Песколовки для очистки сточных вод: виды, горизонтальные, тангенциальные, щелевые, вертикальные, аэрируемые, принцип работы, расчет для оптимального функционирования

Мусор и отходы

Для чего служит?

Применение песколовок на водоочистных сооружениях связано с тем, что в отстойниках трудно отделить минеральные загрязнения от органических. Возникают трудности с удалением осадка.

Система засоряется мусором, вода почти не проходит по трубопроводу, а это снижает производительность труда.

Поэтому конструкторы разработали песколовки, которые монтируются за решетками перед первичными отстойниками.

Их также можно использовать как самостоятельный агрегат для бытовых или небольших производственных целей, но только в тех случаях, когда сточные воды после прохождения песколовки подходят

  • для дальнейшего использования в производстве
  • или сливы в природных водоемах.

То есть когда он не представляет опасности для окружающей среды.

Затем агрегаты устанавливаются в трубопровод, прежде чем они попадут в канализацию. Это может быть, например, в цехах предприятий общественного питания, для мойки в ресторанах, кафе. В других случаях песчаные установки являются частью очистной системы. ВНИМАНИЕ! При сбросе в канализацию более 100 м3/сут производственных и хозяйственно-бытовых вод необходимо устанавливать пескоуловители независимо от загрязнения стоков.

Что это за устройство?

Дождевые потоки смывают большое количество песка и грязи с крыш и дорог. Эта взвесь, попадая через приемный колодец в канализацию, оседая в трубах и резервуарах, может быстро засорить и вывести из строя очистные сооружения.

удаление песка и ила из очистных сооружений – дорогостоящая задача.

По этой причине сточные воды сначала пропускают через решетки для удаления крупных примесей, а затем через песколовку для отделения песка и других твердых нерастворимых частиц.

Применение песколовок является подготовительным этапом к дальнейшей тщательной очистке сточных вод.

Работа агрегатов основана на гравитации, которая используется для осаждения тяжелых минеральных примесей при снижении скорости водяной струи. Песок тяжелее воды, поэтому при движении водяного потока песчинки устремляются вниз – под действием силы тяжести со скоростью, пропорциональной размеру и плотности частиц.

В структурах сохраняются минеральные частицы размером > 0,25 мм (гидравлическая крупность 18–24 мм/с). Масса примесей с такими параметрами составляет около 65-70% от общего объема такого мусора. Применение песколовки целесообразно при расходе > 100 м3/сут.

Материал корпуса может быть разным, но наилучшие эксплуатационные характеристики получаются из пластиковых емкостей, армированных стекловолокном, которые устойчивы к коррозии, удобны в транспортировке и установке, выдерживают значительные нагрузки. Нередко песколовки оснащаются механизмами для перемещения осадка в бункер и к месту обезвоживания — гидроподъемниками и насосами.

Песколовка однокамерная — емкость с колодцем для обслуживания и лестницей. Это наиболее распространенная установка, работающая с максимальной эффективностью при содержании примесей до 2000 мг/л. Поток УВ поступает в верхнюю часть резервуара и удерживается перегородкой, замедляя поток.

По мере движения воды песок и другие частицы успевают оседать на дно, а вода, освобожденная от примесей, выходит из противоположной верхней части.

Накопившийся песок затем механически удаляется во время планового технического обслуживания.

Ливневые промышленные или городские сточные воды содержат в том числе нерастворенные фракции нефтепродуктов. В таких случаях применяют двухкамерные агрегаты – с баком, разделенным перегородкой с переливным устройством.

В одном блоке откладывается песок, в другом концентрируются образующиеся нефтепродукты. Двухкамерная песколовка оборудована двумя сервисными колодцами — для удаления песка и нефтепродуктов. Объем емкости рассчитывается исходя из объема сточных вод и периода отстаивания раствора.

Пескоуловитель можно использовать в комплексе с другими очистными сооружениями или отдельно как самостоятельное оборудование. Работа песколовок заключается в постоянном контроле уровня наносов и воды.

Читайте также: Печь на отработке своими руками из баллона – чертежи, схемы, видео

Принцип работы

Песколовка работает как отстойник – под действием силы тяжести частицы с удельным весом больше, чем у воды, которые движутся вместе с течением в емкости, оседают на дно. Чем больше скорость потока, тем сильнее турбулентность и тем больше примесей, переносимых водой. Чем медленнее поток, тем мельче и светлее выпадают включения.

Песколовки рассчитаны на скорость, при которой падает самое тяжелое минеральное загрязнение. При этом органическая «мелочь» не должна успевать осесть. Скорость воды в горизонтальном блоке не должна быть > 0,3 или < 0,1 м/с.

При первом значении скорости взвешенные частицы не успеют задерживаться в песколовке, а при втором начнется осаждение нежелательных органических примесей. Одновременное извлечение минеральных примесей и органических веществ затрудняет удаление осадка из отстойников и его дальнейшее сбраживание в метантенках.

Объем УВ не может быть постоянным, поэтому расход можно уменьшить. В этом случае органические частицы успеют выпасть в осадок вместе с минеральными примесями. Для предотвращения осаждения органических включений песколовка строится из нескольких рабочих органов с автоматической регулировкой расхода воды (при закрытии и открытии).

В вертикальных агрегатах вода движется снизу вверх, а песок, увлекаемый силой тяжести, падает в обратном направлении, наиболее эффективные пределы скорости струи 0,02–0,05 м/с.

Качество осаждения примесей зависит от состава песка, формы зерен, особенностей движения струи воды в разных частях песколовки (обычно течение движется неравномерно).

Обычно входной патрубок в агрегате делают широким, в соответствии с параметрами рабочего бака, а выходной – узким, соответствующим диаметру трубы. Для того чтобы изменение движения струи на входе и выходе было плавным, вход в бак постепенно расширяют, а выход постепенно сужают.

Все виды песколовок

Все песколовки объединяет один принцип работы – вне зависимости от типа модели песок оседает под действием гравитационных сил. Устройства отличаются своей конструкцией и характером движения потока воды в баке.

Существует 3 основные категории сепараторов песка:

  1. Горизонтальный — с круговым или прямолинейным потоком.
  2. Вертикальный — с движением потока снизу вверх.
  3. Устройства с винтовым (поступательно-вращательным) движением струи.

Среди последних, в свою очередь, бывают тангенциальные и воздушные — в зависимости от способа создания движения по спирали. Рассмотрим основные виды песколовок.

Щелевые

Простейшей горизонтальной песколовкой является щелевая. Песок движется в основном в нижней части коллектора, а при незначительном снижении скорости потока более тяжелые частицы попадают в поперечные щели.

Под прорезями расположены воронки для сбора осадка. КПД устройств низкий (не > 20%), поэтому их применяют там, где расход не превышает 5–100 м3/ч.

Вертикальные

Рабочий контейнер представляет собой вертикальный цилиндр. Вода подается снизу бака и направляется вверх. Для осаждения минеральных примесей скорость восходящего потока должна быть меньше гидравлического размера частиц в захваченном песке.

Загрязнения собираются в коническом пространстве устройства, а сброс водных масс осуществляется посредством кольцевого поддона.

Вертикальные песколовки имеют внушительные габариты, способны собирать большое количество наносов, поэтому их используют на крупных очистных сооружениях поверхностных вод. В автономных системах большие блоки использовать нецелесообразно.

Горизонтальные

Поток СВ в горизонтальных песколовках движется параллельно поверхности почвы. Круглые проточные сооружения являются наиболее распространенными устройствами для отделения песка от сточных вод. По сравнению с аналогичными моделями с прогрессивной подачей воды и аналогичной производительностью они более экономичны.

Горизонтальные песколовки с прямой струей целесообразны при расходах менее 10 000 м3/сутки, устройства с круговым движением наиболее эффективны при очистке сбросов до 70 000 м3/сутки.

В поперечном сечении устройства с круговым течением воды проточная часть в верхней половине прямоугольная, а в нижней — треугольная, со щелью внизу. Такая конструкция позволяет транспортировать осадок через щель в осадочный конус песколовки.

Песок перемещается в бункер специальными приспособлениями – щетками. В этот момент происходит частичное удаление органического материала. Для выгрузки шлама установлен гидравлический подъемник.

Тангенциальные

Если СВ характеризуется стабильно высокой концентрацией взвешенных веществ, наиболее эффективным является тангенциальный пескоотделитель. Принцип действия основан на центробежной силе, действующей на примеси в спиральном потоке жидкости.

Вода в вертикальный бак подается по касательной — под острым углом к ​​стенке корпуса. Скорость струи достаточно мала для того, чтобы минеральные загрязнения оседали на дно песколовки. Илово-песчаная взвесь удаляется насосами — осадок взбалтывается компрессором, затем откачивается взвесь, насыщенная песком.

Тангенциальные пескоуловители отличаются от других моделей своей круглой формой, чаще в виде цилиндра. Они используются для отходов объемом до 50 000 м3/сутки.

