Д.В. Горяинов, А.С. Думцев
Рассматривается современное оборудование для комбинированной очистки сточных вод от твёрдых фракций и абразивных примесей. Приведено краткое описание конструкции устройства, изложены его характеристики и преимущества. Рассмотрен опыт внедрения на городских очистных сооружениях.
При эксплуатации очистных сооружений возникают проблемы, связанные с предварительной неудовлетворительной механической очисткой сточных вод от крупнодисперсных примесей, а именно твёрдых фракций и абразивных примесей (песка). Следует отметить, что плавающие отбросы могут переносить на себе до 25% общего количества песка, который высвобождается при последующем перемешивании и аэрации, выпадает в осадок и, загрязняя ёмкостное сооружение, может привести к нарушению технологического процесса. К тому же, современный подход к проектированию очистных сооружений всё больше предполагает отсутствие в технологической цепочке первичных отстойников, а ведь именно в них задерживалось значительное кол-во твёрдых фракций и песка. В связи с этим значимость решёток и песколовок, как единственного оборудования для задержания грубодисперсных примесей, возрастает.
Научно-производственное предприятие «РУСМЕТ» ведёт исследовательскую работу по совершенствованию процессов очистки сточных вод населённых пунктов и промышленных предприятий. С этой целью специалистами НПП РУСМЕТ разработан ряд компактных комбинированных установок механической очистки сточных вод серии RUMCOM производительностью от 10 до 300 л/с, способных решать такие задачи как сепарация, транспортирование, промывка и отжим отбросов, песка и жира.
Эффективность установок механической очистки RUMCOM подтвердилась на городских очистных сооружениях г. Можга Удмуртской Республики проектной производительностью 8000 м3/сут, состав стоков которых формируется хозяйственно-бытовым стоком города и производственным стоком предприятий местной промышленности.
Целью первого этапа реконструкции очистных сооружений стал ввод в эксплуатацию в 2018г. блока механической очистки. Для его реализации НПП РУСМЕТ был разработан, изготовлен и смонтирован комплекс, состоящий из 2-х комбинированных установок RUMCOM-350 производительностью 350 м3/ч каждая (одна из которых рабочая, а другая резервная). Каждая установка состоит из механизированной решётки, аэрируемой песколовки и жироловки.
При подготовке к проектированию было определено, что в связи с ограниченностью площади помещения (100 м2), выделяемой под размещение комплекса, изготовить каждую установку RUMCOM-350 в едином корпусе и осуществить их монтаж в существующее здание не представлялось возможным. Для решения этой проблемы было принято решение конструктивно выполнить оборудование в модульном исполнении, позволившем непосредственно в здании произвести сборку агрегата из относительно небольших модулей.
Сток из КНС по напорным трубопроводам подаётся в камеру гашения напора, установленную в здании мех. очистки, откуда в самотёчном режиме поступает в короб к нижнему открытому ситу решётки и проходит сквозь отверстия диаметром 5 мм. Решётка шнековая предназначена для эффективного отделения, транспортирования, промывки и отжима отбросов. Решётка состоит из сита, конвейера винтового и модуля промывки и отжима отбросов. Твёрдые частицы улавливаются на внутренней поверхности сита, создавая дополнительный фильтрующий слой. Через некоторое время сито очищается щётками, установленными по периметру шнека и отбросы транспортируются вверх, где выгружаются на удобном уровне в транспортёр и далее транспортируются в контейнер. Щётки промываются распылительными насадками с сильным ударным воздействием водой. Вблизи горловины выгрузки предусмотрена зона промывки и отжима отбросов, что обеспечивает дополнительное снижение влажности и обезвоживание захваченных твёрдых частиц до 30…40%. Встроенная промывка отбросов, служащая для дальнейшей оптимизации процесса очистки, улучшает соотношение углерода и азота в стоках и позволяет существенно экономить на утилизации отбросов. При промывке растворимые вещества отделяются от твёрдых загрязнений, в результате чего почти полностью вымываются фекалии и существенно уменьшается вес отбросов (почти на 50%).
