Патент на изобретение №2271241

(54) КРУПНОГАБАРИТНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК СТОЧНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к отстойным сооружениям для отделения выпадающих в осадок взвешенных нерастворенных веществ преимущественно органического происхождения из сточных вод. Отстойник содержит цилиндрический резервуар с кольцевым каналом в дне, центральную подводящую трубу с распределительным устройством в виде круглой колоннады, поддерживающей водоотбойное перекрытие над центральной подводящей трубой. Устройство механического удаления осадка включает надводную часть в виде моста с поворотной опорой и ходовой тележкой и подводную часть, содержащую прикрепленный к средней части моста подвес и две группы скребков. Отстойник снабжен верхней и нижней группой радиальных балок, скрепленных шпильками и образующих каркас. В каркасе расположено водоотбойное перекрытие. Каждая колонна снабжена металлической опорой. Центр масс подводной части смещен относительно вертикальной плоскости симметрии моста. Технический результат состоит в повышении несущей способности бетонной части конструкции и снижении изгибающего момента. 3 ил.

Настоящее изобретение относится к отстойным сооружениям, через которые пропускают сточные воды с целью задержания и сбора выпадающих в осадок взвешенных нерастворенных веществ преимущественно органического происхождения. Радиальные отстойники являются частным случаем горизонтальных отстойников, когда движение сточных вод направлено по радиусам из центра к их периферии.

Для очистки больших объемов сточных вод используют известные крупногабаритные радиальные отстойники, содержащие цилиндрический резервуар с кольцевым каналом в дне, разделяющим дно на два концентрических участка, системы для ввода обрабатываемой и сбора осветленной воды, а также устройство механического удаления осадка, включающее приводной мост, связанную с ним ферму и два полных и два неполных крыла с соответствующими скребками, причем одно из крыльев совмещено с приводным мостом (См. Батуров В., Лейбовский М. “Современные отстойники для систем водоочистки”, ЦИНТИХИМ – НЕФТЕМАШ, Москва, 1974, стр.10 рис.3, стр.5 рис.1, стр.6 рис.2).

В таком известном крупногабаритном радиальном отстойнике связанная с приводным мостом ферма установлена на водоотбойном перекрытии центрального распределительного устройства с возможностью вращения. При этом бетонная конструкция центрального распределительного устройства работает только на сжатие от сил веса металлических конструкций устройства механического удаления осадка, что является достоинством известного отстойника.

В качестве прототипа выбран известный крупногабаритный радиальный отстойник диаметром 54М со спиральным илоскребом ИС-54М, содержащий цилиндрический резервуар с кольцевым каналом в дне, разделяющим дно на два концентрических участка, системы для ввода обрабатываемой и сбора осветленной воды, а также устройство механического удаления осадка, включающее приводной мост и две группы скребков, выстроенных в ряд по спиральной линии, в каждой упомянутой группе скребки закреплены в соответствующих дугообразных лонжеронах, образуя с последними щетки, а на приводном мосту над кольцевым каналом установлена поворотная опора с колонной, имеющей на конце лопатку, расположенную в кольцевом канале с возможностью движения по нему, и две шарнирно соединенные с колонной качающиеся в вертикальной плоскости стрелы, на концах которых с помощью независимых подвесок смонтированы упомянутые щетки, причем каждая независимая подвеска выполнена в виде рычага и снабжена компенсатором веса щетки, при этом оси параллельных соединений упомянутого рычага со стрелой и щеткой перекрещиваются с хордой соответствующего дугообразного лонжерона (см. (19) RU (11) 2129459 (13) C1).

Достоинством прототипа является то, что скребки расположены по линиям правой и левой логарифмической спирали, что выгодно отличает его от известного отстойника, у которого скребки расположены дискретно и закреплены на крыльях подводной фермы ступенчато. Преимущество прототипа проявляется в более качественной очистке осветленной воды, т.к. расположенные по спирали скребки образуют две сплошные лопасти, вдоль которых в придонном слое воды возникают ламинарные придонные течения, способствующие интенсивному перемещению выпавшего на дно отстойника осадка в кольцевой канал.

Однако прототип обладает существенным недостатком, а именно приводной мост, входящий в состав устройства механического удаления осадка, нагружает поворотную опору в центре радиального отстойника не только вертикальной силой веса конструкции, но также результирующим изгибающим моментом, равным результирующему крутящему моменту, приложенному к приводному мосту от сил, противодействующих движению скребков, и сил веса подводной части.

Задачей настоящего изобретения является поиск технического решения, которое позволит существенно повысить несущую способность бетонной части конструкции крупногабаритного радиального отстойника, а также найти рациональное компоновочное решение устройства механического удаления осадка посредством спирально размещенных скребков, при котором результирующий изгибающий момент, приложенный к бетонной части отстойника, будет минимальным.

