Однією з важливих стадій очистки стічних вод є видалення піску фракцією 0,09–0,5 мм і більше на стадії механічної очистки в піскоуловлювачах із стічних вод, що поступають на біологічну очистку. Даний процес є важливим фактором, що впливає на роботу очисних споруд в цілому. Неефективна робота піскоуловлювачів тягне за собою численні проблеми практично на всіх наступних ступенях очистки. Абразивні властивості піску призводять до руйнування насосного та іншого обладнання, стирання технологічних трубопроводів. Пісок може накопичуватися в первинних відстійниках, аеротенках та інших спорудах і знижувати їх робочий об’єм. Відомі випадки значного зниження інтенсивності аерації за практично повного блокування аераційної системи наносами піску.
Підвищений вміст піску істотно впливає на стадію біологічної очистки. Пісок, який перебуває у зваженому стані в аеротенках, може призводити до збільшення зольності, а також зміни седиментаційних і флокулоутворюючих властивостей активного мулу, порушує процеси біохімічного окислення. При впровадженні сучасних технологій глибокого видалення сполук азоту і фосфору також потрібно забезпечити вилучення дрібних фракцій піску, оскільки зменшення частки фракції в стічних водах, яка біологічно не окисляється, в значній мірі впливає на результативність видалення біогенних елементів.
При використанні сучасного устаткування для зневоднення осаду, такого як фільтр-преса і центрифуги, необхідно у піскоуловлювачах видаляти частки дрібних фракцій (0,15 мм і більше), тому що в противному випадку обладнання швидко зношується. І якщо заміна зношених частин фільтр-преса і насосів осаду є порівняно недорогою, то ремонт центрифуг обходиться у значні суми, до того ж якісно може бути виконаний тільки в заводських умовах.
Видалення піску із стічних вод можна розділити на два технологічних процеси: гравітаційне осадження на піскоуловлювачах і його зневоднення у піскових бункерах та на піскових майданчиках.
За напрямом руху води піскоуловлювачі поділяються на горизонтальні (з горизонтальним прямоточним і круговим рухом води), вертикальні (вода подається знизу і прямує вгору) і з водоворотним рухом води (тангенціальні та піскоуловлювачі з аерацією).
Широко поширені на середніх і малих очисних спорудах горизонтальні піскоуловлювачі з круговим рухом води застосовуються рідше, ніж піскоуловлювачі з прямолінійним рухом. Їх особливістю є створення кругового руху потоку води для підтримки органічних домішок в потоці без осадження. Як правило, піскоуловлювачі цього типу працюють неефективно, системи відкачування піску за допомогою гідроелеваторів перебувають у незадовільному технічному стані, в зв’язку з чим часто такі піскоуловлювачі фактично не затримують пісок. Для підвищення ефективності вилучення піску потрібна їх реконструкція щодо зміни напрямку і швидкості потоку, відновлення і зміна конструкції системи видалення піску.
Більш ефективно дрібні фракції піску осаджуються (а також при цьому відокремлюються від пов’язаних з ними органічних часток) в піскоуловлювачах з циркулюючими потоками води (тангенціальні, піскоуловлювачі з аерацією). У піскоуловлювачах даного типу органічні домішки підтримуються у зваженому стані і не випадають в осад. Основний технологічний недолік тангенціальних пісковловлювачів полягає в тому, що вони дуже чутливі до нерівномірності притоку стічних вод. Тому більш доцільним, на нашу думку, є використання горизонтальних пісковловлювачів з аерацією. Завдяки створюваним ефектам вирів (спірально-поступального руху) у таких піскоуловлювачах вдається виділити із стічних вод практично чистий пісок дрібних фракцій (включаючи 0,15 мм) з вологістю осаду з пісковловлювачів не більше 20% і високою зольністю (не менше 95%). Вміст піску в осаді з таких піскоуловлювачах доходить до 92%.
Одним з основних факторів, що впливають на ефективність роботи піскоуловлювача є швидкість потоку води, що очищається. При швидкості потоку більше номінальної дрібний пісок не встигає осісти у піскоуловлювачі – осаджуються тільки найбільш великі фракції піску. При номінальній швидкості потоку стічних вод з них видаляються піщинки більш дрібного розміру (не > 0,15 мм), але при швидкості нижче мінімальної у піскоуловлювачі будуть осідати органічні домішки.
