Радиальный отстойник

 

Изобретение может использоваться в устройствах для разделения иловой смеси. Отстойник содержит бассейн с иловой смесью, кольцевой водоотводящий лоток с прямыми или зубчатыми водосливами в виде кромки борта лотка или кромки надстройки над бортами. Высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна больше, чем высота порога второго водослива. Технический результат состоит в сглаживании пиковых расходов стоков, уменьшении выноса взвешенных веществ. 6 з. п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение принадлежит к области биологической очистки сточных вод, в частности, к устройствам для разделения иловой смеси методом отстоя.

Известен радиальный отстойник, имеющий бассейн, заполненный иловой смесью, подаваемой в центральную его часть, и разделяющейся в бассейне на слой воды и слой оседающего активного ила под слоем воды, погруженный в иловую смесь и набранный из двубортных секций лотков кольцевой концентричный бассейну и отстоящий от его стенки водоотводящий лоток с прямыми или зубчатыми водосливами, где водосливами служат кромки борта лотка либо кромки надстройки над бортами в виде закольцованной вдоль горизонтальной плоскости плоской тонкой стенки, набранной из отдельных пластин, герметично закрепленных к бортам лотка (см. Типовой проект института "Мосводоканалпроект" 902-2-476.89. Отстойники канализационные радиальные вторичные из сборного железобетона диаметром 40 м. Альбом 3. Схема расположения лотков. Сечения 1-1 и 2-2 на схеме расположения лотков).

В известной конструкции диаметр бассейна составляет 40 м. Лоток концентричен стенкам бассейна. Лоток двубортный. Лоток отстоит от стенки бассейна на 1,5 м. Ширина лотка между кромками над его бортами 1,14 м. Высота лотка 1 м. Кромки водосливов над бортами лотка расположены на приставных тонких, в сравнении с толщиной бортов, надстройках в виде пластин, которые закреплены болтовым соединением или винтовым соединением к бортам железобетонных лотков. Кромка водослива располагается над каждым бортом лотка по ломаной линии, образуя трапецеидальные выступы и треугольные впадины (выступы и впадины), предназначенные как треугольные водосливы между выступами. Угол по кромкам впадин 90 градусов. Расстояние между верхом и низом кромки 0,08 м.

Кромки зубчатого водослива в известном отстойнике могут быть полностью или частично погружены в воду, выступая только вершинами выступов.

Конструкция зубчатого водослива менее критична к горизонтальности установки лотка, чем прямой водослив, однако в сравнении с прямым водосливом, т. е. когда вода переливается через горизонтальную прямую кромку, зубчатый водослив с кромкой в виде ломаной в вертикальной плоскости линии имеет большее поджатие струй перед водосливом и больший геометрический напор, что вызывает большую скорость подхода воды к водосливу, чем на прямом водосливе.

Толщина слоя осветленной воды (вода без частиц ила) перед первым водосливом со стороны центральной части бассейна невелика и в безветренную погоду и в зависимости от нагрузки по илу составляет от 0,1 до 0,5 м. При наблюдении за работой отстойника видно погружение частиц активного ила перед водосливом. Вода движется радиально от центра бассейна к лотку.

Толщина слоя осветленной воды между лотком и стенкой бассейна, т. е. перед вторым водосливом в несколько раз больше, чем с противоположной стороны лотка со стороны центра бассейна. Наибольший выброс ила наблюдается со стороны первого водослива. Процесс осаждения ила в отстойнике непрерывный и очень неустойчивый, особенно в ветренную погоду.

Известные радиальные отстойники открытого типа и зеркало воды в бассейне отлично обдувается ветром. По зеркалу воды образуются волны, при этом в толще иловой смеси возникают специфические подводные течения, явно ухудшающие процесс отстоя иловой смеси.

При обдуве отстойника ветром с подветренной части бассейна образуется отлив воды от водослива, а в наветренной части бассейна образуется прилив с увеличенным расходом воды через оставшуюся часть водослива. При этом толщина слоя осветленной воды уменьшается до нуля и происходит интенсивный выброс зараженного (например, гельминтами) активного ила в водоотводящий лоток с осветленной водой и далее по тракту очистных сооружений, например, в реку, что нехорошо по санитарным соображениям.

В ветренную погоду скорость воды в поверхностном слое бассейна увеличивается, но оседающий иловый слой иловой смеси, как более инерционный, тормозится и образуется разность межфазовых скоростей движения жидкостей в слоях. От этого в поверхностном слое осветленной воды возникают вихревые эффекты с захватом частиц активного ила и процесс отстоя нарушается, вода, попросту говоря, взбалтывается вместе с частицами ила.

