Komory piaskowe w oczyszczaniu ścieków: rodzaje, projektowanie i przewodnik po konserwacji

Wyobraź sobie operatora otwierającego właz komory fermentacyjnej i znajdującego kilka centymetrów piasku zalegającego na dnie. Ekipa odmulająca jest już umówiona, dysze mieszające gaz są częściowo zakopane, a pytanie, którego nikt nie zadaje głośno, dotyczy tego, jak długo gromadził się ten piasek. W większości zakładów odpowiedź zaczyna się w głowicy, gdzie komora piasku była albo za mała, albo przeciążona hydraulicznie, albo cicho omijana podczas konserwacji. Prawidłowo zaprojektowany system usuwania piasku to najtańsze ubezpieczenie, jakie może kupić oczyszczalnia, ponieważ chroni każdą pompę, dyfuzor, wymiennik ciepła i maszynę odwadniającą znajdującą się dalej w dole rzeki. W tym artykule wyjaśniono, do czego służą piaskownice, jak działają, trzy główne typy, czynniki projektowe, które mają największe znaczenie, a także praktyczne pytania, które operatorzy zadają, gdy potrzebują niezawodnego systemu.

Co to jest komora na piasek i dlaczego piasek ma znaczenie?

Piaskownica to jednostka obróbki wstępnej, która usuwa ciężkie nieorganiczne ciała stałe – piasek, żwir, skorupki jaj, fragmenty kości, fusy z kawy, nasiona i fragmenty szkła – pozwalając im osiąść, podczas gdy frakcja organiczna pozostaje w zawiesinie. Grys ​​jest definiowany projektowo na podstawie wielkości cząstek i gęstości: cząstki mineralne od około 0,15 do 0,21 mm w górę, o ciężarze właściwym bliskim 2,65, czyli wartości piasku kwarcowego.

Żwir nie ulega degradacji wewnątrz oczyszczalni. Po prostu się kumuluje. W osadnikach wstępnych powstają gęste osady denne, dyfuzory drobnopęcherzykowe ulegają ścieraniu aż do uszkodzenia membran, linie osadu ulegają zużyciu na zakrętach, a beztlenowe komory fermentacyjne tracą użyteczną objętość na rzecz warstwy piasku, której żaden proces biologiczny nie jest w stanie rozłożyć. W ciężkich przypadkach piasek dociera do pras taśmowych, wirówek i pras śrubowych, zamieniając rutynowe kondycjonowanie polimeru w czynność konserwacyjną.

• Zużycie ścierne wirników i spiral pomp, szczególnie w przepompowniach piasku i szlamach powrotnych;
• Zatykanie linii przesyłu osadu i biogazu;
• Utrata efektywnej pojemności zbiorników napowietrzających i komór fermentacyjnych;
• Martwe strefy, w których zatrzymują się substancje organiczne, stają się septyczne i powodują dolegliwości związane z nieprzyjemnym zapachem.

Ponieważ uszkodzenia rozwijają się powoli, problemy z piaskiem są często błędnie odczytywane jako wady sprzętu. Zgarniacz, który wielokrotnie się przepala, lub pompa, która stale traci wydajność, mogą po prostu radzić sobie ze skutkami przeciążenia komory.

Jak działają komory piaskowe

Usuwanie piasku to proces klasyfikacji grawitacyjnej. Projektant wybiera docelowy rozmiar cząstek – zwykle 0,21 mm w przypadku projektów komunalnych – i utrzymuje takie warunki przepływu, które pozwalają cząstkom tej wielkości osadzić się na podłodze, podczas gdy lżejsze organiczne ciała stałe o ciężarze właściwym bliskim 1,0 pozostają porywane. W praktyce średnia prędkość przepływu jest kontrolowana w pobliżu 0,3 m/s w kanałach o przepływie poziomym, podczas gdy w konstrukcjach napowietrzonych i wirowych wykorzystuje się przepływ spiralny lub styczny, aby uzyskać podobną separację przy innym podejściu hydraulicznym.

Zebrany piasek zsuwa się lub jest zgarniany do koryta lub leja zasypowego na dnie komory, następnie jest transportowany do etapu oddzielania i mycia. W komorze wirowej zbiornik znajduje się pośrodku zbiornika, gdzie ruch obrotowy jest spowalniany i najcięższy materiał wypada.

Rodzaje komór piaskowych

Komory piaskowe o przepływie poziomym

Poziome kanały przepływowe, zwane także piaskownicami o kontrolowanej prędkości, umożliwiają przepływ ścieków do przodu z prędkością około 0,3 m/s. Przy tej prędkości piasek w zakresie od 0,2 do 0,3 mm osiada, podczas gdy substancje organiczne są przenoszone. Komora jest długa i prostokątna, z proporcjonalnym jazem lub korytem Parshalla powyżej, który utrzymuje stałą prędkość w szerokim zakresie przepływu. Główną zaletą jest prostota i niskie zużycie energii; Głównym kosztem jest zajmowana powierzchnia i potrzeba precyzyjnego sterowania hydraulicznego.

Napowietrzone komory piasku

Komory napowietrzane to prostokątne zbiorniki z rzędem dyfuzorów po jednej stronie. Unoszące się pęcherzyki indukują spiralny wałek, który utrzymuje materię organiczną w zawiesinie, podczas gdy cięższy piasek osadza się wzdłuż przeciwległej ściany. To działanie szorujące wytwarza czystszy piasek niż kanał poziomy, a także usuwa lotne zapachy ze ścieków. Kompromisem jest ciągła moc dmuchawy i konserwacja dyfuzorów oraz przenośników piasku.

Komory piaskowe wirowe

Komory piaskowe wirowe lub wirowe doprowadzają ścieki stycznie do cylindrycznego zbiornika, tworząc wymuszony wir z centralnym wirnikiem lub śmigłem. Piasek jest przenoszony na obwód i osadzany w środkowym zbiorniku, podczas gdy cząstki organiczne unoszą się w wirze u góry. Kompaktowa konstrukcja i regulowana prędkość wirnika sprawiają, że konstrukcja jest wrażliwa na kontrolę. Dobrze dostrojona jednostka wirowa wychwytuje większość cząstek w zakresie 0,15–0,21 mm przy ułamku powierzchni systemu kanałów. W przypadku zakładów o ograniczonej powierzchni lub zmiennym dopływie praktyczną alternatywą dla pełnogłębokiego kanału betonowego jest kompaktowy cyklonowy osadnik piasku zbudowany na tej samej zasadzie wiru.

Mycie i klasyfikacja piasku: zakończenie pracy

Komora piaskowa, która zbiera tylko materiał, nie kończy pracy. Piasek wyciągany ze zbiornika nadal zawiera 30–60% wody, a w źle dostrojonej komorze wystarczającą ilość materii organicznej do fermentacji i zapachu. Mokry, pachnący piasek jest drogi w transporcie ciężarówkami, trudny do składowania na wysypiskach, a jego jakość różni się w zależności od pogody.

Klasyfikatory piasku łączą płytką misę osadniczą z przenośnikiem ślimakowym, który podnosi osiadły piasek z wody. Gdy ślimak się obraca, szoruje piasek po nachylonym korycie, a woda płucząca zawraca lżejszą materię organiczną do przepływu procesowego. Rezultatem jest osuszony, pozbawiony zapachów piasek o znacznie zmniejszonej objętości usuwania. Bezwałowy spiralny klasyfikator piasku szczególnie dobrze nadaje się do tego zadania, ponieważ spirala nie ma środkowego wału, który mógłby się zatykać, a odporność na ścieranie zgarniaków wydłuża żywotność w wymagającym środowisku żwiru.

Względy projektowe i współczynniki wydajności

Większość problemów operacyjnych związanych z usuwaniem piasku wynika z kilku decyzji: docelowej wielkości ziarna, obciążenia hydraulicznego przy szczytowym przepływie, kontroli prędkości oraz tego, czy komorę można odizolować do celów serwisowych. Komora zaprojektowana dla przeciętnego przepływu w suchą pogodę nie sprawdzi się podczas deszczowej pogody, kiedy dodatkowy dopływ wypycha piasek prosto przez kanał do etapu biologicznego. Dlatego projektanci dobierają rozmiar systemu piasku w godzinach szczytu i tam, gdzie jest to praktyczne, instalują co najmniej dwie równoległe jednostki.

Kolejność prac nad głową również ma znaczenie. Na pierwszym miejscu jest selekcja; ekran z listwami zębatymi usuwa szmaty, chusteczki i gruboziarniste zanieczyszczenia, które w przeciwnym razie mogłyby zablokować wlot komory piasku i zakłócić rozkład przepływu. Następnie komora piaskowa chroni pompy i wszystkie dalsze jednostki przed ścieraniem. Szczególnie zakłady komunalne potrzebują tej sekwencji, aby zapewnić cichą pracę systemów napowietrzania: patrz oczyszczalnia ścieków komunalnych przegląd, aby uzyskać pełny obraz głowy. Obiekty przemysłowe borykają się z tym samym zużyciem ściernym, a wybór komory zależy od charakteru ciał stałych; the oczyszczanie ścieków przemysłowych strona wyjaśnia, jak zmienia się wybór, gdy ścieki z góry są zmienne.

• Rozmiar dla przepływu w godzinach szczytu w deszczowej pogodzie, a nie średnia dzienna;
• Ustaw wyraźny rozmiar docelowego usuwania i zweryfikuj go u dostawcy sprzętu;
• Zaplanuj myjkę i klasyfikator jako część pakietu komory, a nie po namyśle;
• Zapewnij grzejniki zbiornika i drenaż, aby zebrany materiał nadawał się do wykorzystania w zimnym klimacie.

Często zadawane pytania