Далее сточная вода, содержащая песок, твердые включения мелких фракций (менее 5 мм), взвешенную органическую составляющую и плавающие на поверхности жиры/масла, попадает в резервуар горизонтальной аэрируемой песколовки, в котором происходит оседание на дно песка и тяжёлых твёрдых включений под действием силы тяжести. Необходимо отметить, что одной из проблем в песколовках является сбор и удаление выпавшего осадка. Горизонтальные песколовки, как правило, оснащаются механическими скребками с цепным приводом. Такая система удаления осадка отличается крайней ненадёжностью и самым уязвимым звеном является цепной привод скребков. В установке RUMCOM эта функция реализована безосевым винтовым конвейером, вращающемся в придонном лотке с футеровкой износостойкими полимерными вкладышами, транспортирующим песок в зону выгрузки, где он перехватывается и выводится наверх наклонным транспортером. Резервуар песколовки оснащен системой аэрации, которая состоит из отдельных легкосъемных модулей (для упрощения профилактической очистки), и устроена таким образом, что продольный ряд всплывающих воздушных пузырьков закручивает содержимое резервуара по спирали. Таким образом получается сформировать более продолжительный «путь» оседающих взвешенных частиц (не по линейной траектории, а по спиральной), что позволило уменьшить необходимую для процесса осаждения расчётную длину резервуара. Кроме того, появилась возможность настраивать рабочие параметры системы осаждения простой регулировкой подачи воздуха (кранами на воздушной магистрали). Также система аэрации способствует промывке песка, связыванию и флотации масел и жиров. Всплывающие пузырьки воздуха прилипают к их молекулам, и поднимают их на поверхность, образуя пену, которая собирается при помощи скребкового механизма, и через воронку подается на выходной патрубок, на утилизацию или направляется в выгружной шнек решётки.
На выходе резервуара установлена система регулировки уровня, которой можно настроить рабочий объем содержимого. Выгружные шахты с решёток и песколовок 2-х установок объединены поперечными шнековыми транспортёрами, позволяющими транспортировать уловленные загрязнения к соответствующему контейнеру-накопителю. В гигиенических целях для минимизации испарений и запахов, а также для удобства промывки, профилактического и регламентного обслуживания, верхняя плоскость резервуара закрыта легкими распашными дверцами. Всё оборудование выполнено из нержавеющей стали марки 08Х18Н10 и обработано дробеструйной очисткой, позволяющей улучшить коррозионную стойкость изделия и создающей эстетичную матированную структуру поверхности. Сварочные швы дополнительно обрабатывались травлением специальным раствором.
Комплекс имеет низкое энергопотребление и производит незначительный уровень шума. Управление комплексом осуществляется локальной СУ. При достижении уровня восходящего потока заданного значения включаются циклы работы установки. СУ обеспечивает логику работы как по уровню стоков, так и по циклическим уставкам, задаваемым ПЛК. ПЛК обеспечивает приём и обработку сигналов от датчиков и исполнительных механизмов, а также связь с внешними системами посредством протоколов ModBusTCP, Ethernet, CANopen и др.
Пройдя механическую очистку сточные воды направляются в усреднитель, где происходит количественное и качественное выравнивания состава стока, необходимое для стабильного протекания дальнейших процессов очистки воды.
Выводы
Модульная конструкция оборудования позволила в кратчайшие сроки выполнить монтаж и запуск в эксплуатацию. Комплекс механической очистки потребовал невысоких затрат на инвестиции, показал себя экономичной и высокоэффективной системой и позволил обеспечить высокое качество очищенной воды, повысить надёжность, сократить требуемые габариты. Также следует отметить, что обслуживание оборудования требует незначительных затрат, т.к. система работает полностью в автоматическом режиме.