Якщо на видобутих із стічних вод пісчинках затримуються органічні частки, це, з одного боку, призводить до антисанітарного стану піскових майданчиків і ускладнює утилізацію або використання піску, а з іншого боку, видалення органічних частинок з піском нераціонально через те, що вони є хорошим живильним субстратом для активного мулу.
У зв’язку з вищевикладеним, важливим завданням при проектуванні нових споруд і модернізації вже існуючих, є правильний розрахунок пісковловлювачів і забезпечення можливості регулювання їх продуктивності шляхом секціонування/кратності обладнання.
Спроектовані та побудовані в середині-кінці минулого століття очисні споруди передбачають вивантаження осаду з піскоуловлювачів від одного разу на 2-4 доби до одного разу на добу. Періодичність відвантаження, як і періодичність роботи скребків, встановлюється при експлуатації емпірично. На невеликих очисних спорудах пісок з піскоуловлювачів видаляється вручну, на спорудах більшої продуктивності за допомогою гідроелеваторів, грейферів, ковшових елеваторів, пісковими насосами і т. п.
Гідроелеватори, які традиційно використовують для вивантаження піску, добре відмивають його від органічних домішок. Подача більшої кількості води при відкачуванні піску сприяє більш ефективному його відмиванню. Гідроелеватори також транспортують пісок на піскові майданчики або в бункери. Однак їх експлуатація пов’язана зі значними проблемами – стирання пульпопроводів, швидкий вихід з ладу насосів гідроелеваторів, при неефективній роботі механічних решіток можливо забивання ганчірками та іншими відходами.
Бункери, які використовують для накопичення і зневоднення піску, також мають суттєві недоліки, їх експлуатація особливо ускладнена в зимовий період.
Виходячи з вищевикладеного при модернізації очисних споруд горизонтальні та тангенціальні піскоуловлювачі повинні бути замінені піскоуловлювачами з аерацією або реконструйовані в них. Піскоуловлювачі з аерацією в одній споруді виконують функції як осадження піску, так і його промивання.
В залежності від продуктивності споруд можуть бути спроектовані піскоуловлювачі у бетонних ємнісних спорудах, або комплектні пристрої заводського виготовлення з металу.
Досвід, набутий в результаті виконаних проектів при реконструкції очисних споруд, свідчить про доцільність виконання одночасної реконструкції комплексу механічної очистки – будівлі решіток, піскоуловлювачів і первинних відстійників. Без реконструкції ступеня механічної очистки не має сенсу говорити про підвищення ефективності роботи очисних споруд і про їх нормальну експлуатацію, скільки б коштів не було вкладено в подальші етапи очистки. У той же час налагодження роботи на етапі механічної очистки дає істотний та наочний ефект і часто дозволяє істотно збільшити ефект очистки на інших стадіях.
На очисних спорудах малої і середньої продуктивності найбільш ефективним рішенням, що досягається за співвідношенням ефект / вартість технологічного обладнання / вартість БМР, є застосування комбінованих установок механічної очистки (решітки і піско-жироуловлювачі з аерацією), що поєднує в собі операції видалення із стічних вод твердих включень, піску і спливаючих речовин, заводського виготовлення з нержавіючої сталі.
- барабанна решітка з інтегрованим конвеєром і пресом для вилучення і віджимання твердих включень;
- горизонтальний піскоуловлювач з аерацією з кишенею для збору плаваючих речовин;
- шнековий конвеєр для видалення піску.
Рис. 1. – Установка М-Комбі
Вибір даного обладнання зумовлений низкою причин:
- установка поєднує в собі грати і піскоуловлювач та має компактні габаритні розміри, що важливо в умовах обмеженості території забудови;
- можливість відмовитися від виконання будівельних робіт з улаштування традиційних бетонних піскоуловлювачів або дорогої реконструкції існуючих. Це дозволяє уникнути проблем при експлуатації піскоуловлювачів з традиційними шкребками для збору піску та подальшим перекачуванням піскопульпи;
- існує можливість високого ступеня затримання забруднень на решітці (можливе використання решіток з прозором 3 мм, що в деяких випадках дозволяє відмовитися від первинного відстоювання) та їх пресування на вбудованих шнекових пресах, що значно зменшує обсяг відходів, які підлягають утилізації;
- висока ефективність затримання піску;
- осаджений в піскоуловлювачах пісок піддається частковому зневодненню за допомогою шнекового конвеєра, не потрібна очистка великих об’ємів зворотних потоків з піскових бункерів;
- низький вміст органіки в піску, що вловлюється;
- відсутні проблеми, пов’язані з експлуатацією піскового господарства в зимовий час.
