II. rész - témakör. Elsődleges (mechanikai) szennyvíztisztítás
6. fejezet - Durva szennyeződések eltávolítása: szűrés durva és finom
rácson
Bevezetés
A szennyvíztisztítás korai időszakában csak ezt a technológiai műveletet alkalmazták. Ma ez az első lépés a beérkező szennyvíz kezelésében.
Ebben a tanulási egységben betekintést nyerünk e műtárgyak szükségességére, különböző típusaira, tisztítási módjukra. Bemutatásra kerülnek a kő- és kavicsfogók, szennyvízrácsok, szűrő és aprító berendezések, valamint alkalmazási feltételeik.
Követelmény
• Tudja alkalmazni a durva szennyezések eltávolítására szolgáló berendezéseket.
• Ismerje fel a különböző típusokat és alkalmazási feltételeit.
Durva szennyeződések eltávolítására szolgáló berendezések
A kő- és kavicsfogók célja az egyesített csatornahálózatból a záporokkal bevitt hordalék leválasztása. Kisebb telepeken ezek 1 m x 1 m vagy 2 m x 1 m-es mély, "láda" formájú csapdák, melyet a zápor után ürítenek, és 5-20 cm nagyságú szilárd szennyeződéseket távolít el.
A szennyvízrácsok feladata a szennyvízben található nagyobb méretű úszó és lebegő szennyeződések valamint hordalékanyagok eltávolítása, amely akadályozza a szennyvizek átemelését, elvezetését és későbbi kezelését.
A késes aprítókat szálas anyagoktól szennyezett szennyvizek esetében használják, melynek célja a gépi berendezések védelme, esetenként aprító szivattyú használatával.
Aprítóberendezések
A rácsok helyett olyan előtisztító berendezésekkel is találkozunk, amelyek nem a rácsszemét eltávolítását végzik, hanem csak felaprítják a durva szennyeződéseket.
Az aprítóberendezések lehetnek:
• komminutorok
• barminutorok.
A komminutorok (késes aprítók) olyan aprítóberendezések, amelyek a durva szennyeződéseket 6-20 mm méretűre darabolják, de az aprított anyagokat a szennyvízben hagyják. A rávezetett szennyvízben lévő durva szennyeződéseket az aprítóelemek (kések, tárcsák, fogak) addig darabolják, míg azok a komminutor rácsos hengerpalástján át nem férnek és a szennyvízzel továbbhaladhatnak. Előnyei: alacsony üzemeltetési munkaerőigény, a kellemetlen környezeti szaghatásoktól (szag, légy féreg) mentesség, az aprított rácsszemét együttkezelésének lehetősége az iszappal (8. ábra).
szűrés durva és finom rácson
8. ábra. Kommunitor és beépítése
A barminutorok olyan rácsok, melyek rácstisztító berendezés helyett egy rácsszemét aprító berendezéssel van felszerelve. A berendezés U keresztmetszetű rácspálcákból álló ferde síkrácsból és egy fogazott marópálcákkal ellátott forgó aprítódobból áll. A rácson fennakadt rácsszemetet a rácson fel-le mozgó aprítódob olyan méretűvé aprítja, hogy az a rácson átférjen és a szennyvíz tovább tudja szállítani (9. ábra).
9. ábra. Barmunitor szerkezeti kialakítása A méretkülönbség elvén alapuló berendezések Rácsok
Rácsokat kell alkalmazni általában a szennyvízátemelő telepen a szivattyúk előtt, illetve a szennyvíztisztító telepek homokfogó és előülepítői előtt. A rácsok (gerebek) olyan szűrők, ahol a szűrőfelületet egymással párhuzamos hosszanti elhelyezésű (a tisztíthatóság miatt keresztrácsozat nélküli) pálcák alkotják.
Durva szennyeződések eltávolítása:
szűrés durva és finom rácson
A rácsok feladata: a rácsszemét leválasztásával, esetleg felaprításával olyan mechanikai előtisztítás végrehajtása, amely védi a rács mögötti gépészeti, ill. technológiai berendezéseket az esetleges rongálódásoktól (pl.
eldugulás), valamint a további technológiai eljárások tehermentesítése.
A rácsok osztályozhatók:
• pálcaköz;
• elhelyezésük;
• kialakításuk;
• tisztítási módjuk szerint.
A rács pálcaköz szerint lehet:
• függőleges vagy
• ferde.
Kialakításuk szerint lehetnek:
• síkrácsok vagy íves rácsok; a síkrácsoknál a rácspálcákból álló szűrőfelület egyenes, míg az íves rácsoknál íves kialakítású pálcákból áll. A sík vagy íves kialakítás nagymértékben meghatározza a rácstisztítás módját.
• álló vagy mozgó rácsok: az álló rácsok fixen beépített sík vagy íves rácstáblá(k)ból állnak, működés közben nem mozognak (csak a rácstisztító berendezés a mozgó szerkezeti rész). A mozgó rácsok végtelenített szalagként kiképzett, egymáshoz csuklósan kapcsolódó rácstáblákból áll, amely működés közben folyamatos, lassú mozgásban van.
A rácsok tisztítási módjuk szerint lehetnek kézi vagy gépi tisztításúak. A kézi tisztítást igyekeznek kiküszöbölni, ahol csak lehetséges.
A gépi rácstisztítású berendezések lehetnek:
• szakaszos (alternáló vagy periodikus) működésűek,
• folyamatos működésűek.
Kézi tisztítású rácsokat rögzített (mozdulatlan) egyenes pálcák alkotják. A gereblyével történő kézi tisztítás könnyítése érdekében a sík rács (rácsrostély) hajlásszöge 1:2-1:3. A kézi tisztítású rács csak a kis szennyvíztisztító telepeken alkalmazható, ahol a gépi tisztítású beépítése nem gazdaságos (10. ábra). A rácsberendezés a tisztítás és a rácsszemét eltávolítás céljából könnyen hozzáférhető legyen (a kézi tisztítású rács nem építhető be csatornaaknába, vagy szívózsompba).
10. ábra. Kézi tisztítású rács beépítési módjai (Öllős G.: Szennyvíztisztítás I.)
szűrés durva és finom rácson
A gépi tisztítású rácsokat rögzített rácsrostély és mozgó gereblye alkotja. A mozgó gereblye a rácsszemetet a rácsrostélyról felfelé továbbszállítja, majd a mozgó rács felső szintjén a rácsszemétgyűjtő berendezésbe továbbítja. A gépi tisztítású pálcás rácsok típusai (11. ábra):
• síkrács (Geiger-féle);
• íves rács (Parkwood CM-féle);
• mozgó rács (Geiger-féle);
• szállító kosaras-rács.
11. ábra. A gépi tisztítású pálcás rácsok típusai, jellemző kialakításuk, beépítésük, alkalmazásuk, berendezések (Öllős G.: Szennyvíztisztítás I.)
Néhány rácstípust a 12., a 13. és a 14. ábra mutatja be részletesebben.
Durva szennyeződések eltávolítása:
szűrés durva és finom rácson
12. ábra. Síkrács, acél sodronykötél mozgatású, alternáló tisztítókészülékkel. a) rács; b) tisztító kocsi; c) billenő tisztítókészülék; d) szemétleválasztó és ledobó szerkezet; e) kötéldob; f) kocsi mozgató kötél; g) vezetősín; h) tartóállvány; i) hajtómű; j) markoló mozgatókötél
13. ábra. Ferde rács
A rács hajlásszöge szerint ferde (α<90°) és függőleges rácsot (α = 90°) különböztetnek meg. A kiszűrt rácsszemét eltávolítását körforgó v. alternáló mozgású kaparószerkezet végzi. A rács az áramlási sebességtől (v), a pálca szélességének (d) és a rácshézag (b) viszonyától, a rácspálca alaktényezőjétől (β) és hajlásszögétől
szűrés durva és finom rácson
(sin α) függő visszatorlasztást okoz a rács előtti csatornaszakaszon. Ha a vízszintemelkedés a kotrószerkezet üzemzavara v. más ok miatt az előírt mértéket (20–40 cm) meghaladja, a szennyvíz megkerülő vezetéken folyik el.
14. ábra. Íves rács körforgó kaparószerkezettel
A rács a víz folyási irányára merőleges helyzetű, alul és felül rögzített, párhuzamos pálcákból álló, keresztrögzítés nélküli szűrő. A hézag (b) mérete szerint finom (b=5–50 mm) és durvarácsot (b=50–100 mm), a rács alakja szerint íves és egyenes rácsot különböztetünk meg.
