Песколовка

Песколовка — это сооружение или устройство для очистки сточных, ливневых или производственных вод от механических примесей минерального происхождения, преимущественно песка, а также гравия, шлака, окалины и других взвешенных частиц с плотностью, превышающей плотность воды. Песколовки являются одним из первых этапов механической очистки сточных вод и устанавливаются, как правило, перед первичными отстойниками для предотвращения абразивного износа оборудования, засорения трубопроводов и накопления тяжёлых осадков в последующих сооружениях.

История

Необходимость удаления песка из городских сточных вод возникла с развитием централизованных систем канализации в XIX веке. Первые примитивные песколовки представляли собой расширенные участки каналов, где скорость потока снижалась, и крупные частицы выпадали в осадок. В 1904 году немецкий инженер Карл Имхофф (Karl Imhoff) предложил конструкцию отстойника, совмещённого с песколовкой, что стало важным шагом в развитии технологий очистки. В СССР массовое внедрение песколовок началось в 1930—1950-е годы в ходе строительства крупных станций аэрации (например, Курьяновской и Люберецкой в Москве). Современные конструкции песколовок (аэрируемые, тангенциальные) разработаны в 1960—1980-х годах и основаны на принципах гидравлики и гравитационного осаждения.

Классификация

Песколовки классифицируются по нескольким основным признакам: направлению движения воды, способу подачи воздуха, форме поперечного сечения и конструктивному исполнению.

По направлению движения воды

Горизонтальные песколовки: Прямоточные резервуары, в которых сточная вода движется по горизонтали с постоянной скоростью (0,15—0,3 м/с). Песок оседает на дно, откуда удаляется гидроэлеваторами, скребками или шнеками. Наиболее распространённый тип на крупных очистных сооружениях.
Вертикальные песколовки: Имеют круглую или квадратную форму в плане. Вода поступает в центральную трубу, движется вверх, а песок оседает в коническом днище. Применяются реже, в основном на станциях малой производительности.
Тангенциальные (круглые) песколовки: Вода подаётся по касательной к цилиндрической части, создавая вращательное движение. Центробежная сила способствует отбрасыванию тяжёлых частиц к стенкам и их последующему осаждению. Обеспечивают высокую степень очистки (до 90—95 %).

По способу подачи воздуха

Аэрируемые песколовки: Вдоль одной из стенок (обычно продольной) устанавливаются аэраторы (трубки с отверстиями или пористые пластины), через которые подаётся сжатый воздух. Восходящие пузырьки создают винтовое движение воды, что способствует вымыванию органических примесей из песка и повышает эффективность задержания частиц размером более 0,2 мм. Являются наиболее эффективным типом.
Неаэрируемые песколовки: Осаждение происходит только за счёт гравитации и регулирования скорости потока. Проще по конструкции, но менее эффективны, особенно при наличии в стоках жиров и органики.

По форме поперечного сечения

Прямоугольные: Наиболее распространённая форма для горизонтальных песколовок.
Круглые: Характерны для тангенциальных и вертикальных песколовок.

Устройство и принцип действия

Основным принципом работы песколовки является гравитационное осаждение частиц, плотность которых (1,5—2,6 г/см³) значительно превышает плотность воды (1,0 г/см³). Конструкция рассчитывается таким образом, чтобы скорость потока была достаточной для поддержания во взвешенном состоянии более лёгких органических частиц, но недостаточной для транспортировки тяжёлых минеральных.

Основные элементы типовой горизонтальной аэрируемой песколовки:

Входная камера: Обеспечивает равномерное распределение потока по ширине сооружения.
Рабочая камера (лоток): Протяжённый резервуар прямоугольного сечения, в котором происходит осаждение.
Аэрационная система: Расположена вдоль одной из стенок, создаёт вращательное движение воды (спираль).
Песокоприёмный лоток (канавка): Углубление в дне, куда сдвигается осевший песок.
Устройство для удаления песка: Гидроэлеватор, шнековый транспортёр, скребковый механизм или эрлифт.
Водослив (водосливное устройство): Регулирует уровень воды в песколовке и поддерживает постоянную скорость потока.
Выходная камера: Собирает очищенную воду и направляет её на дальнейшую обработку.

