RU216566U1 - Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится преимущественно к коммунальному хозяйству, в частности к устройствам обезвоживания шламов. Описано дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод, выполнено в виде цельной полой конструкции, в стенках которой выполнены продольные сквозные прорези шириной 1-8 мм, при этом внутри дренажно-фильтрующего устройства закреплены ступеньки. Технический результат - упрощение, облегчение очистки устройства, вследствие чего повышается качество фильтрования. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится преимущественно к коммунальному хозяйству, в частности к устройствам обезвоживания шламов, образующихся на городских или промышленных очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод.

Известно, что традиционный процесс очистки стоков включает в себя три основных этапа очистки: отстаивание в «первичных отстойниках», биологическая очистка отстоянной воды в аэротенках и последующее удаление биомассы из очищенной воды во «вторичных отстойниках». Высокая влажность, большие объемы и специфический запах, сложный химический и биологический состав шламов не редко вызывают большие затруднения при эксплуатации очистных сооружений. Обработка шламов, образующихся в отстойниках очистных сооружений, является технически сложной задачей, требующей больших финансовых вложений.

Основным способом обезвоживания шламов практически до конца 90-х годов прошлого века были иловые площадки (иловые карты), на смену которым пришло механическое обезвоживание шламов на центрифугах и фильтр-прессах с использованием катионных флокулянтов на основе полиакриламида. Опыт применения механического обезвоживания шламов на территории России и стран СНГ авторам полезной модели показал, что известный способ имеет противоречивые результаты: с одной стороны обезвоживание на фильтр-прессах и центрифугах дает значительное сокращение объема и снижение влажности шламов до 70-80%, с другой стороны обезвоженный шлам представляет собой не пригодную к дальнейшей утилизации, липкую, пластичную массу, с неприятным запахом, в кубометре которой содержится 700-800 литров полимерно-связанной воды.

Комбинирование двух известных способов обезвоживания шламов «статическое обезвоживание на иловых площадках» и «механическое обезвоживание с использованием реагентов» позволило фактически создать новую технологию обезвоживания шламов (см. патенты РФ на изобретения №225295, №2393122). Использование реагента, на основе активированного высокомолекулярного полиэтиленоксида и дренажно-фильтрующих щелевых устройств, для механического процеживания, позволяет на обычных иловых площадках в короткие сроки получать результаты, сравнимые с результатами механического обезвоживания по влажности и значительно превосходящие механическое обезвоживание по свойствам получаемого продукта. Обезвоженные и подсушенные шламы представляют собой рассыпчатую торфоподобную массу, пригодную к различным вариантам переработки в компосты, рекультивационные грунты, почвы для технических культур и др.

Авторы настоящей полезной модели с 2001 года непрерывно проводят исследовательские работы по изучению свойств шламов на различных очистных сооружениях в России и ближнем зарубежье и проводят большой объем опытно-конструкторских работ по созданию универсальных дренажно-фильтрующих щелевых устройств (см. патенты РФ на полезные модели №33113, №51382, № 95659).

Устройство для обезвоживания сфлокулированных осадков иловой площадки защищенное патентом №33113, опубликованное в 2003 году, выполнено в виде емкости, имеющей дно и боковые стенки с прорезями трапецеидальной формы. Емкость снабжена насосом и системой трубопроводов для отвода воды.

Недостатками этого технического решения является необходимость оснащения площадок водоводами для отвода иловой воды, необходимость обеспечения электроснабжения каждого колодца и присутствия специально обученного обслуживающего персонала. Такое устройство не может работать при температурах ниже 0°С, т.к. при отрицательных температурах в перерывах между откачками вода будет замерзать на дне колодца и в насосе, а также в отводящих трубопроводах, а в условиях Сибири это не только зимний период, но и глубокая осень и ранняя весна.

Иловая площадка, защищенная патентом РФ на полезную модель №51382, опубликован в 2006 году, содержит основание и ограждающие стенки с водоотводящими отверстиями, которые перекрываются фильтрующими устройствами, выполненными в виде шиберных устройств с вертикальными прорезями. Прорези имеют в поперечном сечении форму трапеции, меньшее основание которой обращено к иловой площадке.

Опыт эксплуатации иловых площадок с описанным устройством показал, что исключить из технологического процесса операцию прочистки прорезей невозможно, особенно при изменении уровня осадка в иловой площадке или при значительных механических или волокнистых загрязнениях в осадке, поступающем на обезвоживание. При понижении уровня густой осадок заполняет прорези и засыхает, а при повышении уровня эти прорези необходимо прочищать с помощью приспособления, толщина рабочей части которого меньше ширины прорези. Чистить прорези в шиберах, размещенных в окнах бетонной стенки площадки, заполненной осадком, очень сложно, а ближе к основанию площадки практически невозможно. Такая операция должна выполняться рабочим, находящимся на стенке площадки. При этом толщина стенок не позволяет ему очищать инструментом все загрязненные прорези. Все это затрудняет непрерывный отвод иловой воды с площадки, снижая эффективность ее работы.

Прототипом предлагаемого технического решения является дренажно-фильтрующее щелевое устройство (см. патент РФ на полезную модель № 95659, опубликованное в 2010 году), выполненное в виде каркаса, например, П-образной формы, установленного на дне иловой площадки и прикрепленного к стене так, что оно перекрывает водоотводящие отверстия. Каркас имеет вертикальные прорези, имеющие форму трапеции, меньшее основание которой обращено к иловой площадке. В случае изготовления фильтрующего устройства из листового материала, прорези выполняются фрезерованием с последующим снятием фаски, или плазменным резаком. Возможно изготовление из отдельных полос, на каждой из которых заранее выполнены фаски. В этом случае прорези трапецеидального сечения образуются путем прикрепления пластин с помощью сварки к уголкам с образованием вертикальных щелей. Уголки свариваются между собой по торцам, образуя жесткую конструкцию. Каркас фильтрующего устройства может быть выполнен из металла, например, стали.

Недостаток прототипа заключается в том, что при регулярной прочистке щелей, кромки отверстия в форме трапеции, меньшее основание которой обращено к иловой площадке, достаточно быстро изнашиваются, что приводит к увеличению размера щели и приводит к тому, что щелевые отверстия пропускают большое количество загрязнений, при этом ухудшая качество фильтрования (процеживания). В прототипе применяются ребра жесткости, изготовленные из уголка. В местах примыкания (крепления) ребер жесткости (уголков) к фильтрующим элементам, щели или прорези прерываются, что приводит к недостаточной фильтрации и затрудняет прочистку устройства.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков, улучшение условий обслуживания дренажно-фильтрующего щелевого устройства, в частности упрощение очистки устройства, а также повышение качества фильтрования, в том числе за счет обеспечения непрерывности фильтрующего отверстия по всей высоте устройства.

Технический результат заключается в упрощении, облегчении очистки устройства, вследствие чего повышается качество фильтрования.

Технический результат достигается тем, что дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод, выполнено в виде цельной полой конструкции, в стенках которой выполнены продольные сквозные прорези шириной 1-8 мм, при этом внутри дренажно-фильтрующего устройства закреплены ступеньки.

Устройство может быть выполнено в виде цельной полой конструкции О-образной формы. Устройство может быть выполнено в виде цельной полой конструкции четырехугольной формы. Сквозные прорези могут быть выполнены с сечением в форме трапеции совмещенной с прямоугольником. Сквозные прорези могут быть расположены под наклоном.

Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов может быть выполнено из цельной полой конструкции О-образной формы, например, металлической или из композитных материалов (круглая труба), четырёхгранной полой конструкции («квадратная» труба), или иной полой конструкции произвольной формы, в стенках которой выполнены продольные сквозные прорези.

Щелевые прорези могут быть расположены вертикально и/или с наклоном.

Щелевые прорези могут быть выполнены прямоугольной, трапециевидной формы или в форме прерванной параболы, прорези выполнены любым известным способом, в том числе фрезерованием, плазменной и лазерной резкой.

Предпочтительным вариантом является сечение прорези, представляющее собой трапецию, совмещенную с прямоугольником, которое получают последовательным фрезерованием пластин перпендикулярно и затем наклонно, данная форма обеспечивает эффективное процеживание, облегченную прочистку и долговечность (износостойкость) конструкции.

В случае расположения щелевых прорезей вертикально, достигаются следующие эффекты, в первую очередь простота и удобство в прочистке, легкий доступ к отверстиям и легкая прочистка посредством совершения поступательных вертикальных движений любым прочищающим устройством или приспособлением, а также самопрочистка отверстий под действием силы тяжести частички загрязнений и вода будут устремляться вниз.

В случае расположения щелевых отверстий не вертикально, а, например, под углом 80 градусов к горизонту, при сохранении размеров элементов и ширины отверстий, пропускная способность произвольного участка фильтрующей стенки практически не изменится по сравнению с аналогичным участком фильтрующей стенки с вертикальными отверстиями, однако прочистка отверстий будет облегчена, например, на площадке непосредственно перед прямоугольным дренажно-фильтрующим устройством, оператор сможет совершать вертикальные движения для прочистки передней и задней стенки и наклонные движения для прочистки боковых стенок (вниз от себя и вверх к себе).

Устройство может быть выполнено в виде цельной полой конструкции О-образной, четырёхгранной и иной формы, преимущественно из металлической трубы большого размера (допускаются и другие материалы, полимерные трубы, трубы из композитных материалов, трубы из специального сверхпрочного бетона с микроармированием, а также из других материалов).

Изготовление дренажно-фильтрующего щелевого устройства в виде цельной полой конструкции О-образной формы, например, из металлической трубы диаметром 1000 мм, в стенках трубы лазером или плазмой прорезываются прорези. Преимущество данного изделия простота и быстрота изготовления, при наличии соответствующего оборудования, кроме того, учитывая толщину стенок, следует отметить долговечность такого устройства.

Изготовление дренажно-фильтрующего щелевого устройства в виде цельной полой конструкции четырёхугольной формы, например, из квадратной металлической трубы с шириной стенки 500 мм, в стенках трубы лазером или плазмой прорезываются прорези шириной 1-8 мм. Преимущество данного изделия простота и быстрота изготовления.

Прорези изготавливаются преимущественно вертикально с применением плазменной резки, обычно получаются прорези в форме параболы либо трапеции, резка производится с внешней стороны, для формирования широкого раструба с внутренней стороны, при фрезеровании следует стремиться к созданию прямоугольного реза с параллельными стенками.

При изготовлении цельной полой конструкции не из металла, конструкция и её части могут изготавливаться методом литья, прессования, вытачивания или методом 3D-печати, необходимые продольные отверстия шириной 1-8 мм, могут быть сформированы как в процессе изготовления, так и в результате последующей обработки готовой конструкции.

На фиг.1 представлен пример дренажно-фильтрующего устройства в разрезе.

Устройство выполнено преимущественно из металлической круглой трубы-1 (фиг.1) или квадратной трубы-3 (фиг.2) с прорезями-2, шириной от 1 до 8 мм, выполненными с использованием, например, плазменной резки.

На фиг.3, 4 представлены варианты установки и фиксации дренажно-фильтрующего устройства на бетонном (асфальтовом, или ином) основании иловой площадки (карты).

Установка устройства с помощью пригрузов (фиг.3), нижняя часть каркаса устройства снабжена дополнительными элементами (приваренными сварой, прикрученными болтами, или просто накладными-прижимными продольными элементами любого сечения с достаточной жёсткостью), на которые работающими в качестве пригрузов-4 устанавливаются бетонные блоки.

Установка устройства с помощью анкеров-5 (фиг.4) отличается тем, что вместо пригрузов-4 используются анкеры-5 при необходимости предварительно установленные и закрепленные в бетонную заливку-6.

Оба варианта установки при правильном расчете обеспечивают надежную фиксацию дренажно-фильтрующего устройства на дне иловой площадки (карты). При установке устройства на дно иловой карты, без отвода фильтрата в дренаж, отвод фильтрата производится с помощью погружных насосов, для эффективного выкачивания фильтрата на дне устройства может быть изготовлен приямок-6 (фиг.3).

Толщина металла для резки прорезей может варьироваться от 1,3 мм до 8 мм.

На усмотрение заказчика устройство может поставляться в виде готовых щелевых колец. Щелевые кольца могут так же поставляться в виде отдельных щелевых элементов произвольной ширины (рекомендуется диаметр от 600 мм до 1200 мм) и произвольной высоты (рекомендуется от 300 мм до 2000 мм).

В основе работы устройства лежит процесс механического процеживания, так называемое поверхностное фильтрование, при котором отделяются все примеси, все частицы превышающие размеры прорезей фильтрующей поверхности, а за счет процесса мостикообразования и более мелкие. При наполнении иловой площадки (карты) на разных уровнях в слое шлама образуются прослойки отделившейся воды, которая через щелевые отверстия поступает внутрь устройства и затем в дренажный трубопровод тем или иным способом, например, через двух-, четырехскатную воронку, или через приямок, с погружным насосом, выкачивающим воду из устройства в колодец, или трубопровод дренажной системы.

При засорении прорезей (щелей) чистку их осуществляют с внутренней стороны каркаса любым известным способом, например, металлическим флажком, закрепленным на шесте. Такое приспособление легко изготовить в условиях любой механической мастерской.

Внутри дренажно-фильтрующего устройства в произвольном углу на равном расстоянии друг от друга (обычно 0,3 м) по всей высоте устройства прикрепляются (обычно привариваются) ступеньки произвольной ширины из элементов произвольного сечения, позволяющие в случае необходимости спуститься внутрь и подняться из дренажно-фильтрующего устройства, например, для ремонта или устранения засора.

Благодаря расположению фильтрующих отверстий по всей высоте устройства, процесс удаления иловой воды происходит непрерывно по всей высоте осадка независимо от уровня заполнения площадки.

Фильтрующее устройство эффективно работает даже при отрицательных температурах до минус -10°С и ниже, благодаря тому, что температура поступающих шламов обычно составляет не ниже плюс 14-16°C, при отрицательных температурах ниже 16°C работа может продолжаться на иловых площадках с донным дренажем.

В зависимости от вида основания иловой площадки (или иловой карты) устройство может закрепляться с помощью анкеров, пригрузов, может быть забетонировано на месте установки, прикреплено к существующим конструкция и элементам, например, к колодцам «монах» или к фундаментам демонтированных «щебеночных колодцев» и другое.

Рассмотрим пример установки дренажно-фильтрующего щелевого устройства на естественное основание (глина, уплотненный грунт и т.д.) с фундаментом.

Устройство устанавливается на фундамент и фиксируется болтами, анкерами, сваркой место стыка устройства и фундамента герметизируется любым известным способом, так же в процессе установки устройство может быть залито в бетон в процессе изготовления фундамента.

Фундамент так же может быть выполнен в виде комбинированной конструкции, состоящей из бетонной основы и металлических элементов, в том числе, например, металлического дна любой формы и размера (с одним или несколькими отверстиями, с приямками и желобами и т.д.).

Рассмотрим пример установки дренажно-фильтрующего щелевого устройства на естественное основание (глина, уплотненный грунт и т.д.) без фундамента.

Устройство устанавливается на естественное основание и фиксируется на месте с помощью так называемых «пригрузов» чаще всего для этой цели используются бетонные блоки-4, так же для крепления конструкции могут быть использованы анкеры-5, например, залитые в бетон. При установке устройства без фундамента на естественное основание, для обеспечения герметичности дренажно-фильтрующее устройство изготавливают, как правило, с цельнометаллическим дном произвольной формы. Наиболее простой вариант - плоское дно с приямком-6 для установки погружного насоса для выкачивания фильтрата.

При установке устройства важно обеспечить полностью герметичное присоединение устройства к основанию, если это не достижимо, устройство необходимо оборудовать дном, которое герметично соединено со стенками, в любом случае шлам или фильтрат должны поступать внутрь устройства только через щелевые отверстия в стенках устройства. При работе на асфальтовом основании необходимо повысить надежность крепления устройства, ввиду низкой прочности асфальта.

Claims (5)

1. Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод, выполнено в виде цельной полой конструкции, в стенках которой выполнены продольные сквозные прорези шириной 1-8 мм, при этом внутри дренажно-фильтрующего устройства закреплены ступеньки.

2. Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что выполнено в виде цельной полой конструкции О-образной формы.

3. Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что выполнено в виде цельной полой конструкции четырехугольной формы.

4. Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что сквозные прорези выполнены с сечением в форме трапеции, совмещенной с прямоугольником.

5. Дренажно-фильтрующее щелевое устройство для обезвоживания жидких шламов, образующихся на очистных сооружениях в процессах очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что сквозные прорези расположены под наклоном.

Images