PL221098B1 - Zbiornik retencyjny z systemem grawitacyjnego płukania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik retencyjny z systemem grawitacyjnego płukania, którego główną zaletą jest wykorzystanie ścieków, jako medium płuczącego.

Nieodłącznym elementem sieci kanalizacyjnych są zbiorniki retencyjne lokalizowane zarówno na kanalizacji deszczowej jak i ogólnospławnej, które gromadzą ścieki podczas pogody deszczowej i oddają je do sieci po ustaniu opadu.

Koniecznym do prawidłowego działania zbiornika jest zainstalowanie w nim instalacji płuczącej, która zapobiega tworzeniu się osadów na dnie zbiornika. Instalacje te zapewniają właściwą konserwację i eksploatację dolnej strefy obiektu, spłukując osady z dna zbiornika po każdym jego napełnieniu. Obecnie znanych jest wiele niedoskonałych systemów płuczących, przedstawionych w publikacji „Wypłukiwanie osadów zgromadzonych na dnie komór zbiorników kanalizacyjnych” autorstwa R. Malmur i A. Kisiel, przykładowo instalacje ciśnieniowe wykorzystujące do płukania czystą wodę lub/i napływające ścieki. Wykorzystanie czystej wody do płukania zbiornika, jest bardzo nieefektywne, ponieważ w tej sytuacji należy doprowadzić do zbiornika wodę z wodociągu lub z samochodu technicznego, z czym wiążą się znaczne koszty, a do tego należy wykonać oddzielną instalację doprowadzającą tę wodę do zbiornika. Stosowane są także układy grawitacyjno-pompowe, w których za pomocą pomp ścieki ze zbiornika transportowane są do specjalnie wydzielonych komór, które znajdują się na określonej wysokości na końcu zbiornika. W takim przypadku czynnikiem płuczącym są rozcieńczone ścieki, co jest pożądane przez eksploatatora, ponieważ znacznie obniża koszty eksploatacji. Jednak system ten wykazuje inną wadę, otóż koniecznym do przetransportowania ścieków z niższego poziomu do wyższego jest zainstalowanie pomp, które pompując tak dużą ilość ścieków charakteryzują się długim czasem pracy, a w efekcie dużym kosztem eksploatacji i konserwacji.

Można uzyskać znaczną poprawę aktualnej sytuacji, zwłaszcza w zakresie kosztów eksploatacji zbiorników retencyjnych w wyniku opracowania nowej ich konstrukcji poprzez zastosowanie odpowiedniego systemu grawitacyjnego płukania.

Zbiornik retencyjny zawierający komorę przepływową, jedną lub więcej komór akumulacyjnych, sprzężoną z każdą z komór akumulacyjnych zewnętrzną komorę płuczącą, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że posiada wewnętrzną komorę płuczącą usytuowaną w przestrzeni komory akumulacyjnej, wspartą na podporach o wysokości od 0,5 do 1,5 m, zlokalizowaną poza środkową częścią tej komory w kierunku tylnej ściany. Wymieniona komora płucząca od strony komory przepływowej połączona jest z nią korytem, którego dno na wejściu do jej wewnętrznej przestrzeni jest usytuowane na wysokości przewidywanego maksymalnego napełnienia i również na tym poziomie z przeciwległą ścianą połączone jest koryto łączące ją z zewnętrzną komorą płuczącą umiejscowioną na wysokości od 0,5 do 1,0 m nad dnem komory akumulacyjnej zbiornika. W ścianie wewnętrznej komory płuczącej od strony komory przepływowej wykonane są okna z zasuwami zabezpieczającymi przed niekontrolowanym odpływem zgromadzonych ścieków.

Opracowany zbiornik ze względu na oryginalny układ hydrauliczny i kolejność napełniania poszczególnych komór zbiornika ma szereg zalet, które odróżniają go od dotychczas stosowanych. Zdecydowanymi atutami przedstawionego systemu jest grawitacyjny sposób płukania i wykorzystywanie dopływających rozcieńczonych ścieków, jako medium płuczącego, dzięki czemu nie ma konieczności wykonania dodatkowych instalacji i doprowadzenia do zbiornika czystej wody z sieci wodociągowej, co istotnie obniża koszty eksploatacyjne. Dodatkowo proponowany sposób płukania zapewnia etapowość płukania, dzięki czemu eksploatator sam decyduje, które komory zostaną oczyszczone w pierwszej fazie, a także, która część komory zostanie oczyszczona jako pierwsza. Jednak proponowana sekwencja płukania zbiornika powinna zacząć się od oczyszczenia w pierwszej kolejności tylnej części zbiornika a następnie przedniej, zlokalizowanej bliżej komory przepływowej.

Na efektywność płukania ma zasadniczy wpływ średnia wysokość napełnienia zbiornika i im ona jest większa tym wyżej można zamontować wewnętrzną komorę płuczącą, co powoduje zwiększenie energii cieczy tworzącej falę płuczącą oczyszczającą dno komory akumulacyjnej. Wykorzystując przedstawiony system płukania, odpowiednie wyprofilowanie spadków dna komór akumulacyjnych i odpowiednią liczbę okien wylotowych w komorze przepływowej oraz wewnętrzną komorę płuczącą można znacznie zwiększyć efektywność płukania osadów dennych.

