Устройство и способ очистки сточных вод для группы объектов
Изобретение относится к области канализации: устройство и способ очистки сточных вод. Сущность: приобъектные (автономные) системы канализации, включающие в себя устройство механической очистки (септики) и устройства биологической очистки (фильтры, поля фильтрации), ввиду большой неравномерности сброса сточных вод имеют ограниченную мощность, обусловленную площадью поверхности фильтрующего устройства и возможностью приема максимального (пикового) сброса вод. Для сглаживания неравномерности сброса и увеличения мощности устройства всей системы фильтрующие устройства смежных участков гидравлически объединяются в одно фильтрующее устройство, что позволяет многократно увеличивать объем сброса, т.к. сглаживается неравномерность сброса - с разных объектов максимальный (пиковый) сброс идет в разное время, а поле фильтрации в момент сброса с одного объекта многократно превосходит по площади приобъектного фильтрующего устройства, т.к. все приобъектные фильтрующие устройства объединены в одно, общее для всех объектов. Позволяет на некоторых участках вообще обходиться без фильтрующих устройств - транспортировать на смежные участки, позволяя увеличивать плотность застройки, т.к. отсутствуют санитарные зоны для фильтрующих устройств. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники - канализация.
Уровень техники. Системы автономной, групповой канализации описаны в [1,2].
[1] Современный усадебный дом. В.М. Масютин, М.: Росагропромиздат, 1990, с.с. 243-253.
[2] Патент FR № 2794482 Al.
Описание аналогов.
Аналог [1] включает в себя септик и расположенное на приобъектном участке устройство биологической очистки, например поле фильтрации или фильтрующий колодец, либо фильтр в грунтах, имеющих низкий коэффициент фильтрации. Все устройства системы расположены на приобъектном участке. Между зданием и устройствами очистки расположена санитарно-защитная зона.
Аналог [2] также включает в себя приобъектно расположенные групповые (для нескольких зданий) устройства механической очистки, но в отличие от аналога [1] осветленные воды транспортируются через сеть за пределы групповой застройки и при этом сеть объединенная, а устройство биологической очистки принимает эти воды за пределами застройки и представлено в виде аэротенка, в котором ведется очистка всех сточных вод от объектов, что не требует санитарных разрывов внутри застройки для устройств биологической очистки.
Прототипом выбирается аналог [2] как более близкий по признакам и техническому результату для местных очистных сооружений, децентрализованных, автономных, т.к. присутствует признак - транспортировка осветленных вод с приобъектными септиками. Аналог [1] имеет признак общий - расположение устройств биологической очистки приобъектно, не обеспечивая совместное использование общей для группы системы биологической очистки.
Причины, препятствующие получению технического результата прототипом: требуется единовременное вложение средств на всю систему, не позволяя плавно, по мере возведения объектов, подключать частями устройство биоочистки, сразу нужна вся сеть. Для экономии на прокладке сетей требуется группировать несколько объектов с одним устройством механической очистки, а от него общий трубопровод в сеть осветленных вод, что требует при возведении одного знания сразу возводить септик на несколько объектов. Не предполагается использование фильтров, полей фильтрации, фильтрующих колодцев, траншей, которые имеют меньшие санитарные зоны и позволяют располагаться на приобъектных участках, прототипу обязательно нужен дополнительный земельный участок.
Раскрытие сущности.
Сущность заключается в том, что сточные воды, пройдя грубую, механическую очистку в приобъектных, групповых септиках, направляются не на индивидуальные, групповые системы биологической очистки, независимые друг от друга, располагаемые на приобъектных участках, а в объединенную систему, которая своими частями располагается в т.ч. на приобъектных участках, позволяет делать перетоки на разные участки и представляет собой единую гидравлическую систему, что дает возможность значительно превышать объем сброса сточных вод, который может принять устройство биологической очистки, располагаемое непосредственно на приобъектном участке, либо вообще не использовать свой участок для этих целей. Объем сброса в основном ограничивается объемом приобъектного септика, что дает возможность гораздо большего сброса. Автономные системы ни конструктивно, ни гидравлически не могут объединяться ввиду индивидуального решения, не предполагающего объединения, разная глубина, конструкции, материалы, уклоны, их направление и максимальный объем септика ограничены не необходимым объемом, а объемом возможности очистки биологической на данном участке, а не совокупным объемом с другими участками. Система позволяет отказаться от биологической очистки и санитарных зон на отдельно взятом участке, переправляя воды на другие участки очистки, исключая санитарные зоны, сокращая участок, увеличивая плотность застройки, объем сброса сточных вод. Поскольку система сообщающаяся, можно при нехватке территории для биологической очистки дополнительно образовывать участки очистки за пределами всей зоны застройки без сооружения центральных очистных сооружений. Простейший вариант предусматривает без соединения сброса осветленных сточных вод соединять по смежным участкам Фильтрующие устройства, требующие их исполнения по единому проекту, исполняя поэтапно, но это требует наличия систем очистки в смежных участках. Для возможности исключения данной зависимости осветленные воды объединяются и поступают в зоны биологической очистки из объединенной магистрали, что позволяет делать независимыми конструктивно отдельные участки, делать сброс осветленных вод в магистраль не имея ни своих, ни смежных участков биоочистки. В качестве систем биоочистки, в зависимости от гидрогеологических устройств, применяются фильтрующие колодцы, один или несколько, поля орошения, фильтрации, фильтры, в т.ч. песчано-гравийные, траншеи. При устройстве фильтров и при высоком расположении грунтовых вод для водопонижения территории застройки, с целью возможности применения участка под строительство, дренажи фильтров прокладываются на глубину водопонижения и с возможностью приема не только сточных, но и грунтовых вод. При устройстве фильтров на участках объединение дренажной системы необходимо не только для уменьшения количества насосов (на каждом участке), а так как сброс осветленных вод по общей системе в различные фильтры без объединения дренажной системы нецелесообразен. В качестве системы очистки могут применяться и аэраторы с дальнейшим отводом вод. Для повышения надежности системы биологической очистки последние образуют замкнутый контур, закольцовываются, давая возможность принудительного циркулирования. Закольцованные системы могут объединяться между собой и позволять подключение других (незакольцованных) систем. При обустройстве автономными источниками водоснабжения требуется более значительная санитарная зона, чем от зданий, что требует для сокращения приобъектного участка или увеличения площади застройки группировать несколько объектов в группу, образуя общий групповой участок, в котором источники водоснабжения располагаются максимально ближе к центру группового участка, а системы биологической очистки располагаются максимально приближенно к периметру группового участка, что также обеспечивает максимально возможную площадь застройки.
Наиболее эффективной фигурой для группового (возможно, и для одного здания) является окружность или приближенная к ней фигура.
Участки (групповые участки) могут иметь форму многогранников, шестиугольников, многоугольников, пятиугольников, четырехугольников, треугольников и производных от них, а также сочетание разных в группе и между группами фигур. Внутри группового участка отдельные участки могут быть любой формы: прямоугольники, трапеции, пятиугольники, многоугольники и т.д., даже кривоугольного очертания.
Осуществление.
Поскольку система состоит из известных устройств, узлов, но отличается взаимным расположением, то осуществляется всеми известными способами, которые применяются для аналогов. Конструкции септиков, систем биологической очистки известны, материалы, узлы, детали те же. В отличие от прототипа необходимо предварительно сделать проект для всей зоны застройки, если не полностью со всеми системами очистки, то хотя бы для соединяющих, объединяющих систем, которые должны иметь уклоны стока, глубину заложения и конструкцию, позволяющие поэтапно подключать системы биологическое очистки, септики участками, которые конструктивно могут отличаться друг от друга, в том числе и предварительно дренажная система как общая (при ее наличии) проектируется.