Высоты порогов первого и второго водосливов в верхнем бьефе одинаковы. Высоты порогов первого и второго водосливов в нижнем бьефе одинаковы. Геометрические напоры на первом и втором водосливе одинаковы.

Толщина слоя осветленной воды перед первым водосливом всегда меньше, чем перед вторым водосливом и при одинаковых геометрических напорах, которые определяются высотами порогов, через первый водослив происходит наибольший выброс взвешенных и всплывающих частиц активного ила.

Зубья первого водослива расположены напротив зубьев второго водослива. Из опыта наблюдений за работой подобных водосливов, несмотря на большую высоту бортов, геометрический перепад на водосливе невелик и неравномерен по кольцу лотка. Во время дождей с ветрами геометрический перепад (разность отметок горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефах, или между уровнями воды в бассейне и лотке) на водосливе уменьшается до критического. Это происходит из-за того, что струи водослива падают навстречу друг другу и образуют в плоскости сечений вдоль струй в лотке поперечные вихри, направленные от центра лотка к бортам. Струй много. Каждый сгусток вихрей тормозит движение воды в лотке и в результате увеличивает глубину (высоту) уровня воды в лотке, а водослив, несмотря на размеры, от свободных струй в лотке переходит в режим подтопленных струй как при малой высоте лотка.

При малой же высоте лотка возникает другой недостаток. Вода на водослив поступает из одного поперечного сечения лотка, что вдвое увеличивает скорость подхода воды к струям водослива из-под лотка. Учитывая тот факт, что толщина слоя осветленной воды мала и неустойчива, то возможен подхват и выброс ила из-под лотка при малой его высоте.

В основу изобретения положена задача усовершенствования радиального отстойника в направлении снижения выбросов из него активного ила.

Поставленная задача решена тем, что радиальный отстойник, имеющий бассейн, заполненный иловой смесью, подаваемой в центральную его часть, и разделяющейся в бассейне на слой воды и слой оседающего активного ила под слоем воды, погруженный в иловую смесь и набранный из двубортных секций лотков кольцевой концентричный бассейну и отстоящий от его стенки водоотводящий лоток с прямыми или зубчатыми водосливами, где водосливами служат кромки борта лотка либо кромки надстройки над бортами в виде закольцованной вдоль горизонтальной плоскости плоской тонкой стенки, набранной из отдельных пластин, герметично закрепленных к бортам лотка, согласно изобретению P_B1 - высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна больше, чем P_B2 - высота порога второго водослива, или первый водослив расположен выше второго водослива.

Если первый водослив со стороны центральной части бассейна расположен выше, чем второй водослив, то первый водослив забирает меньше воды и забирает воду из более тонкого поверхностного слоя, а основной забор воды автоматически переносится на второй водослив, где всегда в несколько раз большая толщина слоя осветленной воды, чем со стороны первого водослива, что снижает общий вынос взвешенных веществ через водосливы в лоток. При этом при приливных ветровых возмущениях взвешенные вещества перед первым водосливом успевают уйти из слоя осветленной воды в иловый слой, что позволяет создать достаточную толщину осветленной воды перед первым водосливом, что стабилизирует работу водослива.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что геометрический напор H₁ над кромкой первого водослива равен нулю.

При H₁, равном нулю, автоматически происходит полный перенос расходной нагрузки на второй водослив лотка. При этом кромка первого борта лотка или кромка надстройки над первым бортом лотка расположена выше уровня воды в бассейне. При этом не ухудшается качество очистки воды, так как толщина осветленной воды перед вторым водосливом в несколько раз больше, чем перед первым водосливом, и повышение скорости подхода к водосливу не вызывает выноса взвешенных веществ. Взвешенные вещества опускаются под лоток, что приводит к самоуплотнению илового слоя. Частицы ила, однажды попавшие в иловый слой, удерживаются иловым слоем благодаря гравитационным явлениям в слое, что улучшает качество очистки воды.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что геометрический напор H₁ первого водослива составляет от 0,1 до 0,4 геометрического напора H₂ второго водослива.

Перераспределение геометрического напора в вышеупомянутом соотношении между водосливами позволяет увеличить толщину слоя осветленной воды перед первым водосливом, что уменьшает выброс взвешенных веществ из илового слоя в слой осветленной воды у первого водослива.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что первый водослив выполнен зубчатым, а второй прямым или наоборот.

Выполнение водосливов в одном или другом наборе полезно для уменьшения размеров поперечного сечения вновь проектируемых пластиковых лотков. Когда первый водослив выполнен зубчатым, а второй прямым или наоборот, то увеличивается геометрический перепад Z, т. е. разность отметок горизонтов воды в бассейне и лотке, за счет снижения уровня воды в нижнем бьефе, т. е. в водоотводящем лотке, что дает возможность изготавливать водоотводящий лоток меньшей высоты и ширины. Через прямой водослив струя ниспадает в лоток в виде тонкой пленки, а с зубчатого водослива ниспадают более упругие струи, которые пробивают пленку противоположного потока с образованием промежуточных струй между струями с зубчатого водослива. При этом струи не мешают друг другу в потоке нижнего бьефа и поток воды в лотке движется в тонком слое.

Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что последовательность чередования участков кромок зубчатого водослива по одному борту лотка смещена по отношению последовательности чередования участков кромок зубчатого водослива по другому борту лотка таким образом, что участки с впадинами кромок зубчатого водослива по первому борту лотка находятся напротив участков с выступами кромок водослива по второму борту лотка, а участки с выступами кромок зубчатого водослива по первому борту лотка, находятся напротив участков с впадинами кромок зубчатого водослива по второму борту лотка.

Ниспадающие струи из водосливов при вышеупомянутом смещенном раскладе зубьев и впадин не мешают друг другу и струи спокойно растекаются по дну лотка в тонком слое, что также позволяет уменьшить размеры поперечного сечения водоотводящего лотка.

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что в бассейне перед первым водосливом на расстоянии от 3H₁ до 2OH₁ - геометрических напоров на первом водосливе, установлен концентрично лотку кольцевой илоотбойник (кольцевой щит), у которого верхняя кромка полностью выступает над уровнем воды, а нижняя погружена под уровень воды в бассейне на глубину от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью и препятствует поверхностному течению слоя воды непосредственно к первому водосливу со стороны центральной части бассейна.

Установка вышеупомянутого илоотбойника на указанном расстоянии от первого водослива и указанной его глубины погружения позволяет существенно (в несколько раз) увеличить толщину слоя осветленной воды на обоих водосливах, гарантирует от выбросов плавающего в бассейне активного ила в водоотводящий лоток, что заметно улучшает качество очистки воды.

Перед илоотбойным щитом происходят эффекты илоуплотнения и самозахвата мелких частиц ила и перенос их в более насыщенные тяжелые слои илового слоя, откуда зачастую мелким частицам трудно выбраться. Иловый слой начинает работать на увеличение слоя осветленной воды.

Это усовершенствование препятствует поверхностному течению слоя воды непосредственно к первому водосливу со стороны центральной части бассейна и защищает лоток от спонтанных выбросов взвешенных и всплывающих частиц веществ из илового слоя при ветровых катаклизмах.

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что под лотком герметично подвешен концентрично к лотку кольцевой пластиковый фартук, имеющий высоту от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью.

Это усовершенствование существенно увеличивает толщину слоя осветленной воды между лотком и стенкой бассейна. Фартук работает подобно вышеописанному илоотбойному щиту, как дополнительный илоотбойник. При этом возможно существенно увеличить слой осветленной воды перед вторым водосливом в отстойнике, что позволяет улучшить качество выхода из отстойника осветленной воды при значительных ее расходах через второй водослив.

Другие цели, особенности, преимущества и возможности применения изобретения видны из нижеследующего описания примеров исполнения на основании чертежей. При этом все описанные и/или графически представленные признаки сами по себе или в любой разумной комбинации составляют предмет изобретения, независимо от их общих требований или обратной связи.

Устройство поясняется чертьежами.

Фиг. 1 показывает схематический вид сверху на радиальный отстойник. Светлой стрелкой показан отвод осветленной воды из лотка. Более темной стрелкой показан подвод иловой смеси в центральную часть бассейна. Черной стрелкой показан выход активного ила из отстойника. Многоугольными концентричными кольцами показаны многоугольники кромок водослива.

Фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Водосливы с двух бортов лотка. Стрелками показаны направления потоков жидкостей.

Фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1. Водослив только со второго борта лотка.

Фиг. 4 - схематический вид сверху на радиальный отстойник. Многоугольными концентричными кольцами показаны многоугольники кромок водосливов и многоугольник кольцевой замкнутой стенки внутри кольца лотка.

Фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4.

Фиг. 6 - вариант узла I на фиг. 2. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с разными высотами порогов водосливов в верхнем бьефе. Высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна выше, чем высота порога второго водослива. Кромками водосливов служат верхние кромки бортов.

Фиг. 7 - вариант узла I на фиг. 3. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с водосливом только по второму борту лотка. Верхняя кромка первого борта лотка выступает над уровнем воды в бассейне. Водосливом служит верхняя кромка второго борта.

Фиг. 8 - второй вариант узла I на фиг. 3. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с водосливом только по второму борту лотка. Верхняя кромка первого борта лотка выступает над уровнем воды в бассейне. Водосливом служит верхняя горизонтальная кромка герметично прикрепленной над вторым бортом надстройки в виде тонкой прямоугольной пластины из пластика PVC.

Фиг. 9 - третий вариант узла I на фиг. 3. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с водосливом только по второму борту лотка. Верхняя кромка первого борта лотка выступает над уровнем воды в бассейне. Водосливом служит верхняя горизонтальная кромка герметично прикрепленной над вторым бортом надстройки в виде тонкой зубчатой пластины из пластика PVC.

Фиг. 10 - четвертый вариант узла I на фиг. 3. То же, что и на фиг. 7, но с фартуком под лотком в виде пластиковой прямоугольной пластины.

Фиг. 11 - пятый вариант узла I на фиг. 3. То же, что и на фиг. 8, но с фартуком под лотком в виде пластиковой прямоугольной пластины.

Фиг. 12 - шестой вариант узла I на фиг. 3. То же, что и на фиг. 9, но с фартуком под лотком в виде пластиковой прямоугольной пластины.

Фиг. 13 - второй вариант узла I на фиг. 2. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с разными высотами порогов водосливов в верхнем бьефе. Высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна выше, чем высота порога второго водослива. Кромками водосливов служат верхние кромки, герметично прикрепленные над бортами надстройки, в виде тонких прямоугольных пластиковых пластин.

Фиг. 14 - третий и четвертый варианты узла I на фиг. 2. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с разными высотами порогов водосливов в верхнем бьефе. Высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна выше, чем высота порога второго водослива. Кромкой водослива над первым бортом лотка служит верхняя кромка надстройки в виде тонкой прямоугольной пластины, а кромкой водослива над вторым бортом лотка служит верхняя кромка герметично прикрепленной надстройки в виде зубчатой тонкой пластиковой пластины.

Фиг. 15 - пятый вариант узла I на фиг. 2. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с разными высотами порогов водосливов в верхнем бьефе. Высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна выше, чем высота порога второго водослива. Водосливами служат верхние кромки герметично прикрепленных над бортами надстроек в виде тонких зубчатых в верхней части пластиковых пластин.

Фиг. 16 - седьмой вариант узла I на фиг. 3. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с водосливом только по второму борту лотка. Верхняя кромка герметично прикрепленной над первым бортом лотка тонкой прямоугольной пластины выступает над уровнем воды в бассейне. Водосливом служит верхняя горизонтальная кромка герметично прикрепленной над вторым бортом надстройки в виде тонкой плоской прямоугольной пластины из пластика PVC.

Фиг. 17 - восьмой вариант узла I на фиг. 3. Диметрическая проекция. Секция лотка двубортная пластиковая или железобетонная с водосливом только по второму борту лотка. Верхняя кромка герметично прикрепленной над первым бортом лотка тонкой прямоугольной пластины выступает над уровнем воды в бассейне. Водосливом служит верхняя горизонтальная кромка герметично прикрепленной над вторым бортом надстройки в виде тонкой зубчатой пластины из пластика PVC.

Фиг. 18 - первый, второй, третий, четвертый варианты узла I на фиг. 5. То же, что на фиг. 6, 13, 14, 15, но с кольцевой замкнутой стенкой в бассейне на расстоянии S перед водосливом над первым бортом лотка (показана одна из плоских секций, входящих в систему многогранной кольцевой замкнутой стенки).

Фиг. 19 - часть надстройки над бортом лотка в виде тонкой зубчатой в верхней части пластины.

Перечень обозначений на чертежах D - внутренний диаметр стенки бассейна радиального отстойника.

D₁ - диаметр вписанной окружности в горизонтальную проекцию многоугольника кромки первого водослива в лоток со стороны центральной части бассейна отстойника.

D₂ - диаметр вписанной в горизонтальную проекцию окружности многоугольника кромки второго водослива в лоток.

D₃ - диаметр вписанной окружности в горизонтальную проекцию многоугольника кромки кольцевой замкнутой стенки.

B - зазор (расстояние) между лотком и стенкой бассейна.

B₁ - зазор (расстояние) между первым бортом лотка и кольцевой замкнутой стенкой перед первым бортом лотка.

P_B1 - высота порога первого водослива в верхнем бьефе.

P_B2 - высота порога второго водослива в верхнем бьефе.

P_H1 - высота порога первого водослива в нижнем бьефе.

P_H2 - высота порога второго водослива в нижнем бьефе.

Z - геометрический перепад на водосливе (разность отметок горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефах).

H - высота зубьев зубчатого водослива.

R - радиус округления верха зубьев (выступов) и низа впадин между зубьями зубчатого водослива.

L - шаг по зубьям зубчатого водослива.

