4. Споруди для механічнОго очИщення стічних вод

4.1 Грати, дробарки, їх розрахунок

Грати є першим елементом всіх технологічних схем. Використовують для механічного затримання великих домішок розміром більше за 5 мм.

За конструктивними особливостями грати розрізняють рухомі, нерухомі та суміщені з дробарками. На станціях очищення побутових стічних вод частіше за все застосовують нерухомі похилі грати типу МГ, а також грати –дробарки РД (круглі КРД, радіальні РРД або вертикальні ВРД).

Залежно від величини прозору грати поділяються на:

а) грати грубої очистки (прозори 30–200 мм);

б) грати середньої очистки (прозори 10–30 мм);

в) грати тонкої очистки (прозори 1–10 мм);

Залежно від способу очищення від затриманих забруднень розрізняють грати з ручним способом очистки й механізовані.

Відстань між двома сусідніми стержнями називають прозором грати. Товщина стержнів 6 і 8 мм, ширина прозорів на станціях для очищення міських стічних вод становить 16 мм. Найчастіше грати виготовляють зі стержнів прямокутного перерізу 60x10 мм, іноді зустрічаються стержні іншої форми.

У більшості конструкцій грати складаються з паралельних похилених (під кутом 60–70^о) або вертикально встановлених металевих стержнів, що закріплені на металевій рамі, яка встановлюється у каналі на шляху руху стічних вод. Бруд, що затримується на стержнях грат при проціджуванні стічної води, знімають механічними граблями, які можуть бути розташовані перед або після стержнів.

Оскільки грати стискають поперечний переріз потоку, то вони встановлюються в розширених каналах, які називаються камерою грат.

Камера грат проектується таким чином, щоб на її дні не осаджувалися крупні мінеральні домішки, пісок, а також завислі речовини. Ширину і наповнення камери грат підбирають таким чином, щоб при максимальному годинному притоці швидкість руху стічних вод в прозорах грат не перевищувала 0,8–1 м/с (при більших швидкостях затримане на гратах сміття може протискуватись між стержнями грат). Водночас при мінімальному годинному притоці швидкість руху стічних вод в камері до і після грат не повинна бути меншою за 0,4 м/с для запобігання замулюванню.

Якщо камера грат є ширшою від підвідного каналу стічних вод, її з’єднання з каналом здійснюється поступовим розширенням стінок останнього під кутом 20◦ до осі каналу. Довжина камери за гратами повинна бути не меншою за 1 м. З’єднання камери з відвідним каналом здійснюється поступовим звуженням її стінок (рис. 4.1).

Для запобігання підтопленню підвідного каналу і камери перед решіткою дно камери безпосередньо за гратами повинно бути знижене на величину втрат напору, які виникають при максимальному протоку стічних вод через грату. Підлога приміщення грат повинна розміщуватись на 0,5 м вище максимального рівня води у камері грат для запобігання затопленню приміщення.

Для забезпечення надійності роботи очисної станції слід встановлювати резервні грати. Число резервних грат приймають залежно від числа робочих грат.

Рис. 4.1 – Схема встановлення грати

Найпростішими за конструкцією є грати з ручним очищенням, які встановлюються лише на невеликих очисних станціях при добовій кількості сміття не більше 0,1 м³/добу. На рис. 4.2 наведена конструкція однієї з них. Стержні такої грати складаються з прутків і смуг, що забезпечує зменшення гідравлічних втрат. Завдяки розширенню за ходом руху рідини і прозорів між стержнями вони не забиваються сміттям, що значно полегшує очистку решітки. Видалення сміття, затриманого гратами здійснюється оператором один чи декілька разів на добу граблями на довгій ручці.

Рис. 4.2 – Грата з ручним очищенням:

1 – стержні; 2 – поперечина; 3 – бокові смуги;

4 – сталевий лист; 5 – корито

Грати з ручним очищенням не випускаються серійно, їх виготовляють на місці монтажу.

Механізовані грати застосовують при кількості затримуваного сміття більше за 0,1 м³/добу. Головним елементом, який забезпечує вилучення сміття з грат і підйом їх із води, є так звана граблина – горизонтальна металева рейка з зубцями, які входять у прозори решітки. Граблини можуть розміщуватися як перед (за ходом рідини), так і позаду грати. За конструкцією тягового елемента, що приводить у дію граблини грат, їх можна поділити на грати з ланцюговим і з тросовим тяговим елементом.

Найбільшого застосування у вітчизняній практиці набули механізовані грати типів РМУ і МГ, призначені для механізованого видалення і вивантаження вилученого зі стічних вод сміття безпосередньо в контейнер або на транспортер.

Схема грати з механічним очищенням наведено на рис. 4.3. У прозорах грат рухаються зубці граблин, закріплених на рухливому шарнірно–пластинчастому ланцюгу. Ланцюг приводиться в рух двигуном через привід з шестерною передачею. Сміття, зняте зі стержнів грат й підняте граблинами на рухливу стрічку, направляють в дробарку для подрібнення.

Похилі грати МГ5Т–МГ12Т (рис. 4.3) використовують на станціях середньої й великої продуктивності, встановлюють під кутом 80◦.

Вертикальні грати типу РМУ встановлюють на станціях малої й середньої продуктивності.

Рис 4.3 – Механізовані грати типу МГ:

1 – граблина; 2 – тяговий ланцюг; 3 – електропривод; 4 – електродвигун;

5 – грата; А – напрям руху рідини; Б – напрям руху ланцюга з граблиною

Ступінчасті грати складаються з двох пакетів пластин ступінчастої форми – нерухомих, закріплених на рамі грати, і рухомих пластин, що здійснюють плоско – паралельне обертання відносно нерухомих за допомогою кривошипно – шатунного приводу, що встановлюється у верхній частині грати. Завдяки коловим рухам рухомих пластин, які розміщуються почергово між нерухомими, затримане сміття поступово піднімається у верхню частину грати і скидається з неї.

Очищення ступінчастих грат здійснюють, як правило, у циклічному режимі. При цьому на поверхні грати утворюється фільтруючий шар із затриманого сміття, що підвищує ефективність очищення рідини. Початок циклу очищення грат співпадає з досягненням у каналі перед гратою верхнього робочого рівня рідини, при якому відбувається автоматичне включення приводу решітки. Коловими рухами рухомих пластин відбувається переміщення вгору затриманого сміття і очищення фільтруючої поверхні грати, в результаті чого рівень води перед гратами зменшується і відбувається автоматичне відключення приводу. Частота і тривалість циклів очистки при цьому суттєво залежать від витрати стічної рідини і кількості забруднень у ній.

При розрахунку грат визначають їхні розміри і втрати напору, що виникають при проходженні через них стічних вод.

Дослідження останніх років сприяли створенню нових грат типу СУ з прозорами 5,2 мм. Експлуатація цих типів решіток виявила, що осадів, які затримуються на гратах з прозорами 5,2 мм, у 5 разів більше, ніж на гратах з прозорами 16 мм. Розміри грат визначається з умови забезпечення в прозорах швидкості руху стічних вод 0,8–1 м/с при максимальному притоці на очисні споруди.

Ширина грат:

, (4.1)

де  – товщина стержня, м.

Виходячи з загальної ширини підбирають необхідну кількість робочих грат. Додатково встановлюють 1–2 резервних грати і передбачають облаштування обвідної лінії для пропуску води у випадку аварійного засмічення грат.

Втрати напору в гратах визначають за формулою

, (4.2)

де v – швидкість потоку в каналі перед гратами, дорівнює 0,6–0,8 м/с (для запобігання випадання перед нею осаду) [6];

 – коефіцієнт опору, визначають за формулою:

, (4.3)

де  – коефіцієнт, що залежить від форми поперечного перерізу стержнів грат (для прямокутних стержнів – 2,42; для прямокутних із заокругленими ребрами – 1,83);  – кут нахилу грат до горизонту.

Кількість затриманого на решітках сміття залежить від виду стічних вод, ширини прозорів решітки і способів її очищення. Так, для побутових стічних вод при ширині прозорів решітки 16 мм кількість затриманого сміття становить 8 л на 1 мешк. за рік, вологість затриманого осаду приймають 80%.

Осади, що знімають граблями, передаються транспортером на молоткову дробарку, розміщену в одному приміщенні з гратами. Щитові затвори, встановлені на каналах, служать для вимикання ґрат. Подрібнені осади можна скидати в стічну воду перед гратами або перекачувати в метантенки. Витрата рідини, що подається в дробарку, становить 40 м³ на 1 т сміття.

Найбільшого поширення одержала дробарка Д–Зб, що переробляє 300–600 кг сміття за 1 год. Подача сміття від грат до дробарки механізована. Найчастіше грати розташовують в опалювальному й вентильованому приміщенні. Кратність обміну повітря дорівнює 5.