инфильтрационное сооружение

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 30 - 40°, отличающееся тем, что 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%.

Описание изобретения к патенту

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

Известен инфильтрационный бассейн (см. авторское свидетельство СССР N 1357512, E 03 В 3/32, 1987), включающий прямоугольный котлован с фильтрующей загрузкой из песчаного материала и устройство для подачи воды, гибкие съемные оболочки с понтонными устройствами, образующими на дне бассейна продольные коридоры с открытой с одной стороны торцевой частью.

Недостатком данного устройства является незначительное повышение производительности его из-за возможности снижения фильтрующей способности при кольматации фильтрующей загрузки.

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. авторское свидетельство СССР N 1458516, E 03 В 3/32, 1989).

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

Технической задачей изобретения является повышение производительности инфильтрационного сооружения путем предварительной аэрации и закрутки подаваемой воды с использованием расширяющихся насадок с внутренними криволинейными спиралевидными кондукторами для аэрации воды и суживающихся насадок с криволинейными винтообразными канавками на внутренней поверхности сопловой части для регенерации фильтрующей загрузки.

Технический результат достигается тем, что в инфильтрационном сооружении, включающем 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, 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 фиг. 1 представлено инфильтрационное сооружение в плане, на фиг. 2 - разрез А-А, а на фиг. 3 - развертка расширяющихся насадок с криволинейными спиралевидными кондукторами.

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 гребней = 30 - 45^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. Осадок поступает в водосборный канал 17 и выпускается по пульпопроводу 18 с задвижкой 19 и сборную камеру 20.

Инфильтрационное сооружение работает следующим образом.

Перед подачей воды в инфильтрационный бассейн с откосами 1 до уровня воды в нем 2 поверхность фильтрующей загрузки 3 формируется в виде гребней 4 с наклоном грани 30 - 45^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 фильтрации 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 воды 2 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 соединения, 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 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 3 с гребнями уменьшающей высоты в сторону движения подаваемой воды за счет снижения силы закрутки вдали от 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 при 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 проводить в любых погодно- климатических условиях. Отсутствие перерыва в работе позволяет функционировать сооружению при максимальной его производительности.

Предлагаемое инфильтрационное сооружение по своему конструктивному оформлению позволяет управлять гидравлическими процессами, переводя его работу в оптимальные условия при хороших гидродинамических характеристиках.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта закрутки потока жидкости.