Ugrás a tartalomhoz

Szennyvíztisztítási technológiák I.

Dr. Simándi Péter (2011)

Szent István Egyetem

6. fejezet - Durva szennyeződések eltávolítása: szűrés durva és finom rácson

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).

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.

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.)

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.

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 (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).

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).

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.)

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.

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.

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 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!