Поставленная задача решена так, что в известном крупногабаритном радиальном отстойнике сточных вод, содержащем цилиндрический резервуар с кольцевым каналом в дне, разделяющим дно резервуара на два концентрических участка, центральную подводящую трубу с распределительным устройством, выполненным в виде круглой колоннады, поддерживающей водоотбойное перекрытие над центральной подводящей трубой, и устройство механического удаления осадка, включающее надводную часть, выполненную в виде моста с поворотной опорой и ходовой тележкой на соответствующих концах этого моста, и подводную часть, содержащую прикрепленный к средней части моста подвес и две группы скребков, которые выстроены на концентрических участках дна резервуара в два ряда по линиям правой и левой логарифмической спирали и закреплены на соответствующих несущих конструкциях, соединенных с подвесом, согласно настоящему изобретению введены верхняя и нижняя группы радиально расположенных металлических балок, размещенных соответственно над упомянутым водоотбойным перекрытием и под ним, каждая пара соответствующих металлических балок верхней и нижней групп скреплены между собой шпильками, проходящими сквозь водоотбойное перекрытие, в результате чего образован двусторонний каркас, прижатый к водоотбойному перекрытию, на торце центральной подводящей трубы установлены вертикальные металлические опоры, каждая из которых соединена с соответствующей колонной упомянутой круглой колоннады и соответствующей металлической балкой нижней группы радиально расположенных металлических балок, а упомянутая поворотная опора моста установлена и закреплена на верхней группе радиально расположенных металлических балок, кроме того, центр масс упомянутой подводной части смещен относительно вертикальной плоскости симметрии моста на расстояние, при котором масса подводной части создает приложенный к водоотбойному перекрытию момент, равный по абсолютной величине, по крайней мере, половине момента всех сил, противодействующих движению скребков.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать новый крупногабаритный радиальный отстойник сточных вод с механическим удалением осадка посредством спирально размещенных скребков, в котором бетонная конструкция сооружения способна воспринимать изгибающий момент, обусловленный размещением скребков указанным способом, при этом абсолютное значение упомянутого изгибающего момента получается минимальным.

Это достоинство достигнуто путем образования вокруг водоотбойного перекрытия двустороннего металлического каркаса из двух групп радиально расположенных балок и установкой вертикальных опор на торце центральной подводящей трубы, а также смещением центра масс подводной части механического оборудования относительно моста на расстояние, при котором момент опрокидывания от сил веса подводной части в два раза меньше момента опрокидывания от сил, противодействующих движению скребков.

По сравнению с прототипом настоящее изобретение имеет существенные отличия, обладает новыми техническими свойствами, отсутствующими в известных ранее радиальных отстойниках.

Анализ существующей научно-технической и патентной информации, проведенный заявителем, показал неизвестность предлагаемой совокупности существенных отличительных признаков. Неизвестными оказались и отдельные существенные признаки, а именно: образование двустороннего каркаса вокруг бетонного водоотбойного перекрытия, а также смещение центра масс подводной части механического оборудования с целью минимизации опрокидывающего момента сил, противодействующих движению скребков в воде по дну резервуара.

Таким образом настоящее изобретение можно считать отвечающим критерию патентоспособности “новизна”.

Настоящее изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста логически не следует из известного технического уровня развития радиальных отстойников. При известном из существующего уровня техники подходе увеличение несущей способности бетонных конструкций достигают путем размещения металлической арматуры внутри бетонного массива. В предлагаемом радиальном отстойнике имеет место нетрадиционное решение проблемы, а именно: создается наружный металлический каркас совместимый с существующей бетонной конструкцией, обе системы соответствующим образом скрепляются между собой в единую конструкцию, воспринимающую новый спектр нагрузок, обусловленный размещением скребков по линиям логарифмической спирали. Неожиданным для специалистов является также уравновешивание не полного момента, приложенного к центральной опоре со стороны сил, противодействующих движению скребков, а только половины этого момента, позволяющее минимизировать внешнюю изгибающую нагрузку на центральную опору.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает изобретательным уровнем. Практическая применимость настоящего изобретения доказывается ниже.

Сущность предлагаемого крупногабаритного радиального отстойника сточных вод поясняется чертежами, где:

фиг.1 – общий вид крупногабаритного радиального отстойника;

фиг.2 – общий вид центральной подводящей трубы с распределительным устройством;

фиг.3 – общий вид устройства механического удаления осадка.

Предлагаемый крупногабаритный радиальный отстойник сточных вод содержит цилиндрический резервуар 1 с кольцевым каналом 2 в дне 3, разделяющим дно 3 на два концентрических участка 4 и 5. Подвод воды осуществляется снизу по трубопроводу 6, откуда сточная вода через центральную трубу 7 и через центральное распределительное устройство 8 поступает в отстойник. Центральное распределительное устройство 8 выполнено в виде круглой колоннады 9 на торце центральной подводящей трубы 7, поддерживающей водоотбойное перекрытие 10. Осветленная вода собирается в круговой периферийный желоб 11. Осадок сгребается в кольцевой канал 2 скребками 12, которые разбиты на две группы скребков, выстроенных на концентрических участках 4 и 5 дна 3 в два ряда по линиям соответственно правой 13 и левой 14 логарифмической спирали и закреплены на двух стрелах соответствующей формы 15 и 16 в виде рабочих лопастей 17 и 18. Указанные рабочие лопасти 17 и 18 являются рабочим органом устройства механического удаления осадка, которое содержит надводную часть, выполненную в виде моста 19, который одним концом установлен в центре отстойника на поворотной опоре 20, другим опирается на колесную ходовую тележку 21. Эта тележка передвигается по кольцевой дорожке или рельсу, уложенному на стене 22 отстойника. Подводная часть устройства механического удаления осадка содержит подвес 23, выполненный в виде пространственной фермы, которая верхним концом присоединена жестко к средней части моста 19, а также содержит упомянутые стрелы 15 и 16 с рабочими лопастями 17 и 18, которые соединены с нижним концом подвеса 23. Поворотная опора 20 установлена и закреплена на верхней группе металлических балок 24, которые расположены радиально на водоотбойном перекрытии 10. Имеется аналогичная нижняя группа металлических балок 25, которые расположены под водоотбойным перекрытием 10 и скреплены попарно с соответствующими балками верхней группы 24 посредством шпилек 26. На торце центральной подводящей трубы 7 рядом с колоннами круглой колоннады 9 установлены вертикальные металлические опоры 27, каждая из которых соединена с соответствующей колонной круглой колоннады 9 и соответствующей балкой нижней группы балок 25. Верхняя и нижняя группы металлических балок 24 и 25, скрепленные между собой и прижатые с двух сторон к водоотбойному перекрытию 10, образуют двусторонний каркас 28, который с помощью опор 27 передает прикладываемую к ним внешнюю нагрузку на массивную центральную подводящую трубу 7. Внешняя нагрузка на двусторонний каркас 28 возникает в результате преодоления рабочими лопастями 17 и 18 сил сопротивления их движению в уплотненном придонном слое воды и сил трения этих лопастей по дну 3. Указанные силы, противодействующие движению лопастей 17 и 18, создают приложенный к водоотбойному перекрытию 10 и двустороннему каркасу 28 соответствующий изгибающий момент М. Чтобы минимизировать этот момент центр масс подводной части устройства механического удаления осадка смещен относительно вертикальной оси симметрии Z моста 19 на расстояние L, определяемое формулой , где m – масса подводной части.

Формула изобретения

Крупногабаритный радиальный отстойник сточных вод, содержащий цилиндрический резервуар с кольцевым каналом в дне, разделяющим дно резервуара на два концентрических участка, центральную подводящую трубу с распределительным устройством, выполненным в виде круглой колоннады, поддерживающей водоотбойное перекрытие над центральной подводящей трубой, и устройство механического удаления осадка, включающее надводную часть, выполненную в виде моста с поворотной опорой и ходовой тележкой на соответствующих концах этого моста, и подводную часть, содержащую прикрепленный к средней части моста подвес и две группы скребков, которые выстроены на концентрических участках дна резервуара в два ряда по линиям правой и левой логарифмической спирали и закреплены на соответствующих несущих конструкциях, соединенных с подвесом, отличающийся тем, что введены верхняя и нижняя группы радиально расположенных металлических балок, размещенных соответственно над упомянутым водоотбойным перекрытием и под ним, каждая пара соответствующих металлических балок верхней и нижней групп скреплены между собой шпильками, проходящими сквозь водоотбойное перекрытие, в результате чего образован двусторонний каркас, прижатый к водоотбойному перекрытию, на торце центральной подводящей трубы установлены вертикальные металлические опоры, каждая из которых соединена с соответствующей колонной упомянутой круглой колоннады и соответствующей металлической балкой нижней группы радиально расположенных металлических балок, а упомянутая поворотная опора моста установлена и закреплена на верхней группе радиально расположенных металлических балок, кроме того, центр масс упомянутой подводной части смещен относительно вертикальной плоскости симметрии моста на расстояние, при котором масса подводной части создает приложенный к водоотбойному перекрытию момент, равный по абсолютной величине, по крайней мере, половине момента всех сил, противодействующих движению скребков.

РИСУНКИ