Вода, проходя по лотку, теряет скорость. Тяжёлые частицы оседают на дно, а затем с помощью механизмов сгребаются в приямок и удаляются. В аэрируемых песколовках пузырьки воздуха создают турбулентность, которая «отмывает» песок от органических загрязнений, что облегчает его последующую утилизацию.

Характеристики и параметры

Эффективность работы песколовки определяется рядом расчётных параметров:

Скорость движения воды (v): Критический параметр. Для горизонтальных песколовок обычно составляет 0,15—0,3 м/с. При меньшей скорости оседает органика, при большей — песок не успевает выпасть.
Гидравлическая крупность песка (u₀): Скорость осаждения частиц определённого диаметра. Для расчёта обычно принимают частицы размером 0,2—0,25 мм, для которых u₀ ≈ 18—24 мм/с.
Время пребывания воды: Обычно составляет 30—60 секунд для горизонтальных и 2—3 минуты для аэрируемых песколовок.
Эффективность задержания: Для частиц крупнее 0,2 мм достигает 90—95 % в аэрируемых песколовках и 70—80 % в горизонтальных неаэрируемых.
Влажность удаляемого песка: После гидроэлеватора составляет 80—90 %, после шнекового обезвоживания — 10—20 %.

Применение

Песколовки являются обязательным элементом практически всех станций очистки сточных вод, а также находят применение в других областях.

Городские очистные сооружения канализации: Устанавливаются на станциях аэрации любой производительности. Защищают насосное оборудование, трубопроводы, отстойники и аэротенки от абразивного износа и заиливания.
Ливневая канализация (дождевые стоки): Используются для очистки поверхностного стока с территорий городов, промышленных зон, автомагистралей. Удаляют песок, грунт, дорожную крошку.
Промышленные предприятия: Применяются в системах водоотведения горно-обогатительных комбинатов, металлургических заводов (для удаления окалины), предприятий по производству строительных материалов, стекольной и керамической промышленности.
Системы оборотного водоснабжения: Используются для очистки воды, используемой для промывки песка, гравия или других сыпучих материалов.

Утилизация песка

Песок, задержанный в песколовках, содержит значительное количество органических веществ (до 10—20 % по массе) и влаги. Перед утилизацией его, как правило, обезвоживают на песковых площадках или с помощью специального оборудования (шнековые обезвоживатели, центрифуги). Обезвоженный песок может использоваться:

Для планировки территорий и отсыпки дорог.
В качестве наполнителя при производстве строительных материалов (низкомарочных бетонов, блоков).
Для рекультивации полигонов твёрдых коммунальных отходов.

В ряде случаев, при высоком содержании токсичных веществ, песок вывозится на специализированные полигоны.

Интересные факты

В 2018 году в Москве на Люберецких очистных сооружениях была введена в эксплуатацию одна из крупнейших в Европе песколовок производительностью 1,5 млн м³/сутки.
В современных компактных установках для очистки ливневых стоков (например, в системах «Волна» или «Гидротехника») песколовки часто совмещаются с нефтеуловителями в одном корпусе.
Эффективность работы песколовки напрямую влияет на срок службы насосов — попадание песка в рабочее колесо центробежного насоса сокращает его ресурс в 2—3 раза.

Источники

СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М. «Водоотведение и очистка сточных вод». — М.: Стройиздат, 1996.
Воронов Ю. В., Яковлев С. В. «Водоотведение и очистка сточных вод». — М.: Издательство АСВ, 2006.
«Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий» / Под ред. Ф. Г. Дерюгина. — М.: Стройиздат, 1981.
Технические паспорта и руководства по эксплуатации песколовок производства компаний «Эко-Стандарт», «Полимерфильтр», «Гидротехника».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →