Удаление песка при очистке сточных вод: почему песколовка стоит первой

Что такое песок

Песок — это доля входящего стока, которая плотна, в основном неорганична и не разлагается: песок, гравий, шлак, стекло, яичная скорлупа, семена и более тяжёлые пищевые отходы. Песком его делает скорость осаждения, а не размер: он падает намного быстрее органической частицы того же размера, и именно на этой разнице работает процесс. Обычно называют расчётный показатель — удаление частиц до примерно 0.2 мм при плотности около 2.65; читайте его как отправный метод, а не как спецификацию, потому что гранулометрический состав в реальной канализации зависит от объекта.

Песок — не та же задача, что процеживание. Решётка задерживает крупное, плавающее и запутывающееся — тряпьё, влажные салфетки, палки — и делает это по размеру. Удаление песка задерживает плотное и мелкое — по скорости осаждения. Страница «Механическая очистка и фильтрация» описывает первую задачу, эта статья — вторую.

Сколько песка увидит станция, по общенациональной цифре не определить. Раздельная канализация жилого района даёт лишь долю того, что даёт общесплавная канализация города, посыпающего дороги песком, а строительство выше по потоку может увеличить это ещё раз. Практический ответ — измерить: фиксируйте удалённый песок на объём очищенной воды за целый год и считайте оборудование для обработки песка по большей величине.

Почему удаление песка при очистке сточных вод стоит первым

Сооружения могут годами работать без песколовки и всё равно укладываться в нормативы сброса. И всё же удаление песка ставят в голову процесса: станция не может избежать платы за песок — она лишь выбирает, где платить. Расходы приходят в пяти местах.

• Насосы. Песок абразивен: он изнашивает рабочие колёса, корпуса и торцевые уплотнения и сокращает межремонтный интервал у насосов, через которые идёт весь расход.
• Резервуары и каналы. Песок осаждается всюду, где падает скорость: на поворотах каналов, на дне аэротенка, в углах резервуара. Объём, который он занимает, — это оплаченный объём очистки, которым нельзя пользоваться, а чтобы удалить песок позже, резервуар придётся выводить из работы.
• Линии осадка и объём метантенка. Песок идёт вместе с осадком и накапливается в метантенке, пока его не придётся чистить, а это дорого и выводит аппарат из работы.
• Оборудование обезвоживания. Фильтровальные ткани, шнеки и ленты не переносят песка, и отказ приходит в виде износа, а не предупреждения.
• Размещение. Удалённый песок всё равно нужно обрабатывать и размещать, а песок, состоящий в основном из органики и воды, — это объём, который вы оплачиваете дважды.

Последний пункт объясняет, почему за удалением должны идти отмывка или классификация: контейнер песка, который пахнет и наполовину состоит из органики, отправил в бункер в несколько раз больше органики, чем весит сам.

Где стоит песколовка на очистных сооружениях

Песколовка на очистных сооружениях относится к головному узлу, и её место определяют два условия: она должна стоять перед оборудованием, которое защищает, и там, где поток ещё несёт достаточно энергии, чтобы им управлять. Обычная последовательность — грубое процеживание, тонкое процеживание, песколовка, измерение расхода, затем технологическая цепочка. Там, где поток приходится поднимать из приёмной камеры, песколовку ставят перед этими насосами, если позволяет компоновка.

Отсюда два следствия. Удаление песка выше насосов меняет подбор насосов, а там, где песок нельзя удалить первым, насосы должны его выдерживать. Кроме того, головной узел — это один гидравлический расчёт, а не три: решётки, песколовка и измерение расхода делят один канал, один уровень воды и один набор скоростей, и изменение любого из них сдвигает остальные.

Аэрируемая песколовка при очистке сточных вод и альтернативы

Типы песколовок различаются тем, как они дают песку осаждаться, удерживая органику во взвеси.

• Песколовка с горизонтальным потоком. Длинный канал с регулируемой скоростью и бункером для песка в дальнем конце. Скорость должна быть достаточно низкой, чтобы песок осаждался, и достаточно высокой, чтобы проносить органику, — узкий диапазон, из которого поток постоянно выталкивает.
• Аэрируемая песколовка при очистке сточных вод. Воздух, подаваемый вдоль одной стороны, закручивает поток в спираль: песок отбрасывается к внешней стенке и осаждается, а более лёгкая органика идёт дальше. Воздух заодно отмывает песок. Расход воздуха нужно задавать под расход стока: при неверном расходе песколовка либо проносит песок дальше, либо осаждает вместе с ним органику.
• Вихревая песколовка. Поток заставляют вращаться в коническом резервуаре, песок концентрируется внизу, откуда его отбирают небольшим количеством. В распространённых конструкциях под уровнем воды мало движущихся частей или нет вовсе — поэтому их любят на объектах без обслуживающего персонала.
• Песколовка-отстойник и комбинированные установки. Песколовка и классификатор в одном аппарате либо процеживание и удаление песка в одном сварном канале. Часто верное решение там, где головной узел должен быть компактным или поставляться единым блоком.

