komory przepływowej 7 przedstawiono na fig. 9 i 10. W dolnej części przegrody międzykomorowej 10 zastosowano zawory 20, które po otwarciu umożliwiają wypływ ścieków z komory osadowej 8 przez otwór 21 do komory przepływowej 7, co pokazano na fig. 11.

Sterowanie opróżnianiem komory osadowej 8 odbywać się może za pomocą zaworu klapowego 20, zamykającego otwór 21 o stosunkowo małym prześwicie, który spowoduje duże straty na wypływie, wobec czego klapa otworzy się przy dość dużej różnicy poziomów zwierciadeł w komorze przepływowej 7 i komorze osadowej 8. Wypływ ścieków z komory osadowej 8 spowoduje spłukanie zanieczyszczeń osadzonych na dnie 13 komory w wyniku procesu sedymentacji. W momencie otwierania się zaworu 20 następuje zamykanie otworu wylotowego 22 kanału odpływowego 2 w celu niedopuszczenia do dostania się ścieków silnie obciążonych zawiesiną do głównego ciągu kanalizacyjnego. Tę fazę opróżniania przedstawiono na fig. 12 i fig. 13. Ścieki z komory osadowej 8 wraz z osadami zostają wówczas skierowane do niżej położonej kanalizacji sanitarnej lub ogólnospławnej, poprzez otwór 23 kanału spustowego 24, po otwarciu zasuwy 25. Odpływ może odbywać się grawitacyjnie, jeżeli pozwolą na to warunki wysokościowe lub pompowo. Zawór 20 otwierający otwór 21 komory osadowej 8 może funkcjonować jako klapa zwrotna, która otwiera się w kierunku komory przepływowej 7 w wyniku różnicy działających na nią parć hydrostatycznych. Mechanizm sterowania otwieraniem i zamykaniem przepływu przez otwór 21, nie uwidoczniony na rysunku, jest połączony z mechanizmem zamykania otworu wylotowego 22 kanału odpływowego 2. W momencie opróżnienia się komory osadowej 8, następuje zamknięcie otworu 21 oraz otwarcie otworu 22 kanału odpływowego 2, co przedstawia fig. 14. Takie rozwiązanie ma na celu umożliwienie przepływu przez zbiornik kolejnej fali ścieków dopływających, a także ich akumulację.

Opróżnianie komory infiltracyjnej 16 następuje poprzez infiltrację podczyszczonych ścieków do gruntu poprzez dno 17 komory. Komora infiltracyjna 16 może być płukana, gdy zauważy się znaczny spadek wydajności procesu infiltracji na skutek zatykania się porów gruntu na dnie 17 komory 16. Płukanie ma na celu opóźnienie procesu kolmatacji oraz zniwelowanie jego skutków. Fazę opróżniania komory infiltracyjnej 16 w przypadku, gdy zastosowano płukanie ukazano na fig. 15. Podczas opróżniania dochodzi do spłukania dna 17 komory 16 ściekami, które następnie odprowadzane są otworem 23 do komory osadowej 8. Po otwarciu zaworu 24, otwiera się również zawór 20 a zamykany jest zawór 25. Popłuczyny odprowadzane są wówczas kanałem spustowym 26 do kanalizacji sanitarnej lub ogólnospławnej. Na fig. 16 przedstawiono zbiornik infiltracyjno-retencyjny po całkowitym opróżnieniu komór.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych zawierający komorę przepływową oraz komorę osadową, znamienny tym, że komory przepływowa /7/ oraz osadowa /8/ są połączone z komorą infiltracyjną /16/, której dno /17/ jest otwarte i stanowi je filtr z porowatego materiału, korzystnie ze żwiru, przy czym zawory /24, 20/ łączące komorę infiltracyjną /16/ z komorą osadową /8/ oraz koPL 217 585 B1 morę osadową z komorą przepływową /7/ są sprzężone z zaworem /25/ kanału odpływowego /2/, natomiast w komorze osadowej /8/ usytuowany jest wkład wielostrumieniowy /12/.
2. 2. Zbiornik infiltracyjno-retencyjny ścieków deszczowych zgodnie z zastrz. 1, znamienny tym, że w komorze przepływowej /7/ przed przelewem /9/ usytuowana jest przegroda, której górna krawędź znajduje się powyżej przelewu międzykomorowego /9/.