IBIBLIOT lka| J Urzedu Potentowego I PalUiejRzeczyr :gMite| Lriwej Opublikowano dnia 20 marca 1956 r. *r 5^TEV G 05d MW § 4l POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 39003 KL 42 e, 23/35 Aleksander Kubicki Stalinogróid, Polska Sposób osiqgania dowolnie wyznaczonych szybkosci przeplywów cieczy przez zbiornik przeplywowy z dowolnie zmiennymi natezeniami doplywów oraz urzqdzenie do stosowania tego sposobu Patent trwa od dnia 10 listopada 1954 r.Wynalazek dotyczy sposobu przebiegu cieczy na osadnikach scieków przy racjonalnych cza¬ sach przeplywów tych scieków przez oczyszczal¬ nie oraz urzadzenia do stosowania tego sposobu.Uniknie sie przez to kontynuowania wadliwych przebiegów cieczy, odbywajacych sie na stoso¬ wanych powszechnie osadnikach przeplywowych.Wadliwosci te polegaja na nie zachowaniu wla¬ sciwych szybkosci przeplywów, a przez to na nie¬ dostatecznym wydzielaniu osadów w zbyt krót¬ kich czasach przeplywów i na zagniwaniu prze¬ plywajacych scieków w nadmiernie dlugach cza¬ sach przeplywów.Doplywy scieków z sieci kanalizacyjnej do osadnika sa z natury rzeczy w szerokich grani¬ cach zmienne w swych natezeniach, a ponadto w kazdym poszczególnym przypadku odmiennie.Charakterystyka hydrauliczna doplywów ma jed¬ nak w osadnikach przeplywowych bezposredni i wylaczny wplyw na szybkosci przeplywów cie- QD j • czy, co wynika z wzoru: c = , gdzie c — F oznacza szybkosc przeplywu. Qd natezenie prze¬ plywu i F powierzchnie przekroju przeplywu.Z wzoru tego wynika, ze szybkosci przeplywów sa identycznie zmienne, jak doplywy, gdy F jest wielkoscia stala, co wlasnie ma miejsce w sto¬ sowanych osadnikach. Okolicznosc ta stanowi podstawowy blad stosowanych powszechnie osadników, bo nie pozwala na zachowanie wyznaczonych czasów przeplywów. Bowiem czas przeplywu T przez oczyszczalnie o stalej dlugosci L jest zalezny wylacznie od szybkosci przeplywu c, co wyraza sie wzorem T = - - , c w którym czas T zmienia sie w zaleznosci odzmiennego c wedlug niepozadanego przypadko¬ wego^ przebiegu. .*',»"' * Istota pomyslu* wedlug wynalazku jest sposób, •polegajacy ma. odebraniu masom doplywajacym bezposredniego wplywu na szybkosci przeply¬ wów i powierzeniu tej funkcji masom odplywa¬ jacym, po uptrzednim dostosowaniu. ich natezen do spelniania tej rok.Natezenia odplywów spelnia swoje zadanie, gdy ich wielkosci beda ksztaltowane wedlug wzoru: Qw = A gdzie Qw oznacza natezenie odplywu, V pojemnosc cieczy, znajdujacej s£e w zbiorniku, i T czas przeplywu przez zbiornik, dowolnie przez nas wyznaczony. Wzór ten stwier¬ dza, ze wyznaczony czas przeplywu T bedzie za¬ chowany, gdy natezenie odplywu Qw bedzie T-ta czescia zawartosci cieczy w zbiorniku V.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniany na 'rysunkach, na których fig. 1 przedstawia prze¬ krój podluzny zbiornika, fig. 2 — rzut zbiornika na plaszczyzne' pozioma, fig. 3 — wykres prze¬ biegu doplywów i zmian odplywów ze zbiornika, fig. 4 — przekrój pionowy urzadzenia odplywo¬ wego, a f.g. 5 — plam tego uirzadzenia* Na skali S wykonanej na desce i opuszczonej do zbiornika, naniesiono na lewej stronie po¬ jemnosci zbiornika V, odpowiadajace wysokos¬ ciom napelnien H, z prawej strony podano odpo¬ wiadajace zawartosciom o pojemnosci V nate¬ zenia odplywów, obliczone wzorem Qw = V/T.Do zbiornika doplywa ciecz o dowolnie zmienia¬ jacych sie natezeniach. W pewnym momencie (fig. 1) natezenie doplywu wynosi Qd, zastajac zwierciadlo cieczy w zbiorniku, np. na poziomie, odpowiadajacym, wysokosci cieczy H, przy któ¬ rym zawartosc zbiornika posiada pojemnosc V.Nastawiony odpowiednio w tym momencie za¬ wór dlawiacy Z winien wypuszczac dokladnie na¬ tezenie odplywu Qw = V/T (co przy pomocy wodomierza winno byc stwierdzone). Gdy, np.V = 13500 1, a przyjety czas przeplywu przez zbkwnik T = 5400 sec, (1,5 godz.), wtedy nateze- • a y ~ _ V 13500 1. _ oz- ,/ „ zenie odplywu Qw — —= — 2.5 l/sec.¦ - - T 5400 sec.Natezenie doplywu Qd, ostniiejace w tym mo¬ mencie, nie ma zadnego bezposredniego wplywu na natezenie odplywu Qw. Jest jednak posredni wplyw na Qw. Bowiem, gdy w omawianym mo¬ mencie Qd Qw, wówczas iróznica (Qd — Qw). nie mieszczac sie w nastepujacych momentach w zdolnosci przeplywowej zaworu Z, nastawio¬ nego na Qw, bedzie powiekszac zapas cieczy w zbiorniku V, tj. zwiekszac wysokosc cieczy H, co z kolei wplywa, zgodnie z cyframi na skali S, na koniecznosc zwiekszania zdolnosci przepusto¬ wej zaworu Z, a wiec na zwiekszanie natezenia wyplywu Qw zgodnie z wzorem Qw = V/T. Ten proces zwiekszania natezenia Qw bedzie sie tak dlugo odbywal, jak dlugo Qd Qw W drugim przypadku, gdy w momencie, przedstawionym na fig 1 — Qd < Qwi doplyw Qd nie wypelni w nastepujacych momentach zdolnosci przepusto¬ wej zaworu Z, róznica (Qw — Qd) bedzie pokry¬ wana z zapasu zbiornika, poziom bedzie opadal i natezenie wyplywu bedzie sie zmniejszac tak dlugo, jak dlugo (Qw Qd).Opisany sposób spelniania przebiegów odply¬ wów wedlug wzoru Qw — V/T trudny bylby do zrealizowania za pomoca urzadzen technicznych, przedstawionych na fig. 1 i 2. Bowiem nastawianie zdolnosci odplywowej winno byc przede wszystkim samoczynne, a ponadto zgodnie z wymaganiami technologii oczyszczania scieków — odplyw ze zbiornika winien nastepowac w górnych war¬ stwach cieczy, przy zachowaniu odpowiedniej dlugosci krawedzi odplywowej. Da sie to osia¬ gnac za pomoca urzadzenia przedstawionego na fig. 4 i 5.Dla graficznego przedstawienia krzywych prze¬ biegów natezen odplywów wedlug wynalazku, mozna wzór Qw = V/T odpowiednio przeksztal¬ cic. W tym celu wprowadza sie nastepujace ozna¬ czenia: przez n — liczbe porzadkowa odcinka czasu, w którym Qd jest stale, wielkosc tego od¬ cinka czasu Atn. przez e zasade logarytmu na¬ turalnego. Wychodzimy z równania rózniczkowe¬ go: dV = (Qd — Qw). dt, w którym po podsta¬ wieniu Qw — V/T, scalkowandu i przeksztalce¬ niu otrzymujemy równanie krzywej przebiegu natezen .odplywów dla odcinka czasu, w którym Qd jest stale, o brzmieniu: - A* T Qw = Qd -(1,0—e ) Jezeli rozpatrywany odcinek czasu Atn jest poprzedzony innymi odcinkami czasu, wówczas przyrost lub ubytek natezenia odplywu Qwn okreslony jest wzorem o brzmieniu: -Atn T Qwn = (QDn — Qw (n— 1)) '. (1,0—e ), — 2 —^gdzie przez Qw(n—1) oznaczono natezenie odply¬ wu przy koncu poprzedniego odcinka czasu t(n-l).Na fig. 3 przedstawiano fragment •wykresu doply¬ wów (Qd) przez linie poziome i obliczone po¬ wyzszymi dwoma wzorami wykresy przebiegów zmiarl doplywów Qw liniami krzywymi. Powierz¬ chnie, zawarte miedzy osia czasów t a liniami doplywów Qd, oznaczaja objetosc doplywów; po¬ wierzchnie, ograniczone góra liniami Qd a do¬ lem liniami QW) oznaczaja objetosci gromadzone przez zbiornik; powierzchnie ograniczone góra liniami Qw a dolem osia czasu t, oznaczaja obje¬ tosc odplywów; powierzchnie ograniczone góra lniami Qw a dolem liniiami QD oznaczaja obje¬ tosci, tracone przez zbiornik.Do wykonywania sposobu, a mianowicie do. osiaganaa dowolnie wyznaczonych szybkosci prze¬ plywów cieczy w zbiorniku przeplywowym z do¬ wolnie zmiennymi natezeniami doplywów — slu¬ zy urzadzenie wedlug wynalazku. Na fig. 4 uwi¬ doczniono przekrój plaszczyzna pionowa przez to urzadzenie odplywowe, zmontowane na przyklado¬ wym osadniku.Budowa urzadzenia odplywowego uwzglednia wymagania technologii oczyszczania scieków przez odprowadzenie odplywów z górnych warstw cieczy i utrzymanie dostatecznie dlugiej krawe¬ dzi przelewu. Jest to przelew teleskopowy, zlo¬ zony z rury stalej 1 i nalozonej na niej nury ru¬ chomej 3, przesuwajacej sie swym plaszczem we¬ wnetrznym wzdluz zewnetrznego plaszcza pio¬ nowej rury stalej 1 wedlug wspólnej osi piono¬ wej. Czesc plaszcza rury stalej 1 jest usunieta, tworzac wykrój 2. Rura stala 1 przechodzi dolem w przewód odprowadzajacy 9. Rura ruchoma 3 stanowi plaszcz wewnetrzny cylindra plywako¬ wego, tworzacego w swym górnym stozkowo wklesnietym rozszerzeniu na obwodzie wstepna korone przelewu 5. Górny brzeg wewnetrznego plaszcza rury 3 jest ostateczna korona przelewu 6* Rura ruchoma 3 jest ponadto zespolona z plywa¬ kami pomocniczymi 7. Walec plywakowy lacznie z plywakami pomocniczymi 7, przymocowanymi do mankietu obejmujacego rure 1 i przyczepio¬ nego do niej pasami 15 utrzymuja w stalej pio¬ nowej odleglosci 14 ostateczna korone przelewu 6 od kazdego zwierciadla cieczy, np. od poziomu zwierciadla 13. Kazda zmiana poziomu zwierciadla cieczy w osadniku powoduje identyczna wyso¬ kosciowa zmiane polozen plywaków 7 i korony 6.Zostaje zatem zachowana stala wysokosc 14, któ¬ ra to wielkosc jest gruboscia warswy przelewo¬ wej przelewu, oznaczona w obliczeniach" przei symbol h. W kazdym dowolnym polozeniu zwier¬ ciadla 6 stanowi korono przelewu, a odcinki Unii wykroju w obrebie wysokosci 14 stanowia ograniczenia szerokosci korony przelewu odsa¬ czonej litera b. Zatem kazdej zmiance wysokoscio¬ wego polozenia zwierciadla towarzyszy w wy¬ miarach otworu przelewowego tylko zmiana sze¬ rokosci czynnej czesci korony przelewowej 6 o dlugosci b.Zmienne szerokosci przelewu b dla zmiennych zawartosci V oblicza sie z wzoru ogólnego na przelew o brzmieniu: Q = 2/3.u.b.h.V 2gh, gdzie Q = Qw = V/T, u oznacza wspólczynnik wydatku przelewu, h oznacza wysokosc warstwy przelewu a g ozna¬ cza przyspieszenie ziemskie. Majac przyjety czas przeplywu T, mozemy dla kazdego napelnienia V obliczyc Q = V/T, a stad: b = __ 2/3.u.b.h. V 2gh Obliczajac w ten sposób dla róznych napelnien V odpowiednie szerokosci b i nanoszac je na po¬ ziomach, przypadajacych zwierciadel cieczy po polowie po kazdej stronie osi wykroju 2, otrzy¬ mujemy poszczególne punkty lina wykroju. Tak iwiec ksztalt wykroju 2 jest jednoznacznie okres¬ lony, Gdy przykladowo zwierciadlo znajduje sie na poziomie 13, to natezenie odplywu wynosi Qwi3 — Vi3/T. Gdy w tej samej chwili nateze¬ nie doplywu Qd do osadnika jest wieksze, niz na¬ tezenie odplywu Qwi3 to z powodu nie mieszczenia sie doplywu Qd w otworze przelewu, róznica (Qd —. Qwi3) musi powodowac pietrzenie cieczy, co z- kolei powoduje powiekszanie szerokosci b przelewu i powiekszanie odplywu, zmierzajac do wyrównania natezen Qw z Qd. W przypadku od¬ wrotnym do opisanego, tj. gdy natezenie doplywu Qd jest mniejsze, niz natezenie odplywu Qwi3, wówczas brak dostatecznego doplywu (Qwi3—Qd) powoduje opadanie zwierciadla i z kolei zmniej¬ szanie Qw, zmierzajac do wyrównania natezen Qw z Qd- Ciecz po przebyciu krawedzi przelewowej 6, wpada do rury stalej 1 i odplywa przewodem 9.Korona W9tepna 5 stanowi wlasciwa, odpowied¬ nio dluga krawedz odplywu. PL