РЕКОНСТРУКЦИЯ ТИПОВЫХ РАДИАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ

Рыбников Сергей Сергеевич

студент 4 курса, кафедры водоснабжения и водоотведения РГСУ,

г. Ростов-на-Дону

Ченский Илья Александрович

студент 4 курса, кафедры водоснабжения и водоотведения РГСУ,

г. Ростов-на-Дону

E-mail: rss-25@mail.ru, ichenskij@yandex.ru

Долженко Лидия Алексеевна

научный руководитель, канд. технических наук, доцент РГСУ

 г. Ростов-на-дону

Одним из важнейших элементов сооружений биологической очистки сточных вод являются отстойники. Обеспечение надежной и эффективной работы первичных и вторичных отстойников – одна из первоочередных задач эксплуатации канализационных очистных сооружений.

Надежная и эффективная работа первичных отстойников обеспечивает стабильное функционирование аэротенков, предохраняет их от засорения, защищает аэрационную систему, снижает нагрузку по большинству контролируемых показателей.

Вторичные отстойники служат для разделения иловой смеси на циркулирующий активный ил и очищенную воду. Надежная работа вторичных отстойников обеспечивает достижение нормативного качества очистки по содержанию взвешенных веществ, предотвращает вынос ила в очищенную воду.

В современных технологических схемах биологической очистки сточных вод с удалением азота и фосфора роль отстойников возрастает: внедрение технологии сбраживания осадка в первичных отстойниках увеличивает количество содержащейся в сточных водах легкоокисляемой органики, требуемой при денитрификации [1]. При реконструкции очистных сооружений часто именно отстойники становятся наиболее уязвимым местом в цепочке сооружений, из-за чего невозможно увеличение их производительности.

Эффективность работы отстойников зависит от многих факторов: гидравлических параметров работы (нагрузки на водослив, времени отстаивания, коэффициента использования объема отстойника), седиментационных характеристик осадка (зольности, илового индекса), частоты выгрузки осадка (во вторичных отстойниках – количества циркулирующего активного ила) [2; 3].

В большинстве типовых проектов для удаления осадка из радиальных первичных отстойников были предусмотрены илоскребы типа ИПР, сдвигающие осадок в центральный приямок, из вторичных отстойников – илососы типа ИВР. Илосос ИВР представляет собой стальную ферму, двигающуюся по борту отстойника, на которой закреплена илоотводящая труба с 3–4 сосунами. Данная конструкция предназначена для сбора ила по всей длине отстойника.

Однако логичное на первый взгляд техническое решение на практике не всегда обеспечивает равномерный сбор ила по площади отстойника. Несколько сосунов, последовательно установленных на единой сборной трубе, обычно засасывают иловую смесь неравномерно. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, гидравлические особенности системы влияют на интенсивность работы сосунов, которая убывает по направлению от центра к периферии отстойника. Во-вторых, площадь, с которой происходит сбор ила одним сосуном, увеличивается от центрального сосуна к крайнему, в то же время крупность хлопьев удаляемого ила уменьшается от центра к периферии отстойника. В-третьих, периодически может происходить засорение отдельных сосунов. Для компенсирования этого недостатка предусмотрена регулировка степени открытия отверстий сосунов, которая должна осуществляться с фермы, опирающейся на борт отстойника, и несущей на себе илосос, однако на практике отрегулировать их работу фактически «вслепую» невозможно. Засорение отдельных сосунов илососа может приводить к образованию застойных зон, загниванию и последующему всплыванию ила.

Привод традиционных систем для удаления осадка из радиальных отстойников располагается на тележке, опирающейся на борт отстойника и двигающейся по нему при помощи колеса. Для этой цели применяются разные колеса: с пневматической камерой, металлические обрезиненные, а также двигающиеся по рельсу. Однако всем им присущи одни и те же недостатки: в зимнее время происходит обледенение борта отстойника, и колесо начинает проскальзывать, кроме того, происходит разрушение борта отстойника, вызванное постоянным движением по нему тележки и усугубляемое попаданием в образующиеся трещины воды в зимнее время.

Существенным недостатком традиционных систем для удаления осадка из радиальных отстойников является то, что они изготовлены из стали и, следовательно, подвержены коррозии (рис. 1).

