Mechaniczne oczyszczanie ścieków – co projektant miał na myśli. Ściek za kratkami

W świetle obecnej sytuacji w gospodarce ściekowej w Polsce, najczęstszym zadaniem projektowym w dziedzinie oczyszczania ścieków jest rozbudowa lub modernizacja istniejącej oczyszczalni ścieków. Wg założeń AKPOŚK (Aktualizacja krajowego programu oczyszczania ścieków komunalnych 2009) do 2015 r. powinno być wybudowanych 177 nowych oczyszczalni, a 569 istniejących oczyszczalni ma zostać zmodernizowanych lub rozbudowanych. Ponieważ czas przeznaczony na te zadania ucieka, część takich inwestycji jest rozpisywana jako „zaprojektuj i wybuduj”. Wtedy, w idealnej sytuacji, zespół projektowy i budowlany ściśle współpracują ze sobą na co dzień. Jednak większy udział w realizacji na dzień dzisiejszy mają prace dwuetapowe – najpierw sporządzany jest projekt oczyszczalni, a następnie na jego podstawie prowadzone są prace budowlane. Projekt, według którego ma być przebudowana oczyszczalnia, powinien być na tyle jasny w swej części opisowej i rysunkowej, żeby uzasadnić zastosowanie każdego z elementów. Przy dużym wyborze producentów urządzeń do mechanicznego oczyszczania ścieków i różnorodności ich oferty nie powinno być problemów ze znalezieniem rozwiązania dla większości problemów praktycznych. Celem tego artykułu jest przedstawienie przesłanek doboru urządzeń technologicznych na oczyszczalni ścieków na subiektywnym przykładzie pojedynczego projektanta. Bohaterem tego odcinka będą zazwyczaj pierwsze urządzenia w ciągu technologicznym – kraty i sita. Po co te kraty? Zadaniem kraty lub sit jest usuwanie ze ścieków zanieczyszczeń występujących w postaci substancji stałych o stosunkowo dużych rozmiarach z wykorzystaniem procesu cedzenia [1]. Jest to proces bardzo znaczący dla prawidłowego i pełnego oczyszczania ścieków, jak również dla eksploatacji urządzeń znajdujących się w dalszych częściach ciągów technologicznych. Niewystarczające usunięcie zanieczyszczeń stałych na kratach lub sitach może powodować awarie mieszadeł, pomp i konieczność częstszego oczyszczania z osadów reaktorów biologicznych oraz przepompowni pośrednich. Generuje to wymierne koszty związane z naprawami urządzeń. Fakt, iż skratki składają się w przeważającej części z substancji organicznej, powoduje, że skuteczność ich usuwania, a potem dalsza obróbka (ewentualne płukanie i postępowanie ze ściekami po płukaniu) ma znaczący wpływ na efektywność pracy części biologicznej oczyszczalni, a także potencjalną produkcję biogazu. Od przybytku głowa boli? Różnorodność dostępnych na rynku urządzeń do mechanicznego oczyszczania ścieków powoduje, że ich dobór nie jest sprawą łatwą. Pod uwagę należy brać nie tylko parametry samego urządzenia, ale i charakter zlewni, z której ścieki dopływają do oczyszczalni. Oprócz przepustowości hydraulicznej podstawowym parametrem definiującym te urządzenia jest prześwit, czyli odległość pomiędzy sąsiednimi prętami kraty, lub średnice otworów albo wymiary szczelin w przypadku sit. Ze względu na wielkość prześwitu kraty dzielone są na rzadkie (prześwit 6 do 15 mm) i gęste (prześwit <6 mm). Kolejny podział dotyczy sposobu czyszczenia, który może być mechaniczny lub ręczny. Pod względem konstrukcji rozróżniane są kraty ruchome i stałe. Następna możliwa klasyfikacja uwzględnia rodzaj mechanizmu usuwania skratek, sposób i miejsce zabudowy, itp.:
* kraty schodkowe, taśmowe, zgrzebłowe, bębnowe,
* sita obrotowe, płaskie,
* kraty i sita do montażu w kanale lub zbiorniku,
* urządzenia zblokowane (kratopiaskowniki, sitopiaskowniki).
Czym kierować się przy wyborze konkretnego urządzenia? Ustalenie wspomnianej już przepustowości hydraulicznej urządzeń nie jest wbrew pozorom zadaniem banalnym. O ustalaniu natężenia napływu ścieków na podstawie pomiarów traktował cykl artykułów w „Magazynie Instalatora” z lat 2007-2009. Urządzenia do mechanicznego oczyszczania ścieków przyjmowane są nie dla przepływów średnich, lecz dla maksymalnego godzinowego natężenia przepływu Qh,max. Jeżeli część mechaniczna oczyszczalni poprzedzona jest przepompownią, jako Qh,max należy przyjąć maksymalną wydajność zestawu pompowego. W przypadku dopływu grawitacyjnego można korzystać z danych o średnim napływie dobowym i współczynników nierównomierności uzależnionych m.in. od wielkości zlewni (liczba mieszkańców) przy uwzględnieniu rodzaju kanalizacji (rozdzielcza, ogólnospławna) [2]. Ze względu na obszerność tego tematu zostanie mu poświęcony osobny odcinek cyklu. Wybór optymalnego dla danej oczyszczalni urządzenia wymaga zapoznania się z charakterem samej zlewni. Przykładowo, w zlewniach o charakterze górskim można spodziewać się większej ilości żwiru i kamieni. Mogą one powodować zapychanie się oczek sit lub przyczyniać się do blokowania i/lub wyłamywania pojedynczych „schodków” krat. Poprawę sytuacji może przynieść zastosowanie „łapacza żwiru”. To zagłębienie w dnie kanału, doprowadzającego ścieki do kraty, pełniące funkcję pułapki dla wleczonych kamieni. Pewnym zabezpieczeniem będzie również zastosowanie niewielkiego progu przed kratą montowaną w kanale, który zatrzyma część wleczonego materiału. W takich przypadkach należy przewidzieć sposób oczyszczania kanału z nagromadzonego materiału [3]. Ścieki obfitujące w substancje włókniste, np. ścieki z niektórych rodzajów zakładów przemysłowych, powodują tworzenie się, szczególnie na mieszadłach i ich prowadnicach, warkoczy zanieczyszczeń, które mogą bezpośrednio przyczynić się do uszkodzenia tych urządzeń. Dobre efekty usuwania takich zanieczyszczeń osiągane są na gęstych kratach schodkowych, gdy dodatkową separację zanieczyszczeń spełnia „materac” skratek (fot. 1). Szczególnie wysokie obciążenie ścieków ładunkiem zanieczyszczeń stałych może być z kolei przesłanką do zastosowania kraty zgrzebłowej, która charakteryzuje się wysoką wydajnością usuwania zanieczyszczeń. Ponadto niektórzy producenci umożliwiają zainstalowanie dodatkowych zgrzebeł. Gdy modernizacja istniejącej oczyszczalni wymaga posadowienia nowej części mechanicznej poniżej poziomu terenu, wiąże się z tym konieczność wynoszenia oddzielonych skratek w górę. W takim przypadku korzystnym rozwiązaniem może okazać się sito zintegrowane ze spiralą wynoszącą (coraz częściej bezwałową), a w przypadkach szczególnego ograniczenia ilości miejsca – sito pionowe. Czy budynek krat jest potrzebny? Ze względu m.in. na wygodę obsługi i niebezpieczeństwo przemarzania zalecane jest instalowanie krat i sit wraz z towarzyszącymi im urządzeniami do mechanicznego oczyszczania ścieków w pomieszczeniach zamkniętych. Ze względów bezpieczeństwa budynek taki podlega zaostrzonym przepisom bhp [1] i powinien mieć sprawną wentylację. Rozwiązaniem znacznie zmniejszającym uciążliwość zapachową w tego typu obiektach jest zastosowanie krat lub sit w hermetycznej obudowie z możliwością kontrolowanego odprowadzania powietrza i jego dezodoryzacji (fot. 2). W przypadkach