H₁ - геометрический напор на первом водосливе.

H₂ - геометрический напор на втором водосливе.

h_н.б. - уровень воды в лотке.

h₁ - расстояние от верхней кромки первого борта лотка до кромки прямого первого водослива или до низа кромки зубчатого первого водослива.

h₂ - расстояние от верхней кромки второго борта лотка до кромки прямого второго водослива или до низа кромки зубчатого второго водослива.

h₃ - высота кольцевого фартука под лотком.

h₄ - высота выступа кольцевой замкнутой стенки над уровнем воды в бассейне отстойника.

h₅ - глубина погружения в бассейн кольцевой замкнутой стенки от уровня воды в бассейне.

1 - бассейн радиального отстойника.

2 - центральная часть бассейна.

3 - трубопровод подачи иловой смеси.

4 - слой осветленной воды в бассейне.

5 - слой оседающего активного ила.

6 - водоотводящий лоток.

7 - кромка прямого или зубчатого водослива.

8 - водоотводящий трубопровод осветленной воды.

9 - трубопровод возвратного активного ила.

10 - кольцевой илоотбойник (кольцевая замкнутая стенка, щит).

11 - надстройка над бортом лотка.

12 - фартук под лотком.

Радиальный отстойник имеет (см. фиг. 1 - 19) бассейн 1 с внутренним диаметром D, заполненный под заданный уровень иловой смесью. Иловая смесь подается в центральную часть 2 бассейна 1 по трубопроводу 3 (условно показано стрелкой). Иловая смесь в бассейне 1 разделяется на слой 4 осветленной воды под верхним уровнем воды в бассейне 1 и слой 5 оседающего активного ила под слоем 4 осветленной воды.

В бассейне 1 установлен водоотводящий лоток 6 для слива в него через кромки 7 водосливов самотеком осветленной воды из слоя 4 осветленной воды и последующего отвода воды из лотка 6 через выпускную камеру в водоотводящий трубопровод 8 (условно показан стрелкой).

Лоток 6 набран (см. фиг. 1, 6-18) из двубортных железобетонных или пластиковых секций лотков герметично по торцам последовательно (начало предыдущего лотка соединено с концом последующего) соединенных в кольцо.

Секции лотков открыты кверху, кромки бортов могут быть полностью или частично, только нижней частью, погружены в слой 4 осветленной воды и выполняют функции кромок 7 прямых или зубчатых водосливов.

Кромки 7 водосливов могут быть расположены вдоль горизонтальной плоскости зеркала (уровня) воды в бассейне 1 в виде прямолинейной, ломаной в горизонтальной или вертикальной плоскости или волнистой линии с линиями волн, лежащих в вертикальных плоскостях.

Выступы и впадины волнистых или ломаных кромок водосливов симметричны относительно секущей их горизонтальной плоскости пересекающей линии между выступами и впадинами, причем секущая горизонтальная плоскость может лежать ниже или выше уровня воды в бассейне.

Кромки 7 водосливов бортов лотка 6 располагаются выше слоя оседающего ила и выше уровня h_н.б. воды в лотке 6.

Плоскости, в которых лежат линии кромок водосливов секций лотка 6, по одному борту лотка касаются окружности диаметром D₁, а по другому борту касаются окружности диаметром D₂.

Секции лотка 6 отстоят от стенки бассейна на расстоянии B, являющемся расстоянием между точками касания окружности диаметром D₂ о плоскости кромок второго водослива и внутренней стенкой радиального бассейна 1. Расстояние B равняется от 10H₂ до 2OH₂, где H₂ - геометрический напор на втором водосливе.

Активный ил отводится из придонной области через трубопровод 9 возвратного активного ила (условно показан стрелкой черного цвета). P_н1 и P_н2 - расстояния от дна лотка до кромок 7 соответственно первого и второго водосливов, в случае прямого водослива, или до нижних точек кромок 7 водослива, в случае кромок 7 водослива в виде ломаных (треугольных, трапецеидальных) или волнистых линий (типа синусоиды).

Кромка 7 первого водослива (в любом исполнении кромки) лотка 6 по борту на диаметре D₁ со стороны центральной части 2 бассейна 1 расположена выше кромки 7 второго водослива по борту на диаметре D₂ лотка 6.

Кромка первого борта или надстройки над бортом может быть выше уровня воды в бассейне. При этом геометрический напор ₁ над кромкой первого водослива равен нулю.

Кромка первого водослива может находиться выше кромки второго водослива на таком расстоянии, что может обеспечивать H₁ - геометрический напор на первом водосливе в размере от 0,1 до 0,4 геометрического напора H₂ второго водослива.