Szűrők
A szita- és szövetszűrőket a vízművek felszíni víz kezelése esetén előtisztításra (apróbb uszadékok, törmelékek, falevelek, kis halak eltávolítására) használják, míg a mikroszűrőket főként a planktonok eltávolítására.
A szennyvíztisztítási és a szennyvíziszap kezelési technológiákban a szita- és szövetszűrőket a következőkre használhatják:
• iszapok víztelenítésére;
• kivételes esetekben szennyvízátemelő szivattyúk védelmére;
• ipari szennyvizek kezelésére.
A szita- és szövetszűrők a rácsokkal azonos elven működnek, de eltérő a kialakításuk és így a csoportosításuk is.
A szűrőelem kialakítása szerint lehetnek: - szalagszűrők, dobszűrők, különleges kialakítású szűrők;
A szűrőelem helyzete szerint lehetnek:
• álló szitaszűrők, mozgó szitaszűrők; A szűrőelem nyílásmérete szerint lehetnek:
• - közönséges szitaszűrők(a nyílásméret nagyobb, mint0,1 mm), - mikroszűrők (nyílásméret kisebb, mint 0,1 mm).
A membrán eljárások és nem a hagyományos szűrési módok közé sorolandó a mikro-, az ultra- és a nanoszűrés.
A szalagszűrő szűrőeleme végtelenített szűrőszövet szalag, vagy keretre feszített szitaszövetekből álló egymáshoz kapcsolt síksziták végtelen láncolata. A felső hajtott tengely révén a szalagszűrő egyenletes sebességgel mozog. A leggyakoribb az a megoldás, amikor a víz belülről kifelé szűrődik (15. ábra).
Durva szennyeződések eltávolítása:
szűrés durva és finom rácson
15. ábra. Szalagszűrő (Pálhidy A.: Víztisztítás)
16. ábra. Nyitott makroszita-szűrő berendezés szerkezete és működése A zárt dobszűrők működhetnek gravitációsan vagy nyomás alatt.
A mikro-dobszűrő a dobszűrő olyan különleges változata, ahol a szűrőszövet nyílásmérete 20-35 μm (mikrométer) között van. Vízművekben felszíni vizekből planktonok eltávolítására, a szennyvíztisztító telepeken (főleg Németországban alkalmazzák) utótisztító berendezésként, az utóülepítőből elúszott finom szemcséjű anyagok visszatartására használják (17., 18. ábra).
szűrés durva és finom rácson
17. ábra. Beton csatornába építhető
18. ábra. Szabadonálló
A különleges kialakítású szűrőknél a szűrőhatás növelése érdekében különböző hatásokkal (vákuum, préselés) is segítik a szűrési folyamatokat. Ezek a berendezések elsősorban a gépi iszap-víztelenítés, vagy az ipari víz- és szennyvíz-technológia eszközei.
Leggyakoribb víztelenítési eljárások:
• • vákuum dobszűrők;
• • szűrőprések;
Ezek lehetnek: nyomószűrő prések, szalagszűrő prések (19., 20., 21 ábra).
19. ábra. Vákuum dobszűrő működési elve (Költő G. – Pálhidi A.: Vízműkezelő technológia 2.)
Durva szennyeződések eltávolítása:
szűrés durva és finom rácson
20. ábra. Nyomószűrő prés működési elve (Öllős G.: Szennyvíztisztító telepek üzemeltetése II).
21. ábra. Nyomószűrő prés szerkezeti felépítése (Öllős G.: Szennyvíztisztító telepek üzemeltetése II) A szűrőrétegek száma szerint a gyorsszűrők lehetnek:
• • hagyományos, egyrétegű és
• • kétrétegű szűrők.
szűrés durva és finom rácson
22. ábra. Zárt, nyomás alatti gyorsszűrő, szűrési üzemmódban (Költő G. – Pálhidi A.: Vízműkezelő technológia 2.)
Szitaszűrők: 10 mm-nél kisebb lyukbőségű, szalag és dobszűrők, melyeket finomrács után csapadékvíz kiömlőknél használnak. A lyukbőségtől függően 5-10%-os BOI5 és 5-20%-os lebegőanyagban kifejezett szerves anyagcsökkentéssel lehet számolni.
A rácsok, illetve szitaszűrők kialakításánál figyelembe kell venni a
• tervezési értéket meghaladó hozamok továbbítását,
• a karbantartás lehetőségének biztosítását,
• a keletkező rácsszemét közegészségügyileg megfelelő gyűjtését, kezelését és a szállítás és elhelyezés feltételeinek biztosítását,
• a munkavédelem és egészségvédelem szempontjainak érvényesítését.
