Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.X.1969 58502 KI. 85 b, 1/01 MKP C 02 b A\%0 UKD Twórca wynalazku: inz. Werner Merkel Wlasciciel patentu: WasserwirtschaftSdirektion Obere Elbe—Mulde, Drezno (Niemiecka Republika Demokratyczna) Urzadzenie do wstepnego przygotowania wody surowej dzialajace na zasadzie filtra z osadem zawieszonym i Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wstepnego przygotowania wody surowej, dzialaja¬ ce na zasadzie filtra z osadem zawieszonym, skla¬ dajace sie z komór osadnikowych filtracyjnych oraz z komór do osadzania szlamu i komór do jego skladowania.Znane urzadzenie do wstepnego oczyszczania wody surowej do picia i do celów gospodarczych, dzialaja na zasadzie filtrów osadnikowych, w któ¬ rych wode surowa miesza sie ze srodkami stracal- nymi i odprowadza sie ja do zbiornika przygoto¬ wawczego, skad dolnym strumieniem odprowadza sie ja juz jako wode przygotowana. Jest to pro¬ ces tak zwanej koagulacji, polegajacy na dodawa¬ niu do wody takich zwiazków chemicznych — ko¬ agulantów, które wytwarzaja w odpowiednich wa¬ runkach galaretowata zawiesine o zdolnosci ab¬ sorpcyjnej.Przy stale zmniejszajacej sie predkosci wytrysku wody, klaczkowaty osad uzyskuje stan równowagi pomiedzy ruchem wody z dolu a grawitacja. Przez skokowe zmniejszanie predkosci osiaga sie na okreslonej wysokosci wyrazne oddzielenie warstwy klaczkowatego osadu od znajdujacej sie nad nia strefy wody czystej.Warstwa osadu klaczkowatego dziala na wy¬ plywajaca wode jako dzialajacy absorpcyjnie filtr, który przyczynia sie do zatrzymania zanieczysz¬ czen zawartych w wodzie surowej. Wode czysta znajdujaca sie w strefie wody oczyszczonej prze- 20 25 znacza sie do uzytku, a klaczkowaty osad czescio¬ wo zmieszany z woda odprowadza sie do oddziel¬ nego zbiornika, przeznaczonego do osadzania szlamu.Znane, dzialajace na tej zasadzie urzadzenia skonstruowane sa w taki sposób, ze w dolnej czesci okraglego zbiornika w prostopadlej sciance, umiesz¬ czone sa rury, z których wyplywa do góry woda surowa. Na wysokosci górnej czesci osadu klacz¬ kowatego umieszczony jest jeden lub kilka otwar¬ tych przewodów, które sluza do odprowadzania mieszaniny szlamu z woda. Przewody te wchodza do umieszczonych z zewnatrz zbiornika komór, sluzacych do skladowania szlamu.Inny rodzaj urzadzen ma umieszczona nad na¬ wierconymi rurami rozdzielczymi, dodatkowa plyte z otworami, umozliwiajaca rozdzielanie wody su¬ rowej.Urzadzenia te maja te wade, ze wskutek okrag¬ lego ich uksztaltowania posiadaja male wymiary i z tego powodu sa nieekonomiczne ze wzgledu na ich ograniczona przepustowosc. Zwiekszenie prze¬ pustowosci wymaga stosowania kilku zbiorników, które zajmuja duza przestrzen.Okazalo sie równiez, ze przy stosowaniu zbior¬ ników z prostopadla scianka nastepuje zmniejsze¬ nie predkosci wytrysku wody, co jfczyczynia sie do niewlasciwego dzialania filtru osadnikowego, osiadania szlamu na dnie zbiornika oraz do zaty¬ kania otworów rur rozdzielczych. 