Это вызвано тем, что слой осветленной воды на первом водосливе со стороны центральной части бассейна, меньшей толщины, чем на втором водосливе, где толщина слоя осветленной воды в несколько раз больше и на эту сторону можно переложить от 50 до 100% расхода воды, проходящего через лоток.

Первый водослив может быть выполнен прямым, т. е. с прямолинейной в горизонтальной плоскости кромкой 7, а при этом второй водослив может быть выполнен зубчатым, т. е. с кромкой в виде расположенной в вертикальной плоскости ломаной или волнистой линии с верхними точками ломаных или волнистых линий, лежащих в верхней горизонтальной плоскости и с нижними точками линий, лежащих в нижней горизонтальной плоскости, или наоборот кромка водослива по борту лотка со стороны стенки выполняется прямолинейной, а со стороны центральной части бассейна зубчатой (в виде выступов и впадин) с кромкой в виде ломаной или волнистой линии, но при всех вышеприведенных вариантах кромка 7 водослива со стороны центральной части бассейна 1 всегда выше кромки 7 со стороны стенки. Это позволяет уменьшить выброс ила с осветленной водой, уходящей из отстойника, и улучшить качество фильтрации воды путем отстоя.

В случае выполнения кромок водосливов зубчатыми с равномерно чередующимися выступами и впадинами, с протоком воды по впадинам или между выступами, последовательность чередования участков кромок водослива по одному борту лотка смещена по отношению последовательности чередования участков кромок водослива по другому борту лотка таким образом, что участки (впадины) кромок водослива ниже уровня воды в бассейне по первому борту лотка находятся напротив участков (выступов) кромок водослива выше уровня воды в бассейне по второму борту лотка, а участки (выступы) кромок водослива выше уровня воды в бассейне по первому борту лотка, находятся напротив участков (впадин) кромок водослива ниже уровня воды в бассейне по второму борту лотка.

В альтернативном варианте перед первым бортом водоотводящего лотка в бассейне со стороны его центральной части и на расстоянии от 3 до 20 геометрических напоров H₁ перед водосливом установлена концентрично лотку кольцевая замкнутая стенка 10, у которой верхняя кромка полностью выступает над уровнем воды, а нижняя погружена под уровень воды в бассейне на глубину от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью и препятствует поверхностному течению слоя воды непосредственно к водосливу со стороны центральной части бассейна. Горизонтальная проекция верхней кромки кольцевой замкнутой стенки 10 выглядит как правильный многоугольник, в который можно вписать окружность диаметром D₃.

Водосливами могут служить либо верхние кромки бортов лотка, либо верхние кромки герметично прикрепленных над бортами надстроек 11 в виде тонких прямоугольных или зубчатых в верхней части пластин из пластика PVC. Пластины являются секциями водосливов. Секции водосливов последовательно боковыми краями герметично стыкованы (например, внахлест или с помощью эластичных накладок, например из армированной ткани PVC, соединяющих боковые края секций пластин. Накладки привариваются или приклеиваются к пластинам) между собой и образуют замкнутое кольцо водослива. Надстройки приклеиваются на герметике к внешним стенкам бортов лотка и прижимаются к бортам болтовыми или винтовыми соединениями равномерно распределенными по периметрам бортов.

В другом альтернативном варианте по борту со стороны центральной части 2 бассейна 1 лотка 6 вообще отсутствует водослив. При этом кромка по одному борту лотка со стороны центра бассейна расположена полностью выше уровня воды в бассейне, а кромка по другому борту лотка со стороны стенки бассейна расположена полностью или частично ниже уровня воды в бассейне. Для этого борт лотка или надстройку над бортом в виде тонкой стенки со стороны центральной части бассейна выполняют полностью выступающим из воды над зеркалом (уровнем) воды в бассейне 1 на высоту от одного до трех геометрических напоров H на водосливе по противоположному борту лотка 6.

Под лотком может быть герметично подвешен к лотку кольцевой пластиковый фартук 12, находящийся в бассейне и имеющий высоту от одной десятой до половины (от 0,1 до 0,5) глубины бассейна.

При этом решении полностью устраняется возможность попадания в водоотводящий лоток 6 плавающих или мелкодисперсных и медленно оседающих частиц ила или хлопьев активного ила.

Надстройки 11 над бортами лотка выполнены из пластика PVC в виде ленты, набранной из одинаковых пластин 11, и закрепленной механически болтовыми или винтовыми соединениями вдоль наружных стенок бортов лотка 6.

Для прямых водосливов надстройка 11 набрана из прямоугольных пластин шириной от 2H до 3H, где H - высота зубьев на пластинах ленты водослива.

