4.2 Призначення і конструктивні відмінності піскоуловлювачів різних типів

Піскоуловлювачі призначені для затримання важких мінеральних домішок (головним чином піску), що містяться у стічних водах. Зазвичай встановлюють їх перед відстійниками. Застосування піскоуловлювачів обумовлюється тим, що при сумісному вилученні у відстійниках мінеральних і органічних домішок виникають значні ускладнення при видаленні осаду з відстійників й подальшому його зброджуванні у метантенках.

Піскоуловлювачі розраховують на затримання піску з крупністю зерен 0,15–0,2 мм і гідравлічною крупністю 13,2–24,2 мм/с за рахунок гравітаційних сил.

Принцип дії піскоуловлювачів заснований на тому, що під дією сили ваги частинки, питома вага яких більше, ніж питома вага води, випадають на дно.

Для затримання піску на очисних станціях використовуються піскоуловлювачі декількох типів, які відрізняються напрямком і характером руху рідини: з горизонтальним прямолінійним рухом рідини, горизонтальні піскоуловлювачі з коловим рухом рідини, з гвинтовим рухом рідини по колу –тангенційні піскоуловлювачі, з горизонтальним гвинтовим рухом рідини – аеровані піскоуловлювачі та вертикальні.

Таблиця 4.1 – Технологічні параметри піскоуловлювачів

Тип піскоулов–лювачів	Гідравлічна крупність піску, мм/с	Швидкість руху води, м/с		Глибинам	Кількість затриманого осаду, л/добу на 1 мешканця	Вміст піску в осаді, %
		міні– мальна	макси–мальна
Горизонтальні	18,7–24,2	0,15	0,3	0,5–2	0,02	55–60
Тангенційні	18,7–24,2	–	–	0,5–3	0,02	70–75
Аеровані	13,2–18,7	0,08	0,12	0,7–3,5	0,03	90–97

Тип піскоуловлювача вибирають із врахуванням продуктивності очисної станції, необхідної ефективності затримання піску, схеми очищення стічних вод і обробки осадів, рішення з компонування споруд на майданчику очисної станції й інших чинників. Аеровані та горизонтальні піскоуловлювачі з прямолінійним рухом рідини використовують при витратах очищуваних стічних вод більше 10000 м³/добу, горизонтальні з круговим рухом рідини – при витратах до 70000 м³/добу. Тангенційні піскоуловлювачі рекомендується використовувати при витратах очищуваних стічних вод до 50000 м³/добу. На малих очисних станціях застосовують вертикальні піскоуловлювачі.

Горизонтальні піскоуловлювачі з прямолінійним і коловим рухом води

Горизонтальні піскоуловлювачі являють собою подовжені в плані споруди з прямокутним поперечним перерізом (рис. 4.4). Найважливішими елементами піскоуловлювачів є: вхідний і вихідний канали; бункер для збору осаду, розташований на початку піскоуловлювача. Крім цього, у піскоуловлювачах є механізми для переміщення осаду в бункер і гідроелеватор для видалення піску. Крім механізмів, для переміщення осаду застосовують гідромеханічні системи, які являють собою змивні трубопроводи зі сприсками, покладеними уздовж днища в лотках.

Рис. 4.4 – Горизонтальний піскоуловлювач:

1 – ланцюговий скребковий механізм; 2 – гідроелеватор; 3 – бункер

Горизонтальні піскоуловлювачі повинні мати два або більше відділень, кожне з яких обладнується шиберами для відключення його з роботи. Влаштування піскоуловлювачів з декількох відділень дозволяє підтримувати постійні швидкості течії стічної води шляхом відключення з роботи одного або декількох відділень в періоди мінімального притоку і здійснювати очищення непрацюючих відділень.

Приямки для осаду в горизонтальних піскоуловлювачах виконують у вигляді пірамід або конусів. Їх стінкам надають ухил до горизонту не менше 60°. В цьому випадку осад самовільно сповзає по стінках в основу приямка.

Переміщення осаду до приямка здійснюють за допомогою механічних скребків чи гідромеханічним способом (гідрозмив). Із піскового приямка осад видаляється гідроелеваторами, пісковими насосами, ерліфтами чи шнековими насосами.

Механізми для переміщення осаду застосовують двох типів: ланцюгові й візкові. Ланцюгові механізми складаються з двох нескінченних ланцюгів, розташованих по краях піcкоуловлювача, з закріпленими на них скребками. Механізми візкового типу складаються з візка, що переміщується над піскоуловлювачем по рейках вперед та назад, на якому підвішується шкребок.

Тривалість перебування стічних вод у піскоуловлювачах визначається розрахунком, і залежить від глибини. В горизонтальних піскоуловлювачах тривалість перебування стічних вод регламентується і повинна бути не менше 30 с.

Горизонтальні піскоуловлювачі з коловим рухом води (рис. 4.5), являють собою круглі резервуари конічної форми з периферійним лотком для протікання стічної води. За принципом роботи подібні до горизонтальних піскоуловлювачів. Різниця полягає лише в тому, що рух води відбувається не прямолінійно, а по кільцевому лотку. Проточна частина піскоуловлювачів з коловим рухом рідини в поперечному перетині має у верхній частині прямокутну форму, а в основі – трикутну із щілиною внизу. Пісок, що затримується в кільцевому лотку, провалюється через щілину в конусну частину, звідки періодично відкачується гідроелеватором.

Рис. 4.5 – Горизонтальний піскоуловлювач з коловим рухом води:

1– кільцевий жолоб; 2 – осадочний конус; 3 – підвідний канал;

4 – відвідний канал

Розроблені типові проекти піскоуловлювачів з коловим рухом води продуктивністю 1,4–64 тис. м³/добу діаметром 4 і 6 м. Гідравлічна крупність затримуваного піску 18–24 мм/с.

Тангенційні й аеровані піскоуловлювачі

Тангенціальні піскоуловлювачі мають круглу форму в плані. Підведення води до них здійснюється по дотичній. Підведення води по дотичній і рух її в спорудах по колу викликають обертовий рух потоку. При одночасному поступальному й обертовому русі створюється гвинтовий рух. На периферії вода рухається вниз, а в центрі – вверх. Крім сили тяжіння на частинки піску у тангенційному піскоуловлювачі діють ще і дві відцентрові сили, зумовлені рухом стічної води по колу у плані й обертовим рухом у поперечному перерізі. Внаслідок дії відцентрових сил частинки піску відкидаються на периферію потоку – до стінок і дна піскоуловлювача і врешті–решт опиняються у пісковому приямку. Більш легкі органічні домішки при цьому підтримуються у зваженому стані та не випадають в осад, у результаті чого вміст піску в осаді тангенційних піскоуловлювачів вищий, ніж у горизонтальних, і складає 70–75 %.

У піскоуловлювачах цього типу затримуються пісок гідравлічною крупністю від 18,7 до 24,2 мм/с.

Розміри тангенційних піскоуловлювачів визначають за гідравлічним навантаженням. Оптимальні умови їхньої роботи забезпечуються при гідравлічному навантаженні на одиницю площі у плані 90–130 м³/м²×год. На малих очисних станціях гідравлічне навантаження на тангенційні піскоуловлювачі може бути зменшене до 60–80 м³/м²×год.

Діаметр піскоуловлювачів приймають не більшим за 6 м, а глибину такою, що дорівнює половині діаметра. Впуск стічних вод здійснюється по всій розрахунковій глибині, яка приймається рівною радіусу піскоуловлювача. Звільнені від піску стічні води відводяться через водозлив у боковій стінці піскоуловлювача у лоток.

Різновидом тангенціальних піскоуловлювачів є аеровані піскоуловлювачі. Аеровані піскоуловлювачі (рис. 4.6) мають прямокутну у плані форму (подовжений горизонтальний резервуар) і прямокутний перетин (ширина дорівнює висоті). Уздовж однієї зі стінок піскоуловлювачів прокладається аератор з дірчастих труб на глибині 2/3 від загальної глибини. Видалення піску відбувається в полі відцентрових сил під час горизонтально–гвинтового руху рідини. Горизонтально – поступальний рух створюється в них за рахунок подачі води з однієї сторони й відводу з іншої. Обертовий рух води забезпечується аерацією потоку, що створює аератор, встановлений з однієї з довгих сторін піскоуловлювача на відстані 45–60 см від дна, а під ним розміщений лоток для збору піску. В аерованих піскоуловлювачах так само, як і у тангенційних, при одночасному поступальному й обертовому русі виникає гвинтовий рух. Як аератори застосовують дірчасті труби з отворами 3–5 мм або фільтросні пластини. Встановлюються аератори по довжині кожної секції піскоуловлювачів уздовж однієї зі стінок. Осад, що випав, згрібається до приямка, улаштованого на початку піскоуловлювача, звідки видаляється гідроелеватором. Час перебування води в аерованих піскоуловлювачах становить 2–3 хв. (120–180 с).

Рис. 4.6 – Аерований піскоуловлювач:

1 – дірчастий аератор; 2 – трубопровід гідрозмиву осаду;

3 – осадочна частина; 4 – гідроелеватор

Важливим є те, що навіть при значних коливаннях витрати, а отже і швидкості поступального руху стічних вод, швидкість обертового руху змінюється в незначних межах.

Глибина аерованих піскоуловлювачів приймається в межах 0,7–3,5 м. Типові проекти аерованих піскоуловлювачів розроблені на три і чотири відділення з шириною 3 і 4,5 м і з довжиною 12 м.

Розміри аерованих піскоуловлювачів (рис. 4.7) приймають виходячи з рекомендованого будівельними нормами [5] відношення ширини відділення піскоуловлювача В до глибини води Н, що дорівнює в межах 1:1–1:1,5.

Рис. 4.7 – Аерований піскоуловлювач з гідромеханічним видаленням піску:

1 – підвід стічних вод; 2 – підвідний лоток; 3 – шибер; 4 – гідроелеватор;

5 – відділення піскоуловлювача; 6 – повітропровід; 7 – аератор; 8 – змивний трубопровід зі сприсками; 9 – відвідний лоток піскоуловлювача; 10 – відвід води; 11 – бункер піску; 12 – колодязь для збору плаваючих речовин;

13 – відвід плаваючих речовин; 14 – підвід технічної води