Осаджений пісок транспортується горизонтальним шнековим конвеєром в приямок. Транспортування проводиться проти течії стічної рідини. З приямка пісок витягується похилим шнековим конвеєром і, після ущільнення до вологості 40%, надходить на конвеєр для піску, а потім збирається в бункер з подальшим вивезенням на полігон. Плаваючі речовини збираються скребком і відкачуються насосом в зону транспортування відходів шнекової решітки. Установка працює повністю в автоматичному режимі та не вимагає постійної присутності персоналу.
На спорудах більшої продуктивності найбільш виправданим є використання збудованих з бетону горизонтальних пісковловлювачів з аерацією. Існуючі горизонтальні піскоуловлювачі пропонується реконструювати в пісковловлювачі з аерацією. Для реконструкції пісковловлювачів пропонується модернізувати систему видалення піску в піскоуловлювачах і встановити систему аерації.
Систему аерації пропонується встановити вздовж однієї з стін піскоуловлювача за всією довжиною. При цьому існуючі скребкові механізми рекомендується замінити на високоміцні полімерні механізми, наприклад, виробництва ESMIL-PROBIG. Нові скребкові механізми встановлюються меншої ширини, щоб була можливість кріплення системи аерації на бічну стіну піскоуловлювача. Уздовж стін виконуються укоси для сповзання піску до скребків.
Рис. 2. Приклад скребкової системи для збору піску та плаваючих речовин виробництва ESMIL-PROBIG для ємності з плоским днищем.
Після реконструкції кількість працюючих пісковловлювачів має бути збільшена для зниження горизонтальної швидкості руху потоку. Встановлена система аерації буде додатково створювати обертальний спіральний рух води, а також сприяти відмиванню піску від органічних домішок. Полімерні скребкові механізми відрізняються довговічністю порівняно з традиційними металевими, завдяки високій зносостійкості та здатності працювати без мастила в наслідок низького коефіцієнта тертя використовуваних матеріалів. Полімерні скребкові системи виробництва Промислової групи ESMIL виготовляються за індивідуальним проектом, з використанням стандартизованих вузлів, що дозволяє виключити виникнення зон залягання осаду. При цьому також реконструюється система вивантаження піску – натомість гідроелеваторам можуть бути використані як занурювальні насоси, так і шнекові конвеєри. Більш детально з пропонованим обладнанням можна ознайомитися на сайті компанії.
Реконструкція пісковловлювачів за допомогою розглянутому в статті обладнанню дозволяє:
- полегшити експлуатацію обладнання;
- знизити забруднення піску, що видаляється, органічними домішками;
- поліпшити роботу очисних споруд;
- знизити витрати на обробку піску.
У процесі реконструкції споруд механічної очистки необхідний інженерний супровід, включаючи підбір типу решітки і піскоуловлювача з урахуванням вимог щодо ефективності для подальших стадій очистки, розрахунок гідравліки, вибір оптимального варіанту за співвідношенням «ціна-якість», проектування, виготовлення та поставку, монтаж та пусконаладку споруд. Співробітники компанії ESMIL готові виконати всі інжинірингові роботи та реконструкцію вузла механічної очистки, використовуючи обладнання власного виробництва, виготовлене в Україні.
Список літератури:
- Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. – М.: АКВАРОС, 2003. – 512 с.
- Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Удаление азота и фосфора на очистных сооружениях городской канализации. Приложение к журналу. СПб: изд. «Вода и экология. Проблемы и решения». 2004 72 с.
- Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий Лихачев Н.И., Ларин И.И. и др. – М.: Стройиздат, 1981.- 639 с.