Описание схем.
На чертеже представлены варианты комбинирования.
Схема не является конкретной, принципиальной, а является поясняющей варианты возможных сочленений соединения в общую систему с совместным использованием разрозненных фильтрующих устройств, взаимное расположение относительно друг друга зданий, септиков фильтрующих устройств, которые могут выбираться, комбинироваться в зависимости от конкретных условий рельефа, планировки, гидрогеологии. Пунктиром обозначены границы участков, сплошными линиями - гидравлические связи: трубопроводы, дренирующие элементы. Для различных климатических условий - различные варианты.
Цифрами обозначено:
1 - здание, сооружение, источники сброса сточных вод;
2 - септики, могут быть как одно-, так и многокамерные;
3 - колодцы: распределительные, поворотные, перепадов уровня и т.д.;
4 - поля фильтрации, располагаемые на участке обособленном (индивидуальном, групповом);
5 - фильтрующие устройства (поля фильтрации, фильтры), располагаемые вне территории застройки (поселка, промышленного узла). Преимущественно предполагается двойное использование санитарно-защитных зон вдоль транспортных магистралей, котельных и т.д., где запрещена застройка;
6 - двух и многокамерный септик, позволяющий, в отличие от однокамерного, делать переток осветленных вод без механических, твердых включений, которые не требуют подключения под тупым углом и лишних колодцев, поля и фильтры позволяет располагать в разных уровнях;
7 - приемно-распределительный коллектор (магистраль). Может располагаться как на уровне оросительной сети, так и дренажной, в зависимости от наличия, отсутствия промерзания;
8 - дренаж водопонизительный для целей строительства и эксплуатации здания, сооружения, в основном, для слабофильтрующих грунтов и верховодки, переувлажнения атмосферными осадками. Может использоваться как индивидуально для здания, так и один - для смежно расположенных;
9 - граница смежных участков;
10 - граница смежных, противорасположенных участков;
11 - фильтр. На участках с низким коэффициентом фильтрации грунта вместо полей фильтрации применяются фильтры (например, песчано-гравийные).
1. Канализация для обслуживания объединенных в группу объектов, включающая расположенные на приобъектных участках устройства механической очистки (септики), каждый из которых предназначен для обслуживания одного или нескольких зданий-объектов и гидравлически сообщен с устройством биологической очистки, общим для объектов, отличающаяся тем, что устройство биологической очистки выполнено в виде объединенной системы для обслуживания объединенных в группу объектов и расположено частями на приобъектных участках с использованием площадей соседних объектов группы и площадей за пределами территории застройки.
2. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы биологической очистки использованы фильтрующие колодцы.
3. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы биологической очистки использованы поля подземной фильтрации.
4. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы биологической очистки использованы песчано-гравийные фильтры, траншеи с объединенной дренажной системой.
5. Канализация по п.4, отличающаяся тем, что дренажная система проложена на расчетной глубине водопонижения.
6. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы биологической очистки использованы аэраторы - циркуляционные окислительные каналы, коллекторы, аэротенки.
7. Канализация по п.6, отличающаяся тем, что циркуляционные окислительные каналы выполнены крытыми и/или открытыми.
8. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что части системы биологической очистки расположены таким образом, что создают замкнутую кольцевую систему.
9. Канализация по п.8, отличающаяся тем, что указанная кольцевая система биологической очистки соединена с другими, смежными с ней системами.
10. Канализация по п.1, отличающаяся тем, что объединенная система биологической очистки расположена ближе к периметру территории застройки.
11. Канализация по п. 10, отличающаяся тем, что объединенная система биологической очистки расположена максимально приближенно к периметру территории застройки, имеющей форму, приближенную к окружности.
12. Способ очистки сточных вод, включающий механическую и биологическую очистки, характеризующийся тем, что очистку осуществляют в устройстве по любому из пп. 1-11.