Аэрируемые

Аэрируемые песколовки имеют более сложную конструкцию – они оснащены стационарными аэраторами, гидромеханической системой смыва осадка в бункер, гидроэлеваторами, пескоблоком, задвижками и затворами. Отличаются вытянутой конструкцией, напоминающей параллелепипед, и поперечным сечением, близким к эллиптическому.

Дно песколовки имеет уклон в сторону борта. Вдоль одной из стен устанавливается аэратор – трубка с небольшими отверстиями, через которые подается воздух. Аэратор монтируется на 0,5 м от дна.

Поток СВ подвергается постоянной аэрации, в результате чего потоку придается вращательное движение. Концентрация осадка происходит в лотке, расположенном вдоль продольной стенки сооружения.

Аэрируемые песколовки наиболее эффективны при объемах стока до 10 000 м3/сут и осаждают до 90 % минеральных загрязнений.

Оборудование может работать без остановки на техническое обслуживание, с непрерывным отводом шлама, применяется на крупных очистных сооружениях. Установки применимы не только для очистки сточных вод, но и для производства песка в промышленных масштабах. При этом комплекс оснащается узлами фракционной сепарации песка, промывки, хранения, погрузки и транспортировки.

Аэрируемые песколовки применяются также для извлечения жидких примесей – пленок жира, масел, нефтепродуктов. Для удаления таких загрязнителей на объекте оборудуется специальное помещение с периодически погружаемой емкостью и отводным трубопроводом.

Аэрируемые песколовки можно использовать в качестве аэраторов для подготовки к очистке сильнозагрязненных сточных вод с содержанием взвешенных веществ > 300 мг/л. Преаэраторы повышают эффективность задержания примесей в отстойниках на 10-15 %.

Классификация

Несмотря на то, что все песколовки работают по одному и тому же принципу отложения песка под действием силы тяжести, существует несколько видов песколовок.

По типу конструкции

  1. Вертикальные песколовки, когда водные массы движутся вниз. Применяются редко, в основном на очистных сооружениях поверхностных вод и в системах полураздельного типа. Основное преимущество вертикальных конструкций в том, что они позволяют аккумулировать большое количество осадков.
  2. Горизонтальные модели. Они делятся на 2 типа: с круговым и поступательным движением потока. Первый применяется, когда объем сбрасываемой воды не превышает 10 000 м3/сут. В горизонтальных песколовках одновременно работают не менее двух помещений. Осадок собирается в конической части.
  3. Тангенциальные песколовки. Работа основана на различии плотности минеральных частиц и самой воды. Структуры округлые, с осадочным элементом в центре. Режимы работы переключаются плавно. Простота установки и ремонта.
  4. Аэрируемые установки расщепляют механические частицы в зависимости от плотности и вида фракционируемого состава. Такие песколовки очень хорошо очищают органические элементы.
  5. Модели с выдвижными ящиками относятся к стационарным установкам. Принцип работы основан на полусухом методе вибропрессования. Используется мелкозернистая бетонная смесь. Конструкция отличается надежностью, легкостью монтажа и обслуживания.

По материалу

Виды песколовок в зависимости от материала, из которого они изготовлены:

  1. Бетонные модели. Первые песколовки были сделаны из бетона. Они прочны и долговечны, но тяжелы и не просты в установке. Тем не менее, они по-прежнему применимы из-за своих преимуществ.
  2. Пластиковые, полимерные модели. Дешевый и простой в плане монтажа, для которого не нужно использовать сложное грузоподъемное оборудование. Полимерные пескоуловители долговечны и выпускаются в большом ассортименте.
  3. Модели из полимербетона. Их изготавливают из композиционных материалов в виде бетона. Конструкции очень прочные, но мало весят. Цена таких изделий также привлекательна.

У нас есть пескоуловители для АЗС и автомоек, автостоянок и предприятий общественного питания и различных предприятий. Подробности здесь.

Особенности монтажных работ

Существуют различные модификации пескоуловителей. Следующие данные помогут рассчитать основные параметры:

  1. Объем выпущенной воды.
  2. Скорость, с которой движется жидкость.
  3. Насколько он загрязнен.
  4. Сколько осадков выпадает за сутки.
  5. Территориальные функции.