A rácscsalád egyik leggyakrabban alkalmazott típusa az ívszita. Felhasználási területe döntően az ipar, noha speciális esetben a kommunális szennyvizek tisztításánál is alkalmazásra kerül.
A rácsszélesség (pálcaköz) 0,1–1,5 mm között változik a kiszűrendő anyag függvényében, míg a teljes szélesség a vízhozam függvényében 0,25–2,0 m között a gyártó cégek palettája szerint szerezhető be.
Ívszitát mutat be a 23. ábra. Az élelmiszer, a textil-és könnyűipar területén Magyarországon is elterjedt.
Durva szennyeződések eltávolítása:
szűrés durva és finom rácson
23. ábra. Ívszita működési elve
A szennyvízrácsok hidraulikai méretezésénél figyelembe kell venni, hogy a pálcák között a vízmozgás az 1 m/s értéket nem haladhatja meg, miután e fölött az áramló víz a szemetet is magával sodorná, továbbá hogy az elvezető csatornában az áramlási sebesség 0,5-0,8 m/s között legyen az ásványi anyagok leülepedésének megakadályozása miatt.
Fontos a rácsok lehetőleg gépi és automatizált tisztíthatósága. A gépi tisztítás különböző megoldású lehet.
Általában egyenes pálcához gereblyeszerű kotrót, vagy végtelen szalagkotrót alkalmaznak. Íves rácsok esetében, ahol a pálcák egymás mellett körcikk alakban helyezkednek el, folyamatos körbeforgó villáskotró távolítja el a rácsszemetet.
A gyakorlatban gépi tisztítású rácsoknál 20 000 lakos-egyenértékig íves, e felett sík-állótáblás rácsokat alkalmaznak.
A rácsszemét könnyen rothadó, erős szaghatással bíró anyag, amely külön kezelést igényel.
A rácsszemét prések (24. ábra) feladata a víztartalom és a továbbkezelési költségek csökkentése. Ezek a rácsszemét prések lehetnek dugattyúsak vagy csigásak, a 20-30 cm-es átmérőjű tömörítő kamrából 50-60 cm-es darabokban kerül ki a fertőző rácsszemét, melyet elégetnek, vagy deponálnak.
24. ábra. Rácsszemét prés
A rácsszemét külön rácsszemét rothasztóban is rothasztható, amennyiben az összetétele megengedi, ugyanakkor égethető is. Az égetési hőmérséklet 800 °C fölött kell hogy legyen, azért hogy a szagártalmat elkerüljük. Ez a
szűrés durva és finom rácson
megoldás a leginkább higiénikusnak tekinthető. Az égetés előtt célszerű préselés és centrifugálás révén a víztartalmat legalább 60-70%-ra csökkenteni.
Összefoglalás
A durva szennyezések eltávolítása kő- és kavicsfogók, szennyvízrácsok és szűrő és aprító berendezésekkel a szennyvíztisztítók legrégebben alkalmazott műtárgyaihoz tartozik. Ezek közül a rácsokat alkalmazzák a leggyakrabban. Rácsokat kell alkalmazni általában a szennyvízátemelő telepen a szivattyúk előtt, illetve a szennyvíztisztító telepek homokfogó és előülepítői előtt. A rácsok osztályozhatók:
• pálcaköz;
• elhelyezésük;
• kialakításuk;
• tisztítási módjuk szerint.
A szita- és szövetszűrőket a vízművek felszíni víz kezelése esetén előtisztításra (apróbb uszadékok, törmelékek, falevelek, kis halak eltávolítására) használják, míg a mikroszűrőket főként a planktonok eltávolítására. Csoportosításuk a szűrőelem kialakítása, helyzete és nyílásmérete szerint lehetséges.
Ellenőrző kérdések
1. Sorolja fel a méretkülönbség elvén működő berendezéseket!
2. Hogyan lehet csoportosítani a rácsokat?
3. Miért nem alkalmaznak vízszintes- vagy hálós rácskialakítású rácsokat?
4. Milyen célból alkalmaznak a víz- és szennyvíz-technológiában szita-és szövetanyagú szűrőket?
5. Magyarázza el a szűrési sebesség és a felületi hidraulikai terhelés közötti kapcsolatot!