5850258502 4 Zwiekszenie predkosci wyplywu wody surowej w celu przyspieszenia usuniecia osadzajacego sie szlamu doprowadza do niszczenia klaczkowatego osadu.Znane jest równiez urzadzenie do przygotowa- 5 nia wody surowej, wykonane w ksztalcie prosto- padlosciennego zbiornika. W zbiorniku tym tworzy sie samoczynnie przez skosne i proste scianki pro¬ wadzace, strefa mieszania i strefa obiegowa, w której tworzy sie klaczkowaty osad, po uprzed- 10 nim dodaniu koagulatów. Obieg wody surowej w tym zbiorniku uzyskuje sie za pomoca urzadze¬ nia mieszajacego. Woda surowa za pomoca sko¬ snych scianek, prowadzacych do zewnetrznej stre¬ fy obrzeznej, przedostaje sie do zbiornika i stad 15 przeplywa na zewnatrz. W zewnetrznej strefie obrzeznej zmniejsza sie predkosc wody i wskutek tego tworzy sie filtr osadnikowy. Ciezki szlam osadza sie na dnie zbiornika, gdyz w urzadzeniu tym nie ma komór do osadzania szlamu. 20 Niedogodnosc tego urzadzenia polega na tym, ze nie posiada ono zróznicowanej wielkosci i prze¬ pustowosci. Mieszak, od którego zalezy wydajnosc urzadzenia wymaga ciaglego nadzoru, przy czym szczególnie niekorzystne okazaly sie obroty mie- 25 szaka przy jego wysokiej predkosci obwodowej, która przyczynia sie do niszczenia klaczkowatego osadu i zmniejszania skutecznosci dzialania filtru osadnikowego.Ujemna cecha urzadzenia jest równiez i to, ze 30 wyplywajaca woda ma mala powierzchnie, co przy¬ czynia sie do zbyt malej statecznosci filtra osad¬ nikowego. Mala jest równiez powierzchnia filtra w stosunku do calej górnej powierzchni urzadze¬ nia, co jest przyczyna malej przepustowosci urza- 35 dzenia.Zwiekszenie powierzchni filtrujacej uzaleznione jest od zwiekszenia wymiarów zbiornika.Predkosc wyplywu wody moze byc tylko taka, by osad klaczkowaty i szlam mógl opadac na dno 40 zbiornika.Znane jest równiez urzadzenie, które uksztalto¬ wane jest w taki sposób, ze w zbiorniku okrag¬ lym o prostopadlej sciance utworzony jest u góry lejkowaty pierscien, zamykajacy komore w ksztal- 45 cie stozka scietego. Woda surowa w tym urzadze¬ niu przeplywa z góry w dól przez stozkowata ko¬ more, która spelnia jednoczesnie role komory re¬ akcyjnej i z której woda przedostaje sie do lejko¬ watego pierscienia, wskutek czego powstaje prze- 50 ciwpradowy ruch wody, przy czym woda prze¬ plywa przez pierscien do góry przy stale zmniej¬ szajacej sie predkosci. Na wysokosci górnej czesci filtra osadnikowego, w lejkowatym pierscieniu kolowym, wykonane sa w scianach zewnetrznych 55 otwory, poprzez które nastepuje odplyw miesza¬ niny szlamu i wody. Mieszanina ta splywa do ko¬ mory wytworzonej przez sciane dzielna zbiornika oraz zewnetrzna, skosna sciane boczna lejkowate¬ go pierscienia, po czym z komory tej szlam jest 50 usuwany.Niedogodnosc tego urzadzenia polega na tym, ze okragly zbiornik ogranicza uzysk wody, a uksztal¬ towanie komory filtracyjnej w postaci lejkowatego pierscienia zmniejsza wydajnosc zbiornika. Niedo- 65 godne jest równiez to, ze stozkowa komore reak¬ cyjna wykorzystuje sie tylko do przygotowania wód powierzchniowych o niskich temperaturach.Znane sa takze urzadzenia, majace w obrysie ksztalt prostokata, przy czym