2.4.2. Осадження частинок у пісковловлювачах

У стічних водах міститься значна кількість нерозчинених мінеральних домішок (піску, шлаку, бою скла та ін.) При спільному виділенні мінеральних і органічних домішок у відстійниках утруднюється видалення осаду й зменшується його плинність. При цьому можуть відбуватися розділення осаду на важку (пісок з великою щільністю) і легку (органічну з невеликим питомою вагою) частини й накопичення піску у відстійниках. Для видалення такого осаду потрібні посилені скребки. Осад, що містить пісок, погано транспортується по трубопроводах, особливо самопливом. Пісок накопичується в метантенках, виводячи з роботи корисні обсяги, призначені для зброджування органічних опадів. Продуктивність метантенків знижується, а вивантаження піску з них пов’язана з великими труднощами. Можливі труднощі в роботі й інших споруд у разі потрапляння в них піску. Тому в складі очисних споруд за гратами проектуються спеціальні споруди, звані пісколовками.

Пісковловлювачі призначені для виділення механічних домішок з розміром частинок більше ніж 250 мкм. Принцип дії пісковловлювачів оснований на зміні швидкості руху твердих важких частинок у потоці рідини. Пісковловлювачі діляться на горизонтальні, в яких рідина рухається в горизонтальному напрямі, з прямолінійним або круговим рухом води, вертикальні, в яких рідина рухається вертикально вгору, й пісковловлювачі з гвинтовим (поступально-обертальним) рухом води. Останні залежно від способу створення гвинтового руху діляться на тангенціальні та аеровані. Найпростіший горизонтальний пісковловлювач – щілинний (рис. 2.6). Принцип його роботи оснований на тому, що пісок каналізаційної мережі просувається в основному в нижній частині колектора і при невеликому зменшенні швидкості потоку більш важкі частки провалюються вниз. Горизонтальні пісковловлювачі великої продуктивності більш складні. Принцип роботи цих пісковловювачів ідентичний. Горизонтальний пісковловлюч має прямокутну форму й складається з двох і більше секцій. На вході в пісковловлювач установлені грати для затримання великих механічних домішок. Крім грат на початку та наприкінці пісковловлювача розташовані дерев'яні шибери для рівномірного надходження води і відключення песколовкі. Дно пісковловлювача виконано під кутом до центру споруди для збирання та відкачування випадів осаду. При роботі пісковловлювачів на дні їх збираються механічні домішки, які необхідно періодично видаляти. З досвіду роботи нафтобаз відомо, що горизонтальні пісковловлювачі необхідно очищати не рідше від одного разу на 2-3 доби, а щілинні – в міру накопичення осаду в муловій частини. Не можна допускати, щоб мулом була заповнена камера до днища лотка. При очищенні пісковловлювачів зазвичай застосовують переносний або стаціонарний гідроелеватор.

Пісковловлювачі споруджують зі збірних залізобетонних елементів уніфікованих розмірів (рис. 2.8). Тип пісколовки вибирають залежно від продуктивності очисних споруд, схеми очищення стічної води, обробки осаду, характеристики завислих речовин. При продуктивності до 50 тисяч м³/добу слід приймати тангенціальні пісколовки, понад 10 тисяч м³/добу – горизонтальні, понад 20 тисяч м³/добу – аераційні). Горизонтальні пісколовки з прямолінійним рухом води мають у плані прямокутну форму (рис. 2.7).

Рис.2.6. Пісковловлювач щілинний: Рис.2.7. Пісколовлювач горизонтальний:

1 – колодязь залізобетонний; 1 – решітка;

2 – труба; 2 – пульпопровід;

3 – лоток зі щілиною 3 – напірний трубопровід;

4 – гідроелеватор;

5 – шибер

Рис. 2.8 Горизонтальний аераційний пісковловлювач

Пропускна здатність таких пісколовок – 70…280 тис. м³/доб. Швидкість руху води при максимальному притоці 0,3 м/с, при мінімальному – 0,15 м/с. Тривалість перебування води в них не менше ніж 30 с. Для підтримки постійної швидкості потоку в пісковловлювачі влаштовується не менше від двох відділень, умиканням або вимиканням одного з них домагаються оптимальної швидкості. Розрахункову глибину пісковловлювачів беруть 0,25-1 м, будівельну – 0,5 … 2 м. При обсязі піску більше ніж 0,1 м³/добу обов'язково механізоване видалення осаду. Пісок зсувається до приямка, розташованому на початку споруди, скребками, при цьому відбувається часткове промивання осаду. З приямка осад видаляють пісковими насосами або гідроелеваторами.

Пісковловлювачі з круговим рухом води є різновидом горизонтальних пісковловлювачів і являють собою круглий у плані резервуар з кільцевим периферійним лотком для протікання стічної води. Осад збирається в конічному днищі, звідки його видаляють гідроелеваторами. Такі пісколовки діаметром 4-6 м розраховані на пропускну спроможність від 1,4 до 70 тис. м³/добу при двох відділеннях глибиною 2-3 м. У горизонтальних пісколовках затримується до 65 – 75% усіх мінеральних домішок, що містяться у воді. Вертикальні пісколовки розраховані на 100 до 5 000 м³/добу і складаються з приймального й відстійного відділень, а також осадової частини.

Швидкість руху в приймальному відділенні 0.1 м/с, у відстійному – 0,05 м / с. Висота робочої частини пісколовки 0,3 – 1м, загальна висота – до 3,2 м.

Тангенціальні пісколовки мають круглу в плані форму. Вода в них подається по дотичній до циліндричної частини споруди, що викликає обертальний рух піску, сприяє відмиванню від піску органічних речовин і запобігає їх випаданню в осад.

Аераційні пісковловлювачі являють собою прямокутні або круглі в плані резервуари, в яких здійснюється подача повітря. Повітря сприяє обертанню води в пісколовці й тим самим підвищенню ефекту відстоювання. У горизонтальному аераційному пісковлолювачі уздовж однієї із стінок на відстані 45–60 см від дна по всій довжині встановлюють аератори з дірчастих труб з отворами 3–5 мм, а під ними влаштовують лоток для збирання піску.

Інтенсивність аерації – 3…5 м³ /(м²ч). Поступальна швидкість руху води в таких пісковловлювачах – 0,05…0,12 м/с, обертальна – 0,25…0,3 м/с. Тривалість перебування води в пісколовці 2-3 хв. Загальна глибина пісколовки 0,7-3,5 м. Відношення ширини пісколовки до глибини В / Н = 1 / 1, 5. Осад з аераційних пісковловлювачів містить 90-95% піску і при тривалому зберіганні не загниває. Такі пісколовки мають продуктивність – 70…280 тис. м³/добу.

За багаторічними результатами експлуатації вважається, що для нормальної роботи споруд уміст піску в осаді первинних відстійників не повинен перевищувати 3…6%. Для оцінювання роботи пісковловлювачів важливий уміст мінеральної частини в осаді. Узагальнені дані аналізу представлені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7

Кількість і склад піску, що надходить на очисні споруди, та ефективність роботи різних видів пісковловлювачів

Тип пісколовок	Уміст піску у вихідній стічній воді			Ефективність роботи пісколовок, %			Золь- ність осаду з піско- ловок,%
	Загаль-ний, г/м3	У тому числі,%		Загаль-на	За піском фракцій
		більше ніжd=0,25 мм	менше ніж d=0,25мм		Більше ніж d=0,25мм	Менше ніж d=0,25мм
Аераційні	11,5-22,5 16,4	29,0-52,3 42,7	44,9-71,0 57,3	32,1-63,7 47,9	81,1-93,7 86,7	9,5-27,0 18,9	60,0-86,0 77,6
Горизонтальні	14,1-25,9 18,6	37,7-63,6 49,7	36,4-63,3 50,3	59,7-79,1 69,1	92,3-98,3 96,2	33,7-55,9 42,5	69,0-87,0 78,3
Вертикальні	19,5-56,3 33,7	48,2-77,8 68,7	22,2-51,8 31,3	74,9-86,3 80,7	98,0-98,4 99,1	17,0-64,0 43,3	74,0-93,0 88,7

У пісковловлювачах стінки піскових бункерів виконують під кутом 60⁰ до горизонту для забезпечення сповзання осаду при його відкачуванні, що здійснюється гідроелеваторами або пісковими насосами. Розрахункові параметри пісколовок наведені в таблиці 2.8.

Таблиця 2.8

Розрахункові параметри пісколовок

Діаметр часток піску, мм	Гідравлічна крупність, мм	Поздовжня швидкість руху води в пісколовках, м/с
		горизонтальних	аераційних
0,05	2,0	0,1-0,15	0,02-0,05
0,10	5,9	0,1-0,15	0,02-0,05
0,15	13,2	0,15-0,2	0,05-0,1
0,20	18,7	0,15-0,2	0,05-0,1

Бункери для накопичення осаду зазвичай розташовують на початку споруд, де випадає його найбольша кількість, а вивантаження осаду із споруд здійснюється не рідше від 1 разу за 8–12 годин.

Осад, що вивантажують із пісковловлювачів, який містить значну кількість органіки, є небезпечним із санітарної точки зору і вимагає спеціальної обробки. Для відмивання й зневоднення піску застосовуються спеціальні бункери, пристосовані для наступного завантаження піску в автотранспорт. Такі бункери можуть виконуватися за типом тангенціальних пісковловлювачів. На практиці частіше використовують піскові майданчики.