Для зубчатых (см. фиг. 19) или с волнистой кромкой водосливов ширина полосы составляет от 3H до 4,5H, а волнистая кромка водослива составляет 30% ширины ленты надстройки 11. Лента на расстоянии H от нижней кромки ленты имеет равномерно расположенные по длине ленты отверстия для крепления к бортам лотка. Для пластин с волнистой кромкой по одному отверстию расположено под каждым последующим или каждым вторым выступом симметрично между впадинами.

Вершины выступов и низ впадин зубчатого водослива имеют плавно сопряженные скругления радиусом R от 0,5 H до H, где H - геометрический напор на водосливе с надстройкой из данных пластин.

Расстояние L между вершинами выступов или нижними точками впадин зубчатых водосливов с волнистой кромкой равно от 3H до 6H при нагрузке 0,01 м³/с на 1 погонный метр водослива.

Устройство работает следующим образом.

Иловую смесь непрерывно подают через трубопровод 3 в центральную часть 2 бассейна 1 до заполнения ею всего бассейна.

Уровень жидкости в бассейне 1 регламентируется высотой кромок 7 водосливов бортов лотка 6 или высотой расположения кромок 7 водосливов на надстройках 11.

Иловая смесь в бассейне 1 расслаивается гравитационным способом на слой 4 осветленной воды и на иловый слой 5.

Кромки водосливов расположены относительно друг друга и в различных комбинациях таким образом, что позволяют отводить из отстойника практически только осветленную воду без выноса взвешенных веществ.

Например, когда кромка 7 первого водослива в лоток 6 над бортом со стороны центральной части бассейна расположена выше, чем кромка второго водослива в лоток над бортом со стороны стенки бассейна, а геометрический напор H₁ над кромкой первого водослива равен нулю, то вода не поступает через первый водослив, а работает только второй водослив. При этом плавающие или тонущие частицы ила, подходящие к лотку 6 со стороны центральной части бассейна 1, останавливаются перед лотком 6 и вынуждены самоуплотняться и нырять под лоток 6. При этом частицы ила уже не стремятся подняться вверх, а захваченные более плотными слоями ила либо уносятся циркуляционным течением к центральной части 2 бассейна 1, либо оседают на дно бассейна и постепенно удаляются из бассейна 1 через трубопровод 9 возвратного ила.

Осветленная вода через первый и второй водосливы либо только через второй водослив попадает в лоток 6 и отводится из лотка через водоотводящий трубопровод 8.

В случае, когда геометрический напор H₁ на первом водосливе составляет от 0,1 до 0,4 геометрического напора H₂ на втором водосливе, то первый водослив забирает воду из более тонкого и наиболее осветленного от взвешенных частиц активного ила поверхностного слоя. Кроме того, снижается общая скорость подхода воды и ила к первому водосливу и частицы ила успевают погрузиться на большую глубину перед первым водосливом, что увеличивает толщину слоя 4 осветленной воды вблизи первого водослива и создает некоторый запас толщины слоя 4 осветленной воды на случай увеличения скорости ветра вдоль отстойника. При наступлении приливных ветровых возмущений в слоях 4 и 5 взвешенные вещества перед первым водосливом успевают уйти из слоя 4 осветленной воды в иловый слой 5, что создает достаточную толщину осветленной воды перед первым водосливом и стабилизирует работу водослива.

Увеличенная нагрузка или полный перенос расходной нагрузки при H₁, равном нулю, на второй водослив лотка улучшает качество очистки воды, так как толщина осветленной воды перед вторым водосливом в несколько раз больше, чем перед первым водосливом и повышение скорости подхода к водосливу не вызывает выноса взвешенных веществ. Взвешенные вещества, однажды попавшие в иловый слой, удерживаются иловым слоем благодаря гравитационным явлениям в слое. Для осаждения взвешенных частиц в движущемся восходящем потоке воды достаточно поддерживать расстояние B, равное от 10 H₂ до 20 H₂.

Когда первый водослив выполнен зубчатым, а второй прямым или наоборот, то увеличивается геометрический перепад Z, т. е. разность отметок горизонтов воды в бассейне и лотке, за счет снижения уровня воды в нижнем бьефе, т. е. в водоотводящем лотке, что дает возможность изготавливать водоотводящий лоток меньшей высоты и ширины.

Через прямой водослив струя ниспадает в лоток в виде тонкой пленки, а с зубчатого водослива ниспадают более упругие струи, которые пробивают пленку противоположного потока с прямого водослива с образованием промежуточных струй между струями с зубчатого водослива. При этом струи не мешают друг другу в потоке нижнего бьефа и поток воды в лотке движется в тонком слое.

В случае выполнения кромок водосливов зубчатыми с равномерно чередующимися выступами и впадинами, с протоком воды по впадинам или между выступами, когда последовательность чередования участков кромок водослива по одному борту лотка смещена по отношению последовательности чередования участков кромок водослива по другому борту лотка таким образом, что участки (впадины) кромок водослива ниже уровня воды в бассейне по первому борту лотка находятся напротив участков (выступов) кромок водослива выше уровня воды в бассейне по второму борту лотка, а участки (выступы) кромок водослива выше уровня воды в бассейне по первому борту лотка, находятся напротив участков (впадин) кромок водослива ниже уровня воды в бассейне по второму борту лотка, то ниспадающие струи из водосливов не мешают друг другу и спокойно растекаются по дну лотка в тонком слое, что также позволяет уменьшить размеры поперечного сечения водоотводящего лотка.

Когда перед первым водосливом в бассейне со стороны его центральной части и на расстоянии от 3 до 20 геометрических напоров H₁ от первого водослива установлена концентрично лотку кольцевая замкнутая стенка, у которой верхняя кромка полностью выступает над уровнем воды, а нижняя погружена под уровень воды в бассейне на глубину от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью, то это усовершенствование препятствует поверхностному течению слоя воды непосредственно к первому водосливу со стороны центральной части бассейна и защищает лоток от спонтанных выбросов взвешенных и всплывающих частиц веществ из илового слоя при ветровых катаклизмах. Способствует дополнительному самоуплотнению илового слоя 5.

Герметично подвешенный под лотком кольцевой пластиковый фартук 12, находящийся в бассейне 1 и имеющий высоту фартука до одной десятой до половины глубины бассейна, существенно увеличивает толщину слоя осветленной воды между лотком и стенкой бассейна, т. е. перед вторым водосливом, и улучшает качество осветленной воды при значительных ее расходах.

Технический результат: предлагаемые усовершенствования позволяют сглаживать пиковые расходы стоков, связанные с неравномерностью их поступления в отстойник, способствуют уменьшению выноса взвешенных веществ при ветровых возмущениях над поверхностью отстойника, улучшают эффект осветления очищаемых сточных вод.

Формула изобретения

1. Радиальный отстойник, имеющий бассейн, заполненный иловой смесью, подаваемой в центральную его часть, и разделяющейся в бассейне на слой воды и слой оседающего активного ила под слоем воды, погруженный в иловую смесь и набранный из двубортных секций лотков кольцевой концентричный бассейну и отстоящий от его стенки водоотводящий лоток с прямыми или зубчатыми водосливами, где водосливами служат кромки борта лотка либо кромки надстройки над бортами в виде закольцованной вдоль горизонтальной плоскости плоской тонкой стенки, набранной из отдельных пластин, герметично закрепленных к бортам лотка, отличающийся тем, что Р_В1 - высота порога первого водослива со стороны центральной части бассейна больше, чем Р_В2 - высота порога второго водослива, или первый водослив со стороны центральной части бассейна расположен выше второго водослива.

2. Радиальный отстойник по п. 1, отличающийся тем, что геометрический напор Н₁ над кромкой первого водослива равен нулю.

3. Радиальный отстойник по п. 1, отличающийся тем, что геометрический напор Н₁ первого водослива составляет от 0,1 до 0,4 геометрического напора Н₂ второго водослива.

4. Радиальный отстойник по п. 1, отличающийся тем, что первый водослив выполнен зубчатым, а второй прямым или наоборот.

5. Радиальный отстойник по п. 1, отличающийся тем, что последовательность чередования участков кромок зубчатого водослива по одному борту лотка смещена по отношению последовательности чередования участков кромок зубчатого водослива по другому борту лотка таким образом, что участки с впадинами кромок зубчатого водослива по первому борту лотка находятся напротив участков с выступами кромок водослива по второму борту лотка, а участки с выступами кромок зубчатого водослива по первому борту лотка находятся напротив участков с впадинами кромок зубчатого водослива по второму борту лотка.

6. Радиальный отстойник по одному из пп. 1, 3, 4 и 5, отличающийся тем, что в бассейне перед первым водосливом на расстоянии от 3Н₁ до 20Н₁ - геометрических напоров на первом водосливе, установлен концентрично лотку кольцевой илоотбойник (кольцевой щит), у которого верхняя кромка полностью выступает над уровнем воды, а нижняя погружена под уровень воды в бассейне на глубину от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью и препятствует поверхностному течению слоя воды непосредственно к первому водосливу со стороны центральной части бассейна.

7. Радиальный отстойник по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающийся тем, что под лотком герметично подвешен концентрично к лотку кольцевой пластиковый фартук, имеющий высоту от 0,1 до 0,5 глубины заполнения бассейна иловой смесью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.06.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2008        БИ: 17/2008