Выбор следует из диапазона расходов, ожидаемого песка и того, сколько внимания оператора может дать объект, а не из того, какой тип встречается чаще: песколовка, которой нужны регулятор скорости, жиросъём и ежедневная проверка, плохо подходит объекту, где никого нет.

Расчёт песколовки и две скорости в противоречии

В основе удаления песка лежит компромисс, который проект обязан назвать: задержать плотные частицы до выбранного размера и пронести всё более лёгкое дальше, на биологическую ступень. Две скорости противоречат друг другу. Слишком медленно — органика осаждается вместе с песком, и система обработки получает нагрузку, которую не может отмыть; слишком быстро — песок проходит насквозь, и песколовка не делает ничего.

Для песколовки с горизонтальным потоком обычно называют горизонтальную скорость порядка 0.3 м/с при времени пребывания порядка 40–60 секунд. Читайте это как отправный метод, а не как спецификацию. Они описывают песколовку на расходе, близком к расчётному: при вдвое меньшем расходе скорость падает вдвое, органика осаждается, и песколовка работает хуже, чем на пике. Поэтому песколовку проверяют по пиковому, а не по среднему расходу, а таблица коэффициента неравномерности показывает, как среднее превращается в пик.

Как получить эти цифры для конкретного объекта: отстоять пробу материала, приходящего на головной узел, и снять с неё гранулометрический состав и плотность. Там, где канализация необычна — общесплавная система, несущая дорожный песок, или бассейн со строительством выше по потоку, — это измерение меняет ответ сильнее любой таблицы, и по той же величине считают механизм удаления, уклон бункера и классификатор.

Головной узел очистных сооружений как одна задача

Головной узел — единственное место на станции, где поток ещё необработан, а ниже по потоку ничто не защищено. Процеживание, удаление песка, удаление жира там, где оно нужно, и измерение расхода обычно считают одним проектом: они делят один канал и один уровень воды, а отказ каждого означает нагрузку, переданную следующему. Ширина прозоров решётки меняет то, что доходит до песколовки; отметка дна песколовки меняет напор, доступный остальным сооружениям.

Там, где головной узел должен быть компактным или поставляться заводским блоком, задачи часто объединяют в одном сварном канале. Страница «Механическая очистка и фильтрация» описывает сторону процеживания в такой схеме, включая механическую решётку и барабанный микрофильтр за ней.

Типичные ошибки

• Считать песколовку по среднему расходу. Она наименее эффективна при малом расходе, когда осаждается органика, и хуже всего защищает при большом, когда песок проходит насквозь.
• Путать удаление песка при очистке сточных вод с процеживанием. Эти задачи задерживают разный материал, и песколовка, спроектированная как решётка, не делает ни того, ни другого.
• Оставлять отмывку и классификацию за рамками поставки. Песок, уходящий вместе с органикой, — это объём, запах и затраты на размещение.
• Проектировать песколовку без оборудования для обработки песка: классификатора, дренажа, бункера и места для работы.
• Игнорировать жир: он приходит вместе с песком, обволакивает механизм удаления и классификатор и требует отдельного решения.
• Брать цифру нагрузки по песку из другого проекта: тип канализации, посыпание дорог песком и строительство выше по потоку меняют её в разы, а не на проценты.
• Забыть доступ для обслуживания, хотя песколовка — один из немногих аппаратов, которые на станции открывают и опорожняют.

Самопроверка перед фиксацией песколовки

• Тот ли пик, по которому проверяют песколовку, — пик именно этих сооружений?
• Проверен ли случай малого расхода наравне со случаем большого?
• Задана ли цель удаления как размер частиц и плотность, а не как тип песколовки?
• Основана ли цифра нагрузки по песку на этой канализации и на измерении, а не на допущении?
• Стоит ли песколовка на очистных сооружениях выше насосов, которые защищает, а если нет — подобраны ли насосы под песок?
• Отмывается ли песок или классифицируется до отправки в бункер и учтена ли вода на отмывку?
• Принято ли решение по жиру и есть ли куда его девать?
• Проверен ли головной узел как один гидравлический расчёт — с точки зрения напора, который он отнимает у остальных сооружений?

От головного узла к технологической цепочке

Головной узел существует, чтобы передать процессу поток, который тот может очистить: без тряпья, без песка, без жира и с расходом, который примет следующий аппарат. Страница «Механическая очистка и фильтрация» описывает процеживание, страницы отстаивания — задачу осаждённых твёрдых частиц за ним, а руководство по подбору и расчёту станции берёт расчётный расход и норматив сброса и превращает их в цепочку. Там, где весь головной узел берут одним сварным блоком, компоновку песколовки, задачу обработки песка и потребность в воде на отмывку подтверждают с заводом по вашему расчётному расходу и типу канализации, а не берут из таблицы.