Piaskowniki

Cel stosowania piaskowników i ich podział podział

Piaskowniki stosuje się w oczyszczalniach miejskich do usuwania zanieczyszczeń mineralnych, takich jak piasek, popiół, węgiel, które są spłukiwane z ulic i dostają się do kanalizacji.

Piaskowniki zabezpieczają kolejne obiekty oczyszczalni przed:

zapychaniem rurociągów,
ścieraniem mechanicznych elementów pomp, a tym samym ich zużywaniem,
akumulacją piasku w komorach napowietrzania i w komorach fermentacji, prowadząc do zmniejszania ich pojemności czynnej.

Podstawowym zadaniem piaskowników jest rozdzielenia zawiesin mineralnych od organicznych, które mają być oddzielone w osadniku wstępnym.

W większości piaskowników prędkość przepływu ścieków 0,3 m/s gwarantuje opadanie piasku pozbawionego zanieczyszczeń organicznych. Prędkości mniejsze przyczyniają się do sedymentacji także zawiesin organicznych, natomiast prędkości przekraczające 0,3 m/s powodują wypłukanie piasku z komór piaskownika.

Piasek usuwany jest ze ścieków w zbiornikach o kształcie (w przekroju poziomym) kwadratowym, prostokątnym lub okrągłym w wyniku procesu sedymentacji albo w hydrocyklonach pod wpływem działania sił odśrodkowych.

Piaskowniki muszą być tak skonstruowane, aby usuwały zanieczyszczenia mineralne o średnicy rzędu 0,1-0,2 mm oraz parametry pracy muszą być tak dobrane, by w tych piaskownikach nie zatrzymywać więcej niż 10% zawiesiny organicznej.

Przeciętny skład granulometryczny piasku usuwanego ze ścieków miejskich przedstawia się następująco:

ziarna o średnicy >1mm – 5,4 %
ziarna o średnicy 0,5-1 mm – 11,8 %
ziarna o średnicy 0,25-0,5 mm – 34,4 %
ziarna o średnicy <0,25 mm – 48,4 % Zawartość piasku w ściekach zależy od systemu kanalizacji. W kanalizacji o systemie rozdzielczym ilość piasku wynosi średnio 35 dm³ /1000 m ścieków.

Orientacyjnie można przyjmować:

*0,02 dm³ /(M*d) – kanalizacja rozdzielcza,

*0,04 dm³ /(M*d) – kanalizacja ogólnospławna.

Piaskowniki w zależności od budowy dzieli się na:

· Piaskowniki poziome o przepływie:

poziomym konwencjonalnym,
poziomo-wirowym,
poziomo-śrubowym (napowietrzane);

· Piaskowniki pionowe o przepływie:

pionowym konwencjonalne,
pionowo-wirowym.

Rozróżnia się również piaskowniki:

oczyszczane ręcznie,
oczyszczane mechanicznie,
napowietrzane.

Charakterystyka piaskowników

Piaskowniki oczyszczane ręcznie

Piaskowniki oczyszczane ręcznie stosowane są tylko na oczyszczalniach bardzo małych. Zbudowane są z przynajmniej dwóch , równoległych , wydłużonych komór, które są wyposażone w urządzenia do stałej prędkości przepływu na stałym poziomie 0,3 m/s , niektóre piaskowniki posiadają w dnie komorę do magazynowania zatrzymanego piasku, natomiast wszystkie inne posiadają drenaż do opróżniania reaktora przed przystąpieniem do wybierania piasku.

Piaskowniki oczyszczane mechanicznie

Piaskowniki oczyszczane mechanicznie są to najczęściej zbiorniki prostokątne w postaci wydłużonego koryta przekroju poprzecznym prostokątnym, trapezowym lub parabolicznym. Ich minimalna długość wynosi 18 m, co wynika z minimalnego przetrzymania ścieków w komorze- 60 s oraz zadanej prędkości przepływu- 0,3 m/s Większość z nich posiada urządzenia do utrzymania stałej prędkości przepływu ,mechanizm do zgarniania zgromadzonego na dnie piasku oraz urządzenie do usuwania piasku.

Piaskowniki w kształcie w rzucie kwadratowym lub okrągłym, stosowane są rzadziej, wyposażone są w obrotowy zgarniacz do usuwania piasku. Ścieki pozbawione na kratach większych zanieczyszczeń pływających doprowadzane są z jednego boku piaskownika lub w jednym punkcie na jego obwodzie. Ze studzienki piasek transportowany jest za pomocą pionowego przenośnika kubełkowego lub nachylonego przenośnika śrubowego do klasyfikatora piasku lub płuczki, gdzie następuje oddzielenie zawiesin organicznych i piasku. piasek doprowadzany może też tu być za pomocą pompy. Na większych oczyszczalniach, gdzie mamy do czynienia z piaskownikami o szerszych komorach , piasek zgarniany jest za pomocą zgarniacza linowego do głównego leja osadowego znajdującego się zwykle na początku komory.

Klasyfikator piasku może być wyposażony w urządzenie o ruchu posuwisto-zwrotnym lub przenośnik śrubowy. Każde z tych urządzeń dodatkowo wyposażone może być w dysze natryskowe do przemywania pisaku. Obydwa urządzenia nachylone są pod pewnym kontem ku górze w celu łatwiejszego odprowadzania wody i zawiesin organicznych. Oczyszczony piasek jest zrzucany następnie do kontenera lub zbiornika transportowego.

Na niektórych oczyszczalniach miejsca do składowania piasku znajdują się w pewnej odległości od klasyfikatora piasku. Wówczas pneumatyczne strumienice doprowadzają piasek do zasobników. Jeżeli zasobniki wyposażone są w zastawki wymagane jest doprowadzenie wody płucznej, żeby zapobiec ich zatkaniu.

Usuwanie piasku za pomocą pompy eliminuje konieczność stosowania podnośników kubełkowych jednak mogą pojawić się problemy operacyjne związane z zatkaniem przewodów ssących pompy.

Piaskowniki napowietrzane

W piaskownikach napowietrzanych ( przedmuchiwanych) występuje wytrącenie piasku ze ścieków na skutek wywołanego wprowadzeniem sprężonego powietrza. Prędkość wirowania ścieków 0,3 m/s pozwala na utrzymanie w zawieszeniu zawiesin organicznych więc wydzielony piasek jest bardzo czysty.

Sprężone powietrze jest wprowadzone do piaskowników za pomocą dyfuzorów w ilości, która nadaje ściekom taka prędkość, że następuje sedymentacja piasku. Piaskownik napowietrzany może również spełniać funkcję odtłuszczacza. Jest wówczas wyposażony w dodatkową komorę biegnącą wzdłuż komory właściwej oddzielonej luźno zwisającymi deskami, w której następuje flotacja tłuszczy. Obciążenie tej komory nie powinno przekraczać wartości 18 m /m h w trakcie pogody bezdeszczowej.

Piaskowniki o przepływie poziomym

Budowane są najczęściej w kształcie koryt przepływowych o prostokątnym, trapezowym lub parabolicznym przekroju poprzecznym. Piaskowniki poziome są najbardziej użyteczne i szeroko stosowane, zarówno w dużych jak i małych oczyszczalniach ścieków. Odmianą piaskownika poziomego jest piaskownik szczelinowy, z wydzieloną komorą magazynowania piasku. Różnica między piaskownikiem poziomym polega na tym, że piaskownik szczelinowy posiada od 3-5 szczelin poprzecznych w dnie kolektora. Przez szczeliny te wpada do komory magazynowania piasek. Piaskowniki szczelinowe stosuje się sporadycznie w małych oczyszczalniach oraz przed bardzo głębokimi zbiornikami czerpalnymi stacji pomp.

Piaskownik o przepływie pionowym konwencjonalnym typu SES

Piaskownik typu SES służy do mechanicznego usuwania piasku i zanieczyszczeń stałych o ciężarze właściwym większym od oczyszczanych ścieków. Urządzenie montowane jest bezpośrednio na kolektorze, którym przepływają ścieki komunalne lub przemysłowe. Burzliwy napływ ścieków wytłumiony jest dzięki deflektorowi o specjalnej konstrukcji. Zanieczyszczenia stałe opadają grawitacyjnie na dno zbiornika i są stamtąd transportowane za pomocą przenośnika ślimakowego do kieszeni rozładunkowej

Piaskowniki o przepływie pionowo-wirowym

SCHEMAT MONTAŻOWY ELEMENTÓW:

obudowa piaskownika
komora wewnętrzna
komora zewnętrzna
komora gromadzenie piasku
króciec dopływowy
króciec odpływowy
króciec odpływowy piasku
pompa usuwania piasku
króciec dopływowy powietrza do wzruszania piasku
króciec powietrza rusztu napowietrzającego
elektrozawory
pokrywy rewizyjne
kolumna wsporcza

CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA

PRZEZNACZENIE

Piaskowniki wirowe przeznaczone są do usuwania zawiesiny mineralnej (piasku) ze ścieków. Przeznaczone są do stosowania w komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach ścieków.

Typ A – wolnostojący – przeznaczony do ustawienia w pomieszczeniu,

Typ B – przeznaczony do zabudowy wewnątrz reaktora biologicznego.