W przypadku zbiorników retencyjnych zlokalizowanych pod powierzchnią terenu lub też posiadających strop, komory płuczące - tak wewnętrzne jak również zewnętrzne - mogą stanowić podparcie tego stropu, dzięki czemu zmniejszy się konieczna ilość projektowanych podpór.

PL 221 098 B1

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 obrazuje w schematycznym ujęciu wielokomorowy zbiornik z systemem grawitacyjnego płukania z jedną komorą akumulacyjną, natomiast na fig. 2 pokazano fragment ściany wewnętrznej komory płuczącej, z kolei na fig. 3-15 przedstawiono kolejne fazy napełniania poszczególnych komór a następnie ich opróżniania i płukania dna komory akumulacyjnej.

Jak to przedstawiono na fig. 1 zbiornik retencyjny zgodnie z wynalazkiem zawiera komorę przepływową 1, komorę akumulacyjną 2, wewnątrz której usytuowana jest wewnętrzna komora płucząca 3 oraz zewnętrzna komora płucząca 4. Komora przepływowa 1 połączona jest z zewnętrzną siecią kanalizacyjną kanałem dopływowym 5 oraz odpływowym 6. Przestrzeń komory przepływowej 1 jest oddzielona od komory akumulacyjnej 2 ścianą 7 z wykonanymi przy dnie 8 oknami 9 i kierownicami 10. Poza tym część ściany 7 jest obniżona, tworząc krawędź przelewową 11. Z krawędzią przelewową 11 połączone jest koryto 12, oparte na podporach 13, doprowadzające ścieki do wewnętrznej komory płuczącej 3, która jest usytuowana poza połową długości komory akumulacyjnej 2 w kierunku zewnętrznej komory płuczącej 4, i wsparta na podporach 14 na wysokości 1 m nad jej dnem 8. W ścianie 15 wewnętrznej komory płuczącej 3 od strony komory przepływowej 1 wykonane są okna 16 zamykane zasuwami 17 sprzężonymi prętami 18, 19 i 20 z ich napędem nieuwidocznionym na rysunku. Wewnętrzna komora płucząca 3 jest też połączona z zewnętrzną komorą płuczącą 4 korytem 21, usytuowanym na wysokości wlotu koryta 12. W ścianie 22 zewnętrznej komory płuczącej 4 przy dnie 8 wykonane są jej okna wylotowe 23 z zamknięciem analogicznym jak w oknach 16.

Jak już wcześniej wspomniano na figurach 3 do 15 przedstawiono kolejne fazy pracy zbiornika retencyjnego według wynalazku, przy czym pokazano go jako zbiornik kryty stropem 24.

W początkowej fazie wystąpienia opadu pojawia się moment, że natężenie ścieków deszczowych dopływających do zbiornika zlokalizowanego na kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej jest większe od ustalonego natężenia ścieków odpływających ze zbiornika. Następuje początek napełniania komory przepływowej. Poziom zwierciadła ścieków w komorze przepływowej 1 znajduje się na niższym poziomie niż krawędź przelewowa 11, w związku, z czym ścieki jeszcze nie są akumulowane w komorach płuczących 3 i 4. Faza ta przedstawiona została na fig. 3.

Wraz z upływem czasu trwania deszczu natężenie ścieków dopływających do zbiornika jest większe niż natężenie ścieków odpływających ze zbiornika, w związku z czym, następuje dalsza akumulacja ścieków w komorze przepływowej 1. Gdy poziom ścieków w komorze przepływowej 1 w tej fazie jest większy niż poziom usytuowania krawędzi przelewowej 11 - od tego momentu następuje przepływ ścieków przez krawędź przelewową 11 do koryta 12 doprowadzającego ścieki do wewnętrznej komory płuczącej 3. Nadmiar ścieków, który jest większy od przepustowości koryta 12 przelewa się przez nie do komory akumulacyjnej 2. Faza ta przedstawiona została na fig. 4.

W kolejnej fazie ścieki dopływające do wewnętrznej komory płuczącej 3 napełniają ją do rzędnej położenia dna koryta 12, doprowadzającego ścieki do zewnętrznej komory płuczącej 4. W tej fazie wewnętrzna komora płucząca 3 nie napełnia się jeszcze do maksymalnego poziomu. Faza ta przedstawiona została na fig. 5.

Dopływ strumienia objętości ścieków do zbiornika nadal przewyższa objętość strumienia ścieków odpływających. Ścieki z wewnętrznej komory płuczącej 3 po osiągnięciu poziomu dna koryta 21 doprowadzającego ścieki do komory zewnętrznej 4, są transportowane korytem 21 wypełniając komorę 4 ściekami. Akumulacja ścieków w zewnętrznej komorze płuczącej 4 trwa, aż do osiągnięcia poziomu dna koryta doprowadzającego 21. Po osiągnięciu tego poziomu ścieki będą się piętrzyć w korytach 12 i 21, jednocześnie zwiększając napełnienia w komorach płuczących zewnętrznej 4 i wewnętrznej 3. Faza ta przedstawiona została na fig. 6.

