2.2.1. Песколовки.

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) крупностью свыше 0,2…0,25 мм при пропускной способности станции очистки сточных вод более 100 м³/сут.

Песколовки рассчитываются на максимальный расход сточных вод и проверяются на минимальный приток. Тип песколовки необходимо выбирать с учетом пропускной способно­сти очистной станции, состава очищаемых производственных сточных вод и местных условий строительства. Число отделений песко­ловок надлежит принимать не менее двух, при этом все отделения долж­ны быть рабочими.

В системах очистки наибольшее применение нашли песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Конструкцию сооружения выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации твердых примесей.

Горизонтальные песколовки — это удлиненные прямоугольные в плане сооружения с прямолинейным движением воды (рис. 2.7). Для ориентировочных расчетов принимают глубину песколовки H = 0,25…1 м, соотношение ширины и глубины В/Н = 1:2.

Осаждение песка из сточных вод в песколовках с некоторым допущением можно отнести к свободному осаждению частиц в ламинарном режиме, поэтому скорость осаждения можно рассчитать по закону Стокса.

Длину L, ширину В и высоту Н песколовки рассчитывают.

Длину песколовки находят по формуле (в м)

, (2.2)

где k — коэффициент, учитывающий влияние турбулентности потока и других факторов на скорость осаждения.

Рис. 2.7. Горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды:

1 — гидроэлеваторы; 2 — щитовые; 3 — скребковые механизмы для удаления песка.

Коэффициент k равен

. (2.3)

Площадь зеркала воды F (м²), расчетную глубину песколовки (м) и удельную нагрузку по воде [м³/(м^2.с)] при эффективности очистки Э определяют по формулам

; ; . (2.4)

Среднюю скорость движения воды в расчетах следует принимать = 0,3 м/с, диаметр частиц песка 0,2…0,25 мм, продолжительность пребывания воды в песколовке 30 с.

Для поддержания в песколовках постоянной скорости сточной воды на выходе из песколовки устанавливают водослив с широким порогом. Размеры водослива определяют по формулам

; ,

где Р — перепад уровней воды между дном песколовки и порогом водослива; , — глубина воды при максимальном и минимальном расходах и скорости движения воды в песколовке 0,3 м/с; ; — ширина водослива; — коэффициент расхода водослива, равный 0,35…0,38.

Объем приямков принимают равным не более двух суточных объемов выпадающего песка. Угол наклона стенок приямка 60°.

Песколовки с круговым движением воды являются разновидностью горизонтальных песколовок (рис. 2.8). Горизонтальные песколовки с круговым движением сточной воды предназначаются для удаления песка из производственных сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию.

Сточная вода подводится к ним и отводится из них по лоткам. Эти песколовки применяют при расходах воды до 7000 м³/сут. Рассчитывают их по приведенным выше формулам для горизонтальных прямоугольных песколовок (2.2)—(2.4). Длину песколовок принимают по средней линии кругового лотка.

Пример. 2.2. Исходные данные: расход сточных вод Q = 0,6 л/с (2,16 м³/ч). Начальное содержание взвешенных веществ ВВ_н – 1000 мг/л, эмульгированных веществ ЭВ_н - 150 мг/л; требуе­мое конечное содержание ВВ_к - 400 мг/л, ЭВ_к - 148 мг/л.

1. Площадь сечения песколовки:

P = Q/3600 v n,

где v - средняя скорость движения воды; n - количество парал­лельно установленных секций песколовки.

Для горизонтальных песколовок рекомендуемая скорость дви­жения воды - 0,1...0,3 м/с. Принимая v = 0,1м/с, площадь живого сечения песколовки составляет

F = 2,16/(3600^.0,1^.1) = 0.006 м².

2. Ширина проточной части песколовки выбирается конструк­тивно В = 0,18 м.

3. Глубина проточной части песколовки:

h₁ = F/B = 0,006/0,18 = 0,033 м.

4. Длина песколовки определяется по формуле

,

где k - коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовок, для горизонтальных песко­ловок k = 1,7; u₀ - гидравлическая крупность песка, при диаметре улавливаемых частиц песка 0,2 мм – u₀ = 18мм/с.

м.

Продолжительность протекания сточных вод при максималь­ном притоке должна быть не менее 30 с, поэтому принимаем длину песколовки L = 3 м:

с.

Из конструктивных соображений и удобства эксплуатации (выгрузки осадка) песколовка выполнена в виде трех блоков, со­единяющихся желобами для течения сточной воды.

5. Определение объема контейнера песколовки.

Объем осадка, накапливаемого в песколовке

,

где ρ_ос - плотность выпавшего осадка, кг/м³; φ - влажность вы­павшего осадка (φ = 0,6); ∆С_вв - разность концентраций взвешенных веществ на входе и выходе из песколовки, кг/м³. Плотность выпавшего осадка

_ос = _вв(1 - ) + _воды ,

где ρ_вв - плотность осаждающихся взвешенных веществ, кг/м³.

Так как в песколовке осаждается преимущественно песок, то _вв = 2650кг/м³. С учетом этого

_ос = 2650(1 - 0,6) + 1000^.0,6 = 1660 кг/м³.

Тогда объем осадка

V = 2,16^.600^.10^-3/[1660(1 – 0,6)] = 1,95^.10^-3 м³/час.

Так как очистная установка работает в одну смену 7 часов в сутки, 5 дней в неделю, то объем образовавшего за месяц осадка составит

V_ос = 1,95^.10^-3.5^.22 = 0,215 м³/мес.

Объем осадка, выпавшего в одной секции песколовки, состав­ляет

V_l = V_oc/3 = 0,215/3 = 0,072 м³/мес.

Длина контейнера принимается равной длине секции песко­ловки, длина и ширина выбраны из конструктивных соображений (по 1м). Выгрузку осадка рекомендуется осуществлять по мере накопления его в песколовке до высоты 0,75…0,80 м.

Тангенциальные песколовки (рис. 2.9) имеют удельную нагрузку 110…130 м³/(м^2.ч), диаметр не более 6 м. Вода подводится по касательной. Проточная часть песколовки имеет небольшую глубину. При скорости движения воды в главном лотке 0,6…0,8 м/с в песколовке задерживается примерно 90% песка. Осажденный песок удаляют шнеком, гидроэлеватором или смывают водой, подаваемой через трубопровод, расположенный в песковом лотке. Площадь сечения песколовки определяют по формуле . Глубину песколовки принимают равной половине диаметра.

Рис. 2.8. Песколовки с круговым движением воды:

1 — подача сточной воды; 2 — удаление пульпы; 3 — отвод воды.

Рис. 2.9. Тангенциальная песколовка:

1 — осадочная часть, 2 — подвижный водослив; 3 — телескопическая труба; 4 — рабочая часть; 5 — шнек; 6 — отвод песка: 7 — подающий лоток; 8 — отводящий лоток.

Аэрируемые песколовки (рис. 2.10) применяются для выделения содержащихся в сточной воде минеральных частиц гидравлической крупностью 13…18 мм/с.

Эти сооружения применяют в тех случаях, когда требуется наиболее полное разделение примесей по крупности. Воздух способствует вращению воды в песколовке и тем самым повышению эффекта осаждения.

Расчетная пропускная способность аэрируемой песколовки шириной 4,5 м на три отделения составляет 200…240 тыс. м³/сут сточных вод, на четыре отделения — 240…280 тыс. м³/сут. Подвод сточной воды к пес­коловкам и отвод ее осуществляются открытыми лотками. Для системы аэрация используется воздух от насосно-воздуходувной станции. Осадок смывается в бункер песколовки гидромеханической системой, включаю­щей продольный лоток и трубопроводы со спрысками; осадок из бунке­ра удаляется с помощью гидроэлеватора.

Рис. 2.10. Аэрируемая песколовка с круговым движением воды:

1 — аэрационная зона; 2 — аэратор: 3 — разделительная перегородка;

4 — гидроэлеватор; 5 — подводящий канал; 6 — впускное устройство; 7 — отводящий канал; 8 — перегородка.

Приямок для песка рекомендуется выполнять круглым в плане с тангенциальным присоединением к нему песковых лотков. Угол наклона стенок приямка принимают не менее 60°. Осадок, удаляемый из приямка гидроэлеваторами, направляется на напорные гидроциклоны, используемые для отмывки песка от органи­ческих примесей. После гидроциклонов получается осадок зольностью 84…96 % и влажностью 21…23 %: