Съоръжения за механично пречистване на отпадни води

Потреблението на вода за битови и промишлени цели бележи непрекъснато нарастване на фона на намаляване на запасите от чиста питейна вода. В същото време водата е един изключително ценен ресурс като цяло.

Непрекъснатото повишаване на потреблението и, съответно, генерирането на все повече отпадни води, замърсени с промишлени отпадъци, налага задължителното им пречистване в пречиствателни станции преди заустването им в естествени водни басейни. Постъпвайки в пречиствателната станция, пречистването на отпадните води преминава през няколко етапа. Първият от тях е механичното пречистване, при което от водата се отстраняват едри механични примеси и утайки.

Съоръжения за прецеждане на отпадните води
Механичният метод за пречистване включва няколко етапа – прецеждане, утаяване, филтриране и отделяне на неразтворените частици чрез хидроциклони и центрофуги. Прецеждането, при което се отстраняват преди всичко едрите механични примеси, се явява първият етап. Използваните съоръжения са предимно различни конструкции сита и решетки, които се характеризират с не много добър пречиствателен ефект.

Ситата като цяло не намират широко приложение, тъй като имат сравнително малък коефициент на полезно действие и значителен разход на енергия. Като тяхно предимство обикновено се посочва малкото заемано пространство. Обикновено намират приложение при пречистването на градски отпадъчни води и в различни производства, като част от технологичното оборудване, за задържане на ценни материали, с възможност за повторна употреба в производствения процес.

Сред използваните конструкции сита са: ротационни, барабанни, дискови, лентови и др. Основен елемент за всички сита независимо от конструкцията е филтърната мрежа, през която преминава отпадната вода. Различните производители предлагат филтърни мрежи с различна големина на отворите. Допуска се и използването на надупчени листа. Материалите, от които са изработени най-често, са неръждаема стомана, месинг, пластмаса и др.

Почистването на ситата от натрупани замърсявания е посредством четки и въздух под налягане или с промивна вода. Предлагат се и сита с възможност за самопочистване. Това са предимно барабанни сита, при които ситовата част е под наклон и непрекъснатият поток от отпадъчни води спомага и за тяхното почистване.

Ниският пречиствателен ефект, който се постига от ситата, налага пред тях да бъдат монтирани пречиствателни решетки. Конструктивно те представляват метални рамки, в които успоредно са заварени метални пръти. Обикновено прътите са разположени вертикално с оглед на по-лесното им почистване.

Често използвана конструкция са решетките с пръти с правоъгълно напречно сечение със закръглени входни ръбове за намаляване на хидравличното съпротивление. Този тип пръти задържат по-голямо количество отпадъчни материали и почистването им е сравнително лесно.

При различните конструкции в зависимост от предназначението на решетката, разстоянието между отделните пръти варира в широки граници. Съответно, в зависимост от разстоянието между прътите, решетките обикновено са подразделят на обикновени и груби, но се срещат и решетки, определени като фини. Сред предлаганите решетки са такива с много малко разстояние между прътите от порядъка на 2 mm, както и такива със сравнително голямо разстояние от порядъка на 125 mm.

Решетките могат да бъдат подвижни и неподвижни, с ръчно или механично почистване. Обикновено механизираното почистване се прилага при много замърсени води, при които денонощното количество на задържаните отпадъци надвишава 0,1 m3.

Разстоянието между прътите и начинът на почистване на решетките са сред факторите, влияещи върху тяхната ефективност. Влияние върху ефективността им оказват и видът на отпадъчните води, както и правилното оразмеряване на решетките, което се свежда до определяне на техния размер и хидравличните загуби, които причиняват. Ефективността на решетките се определя на базата на количеството задържани отпадъци на човек за една година, в зависимост от разстоянието между прътите.

Решетките се монтират на входа на пречиствателната станция. Разполагат се в специално разширение на канала, по който се довеждат замърсените води. Могат да се монтират вертикално или под наклон от 45-75о спрямо нивото на водния поток с оглед на по-лесното им почистване. За по-лесно изваждане на решетката при нужда от ремонт или цялостна подмяна тя се поставя на страничната стена на довеждащия канал.

Произвеждат се и решетки-дробилки, които едновременно задържат и раздробяват по-едрите отпадъци. Те са подходящи най-вече за малки пречиствателни станции. Обикновено се монтират в открити канали, като пред тях задължително се монтират груби решетки, предпазващи ги от задръстване.

