Песколовки

В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.). При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. При этом могут происходить разделение осадка на тяжелую (песок с большой плотностью) и легкую (органическую с небольшим удельным весом) части и накопление песка в отстойниках. Для удаления такого осадка требуются усиленные скребки. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается и в метантенках, выводя из работы полезные объемы, предназначенные для сбраживания органических осадков. Производительность метантенков снижается, а выгрузка песка из них сопряжена с большими трудностями. Возможны затруднения в работе и последующих сооружений в случае попадания в них песка. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются специальные сооружения, называемые песколовками. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей. По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние на тангенциальные и аэрируемые.

1. Горизонтальные песколовки

Они представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 10.7). Другими важнейшими элементами песколовок являются: входная часть песколовки, представляющая собой канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходная часть, представляющая собой канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; бункер для сбора осадка, обычно располагаемый в начале песколовки под днищем

Механизмы применяются двух типов: цепные или тележечные. Цепные механизмы состоят из двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными на них скребками. У днища скребки перемещаются в сторону бункера (против направления течения воды), перемещая при этом осадок. Цепи и скребки над песколовкой перемещаются в ее конец (по течению воды). Механизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по двум рельсам или монорельсу вперед и назад, на которой подвешивается скребок. При возвратном движении скребок поднимается. Механизмы для перемещения осадка сложны и ненадежны, так как эксплуатируются над водой во влажной среде.

Стремление к упрощению выгрузки осадка из песколовок привело к созданию горизонтальной песколовки с круговым движением воды.

2. Вертикальные песколовки успешно эксплуатируют на ряде очистных станций. На КСА построены вертикальные песколовки с вращательным движением жидкости (рис. 10.10). Они имеют цилиндрическую форму, а подвод воды — по касательной с двух сторон в основании. Конусная часть служит для сбора выпавшего осадка. Сбор и отвод воды осуществляют кольцевым лотком. При вертикальном движении воды вверх песок осаждается вниз. Вертикальные песколовки удобны для накопления больших объемов осадка. Их целесообразно применять в полу раздельных системах и на станциях очистки поверхностных вод.

3. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане и касательный подвод воды к ним и обеспечивают в песколовках вращательное движение (на периферии вода движется вниз, а в центре — вверх). Оно способствует поддержанию в потоке органических примесей. При этом скорость вращательного движения невелика и не препятствует выпадению песка в осадок.

4. Аэрируемые песколовки имеют удлиненную форму в плане и прямоугольное, полигональное или близкое к эллиптическому поперечное сечение. Важнейшие элементы песколовок: входная и выходная части, бункер для сброса осадка и песковой лоток. Последний расположен вдоль одной из продольных стенок сооружения. Днище песколовки в поперечном сечении имеет уклон в сторону лотка. Вдоль одной из стенок на глубине 2/3 от общей гидравлической глубины расположен аэратор, выполненный из дырчатых труб. Песколовка оборудована гидромеханической системой удаления (смыва) осадка в бункер, которая представляет собой смывной трубопровод со спрысками, уложенный по днищу пескового лотка. Для удаления осадка можно применять и скребковые механизмы. Особенность аэрируемых песколовок заключается в том, что поток очищаемой воды непрерывно аэрируется. Благодаря расположению аэратора вдоль одной из стенок сооружения и над песковым лотком поток приобретает вращательное движение с перемещением его у днища от одной стенки к другой и к песковому лотку. Вращательное движение обеспечивает и концентрацию осадка в песковом лотке, расположенном с одной стороны сооружения. При интенсивности аэрации 3-5 м3/(м2ч) скорость движения воды на периферии потока равна около 0, 3 м/с. Продольная скорость движения воды принимается равной 0, 02-0, 10 м/с.

Аэрируемые песколовки одновременно могут использоваться для Улавливания всплывающих загрязнений (жиров, нефтепродуктов и др.).

При этом целесообразно вдоль всей песколовки пристраивать специальное отделение для выделения и накопления на поверхности воды всплывающих загрязнений. Однако, несмотря на значительное разнообразие типов и применяемых конструкций песколовок, проблема полного выделения песка из сточных вод далека от приемлемого разрешения. Во многом это объясняется неудовлетворительной работой решеток и проскоком песка на крупных органических примесях через песколовки, которые традиционно рассчитывались и на задержание песка крупностью 0, 2-0, 25 мм и на предотвращение выпадения в них органики (оптимальной считалась скорость горизонтального движения сточной воды около 0, 3 м/с и время пребывания 30-60 сек). Результатом подобного технологического решения являлось неизбежное выпадение песка с органическими примесями в первичных отстойниках.

Количество и состав песка поступающий на очистные сооружение

Расчет горизонтальных и аэрируемых песколовок заключается в определении размеров их поперечного сечения и длины. Площадь живого сечения одного отделения песколовок составит:

F= qmax/vn, м²

hmax-максимальный расход сточных вод, м3/с;

V-продольная скорость движения воды, принимаемая в зависимости от расчетного диаметра улавливаемых частиц песка м/с;

n-количество отделений песколовок.

Длину песколовок определяют по формуле:

L= Khmaxv/u0, м

hmax-максимальная глубина проточной части песколовки, м;

u0-гидравлическая крупность песка расчетного диаметра, м/с;

К -коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока.

Величина К определяется по формуле:

K= u0/(u02–ω 2)0, 5

Где, ω = 0, 05

V-вертикальная турбулентная составляющая продольной скорости.

Расчет вертикальных и тангенциальных песколовок производится из условия задержания частиц с расчетной гидравлической крупностью

V< u0.

Площадь зеркала песколовки в плане составит:

Fплан= qmax/u0n, м2

n-количество песколовок.

Высота цилиндрической части песколовки составит:

hц=tv

где, V= u0;

t= 120-180 с -продолжительность пребывания воды в песколовке.

В песколовках стенки песковых бункеров выполняют под углом 60° к горизонту для обеспечения сползания осадка при его откачке, которая осуществляется гидроэлеваторами или песковыми насосами.

Расчетные параметры песколовок

Перспективным методом перемещения осадка к бункерам является применение гидромеханических систем. Они состоят из нескольких (в горизонтальных песколовках) или одного (в аэрируемых песколовках) смывных трубопроводов, оборудованных спрысками, сориентированными в сторону бункера.

Схема узла по обработке осадка из песколовок

1 – песколовка; 2 – гидроэлеватор; 3 – пескопромыватель; 4 – возврат воды; 5 – промывная вода; 6 – воздух; 7 – осадок в барабанный сепаратор; 8 – барабанный сепаратор; 9 – промывная вода; 10 – органика из сепаратора; 11 – бункер для органики; 12 – песок; 13 – фильтрат; 14 – пропарочная камера для дезинфекции; 15 – ленточный вакуум-фильтр; 16 – обезвоженный песок