W fazie 5 dopływ ścieków do zbiornika przewyższa ich odpływ. W tej fazie napełnienie komór zbiornika, tj. przepływowej 1, wewnętrznej płuczącej 3, zewnętrznej płuczącej 4 i koryt doprowadzających 12, 21 uzyskują maksymalny poziom. W tym momencie cały system płuczący zbiornika retencyjnego jest napełniony i gotowy do opróżnienia i oczyszczenia dna zbiornika. Faza ta przedstawiona została na fig. 7.

W kolejnym etapie ścieki przelewają się korytami 12, 21 do komory akumulacyjnej 2. Następuje napełnianie zbiornika retencyjnego. Zastosowanie zasuw 17 pokazanych na fig. 2 w komorach płuczących 3 i 4 uniemożliwia niekontrolowany odpływ zgromadzonych ścieków do komory akumulacyjnej 2. Faza ta przedstawiona została na fig. 8.

Od tej pory nadmiar dopływających ścieków przelewa się korytami 12 i 21 do komór akumulacyjnych 2 napełniając je do ustalonego maksymalnego poziomu, który ustala się na podstawie obli4

PL 221 098 B1 czeń przy wyznaczeniu jego potrzebnej pojemności użytkowej mając na uwadze wyznaczony krytyczny czas trwania opadu. Faza ta przedstawiona została na fig. 9.

Od tego charakterystycznego stanu wypełnienia wszystkich komór zbiornika, dopływ ścieków do zbiornika powinien być mniejszy od natężenia odpływu ze zbiornika. Zatem po całkowitym napełnieniu komory akumulacyjnej 2 następuje opróżnienie komory przepływowej 1. Napełnienie ścieków w komorach płuczących 3 i 4 oraz w korytach doprowadzających 12 i 21 nadal jest na maksymalnym poziomie, dzięki zamontowanym w komorach płuczących 3, 4 zasuwom 17. W tej chwili następuje opróżnianie komory akumulacyjnej 2. Faza ta przedstawiona została na fig. 10.

Po całkowitym opróżnieniu komory akumulacyjnej 2 i przepływowej 1 zbiornika retencyjnego z grawitacyjnym systemem płuczącym następuje początek procesu płukania zbiornika. Następuje otwarcie zasuw 17 zewnętrznej komory płuczącej 4, czego efektem jest wypływ ścieków, tworzących falę płuczącą oczyszczającą dno 8 tylnej części komory akumulacyjnej 2 z zanieczyszczeń zmagazynowanych podczas akumulacji ścieków w zbiorniku, co pokazano na fig. 11.

Po opróżnieniu komory płuczącej 4 i oczyszczeniu tylnej części komory akumulacyjnej 2 należy przystąpić do otwarcia zasuw 17 wewnętrznej komory płuczącej 3, co pokazano na fig. 12.

W ostatniej fazie nastąpi całkowite opróżnienie zbiornika i komór systemu płuczącego 3, 4, a spłynięcie do końca całej płuczącej fali ścieków zapewni pozostawienie zbiornika całkowicie pustego i pozbawionego osadów dennych. Faza ta została przedstawiona na fig. 13, 14 i 15.

Claims (2)

1. Zbiornik retencyjny zawierający komorę przepływową, jedną lub więcej komór akumulacyjnych, sprzężoną z każdą z komór akumulacyjnych zewnętrzną komorę płuczącą, znamienny tym, że posiada wewnętrzną komorę płuczącą (3) usytuowaną w przestrzeni komory akumulacyjnej (2) wspartą na podporach (14) o wysokości od 0,5 do 1,5 m nad jej dnem (8), zlokalizowaną poza środkową częścią tej komory (2) w kierunku jej tylnej ściany (22) i połączoną od strony komory przepływowej (1) z jej przestrzenią wewnętrzną korytem (12), którego dno na wejściu do wewnętrznej komory płuczącej (3) jest usytuowane na wysokości maksymalnego wypełnienia i również na tym poziomie z przeciwległą ścianą tej komory (3) połączone jest koryto (21) łączące ją z zewnętrzną komorą płuczącą (4) umiejscowioną na wysokości od 0,5 do 1,0 m nad dnem (8) komory akumulacyjnej (2), przy czym w ścianie (15) wewnętrznej komory płuczącej (3) od strony komory przepływowej (1) znajdują się okna (16) z zasuwami (17), służącymi do zrzucenia zgromadzonych ścieków.

2. Zbiornik retencyjny zgodny z zastrz. 1, znamienny tym, że górne obrzeża wewnętrznej komory płuczącej (3) i zewnętrznej komory płuczącej (4) stanowią podporę płyty stropowej (24) zbiornika retencyjnego.