budowy lub modernizacji oczyszczalni, gdy szczególny nacisk kładziony jest na obniżenie kosztów inwestycyjnych, można rozważyć zaplanowanie mechanicznego oczyszczania ścieków na zewnątrz (fot. 3), ewentualnie pod wiatą. W Polsce działają już dziesiątki instalacji z kratami, prasopłuczkami, przenośnikami i separatorami piasku umieszczonymi na zewnątrz budynku. Urządzenia te muszą być w takim przypadku wyposażone w izolację termiczną i elementy grzewcze (kable grzewcze, lampy halogenowe). Ponieważ nie wszyscy producenci równie dobrze poradzili sobie z tym zadaniem, zalecane jest sprawdzenie referencyjnych obiektów. Co ułatwia eksploatację Do lamusa odchodzą (a przynajmniej powinny) kraty czyszczone ręcznie, przede wszystkim ze względu na nakład pracy konieczny do ich obsługi, skuteczność separacji i zagrożenie bakteriologiczne dla ludzi mających tak bezpośredni kontakt ze ściekami, a konkretnie fekaliami stanowiącymi znaczący udział skratek. W idealnym przypadku oczyszczalnia zaopatrzona jest w bliźniacze ciągi oczyszczania mechanicznego tak, że kraty lub sita w warunkach normalnego napływu ścieków pracują na przemian (zapewnienie równomiernego zużycia). Przy przepływach maksymalnych odpowiednio dobrane urządzenia, pracując równolegle, pozwalają na utrzymanie sprawności usuwania zanieczyszczeń stałych. Taka konfiguracja pozwala również na konserwację i ewentualne naprawy bez przerywania pracy oczyszczalni. Gdy takie rozwiązanie nie jest możliwe ze względu na brak miejsca lub koszty, zalecane jest przynajmniej zaplanowanie kanału awaryjnego, tzw. bypassu. Przy konserwacji kanału napływowego lub samej kraty oraz przy zwiększonych napływach do oczyszczalni (np. po deszczach nawalnych) dużym usprawnieniem jest brak konieczności stosowania dźwigu lub żurawika, gdy krata ma możliwość podnoszenia obrotowego (fot. 4). Podsumowanie Rozpoczęcie omawiania poszczególnych etapów oczyszczania ścieków od krat i sit w żadnym wypadku nie wyczerpało jeszcze tematu separacji zanieczyszczeń stałych na oczyszczalni. Mam nadzieję, że wybrane aspekty związane z właściwym doborem pierwszego w technologicznej kolejności urządzenia do oczyszczania ścieków przede wszystkim przypomną, jak ważny, choć często zaniedbywany, jest to problem.
dr inż. Renata Woźniak-Vecchié
Literatura: [1] Z. Heinrich, A. Witkowski, Urządzenia do oczyszczania ścieków. Projektowanie, przykłady obliczeń, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Sp. z o.o., Warszawa 2005. [2] R. Woźniak-Vecchié, A. Langowski, Wyznaczanie obciążenia hydraulicznego modernizowanych oczyszczalni ścieków w praktyce projektowej, III Konferencja z cyklu „Nauka dla Praktyków” pt.: „Mechaniczne oczyszczanie ścieków”, 15-16 marca 2011, Ustroń/Jaszowiec. [3] M. Koperska, Dobór urządzeń do mechanicznego oczyszczania ścieków okiem praktyka, III Konferencja z cyklu „Nauka dla Praktyków” pt.: „Mechaniczne oczyszczanie ścieków”, 15-16 marca 2011, Ustroń/Jaszowiec. [4] Materiały informacyjne firmy Meva-Pol Sp. z o.o. Fot. 1. Materac ze skratek na kracie o prześwicie 2 mm. Widoczne wychwycone patyczki higieniczne [4]. Fot. 2. W pełni hermetyzowane kraty z odprowadzeniem odorów [4]. Fot. 3. Krata w kontenerze przystosowana do pracy na zewnątrz [4]. Fot. 4. Krata uniesiona ponad kanał dzięki podnoszeniu obrotowemu [4].
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij