14 Ковальчук Очистка стічних вод

решіток повинна бути не меншою 0,5 м. При мінімальній витраті стічних вод швидкість їх руху у камері перед решіткою повинна бути не меншою 0,4 м/с.

Кількість покидьків, затримуваних решітками, визначається за приведеним числом жителів за завислими речовинами, а кількість покидьків в розрахунку на одного жителя приймається за таблицею 4.5 в залежності від ширини прозорів решітки.

Кількість і типорозмір решіток-дробарок марки РД підбирається в залежності від продуктивності очисної станції (табл. 4.8). Швидкість руху стічних вод через щілини барабана решітки при цьому складе

бані решітки-дробарки (табл. 4.8), м2.

Для підвищення надійності роботи решіток-дробарок марки РД згідно рекомендацій МосводоканалНДІпроекту [5] швидкість руху стічних вод через щілини барабана слід приймати: не більше 1,3 м/с - при встановленні однієї робочої, не більше 1 м/с - при встановленні двох робочих і не більше 1,2 м/с при встановленні від трьох до чотирьох робочих решіток-дробарок.

Література

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М., 1986. -

72 с.

2.Яковлев С.В., Калицун В.И. Механическая очистка сточных вод. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. - 197 с.

3.Karl i Klaus R. Imhof. Kanalizacja miast i oczysczanie ścieków. Poradnik. Projprzem-EKO. Bydgoszcz, 1996. - 450 с.

4.Проектирование очистных сооружений канализации/С.К.Колобанов, А.В Ершов, М.Е.Кигель - К.: Будівельник, 1974. - 224 с.

5.Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. для вузов/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов; Под ред. С.В.Яковлева. - М.: Стройиздат, 1990. - 511 с.

102

Розділ 5

ПІСКОУЛОВЛЮВАЧІ

5.1. Вміст піску у стічних водах і класифікація споруд для його вилучення

При митті овочів і фруктів, взуття, підлог приміщень, використанні води для інших побутових потреб у стічну воду надходять нерозчинні мінеральні домішки - головним чином пісок і у меншій кількості шлак, вугілля, скло тощо. Велика кількість піску попадає в стічні води при інфільтрації грунтових вод в каналізаційну мережу через нещільності стикових з’єднань і в місцях руйнування труб, при надходженні поверхневих вод через люки колодязів. Стічні води промислових підприємств також містять більшу чи меншу кількість піску. Їх скидання в мережу побутової каналізації часто призводить до підвищення вмісту піску в міських стічних водах. Ще більша кількість піску й інших мінеральних домішок міститься в стічних водах загальносплавної системи каналізації, що пояснюється змивом піску у великих кількостях з дахів, вулиць і проїздів талими та дощовими водами, що надходять в каналізацію.

З потоком стічних вод пісок надходить на очисні споруди. Сам по собі він не шкідливий для водойм, але при сучасних засобах очистки стічних вод неможливо забезпечити транспортування піску транзитом через очисні споруди. Однак надходження піску із стічною водою на насосні і очисні станції викликає передчасний знос обладнання, знижує продуктивність і порушує роботу окремих споруд, а інколи і повністю виводить їх з ладу.

Наявність піску в стічних водах викликає швидкий знос робочих коліс насосів для перекачки стічних вод, обладнання очисних споруд (граблин і механічного обладнання решіток, ріжучих елементів решіток-дробарок, скребкових механізмів піскоуловлювачів і відстійників тощо). Сирий осад з великим вмістом піску погано сповзає по похилих стінках мулової частини вертикальних відстійників і погано переміщається скребками радіальних і горизонтальних відстійників (інколи скребки внаслідок перевантаження руйнуються). Великий вміст піску в осаді ускладнює транспортування його по трубах, а в ряді випадків викликає їх засмічування.

Пісок, який міститься в осадах, накопичується на дні метантенків і аеробних стабілізаторів, поступово утворюючи ніби зцементовану масу, яка важко видаляється, рік за роком зменшуючи їх робочий об’єм і продуктивність. Наприклад, після 12 років експлуатації очисної станції у м. Хеілбронн (ФРН) в результаті незадовільної роботи піскоуловлювачів виникла необхідність у ремонті метантенків. При цьому виявилось, що приблизно одна трети-

103

на їх об’єму була заповнена зцементованою масою піску [1]. В табл. 5.1 наведені дані про кількість піску на різних глибинах в метантенках Кожуховської станції аерації (м. Москва) [2]. Після 10 років експлуатація цих метантенків виявилася неможливою, і довелося здійснювати їх повну очистку. Метантенки Люблінської станції аерації (м. Москва) за 12 років експлуатації виявилися завантаженими піском на 25%. Накопичення піску в метантенках спостерігається на більшості очисних станцій навіть при наявності піскоуловлювачів.

Таблиця 5.1

Вміст піску в осаді метантенків Кожуховської станції аерації

При зневодненні осаду на центрифугах через наявність у ньому піску відбувається швидкий знос ротора, шнека й інших елементів центрифуг.

Рис. 5.1. Інтегральний графік фракційного складу піску, що міститься в стічних водах [2]: 1 - за даними окремих дослідів; 2 - за середніми даними

З викладеного вище слідує, що перед надходженням стічних вод на очисні споруди з них повинен видалятися пісок. З цією метою на початку очисних споруд влаштовують так звані піскоуловлювачі - споруди, призна-

104

чені для затримання під дією сили тяжіння крупних мінеральних частинок, головним чином піску. Піскоуловлювачі повинні влаштовуватись на всіх очисних спорудах продуктивністю більше 100 м3/добу. Число піскоуловлювачів чи їх відділень повинно бути не менше двох, усі вони повинні бути робочими [3].

В схемах очисних станцій розташування піскоуловлювачів може бути як перед решітками, так і після них. У вітчизняній практиці піскоуловлювачі розміщуються тільки після решіток, у зарубіжній практиці зустрічаються випадки розміщення піскоуловлювачів на початку очисних споруд перед решітками. Розміщення піскоуловлювачів після решіток пояснюється прагненням отримати в них осад з можливо меншим вмістом органічних забруднень. Стічні води, що пройшли решітки, практично вільні від покидьків, що можуть затримуватись у піскоуловлювачах навіть при оптимальних умовах їх роботи.

Кількість піску в стічних водах, що надходять на міські очисні споруди, залежить передусім від системи каналізації. Для роздільної системи каналізації кількість піску в середньому може бути прийнята 35 л на 1000 м3 стічних вод, для загальносплавної системи каналізації в період випадання дощів - 150-200 л [4]. Фракційний склад піску (усереднені результати) наведений в табл. 5.2 і на рис. 5.1. Основна маса піску, що міститься в стічних водах, складається з піщинок діаметром меншим 1 мм.

Гідравлічна крупність піску є його найважливішою характеристикою, що визначає розміри піскоуловлювачів і тривалість перебування у них стічних вод. Із збільшенням гідравлічної крупності зростає ефективність затримання піску в піскоуловлювачах. В табл. 5.3 наведена гідравлічна крупність зерен піску різного розміру при різній температурі води.

Таблиця 5.3

Гідравлічна крупність піску [2]

Піскоуловлювачі розраховують таким чином, щоб у них затримувалась максимальна кількість піску і мінімальна кількість органічних нерозчинних домішок. Наявність органічних домішок у осаді, що видаляється із піскоуловлювачів, - це наслідок незадовільної їх роботи. Такий осад легко

105

загниває при підсушуванні на піскових майданчиках, стає середовищем для розмноження мух. Звичайно піскоуловлювачі розраховуються на затримання піску крупністю більше 0,20 мм (гідравлічна крупність 18,7 мм/с). Пісок вказаної крупності складає приблизно 65 % від загальної кількості піску.

Зрозуміло, що піскоуловлювачами затримується не весь пісок, який міститься в стічних водах. Дрібні фракції піску частково «проскакують» піскоуловлювачі. Тому фракційний склад піску, що затримується у піскоуловлювачах, відрізняється від наведеного в табл. 5.2 меншим вмістом піску дрібних фракцій. Разом з піском у піскоуловлювачах осаджуються і органічні домішки. В табл. 5.4 наведені експлуатаційні дані про кількість осаду, що затримується піскоуловлювачами різних очисних станцій, і вміст в осаді піску [2]. В нормально працюючих піскоуловлювачах вміст піску у затримуваному осаді складає 55-95 % і залежить від типу піскоуловлювачів та ефективності їх роботи. Ефективність роботи піскоуловлювачів добре характеризується зольністю затримуваного осаду, яка визначається при здійсненні контролю за роботою очисних споруд. Зольність осаду залежить від вмісту піску в осаді і звичайно перевищує його на 3-7%. Чим краще працюють піскоуловлювачі, тим вища зольність осаду.

В середньому на кожні 1000 м3 очищуваних стічних вод у піскоуловлювачах затримується 40-80 л осаду. Питома кількість затримуваного осаду для всіх типів піскоуловлювачів різна і складає 0,01-0,03 л/добу на одного

жителя (табл. 5.5). Вологість затримуваного осаду складає - 60 %, об’ємна вага - 1,5 т/м3.

При об’ємі осаду, затримуваного у піскоуловлювачах, до 0,1 м3/добу допускається видаляти його вручну. При більшому об’ємі осаду вивантаження його повинно механізуватися. З метою запобігання загниванню вивантаження осаду здійснюють не рідше 1 разу в 2 доби. Найчастіше вивантаження осаду здійснюють 1 раз за зміну.

Для затримання піску на очисних станціях використовуються піскоуловлювачі декількох типів, які відрізняються напрямком і характером руху рідини: з горизонтальним прямолінійним рухом рідини - горизонтальні і щілинні піскоуловлювачі, з горизонтальним коловим рухом рідини - горизо-

нтальні піскоуловлювачі з коловим рухом рідини, з гвинтовим рухом рідини по колу - тангенційні піскоуловлювачі, з горизонтальним гвинтовим

106

рухом рідини - аеровані піскоуловлювачі, з вертикальним гвинтовим рухом рідини - вертикальні з тангенційною подачею рідини, з низхідновисхідним рухом рідини - вертикальні із зануреною дошкою.

Таблиця 5.5

Технологічні параметри піскоуловлювачів

Тип піскоуловлювача вибирають із врахуванням продуктивності очисної станції, необхідної ефективності затримання піску, схеми очистки стічних вод і обробки осадів, загальної компановки очисних споруд і інших чинників. Аеровані та горизонтальні піскоуловлювачі з прямолінійним рухом рідини використовують при витратах очищуваних стічних вод більше 10000 м3/добу, горизонтальні з круговим рухом рідини - при витратах до 70000 м3/добу. Тангенційні піскоуловлювачі рекомендується використовувати при витратах очищуваних стічних вод до 50000 м3/добу. На малих очисних станціях застосовують вертикальні піскоуловлювачі.

5.2. Горизонтальні піскоуловлювачі

Горизонтальний піскоуловлювач - це розширений канал, при вході в який швидкість руху стічних вод уповільнюється, і пісок під дією сили тяжіння випадає в осад (рис. 5.2). Основними елементами піскоуловлювача є: вхідна частина, що являє собою канал, ширина якого поступово збільшується від ширини підвідного каналу до ширини самого піскоуловлювача; вихідна частина - канал, ширина якого поступово зменшується від ширини піскоуловлювача до ширини відвідного каналу; приямок для збору осаду, який зазвичай розташовується на початку споруди.

Оптимальна швидкість руху стічних вод у горизонтальних піскоуловлювачах, призначених для очистки міських стічних вод, складає 0,3 м/с. Зниження швидкості потоку менше 0,3 м/с призводить до випадання в осад значної кількості нерозчинних органічних домішок, збільшення більше 0,3 м/с - до винесення («проскоку») піску з піскоуловлювача. Коливання витрати викликає зміну швидкості руху очищуваних стічних вод у горизонтальних піскоуловлювачах і, як наслідок, призводить до погіршення їх роботи. Так, якщо

107

в період максимального притоку швидкість руху стічних вод в піскоуловлювачі підтримується оптимальною, то в період мінімального притоку вона буде меншою в стільки разів, в скільки разів мінімальна витрата стічних вод менша максимальної. Діючим СНиП 2.04.03-85 при мінімальному притоці не допускається зниження швидкості руху стічних вод в горизонтальних піскоуловлювачах менше 0,15 м/с.

Для підтримання постійної швидкості руху рідини, незалежної від коливань витрати стічних вод, на вихідних каналах горизонтальних піскоуло-

Рис.5.2. Горизонтальний піскоуловлювач із прямолінійним рухом рідини:

1 - скребковий механізм для згрібання піску в приямок; 2 - гідроелеватор; 3 - щитовий затвор із електроприводом; 4 - щитовий затвор із ручним приводом; 5 - трубопровід робочої рідини; 6 - пульпопровід

108

влювачів встановлюються регулюючі лотки або водозливи. У вітчизняній практиці з цією метою рекомендується влаштовувати непідтоплені водозливи з широким порогом без донного виступу [2], за кордоном влаштовуються непідтоплені водозливи з тонкою стінкою Реттгера і Сутро, лотки Паршаля і Вентурі [1]. Можна також обладнати піскоуловлювачі електрофікованими засувками, які автоматично підтримують постійну швидкість потоку води в піскоуловлювачі.

Робочу глибину горизонтальних піскоуловлювачів приймають у межах 0,5-2 м звичайно рівною наповненню у підвідному каналі. Ширина піскоуловлювача визначається розрахунком із урахуванням прийнятої конструкції і кількості відділень піскоуловлювача. Найчастіше піскоуловлювачі мають прямокутний поперечний переріз і ширину відділення в межах 0,5-2 м. Вважається однак, що більш оптимальним є трапецієподібний поперечний переріз з кутом похилу бокових стінок не менше 55 °, який забезпечує концентрацію осаду на меншій площі, завдяки чому спрощується його видалення із піскоуловлювачів [2].

Тривалість перебування стічних вод у піскоуловлювачах визначається розрахунком і, очевидно, залежить від їх глибини: чим більша глибина, тим більшою повинна бути тривалість перебування, і навпаки. Однак тривалість перебування стічних вод в горизонтальних піскоуловлювачах регламентується і повинна складати не менше 30 с [3]. Скорочення тривалості перебування стічних вод менше зазначеної величини, навіть у відповідності до розрахунків, може призвести до зменшення ефективності затримання піску.

Горизонтальні піскоуловлювачі повинні мати два або більше відділень, кожне з яких обладнується шиберами для відключення його з роботи. При видаленні осаду без застосування спеціальних механізмів кожне з відділень повинно бути робочим, а при очистці із застосуванням механізмів (ланцюгових чи візочних скребків) окрім робочих необхідно проектувати одне резервне відділення для можливості аварійного або почергового відключення з роботи на тривалий час для профілактичного ремонту механізмів.

Влаштування піскоуловлювачів з декількох відділень дозволяє підтримувати постійні швидкості течії стічної води шляхом відключення з роботи одного або декількох відділень в періоди мінімального притоку і здійснювати очистку непрацюючих відділень. Крім того, це гарантує безперебійну роботу очисних станцій при вимушеному відключенні з роботи одного або декількох відділень при аваріях. При цьому інша частина відділень буде продовжувати працювати, хоча і з перевантаженням.

Приямки для осаду в горизонтальних піскоуловлювачах виконуються у вигляді пірамід або конусів. Їх стінкам надають ухил до горизонту не менше 60 о. В цьому випадку осадок самовільно сповзає по стінкам в основу приямка.

109

Рис. 5.3. Горизонтальний піскоуловлювач із коловим рухом рідини:

1 - гідроелеватор; 2 - трубопровід для відведення плаваючих домішок; 3 - лоток; 4 - затвори з ручним приводом; 5 - підвідний лоток; 6 - пульпопровід; 7 - трубопровід робочої рідини; 8 - камера переключень; 9 - пристрої для збирання плаваючих домішок; 10 - відвідний лоток; 11 - напівзанурені щити (при очистці нафтовмісних вод)

Суттєвим недоліком горизонтальних піскоуловлювачів є те, що затриманий осад в них розташовується по всій площі дна, що ускладнює збір його при вивантаженні. У сучасних конструкціях піскоуловлювачів переміщення осаду до приямка здійснюють за допомогою механічних скребків чи гідромеханічним способом (гідрозмив). Із піскового приямка осад видаляється гідроелеваторами, пісковими насосами, ерліфтами чи шнековими насосами. Ручне видалення здійснюють при відсутності пристроїв для згрібання і видалення осаду, коли його кількість не перевищує 0,1 м /добу.

110