Производительность зависит от правильной установки песколовки. Давайте посмотрим, как установить простую песколовку своими руками:

  1. Отметьте участок под ливневой водой. Песколовку необходимо ставить сразу после желобов до места входа дренажных труб в систему.
  2. Выкопайте траншею для досок. Уклон примерно 2 см на погонный метр. Траншею следует углублять так, чтобы верхние края досок были ниже уровня земли на 5 см. При этом важно учитывать слой бетона и слой песка.
  3. Бетонное дно и стены. Благодаря этому при использовании ничего не деформируется. Если стены нельзя сделать из бетона, важно заполнить пустоты смесью цемента и песка.
  4. Соберите и соедините все элементы системы. Места стыковки можно обработать водостойким герметиком.
  5. Установите поверх защитной решетки.

Расчет

Расчет песколовки для очистки сточных вод заключается в определении оптимальных размеров (длины, ширины и высоты) рабочего и осадочного блоков. Песколовки для очистки ЦБ различаются не только по размерам, но и по производительности.

Для того чтобы понять, какая песколовка наиболее эффективно справится с механической очисткой загрязненного механическими включениями стока в конкретных условиях, производится расчет по следующим данным:

  • объем сбрасываемого СВ;
  • концентрация загрязняющих веществ;
  • скорость течения воды;
  • суточная масса образующегося осадка;
  • условия установки.

Рассмотрим расчет размеров горизонтальной установки из двух блоков – основного и осадочного. Движение воды прямолинейное.

Исходные данные:

  • объем сточных вод — 130 000 м3 или qmax = 1,50 м3/с (130 000/24/3600);
  • скорость потока — 0,15–0,30 м/с;
  • гидравлическая крупность осаждаемых частиц — 18–24 мм/с;
  • количество жителей — 415 300 человек.

Решение:

  1. Выбираем 3 ветки, исходя из расчета 50 000 м3/сутки.
  2. Определяем площадь сечения одного помещения по формуле = q_max/vn, где v — средняя скорость потока, м/с, n — количество комнат, = 1,50/(0,25 3) = 2,0 м^ 2.
  3. Найдем длину: L = 1000 К х Hv/u, где K – коэффициент, H – глубина проточной части (для типовых моделей 0,5–2,0 м), например 1,0 м, u – гидравлическая крупность песка , мм/с, L = (1000 х 1,3 х 1 х 0,25) / 24,2 = 13,43 м.
  4. Определяем ширину одной комнаты, м: В=/Н, В=2,0/1=2,0 м.
  5. Скорость потока при различных значениях: _max = q_max / (BH n), _max = 1,50 / (2 x 1 x3) = 0,25 м/с.
  6. Время нахождения в рабочем блоке: Т=L/_max, Т=13,43/0,25=53,72 с.
  7. Расчет массы наносов в сутки, м3/сутки: W_day = (Nq_2) / 1000, где N — планируемое количество жителей, q_2 — удельный вес песка, W_day = (415 300 x 0,02) / 1000 = 8,31 м^3 / день
  8. Определяем объем контейнера: W_o = (W_day T) / n, где T — период между выгрузкой песка и других загрязняющих веществ, W_o = (8,31 x 1) / 3 = 2,77 м^3.
  9. Определяем глубину контейнера: H = W_o / B^2, H = 2,77 / 2^2 = 0,69м.
  10. Рассчитываем высоту слоя дна с песком: h_ос = (W_дн k) / BnL, где: k — распределение песка по дну, равное 3, h_ос = (8,31 х 3) / (2 х 3) х 13,43) = 0,31 м.
  11. Расчет общей высоты: H_str = H+h_oc+0,5. H_str = 1 + 0,31 + 0,5 = 1,81 м.
  12. Получаем параметры песколовки (ширина х высота х длина, м): Ш х В х Д = 2 х 1,81 х 13,43 м.

При расчете песколовки важно учитывать, что объем и внутренняя полость при заполнении ее водным раствором и неравномерном осаждении примесей не могут иметь постоянных параметров. Трансформирующийся рельеф дна способен создавать как локальные водовороты, так и области застойной жидкости.

Какие виды бывают?

Все песколовки работают по тому же принципу, что песок оседает под действием силы тяжести. Отличаются они характером движения воды в емкости и формой самой песколовки.

Наиболее распространенными являются:

  • Горизонтальные – с течением воды параллельно земной поверхности. Есть два варианта:
    1. с поступательным течением – применяются при расходах воды до 10 000 м3/сутки;
    2. с круговым движением — эффективен для предприятий с выбросами до 70 000 м3/сут.

    Выпавший на дно песок перемещается в бункер с помощью приспособлений в виде щеток. В этот момент он частично очищается от органики.

