Инфильтрационное сооружение

 

Изобретение относится к водоснабжению и может использоваться для искусственного пополнения запасов подземных вод. Техническим результатом является повышение производительности инфильтрационного сооружения. Инфильтрационное сооружение включает инфильтрационный бассейн, систему подачи воды и фильтрующую загрузку, размещенную на дне бассейна, поверхность которой выполнена гребневидной с углом наклона боковых поверхностей граней гребней 30-40^o, причем система подачи воды содержит расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами, соединенными с подающей трубой при помощи стояков, расположенных над поверхностью воды в бассейне на высоте не менее 0,5 м, и напорные трубопроводы, имеющие на конце суживающиеся насадки с криволинейными винтообразными канавками на внутренней поверхности сопловой части, установленные на уровне гребней, причем дно бассейна имеет продольный уклон не менее 20%. На подающей трубе установлен эжектор, камера смешения которого соединена при помощи патрубка с воронкой, сообщающейся с атмосферой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие, а в полости патрубка установлен пульсатор, выполненный формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось. 4 ил.

Изобретение относится к водоснабжению и может применяться для искусственного пополнения запасов подземных вод, а также в качестве медленных фильтров при очистке поверхностных вод.

Известно инфильтрационное сооружение, включающее инфильтрационный бассейн, систему подачи воды и фильтрующую загрузку, размещенную на дне бассейна, поверхность которой выполнена гребневидной с углом наклона боковых поверхностей граней 30. ..40^o (см. а.с. 1458516, МКИ Е 03 В 3/32, бюл. 21, 1989).

Недостатком данного устройства является допущение прерывистости работы сооружения из-за механического удаления осадка, снижающего его производительность.

Известно инфильтрационное сооружение (см. патент РФ 2167981, МПК 7 Е 03 В 3/32, В 01 D 24/24, бюл. 15, 2001), включающее инфильтрационный бассейн, систему подачи воды и фильтрующую загрузку, размещенную на дне бассейна, поверхность которой выполнена гребневидной с углом наклона боковых поверхностей граней гребней 30...40^o, система подачи воды содержит расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами, соединенными с подающей трубой при помощи стояков, расположенных над поверхностью воды в бассейне на высоте не менее 0,5 м, и напорные трубопроводы, имеющие на конце суживающиеся насадки с криволинейными винтообразными канавками на внутренней поверхности сопловой части, установленные на уровне гребней, причем дно бассейна имеет продольный клон не менее 20%.

Недостатком данного инфильтрационного сооружения является возможность снижения его производительности за счет закупорки фильтрующей загрузки.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности инфильтрационного сооружения за счет окисления загрязнений, содержащихся в подаваемой воде кислородом воздуха путем подсоса его из атмосферы при помощи эжектора, камера смешения которого соединена при помощи патрубка с воронкой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие, а в полости патрубка установлен пульсатор, выполненный формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось.

Технический результат достигается тем, что инфильтрационное сооружение, включающее инфильтрационный бассейн, систему подачи воды и фильтрующую загрузку, размещенную на дне бассейна, поверхность которой выполнена гребневидной с углом наклона боковых поверхностей граней гребней 30...40^o, система подачи воды содержит расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами, соединенными с подающей трубой при помощи стояков, расположенных над поверхностью воды в бассейне на высоте не менее 0,5 м, и напорные трубопроводы, имеющие на конце суживающиеся насадки с криволинейными винтообразными канавками на внутренней поверхности сопловой части, установленные на уровне гребней, причем дно бассейна имеет продольный уклон не менее 20%, имеет на подающей трубе эжектор, камера смешения которого соединена при помощи патрубка с воронкой, сообщающейся с атмосферой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие, а в полости патрубка установлен пульсатор, выполненный формой в виде клотоиды из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось.

На фиг. 1 представлено инфильтрационное сооружение в плане, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - развертка внутренней поверхности расширяющихся насадок с криволинейными спиралевидными кондукторами, а на фиг.4 - схема пульсатора, выполненного формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин.

Инфильтрационное сооружение включает инфильтрационный бассейн с откосами 1, систему подачи воды, обеспечивающую наполнение бассейна до уровня 2, фильтрующую загрузку 3 из грунтового материала, выполненную в виде гребней 4 с углом наклона боковых поверхностей граней Δ=30...40^o, между которыми происходит наполнение осадка 5. Система подачи воды 6 включает напорный трубопровод 7 с задвижкой 8, на котором установлены стояки 9 с расширяющимися насадками 10 с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами 11 для аэрации воды перед ее подачей в бассейн, напорную трубу 12 с задвижкой 13 с распределительными трубами 14, на конце которых на уровне гребня 4 установлены суживающиеся насадки 15 с криволинейными винтообразными канавками 16 на внутренней поверхности сопловой части для взрыхления и транспортирования осадка 5. Осадок 5 поступает в водосборный канал 17 и выпускается по пульпопроводу 18 с задвижкой 19 и сборную камеру 20. На подающей трубе 21 установлен эжектор 22, камера смешения 23 которого соединена при помощи патрубка 24 с воронкой 25, сообщающейся с атмосферой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие 26. В полости патрубка 24 установлен пульсатор 27, выполненный формой в виде клотоиды с лепестками 28 из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось 29. Устройство может быть оборудовано байпасом 30 и задвижками 31.

Инфильтрационное сооружение работает следующим образом.

Перед подачей воды в инфильтрационный бассейн с откосами 1 до уровня воды 2 в нем поверхность фильтрующей загрузки 3 формируется в виде гребней 4 с наклоном грани 30...40^o и высотой 0,15 м. При подаче в инфильтрационный бассейн воды угол наклона граней уменьшается за счет сползания гребней при смачивании, однако остается не менее 18^o, что соответствует углу внутреннего трения влажных илов. Поэтому в процессе фильтрования и отстаивания воды илистая взвесь, содержащаяся и задерживающаяся на поверхности фильтрующей загрузки 3, сползает в ложбины между гребнями 4, где на протяжении всего фильтроцикла накапливается илистый осадок 5. По мере накопления илистый осадок 5 в ложбинах между гребнями 4 увеличивает фильтрационное сопротивление этой части фильтрующей поверхности и фильтрация происходит преимущественно через верхнюю часть гребней 4. По мере роста фильтрационного сопротивления рабочий уровень 2 воды в инфильтрационном бассейне повышается, а при уменьшении расхода воды на 60...75% происходит регенерация фильтрующей загрузки 3. Система подачи воды 6 в инфильтрационный бассейн, состоящая из напорного трубопровода 7 с задвижкой 8, на котором установлены стояки 9 с расширяющимися насадками 10 с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами 11, расположенными на высоте не менее 0,5 м от уровня 2 воды в бассейне, обеспечивает эффективную аэрацию подаваемой воды, обогащаясь атмосферным воздухом за счет закрутки и волнового движения воды и ее падения, в процессе которого окисляются химические и органические загрязнения, что способствует выпадению осадка наиболее интенсивно в начале бассейна, и уменьшая этот процесс в средней и конечной частях. При этом по мере движения воды в бассейне сопротивление фильтрующей загрузки 3 незначительно возрастает, что обеспечивает высокую пропускную способность бассейна, а в начальных участках происходит образование дополнительной фильтрующей поверхности за счет выпадения аэрированных укрупненных и затвердевших частиц, выделившихся при аэрации воды. Осуществление смыва осадка 5 при регенерации фильтрующей загрузки 3 подачей воды по напорной трубе 12 при открытой задвижке 13 по распределительным трубам 14 через суживающиеся насадки 15 с криволинейными винтообразными канавками 16 на внутренней поверхности сопловой части, установленные на уровне гребней 4, обеспечивает эффективную регенерацию фильтрующей загрузки 3 под действием гидродинамических сил потока промывной воды. При этом создается фильтрующая поверхность с гребнями уменьшенной высоты в сторону движения подаваемой воды за счет снижения силы закрутки вдали от суживающихся насадок 15. Таким образом, на дне бассейна создается фильтрующая загрузка, имеющая поверхность, пропорциональную количеству выпадения осадков, так как крупные частицы, имея большую гидравлическую крупность, чем мелкие, выпадают интенсивно в начале бассейна и в таких условиях фильтрующая загрузка используется максимально по своему прямому назначению. Сбор осадка в водосборном канале 17 и выпуск его по пульпопроводу 18 при открытой задвижке 19 в сборную камеру 20 под действием гидродинамического подпора воды в бассейне создает условия регенерации фильтрующей загрузки 3 без остановки сооружения в работе и позволяет регенерацию в любых погодно-климатических условиях. Отсутствие перерыва в работе позволяет функционировать сооружению при максимальной его производительности.

На подающей трубе 21 установлен эжектор 22, камера смешения 23 которого соединена при помощи патрубка 24 с воронкой 25, сообщающейся с атмосферой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие 26, в которых атмосферный воздух при подсосе эжектором 22 закручивается, приобретая волновое движение. В полости патрубка 24 установлен пульсатор 27, выполненный формой в виде клотоиды с лепестками 28 из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось 29, который при наличии разницы между температурой атмосферного воздуха и температурой воды в источнике водоснабжения, которая всегда имеет место, начинает пульсировать за счет биметаллических свойств и обеспечивает подвод воды к расширяющимся насадкам 10 в пульсирующем режиме, усиливая закрутку в их внутренних криволинейных спиралевидных кондукторах 11 в виде водо-воздушной эмульсии. При наличии байпаса 31 и задвижек 32 между подающей трубой 21 и напорной трубой 12 путем перекрытия задвижек можно подавать водо-воздушную эмульсию при регенерации фильтрующей загрузки 3 по распределительным трубам 14, что более эффективно повышает процессы окисления загрязнений и формирования фильтрующей поверхности в бассейне.

Предлагаемое инфильтрационное сооружение позволяет управлять процессами его функционирования, значительно повысить степень окисления химических и биологических соединений, содержащихся в подаваемой воде за счет эффекта пульсации и закрутки водо-воздушной смеси, формировать оптимальный слой фильтрующей поверхности и тем самым повысить производительность инфильтрационного сооружения.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в использовании эффекта закрутки и пульсации водо-воздушной эмульсии путем применения спиралевидных кондукторов, циклоидальных направляющих и пульсаторов формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин.

Формула изобретения

Инфильтрационное сооружение, включающее инфильтрационный бассейн, систему подачи воды и фильтрующую загрузку, размещенную на дне бассейна, поверхность которой выполнена гребневидной с углом наклона боковых поверхностей граней гребней 30-40^o, система подачи воды содержит расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами, соединенными с подающей трубой при помощи стояков, расположенных над поверхностью воды в бассейне на высоте не менее 0,5 м, и напорные трубопроводы, имеющие на конце суживающиеся насадки с криволинейными винтообразными канавками на внутренней поверхности сопловой части, установленные на уровне гребней, причем дно бассейна имеет продольный уклон не менее 20%, отличающееся тем, что на подающей трубе установлен эжектор, камера смешения которого соединена при помощи патрубка с воронкой, сообщающейся с атмосферой, на внутренней поверхности которой предусмотрены циклоидальные направляющие, а в полости патрубка установлен пульсатор, выполненный формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин, свободно насаженных на вертикальную ось.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4