При реконструкции отстойников наиболее эффективным способом устранения этих недостатков является замена типовых илососов и илоскребов скребковой системой Finnchain (Финляндия). Finnchain – финское предприятие, которое занимается разработкой и производством скребковых систем для сбора осадка в емкостных сооружениях различной формы – горизонтальных песколовках, горизонтальных и радиальных отстойниках.

Скребковая система для радиальных отстойников имеет ряд неоспоримых преимуществ перед типовыми решениями. Система изготовлена из материалов, не подверженных коррозии, кроме того, все движущиеся части расположены под водой, вследствие чего отсутствуют проблемы с эксплуатацией в зимний период. Монтаж системы не требует применения специального грузоподъемного оборудования, что вызвано малой массой отдельных элементов. Мощность двигателя, приводящего систему в движение, составляет 0,37–0,55 кВт в зависимости от диаметра отстойника.

Система Finnchain работает следующим образом: скребки 2 (рис. 2, 3), изготовленные из стеклопластика, приводятся в движение пластиковой цепью 4. Цепь опирается на вспомогательные гладкие колеса 3, расположенные по периметру отстойника на высоте ≈ 0,5 м от дна, и приводится в движение двигателем с редуктором 6, расположенным на борту отстойника. Двигатель связан с цепью валом и ведущим колесом 5. В первичных отстойниках система Finnchain комплектуется устройством для сбора плавающих веществ 1 в жиросборник. Запатентованная цепь Finnchain с конусообразной втулкой (рис. 4) разработана в тесном сотрудничестве с университетом г. Тампере. Конусообразная форма втулки отлично справляется с нагрузкой, возникающей в цепи в висячем положении. В цепи с конусообразными втулками сила, удерживающая цепь в прямом положении, на 50% меньше, чем в традиционной цепи.

При установке скребковых систем Finnchain в существующие вторичные отстойники вместо илососов требуются мероприятия по дополнительной их реконструкции. Так, в типовых отстойниках отсутствует центральный приямок, а днище изготовлено с уклоном от центра к бортам. При реконструкции осуществляется набетонка днища, обеспечивающая уклон 2 к центру отстойника. Такая набетонка в отстойниках, построенных несколько десятилетий назад, обеспечивает и «лечение» днища. ЗАО «Водопроект-Гипрокоммунводоканал. Санкт-Петербург», официальный представитель фирмы Finnchain, разработало технические решения для равномерного удаления иловой смеси из центральной части типовых вторичных отстойников после демонтажа илососа.

Скребковые системы для радиальных отстойников, в которых используется цепь с конусообразными втулками, эксплуатируются с 2000 г. За первыми установленными системами ведется тщательный контроль и производятся замеры износа цепи. Полученные данные показали минимальный износ цепи, что указывает на ее продолжительный срок службы.

В 2003 г. на очистных сооружениях в г. Котка в первичном отстойнике диаметром 26 м между звеньями цепи был установлен динамометрический датчик. Исследования показали, что максимальная нагрузка составляла всего несколько килоньютонов. Разрывная нагрузка цепи составляет 38 кН, поэтому коэффициент надежности по отношению к пределу прочности примерно десятикратный.

Установка скребковых механизмов Finnchain взамен типовых илососов и илоскребов обеспечивает надежную работу отстойников, избавляет от проблем с их эксплуатацией в зимний период, предотвращает возможность постепенного разрушения борта отстойника. За счет применения некоррозионных материалов срок эксплуатации систем Finnchain значительно больше типового отечественного оборудования.

Список литературы:

1. Беляев А. Н., Васильев Б. В., Маскалева С. Е. и др. Удаление азота и фосфора на канализационных очистных сооружениях // Водоснабжение и сан. техника. 2008. № 9.
2. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Удаление азота и фосфора на очистных сооружениях городской канализации // Прилож. к журналу <Вода и экология. Проблемы и решения>. - СПб, 2004.
3. Мишуков Б. Г., Соловьева Е. А. Результаты работы вторичных радиальных отстойников и их математическая интерпретация // Вода и экология. 2001. № 2.