urzadzenia te skla¬ daja sie z dwóch par zbiorników, z jednej komory osadowej i jednej komory skladowej szlamu, które polaczone sa ze soba w jedna calosc. Kazdy z tych zbiorników jest uksztaltowany w taki spo¬ sób, ze dolna jego czesc posiada w przekroju poprzecznym ksztalt trójkata, a górna ksztalt pro¬ stokata, przy czym wewnetrzne scianki dzialowe oddzielaja ustawiona miedzy zbiornikami komore szlamowa, wobec czego górna czesc komory szla¬ mowej posiada w przekroju poprzecznym ksztalt prostokata, dolna natomiast jest dopasowana do skosnych scianek bocznych zbiornika i jest tak uksztaltowana, ze tworzy polozone obok siebie dwie trójkatne komory.Woda surowa doplywa do zbiornika filtracyjne¬ go z dolu i wyplywa ze zmniejszona predkoscia u góry. Strefa filtrujaca na skutek wydluzonej drogi wody az do górnej powierzchni filtra tworzy jednoczesnie strefe reakcyjna. Na wysokosci górnej czesci filtra znajduja sie w sciance prowadzacej do komory szlamowej otwory, przeznaczone do odprowadzania mieszaniny klaczkowatego osadu i szlamu z woda.W komorze szlamowej, klaczkowaty osad opada w dól, a woda czysta odprowadzana jest za po¬ moca przewodów rurowych.Niedogodnosc tych urzadzen polega na tym, ze górna powierzchnia zbiornika nie moze byc wyko¬ rzystana do zwiekszenia powierzchni filtra. Ogra¬ niczony jest równiez wskutek malej predkosci wy¬ plywu, uzysk wody czystej z komory szlamowej.Urzadzenia te sa przy tym kosztowne.Celem wynalazku jest wykonanie takiego urza¬ dzenia, do wstepnego przygotowania wody suro¬ wej, które dziala na zasadzie filtra osadnikowego, który przy zmniejszonych kosztach budowy oraz przy zachowaniu jednakowej wielkosci umozliwil¬ by zwiekszenie przepustowosci wody.Zadaniem wynalazku jest skonstruowanie takie¬ go urzadzenia, które przy zastosowaniu komory filtracyjnej oraz jednej lub wiecej komór do osa¬ dzania szlamu i do jego skladowania, umozliwilo¬ by uzyskanie duzej warstwy filtracyjnej. Zada¬ niem wynalazku jest równiez umozliwienie dodat¬ kowego odprowadzenia wody czystej z kazdej ko¬ mory przeznaczonej do osadzania szlamu, przy wykorzystaniu zasady dynamicznego oddzielenia szlamu oraz umozliwienie montazu konstrukcji ze¬ spolonej, która skladalaby sie z kilku jednostek funkcjonalnych, polaczonych ze soba w jeden wspólny fragment.Zadanie to zostalo rozwiazane wedlug wynalaz¬ ku w sposób nastepujacy.W zbiorniku przygotowawczym o prostokatnym obrysie i o prostokatnych scianach, sciany po¬ dluzne i wychodzace z nich na wysokosci górnej czesci warstwy filtracyjnej sciany skosne, skiero¬ wane ku dolowi, tworza komory osadnikowe szla¬ mu, które polaczone sa z komora filtracyjna, ma¬ jaca w przekroju poprzecznym ksztalt litery V.58502 6 Scianki skosne maja w swej górnej czesci otwory, przeznaczone do odprowadzania wody szlamowej, a zwlaszcza czesci mieszanki szlamu z woda do komór, sluzacych do osadzania szlamu i do jego skladowania. W górnych koncach komór, prze¬ znaczonych do osadzenia szlamu i do jego sklado¬ wania, umieszczone sa regulowane urzadzenia do odciagu wody czystej.Zbiorniki przygotowawcze