5.2 Песколовки.
Удовлетворительно работающие песколовки защищают оборудование: насосы, шнеки центрифуг, а также бетонные сооружения от абразивного воздействия песка. Плохо удаленный песок накапливается в сыром осадке первичных отстойников, повышает его зольность. Это затрудняет выгрузку сырого осадка по иловой трубе, приводит к повышенным затратам энергии при транспортировке осадка по трубопроводам. Песок накапливается в трубопроводах, каналах, метантенках или аэробных стабилизаторах, засоряет их, уменьшая рабочие объемы, засоряя отверстия аэраторов. Трубы и оборудование периодически приходится прочищать. Важным требованием к работе песколовок является то, что должен быть удален практически чистый песок, без органических примесей, накапливающихся в нем. Наличие органических примесей в уловленном песке ухудшает санитарное состояние песковых площадок, затрудняет утилизацию песка. Кроме того, удаление органических частиц из сточных вод нерационально, т.к. они являются хорошим питательным субстратом для активного ила на стадии биологической очистки. Оптимальные условия работы песколовки достигаются поддержанием в ней скоростей 0,15-0,3м/сек. Постоянство скорости в песколовках обеспечивается включением в схему не менее двух рабочих отделений с возможностью отключения одного из них в часы минимального притока, а так же устройством водосливов на отводящих лотках.
5.2.1 Реконструкция действующих песколовок.
На существующих очистных станциях получили распространение горизонтальные песколовки с прямолинейным или круговым движением воды. В принципе, эффективность работы этих песколовок невысока. Поэтому на ряде станций производится их реконструкция.
Известно, что на процесс изъятия песка из сточных вод, помимо скорости, влияет еще структура потока. Во-первых, поток должен равномерно распределяться по всему сечению песколовки. Во-вторых, должны быть созданы небольшие циркулирующие потоки. В таких условиях мелкие фракции песка лучше отделяются от воды и от органических примесей. Для равномерного распределения потока на входе в песколовку, а также по ее длине через определенные расстояния устанавливаются деревянные водораспределительные щиты типа «решетка» с шириной стержней - досок 10-15см, с величиной прозоров 4-6см. Щиты свободно качаются в потоке сточных вод, легко снимаются для очистки и ремонта. Частицы песка, находящиеся в сточных водах, ударяются о щит и оседают. Щиты должны быть погружены на оптимальную глубину, чтобы песок смывался и сползал на дно песколовки. В зазорах щитов создаются возмущения потока, способствующие отмывке песка от органических примесей, что приводит к увеличению зольности осадка. В лотках песколовок с круговым движением воды тоже могут быть установлены подобные щиты, но соответствующих размеров. Благодаря этому удается выделить из сточных вод песок мелких фракций: с диаметром зерен d=0,15мм, гидравлической крупностью U0=13,2мм/сек, с низкой влажностью P=20% и высокой зольностью S=95%.
5.2.2 Тангенциальные песколовки
На новых очистных станциях, кроме традиционных, устанавливаются перспективные тангенциальные песколовки, которые могут работать в очень широком диапазоне расходов: от 100 до 75000 м3/сут. Тангенциальная песколовка – это круглое в плане сооружение; ее принципиальными особенностями являются малая глубина проточной части и подвод воды по касательной. Эффективность работы тангенциальной песколовки выше, чем горизонтальной: количество задержанного песка достигает 90%, его зольность – 75%.
За счет того, что вода в песколовку подается по касательной, в сооружении создается винтообразный режим движения воды.
Рис. 5.4 Схема потоков в тангенциальной песколовке
За счет разности уровней воды в центре и на периферии h происходит циркуляция воды в вертикальной плоскости: по восходящей линии в центре и по нисходящей - на периферии. Песок тяжелее воды и органических соединений, он центробежной силой отбрасывается к стенкам песколовки и сползает в песковый бункер. Органические примеси легче песка и воды, они сосредотачиваются в центре сооружения, затем восходящим потоком поднимаются вверх и отводятся из песколовки через центральную трубу вместе с водой. Таким образом происходит отделение песка от органических примесей, что является существенным достоинством тангенциальных песколовок.
1 – осадочная часть, 2 – подвижный боковой водослив, 3 - телескопическая труба, 4 – рабочее отделение песколовки, 5 – заглушка, 6 – шнек, 7 – отверстие для сброса отмытых органических веществ, 8 – электродвигатель с редуктором, 9 – штуцер для отвода песка, 10 – подающий лоток, 11 – отводящий лоток.
Рис.5.5 Тангенциальная песколовка d=1000мм.
Расчет тангенциальной песколовки заключается в определении ее размеров: диаметра, глубины, а также объема пескового бункера. Тангенциальная песколовка предназначена для задержания частиц песка с гидравлической крупностью U0 = 18,7 – 24,2мм/с. Расчет сооружения ведут по нормативной нагрузке на единицу площади зеркала воды в час максимального притока: qо = 110 м3/м2 * час. Диаметр песколовки Dп должен назначаться не более 6м, глубина Hп принимается конструктивно, равной половине диаметра.
Требуемая площадь зеркала воды определяется по формуле:
Fп = Qmaxчас / (qо*n) [5.1]
где n – число отделений песколовки, n≥2; Qmaxчас – расход сточных вод в час максимального притока.
Количество задержанного песка и объем осадочной части рассчитывается так же, как и для горизонтальных песколовок.
Пример расчета тангенциальной песколовки
Исходные данные: расход очищаемых сточных вод Qmaxчас = 87 м3/час, количество жителей, обслуживаемых очистной станцией N = 5000 чел.
Расчет:
1) Площадь зеркала воды и диаметр сооружения определяется по формуле [5.1] и известной формуле геометрии:
Fп = Qmaxчас/ (q0*n) = 87/(110*2) = 0,396 = 0,4 м2
Dп = √(4Fп)/π = √(4*0,4)/3,14 = 0,7 м = 700 мм
2) Глубина проточной части назначается конструктивно, равной половине диаметра:
Hп = Dп/2 = 0,7/2 = 0,35 м
3) Количество песка, улавливаемого за 1 сутки:
Wсутп = P*N [5.2]
Wсутп = 0,02 * 5000 = 100 л/сут = 0,1 м3/сут,
где P – нормативное количество задержанного песка, приходящееся на одного жителя, Р=0,02 л/сут*чел /1/.
Тангенциальная песколовка – это дорогостоящее сооружение, сложное как по конструкции, так и в эксплуатации. Тем не менее в последние годы тангенциальные песколовки закладываются в новые проекты и внедряются, особенно на малых очистных станциях, благодаря высокой эффективности своей работы. Недостатком сооружения является чувствительность к колебаниям притока сточных вод; именно поэтому в составе станций предусматриваются приемные камеры большой емкости (до суточного притока) с целью подачи воды на сооружения в равномерном режиме.