ZASADA DZIAŁANIA

Oczyszczone na kracie lub sicie ścieki dopływają króćcem dopływowym (5) do komory wewnętrznej (2). Wewnątrz komory ścieki przepływają ruchem wirowym, a piasek i cząstki o wysokim ciężarze właściwym opadają na dno komory gromadzenia (4). Ścieki pozbawione piasku odpływają z piaskownika króćcem odpływowym (6) zamontowanym w obudowie piaskownika (1). Usuwanie piasku z komory gromadzenia (4), odbywa się za pomocą pompy (8) o wysokiej odporności mechanicznej, na zewnątrz piaskownika za pośrednictwem króćca odpływowego (7). Usuwany piasek wymaga końcowego odwodnienia w płuczce piasku, urządzeniu workowym lub na poletku ociekowym. Do komory zbiorczej doprowadzone jest powietrze za pomocą króćca dopływowego (9) z zabudowanym elektrozaworem (11). Powietrze pełni rolę wzruszenia piasku przed wypompowaniem, a dodatkowo przepłukuje piasek z nagromadzonych części organicznych.

Do napowietrzania piaskownika (opcja), powietrze doprowadzone jest do dna komory zewnętrznej, za pomocą króćca dopływowego (10) z zabudowanym elektrozaworem (11). Napowietrzanie piaskownika sprzyja oddzielaniu się części organicznych od ziaren piasku.

Obecnie piaskowniki pionowe z ruchem wirowym posiadają zwykle w dolnej części komory lej osadowy, połączony z przenośnikiem ślimakowym, który na bieżąco usuwa gromadzący się piasek, przenosząc go bezpośrednio do kontenera.

Rys. Piaskownik pionowo-wirowy z przenośnikiem ślimakowym. (Stalbudom)

Przy ściekach bogatych w tłuszcze i zanieczyszczenia biologiczne piaskowniki wspomagane są procesami flotacji. W tym przypadku w konstrukcji piaskownika doprowadzane jest sprężone powietrze (napowietrzanie drobnopęcherzykowe), które porywa cząsteczki tłuszczu wynosząc je na powierzchnie w postaci flotującej piany. Jest ona okresowo usuwana przy pomocy regulowanego systemu odbioru części flotujących. Oczyszczone z piasku ścieki odprowadzane są króćcem odpływowym. W separatorze firmy Dynamikfiltr stosowana jest dodatkowa komora sedymentacji, do której zgromadzona na dnie leja osadowego pulpa wodno-piaskowa przesyłana jest pompą powietrzną. Dopiero w tej części odbywa się ostateczna separacja piasku i części organicznych. Porwana i wypłukana przez powietrze zawiesina organiczna wypływa na powierzchnię separatora i przelewem wraca do głównej komory sedymentacji, skąd odpływa z oczyszczonymi ściekami do dalszych części oczyszczalni ścieków. Oczyszczony piasek przenośnikiem ślimakowym kierowany jest do kontenera.

Rys. Piaskownik pionowo-wirowy z dodatkowym separatorem części organicznej (Dynamikfiltr)
Sitopiaskowniki

To urządzenia kompaktowe, które mogą zastąpić komorę skratek i zwykły piaskownik. Poniżej przedstawiam rozwiązanie sitopiaskownika Autosep DF firmy Dynamikfiltr. Wprowadzane do urządzenia ścieki w pierwszej kolejności wytracają prędkość w komorze rozprężno – dolotowej, skąd przepływają na element cedzący, na którym separowane są części stałe. W zależności od wybranego modelu skratki mogą być zatrzymywane na:

wersja SB – Obrotowym bębnowym sicie szczelinowym zintegrowanym z podajnikiem ślimakowym
wersja SP – Nieruchomej perforacji czyszczonej, zintegrowanymi z podajnikiem ślimakowym, szczotkami zgarniającymi
wersja KP – Kracie szczelinowej wyposażonej w zgrzebła zgarniające

System automatycznego czyszczenia sita/bębna/kraty załączany jest w zależności od wzrostu poziomu ścieków przed urządzeniem. Dodatkowo skratki są płukane, a w urządzeniach typu SB oraz SP również odwadnianie w segmencie prasująco-odwadniającym. Ścieki pozbawione części stałych przepływają do komory piaskownika podłużnego, gdzie poddawane są napowietrzaniu wspomagającemu flotację lekkich części stałych oraz tłuszczu. Zatrzymany w piaskowniku piasek przemieszczany jest do komory zbiorczej przy pomocy poziomego przenośnika ślimakowego, a następnie usuwany z urządzenia skośnym przenośnikiem ślimakowym. W górnej części piaskownika zamontowany jest zgarniacz, transportujący tłuszcz do komory, z której jest odbierany pompowo lub grawitacyjnie.

Rys. Sitopiaskownik (Dynamikfiltr)

Cechy powyższego rozwiązania:

możliwość prowadzenia wszelkich procesów mechanicznego oczyszczania ścieków w jednym urządzeniu,
optymalizacja gabarytów urządzenia w stosunku do jego funkcji oraz wydajności,
hermetyzacja procesu usuwania zanieczyszczeń stałych,
stopień usuwania piasku: 90÷95% dla ziaren >0,2mm,
odwodnienie skratek w zakresie 20%÷60%,
redukcja masy skratek w zakresie 30%÷60%.

Rys. Sitopiaskownik Huber ROTAMAT® Ro5. Poniżej film pokazujący zasadę działania urządzenia.