tak sa polaczone w jeden agregat, ze poszczególne jednostki funk¬ cjonalne umieszczone sa obok siebie z wyelimino¬ waniem scianek podluznych prostopadlych, przy czym scianki skosne tworza w przekroju po¬ przecznym ksztalt litery W.Kanaly do odprowadzania szlamu umieszczone sa celowo w srodku komór do osadzania szlamu i do jego skladowania na skosnych sciankach.W celu przyspieszenia procesu osadzania szla¬ mu, dolna czesc kazdej komory szlamowej podzie¬ lona jest przez skosne scianki na jeden lub kilka odstojników szlamowych, majacych ksztalt li¬ tery V.Wynalazek ma te zalete, ze prostokatny obrys zbiornika jest bardzo ekonomiczny w budowie i w eksploatacji, poniewaz umozliwia zmiane po¬ jemnosci zbiornika stosownie do potrzeb.• Przekrój poprzeczny . komory filtracyjnej w ksztalcie litery V proporcjonalnie powieksza swa powierzchnie do góry, umozliwiajac stale zmniej¬ szenie predkosci wyplywajacej wody surowej i tworzac skuteczny filtr osadnikowy. Otwory wy¬ konane w skosnych sciankach i prowadzace do ko¬ mór szlamowych pozwalaja na odprowadzenie mie¬ szanki szlamu z woda. Taki sposób pozwala na od¬ dzielenie warstwy filtrujacej od znajdujacej sie nad nia strefy wody czystej. Przyczynia sie to do pelnego wykorzystania górnej powierzchni zbior¬ nika do filtrowania oraz umozliwienia wiekszego uzysku wody czystej.Zmniejszenie objetosci strefy wody czystej przez górne czesci komór szlamowych nie ma praktycz¬ nego znaczenia. Praktyczne natomiast znaczenie maja komory szlamowe, które wykorzystywane sa dodatkowo do odciagu wody czystej. Rozstrzyga¬ jace jest w tym przypadku zastosowanie zasady dynamicznego oddzielenia szlamu przy wprowa¬ dzeniu czesci strumienia mieszaniny szlamu z wo¬ da do komór szlamowych, poniewaz woda czysta zawarta w mieszaninie oddziela sie i moze byc odciagana za pomoca urzadzenia odciagowego.Uzyskuje sie przez to zwiekszenie przepustowosci calego agregatu.Dalsza zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze mozliwe jest polaczenie w jeden agregat Mku zbiorników bez wiekszych kosztów. Jezeli urzadzenie nie ma scianek podluznych, to war¬ stwa filtrujaca ma wieksza górna powierzchnie filtrujaca.Urzadzenie to jest tak skonstruowane, ze umoz¬ liwia segmentowy jego montaz, bez uzycia rusz¬ towan.Wynalazek jest wyjasniony blizej na przykla¬ dzie rozwiazania, uwidocznionym na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia zbiornik przygoto¬ wawczy, skladajacy sie z dwóch komór do osadze¬ nia szlamu i do jego skladowania oraz z komory filtracyjnej, w przekroju poprzecznym, fig. 2 — zbiornik, utworzony z dwóch jednostek funkcjonal¬ nych w przekroju poprzecznym, fig. 3 — szczegól 5 urzadzenia do odciagu wody czystej z komór do osadzania szlamu i do jego skladowania w prze¬ kroju poprzecznym, a fig. 4 — scianke skosna umieszczona miedzy komora szlamowa a komora filtracyjna w przekroju wzdluz linii A—B na fig. 1.Na fig. 1 przedstawiony jest zbiornik przygoto¬ wawczy 1 najmniejszej jednostki funkcjonalnej stanowiacej segment. Zbiornik 1 ma prostokatny obrys i prostopadle scianki. Podluzne scianki 2 zbiornika 1 tworza z wychodzacymi z nich scian- 15 kami skosnymi 3 komory szlamowe 4. Skosne scianki 3 skladaja sie z plyt prefabrykowanych 12, tworzacych zewnetrzna i wewnetrzna scianke z pustka, odpowiadajaca wysokosci teowego dzwi¬ gara zelbetowego 13. Plyty prefabrykowane 12 sa tak ulozone na dzwigarach zelbetowych 13, ze two¬ rza kanaly 8, sluzace do odprowadzania wody szlamowej. Zewnetrzne scianki skosnych scianek 3 polaczone sa na wysokosci strefy 14 wody czy¬ stej z prostopadlymi sciankami podluznymi i kon- 25 cza sie w poblizu stopy 10 zbiornika 1. Wewnetrz¬ ne scianki skosnych scianek 3 zaczynaja sie nato¬ miast na wysokosci górnej czesci warstwy filtru¬ jacej 6, przy czym otwory 7 do odprowadzania wody szlamowej polaczone sa mocno ze stopa 10 30 zbiornika 1.Komory szlamowe obejmuja w srodku zbiornika 1 komore filtrujaca 5,, przy czym skosne scianki 3 stanowia ograniczenie nie tylko komór szlamo¬ wych, lecz takze komory filtrujacej 5. Komora fil- 35 trujaca ma wskutek tego w przekroju poprzecznym ksztalt litery V, Komory szlamowe tworza z komora filtrujaca 5 jedna jednostke funkcjonalna oraz sa w ich dol¬ nej czesci tak uksztaltowane, ze przez zastosowa- 40 nie skosnych scianek 11 maja ksztalt litery V.W dolna czesc komory filtrujacej 5 wchodza ru¬ ry 15 doprowadzajace wode surowa, która prze¬ plywa przez komore filtrujaca 5 z dolu do góry, ze stale zmniejszajaca sie predkoscia wskutek pro- 45 porcjonalnego powiekszenia sie powierzchni. Czesc strumienia mieszaniny szlamu z woda splywa nad górnym obrzezem scianki wewnetrznej scianek skosnych 3 do kanalów 8 sluzacych do odprowa¬ dzania wody szlamowej, a z kanalów 8 do komór 50 szlamowych. Po opuszczeniu mieszanki szlamu z woda, klaczkowaty osad szlamowy opada po¬ woli w dól z kanalów 8 wskutek naglego zmniej¬ szenia predkosci, a woda czysta przeplywa w góre.Osadzony i skladowany szlarn, usuwa sie ze 55 zbiornika 1 za pomoca urzadzen odprowadzaja¬ cych 16, umieszczonych u dolu w komorach szla¬ mowych. Na górnym koncu kazdej komory szla¬ mowej umieszczone sa regulowane urzadzenia, 9, sluzace do odprowadzania wody czystej. Urzadze- 60 nia te skladaja sie ze zlaczek gwintowanych i ze zwyklych rur. W celu wyrównania lustra wody pomiedzy zewnetrzna strefa 14 wody czystej a ko¬ morami szlamowymi, woda czysta wplywa do urzadzen odprowadzajacych 9 a z nich do rynny 65 odprowadzajacej 17, ustawionej poprzecznie do58502 Urzadzenia. Woda czysta znajdujaca sie w komo¬ rze filtracyjnej 5 splywa bezposrednio do rynny odprowadzajacej 17.Do odciagu osadzonego szlamu ciezkiego z ko¬ mory filtracyjnej 5 sluza regulowane urzadzenia odciagowe 18 umieszczone na jej dnie.Na fig. 2 przedstawiony jest zbiornik przygoto¬ wawczy skladajacy sie z dwóch jednostek funkcjo¬ nalnych wedlug fig. 1. Poszczególne jednostki funkcjonalne nie sa tu wyposazone w scianki po¬ dluzne 2.Sciany skosne 3 ograniczajace komory szlamowe 4 i komore filtrujaca 5 maja w przekroju po¬ przecznym urzadzenia ksztalt litery W, komory szlamowe 4 maja dzieki skosnym scianom 11 rów¬ niez ksztalt litery W. PL