  • Вертикальный – имеет вертикальный рабочий бак, куда вода подается снизу и движется снизу вверх. Из-за большого размера они не популярны в автономных системах очистки и используются редко.
  • Щелевой – используется на каналах и имеет несколько канавок на дне канала, под которыми находятся песочные бункеры. Из-за низкой эффективности их применяют там, где расход воды составляет до 5000 м3/сут.
  • Тангенциальные – те, где воде придается спиральное движение. При этом улучшается вымывание органических загрязнителей из песка. Такая установка имеет форму цилиндра, а вода в ней подается по касательной. Они используются при дебитах до 50 000 м3/сутки.
  • Аэрируемые песколовки напоминают параллелепипед, на одной из поверхностей которого по всей длине установлен аэратор – труба с небольшими отверстиями, через которые подается воздух. Аэратор крепится в полуметре от дна. Под ним емкость для песка. Они эффективны при стоке до 10 000 м3/сут. В аэрируемых моделях в осадок попадает до 90% минеральных загрязнений.

Направления. Существующие современные сооружения рассчитаны на задержание песка крупностью более 0,2-0,25 мм, что составляет до 65-70% всех отходов песка.

Наиболее популярны горизонтальные конструкции с круговым движением. Они экономичнее таких же моделей, но с поступательным движением воды и аналогичным эффектом.

Расчет основных параметров

Как для бытового, так и для промышленного использования существуют пескоуловители различных размеров и эффективности.

Чтобы узнать, какую песколовку нужно купить по размеру и производительности, следует произвести расчет, располагая при этом следующими данными:

  • объем выпущенной воды;
  • параметры загрязнения;
  • расход;
  • суточный объем осадка;
  • территориальные условия для установки.

Рассчитаем размеры конструкции горизонтального блока с прямолинейным водотоком, состоящего из двух основных частей: рабочей и осадочной.

Пример.

Исходные данные:

  • объем сбрасываемой воды — 130000 м3 или qmax=1,50 м3/с (130000/24/3600);
  • допустимая скорость потока — 0,15-0,30 м/с;
  • гидравлическая крупность отложенного песка — 18-24 мм/с;
  • планируемая численность жителей — 415 300 человек.

Решение:

  1. Из расчета 50 000 м3/сутки были выбраны три отделения.
  2. Определяем необходимую площадь сечения одной комнаты:ω=q_max/vn, где
    • v — средняя скорость потока, м/с;
    • n — количество ответвлений;
    • ω=1,50/(0,25×3)=2,0 м^2.
  3. Рассчитать длину:L=1000KHv/u, где
    • К — коэффициент, взятый из таблицы;
    • Н — глубина проточной части, принятая для стандартных моделей в пределах от 0,5 до 2,0 м, принятая 1,0 м;
    • u — гидравлическая крупность песка, мм/с, взятая из табл.

    L=(1000⋅1,3⋅1⋅0,25)/24,2=13,43 м.

  4. Найти ширину одной ветви, м: B=ω/H.Ш=2,0/1=2,0 м.
  5. Исходя из полученных размеров песколовки, выберите стандартную из таблицы или спроектируйте ее индивидуально.
  6. Расход при различных значениях: υ_max=q_max/(BH n).υ_max=1,50/(2⋅1⋅3)=0,25 м/с.
  7. Время нахождения в рабочей части: T=L/υ_max.Т=13,43/0,25=53,72 с.
  8. Рассчитываем количество осадка в сутки м3/сут:W_day=(Nq_2)/1000, где
    • N – планируемое количество жителей;
    • q_2 — конкретное количество песка, взятое из таблицы.

    W_day=(415300⋅0,02)/1000=8,31 м^3/день.

  9. Найдите объем одной емкости: W_o=(W_day T)/n, где
    Время Т между выгрузкой песка не должно быть более 2 суток.W_o=(8,31⋅1)/3=2,77 м^3.
  10. Найдите глубину контейнера: h=W_o/B^2.h = 2,77/2^2 = 0,69 м.
  11. Рассчитайте высоту песчаных отложений на дне: h_os=(W_day k)/BnL, где:
    k — коэффициент распределения песка по дну, принимаемый равным 3.h_os=(8,31⋅3)/(2⋅3⋅13,43)=0,31 м.
  12. Сделайте расчет общей высоты здания: H_str = H + h_os + 0,5.H_str = 1 + 0,31 + 0,5 = 1,81 м.

Получен расчет размеров горизонтальной песколовки, которой следует руководствоваться при проектировании оборудования:

  • ширина,
  • высота
  • и длина.

ШхВхД=2 х 1,81 х 13,43 м.

Оцените статью
Блог по переработке отходов
Adblock
detector