Решетките са задължителен елемент за всяка една пречиствателна станция. Благодарение на тях се задържат едрите механични примеси, влачени от отпадните води, предпазвайки монтираните след тях съоръжения от блокиране.

Пречистване чрез утаяване
За отделянето на по-тежките минерални примеси като пясък, стъкла, въглища и други в пречиствателните станции обикновено се предвиждат песъкозадържатели. Те най-често представляват стоманобетонни съоръжения, в които се утаяват по-голямото количество от минералните вещества, съдържащи се в отпадъчните води.

В практиката приложение намират три конструкции песъкозадържатели – вертикални, хоризонтални и песъкозадържатели с въртеливо-постъпателно движение. Класификацията е в зависимост от посоката на движение на водния поток в тях. С най-малко приложение в практиката са вертикалните песъкозадържатели поради ниската им пречиствателна способност. Хоризонталните, от своя страна, са най-разпространената конструкция поради постигания по-висок пречиствателен ефект.

По форма те най-често са правоъгълни съоръжения с различно напречно сечение в зависимост от движението на водния поток. При праволинейно движение на водния поток най-често хоризонталните песъкозадържатели са с правоъгълно или трапецовидно напречно сечение. Срещат се също и с квадратно, триъгълно, овално или друг вид напречно сечение. Хоризонталните песъкозадържатели обикновено са разделени на няколко успоредни и свързани по между си секции.

Всяка една секция, от своя страна, е разделена на работна част и камера. През работната част преминава водният поток. Камерата е предназначена за събиране на отделените частици. Формата на хоризонталните песъкозадържатели с кръгово движение на водата е цилиндрична с конично дъно. Работната част се оформя от периферни кръгови петоъгълни улеи. Предимството им е, че заемат значително по-малка площ от праволинейните и са сравнително по-икономични.

Песъкозадържателите с въртеливо постъпателно движение в зависимост от вида на движението се подразделят на тангенциални, извършващи вертикално въртеливо движение, и аерирани, извършващи хоризонтално постъпателно движение.

В тангенциалните песъкозадържатели се постига много добро отделяне на пясъка от другите частици. Това се постига преди всичко благодарение на създаващото се в тях винтово вертикално движение, на което се дължи и задържането на много по-малко количество органични вещества. Конструктивно те са кръгли съоръжения с цилиндрично напречно сечение.

В аерираните песъкозадържатели въртеливото хоризонтално постъпателно движение е вследствие от едновременното действие на два процеса – подаване на въздух под налягане от пневматични аератори, монтирани на една от надлъжните страни, и хоризонтално постъпващия воден поток. Формата на този вид песъкозадържатели е цилиндрична, като предпочитано е овалното напречно сечение.

Основно изискване за постигане на висока ефективност на песъкозадържателите е скоростта на водния поток да се поддържа в предварително определени граници. Препоръчителната скорост е около 0,30 m/s. Поддържането й се постига с регулиране на изтичащия от съоръжението воден поток.

За допълнителната обработка на утаилия се в песъкозадържателите пясък се изграждат допълнителни съоръжения като бункери, хидроциклони, площадки и събиратели на пясък.
За усредняване на състава и разхода на отпадъчните води се използват усреднители.

В зависимост от начина на смесване на постъпващия воден поток те се подразделят на: усреднители с диференциален поток, с механично или пневматично смесване или радиален усреднител-утаител. Ефективността на усреднителите до голяма степен зависи от бързото и пълно смесване на постъпващата вода с намиращото се в усреднителя количество.

За отделяне на фино суспендирани вещества предимно от органичен произход се използват различни конструкции утаители. Самите утаители представляват стоманобетонни съоръжения, в които под действието на гравитационните сили частиците с по-голямо обемно тегло от водата се утаяват на дъното на съоръжението, а по-леките се отделят на повърхността.

Обикновено, в зависимост от предназначението и мястото им в технологичната схема на пречиствателната инсталация, утаителите се разделят на две основни групи - първични и вторични. Първичните утаители, като част от основните съоръжения за механично пречистване, обикновено се монтират в началото на пречиствателната станция след песъкозадържателите. Вторичните утаители са задължителен елемент, който се монтира след съоръженията за биологично пречистване.

В зависимост от конструктивните си особености и посоката на движение на водата, утаителите най-общо се определят като хоризонтални, вертикални, радиални и тънкослойни.