Rekonstrukce typických radiálních sedimentačních nádrží pomocí škrabákového systému Finnchain – Časopis Vodovod a sanitární technika

Jsou popsány obtíže s provozem radiálních primárních a sekundárních usazovacích nádrží v čistírnách odpadních vod, ve kterých je instalováno standardní zařízení pro odstraňování kalů (kalová čerpadla IVR a škrabky IPR). Škrabkový systém Finnchain (Finsko) je prost uvedených nevýhod. Je popsán princip fungování tohoto zařízení, uvedeny hlavní výkonnostní ukazatele a jeho rozdíly od analogů.

Jedním z nejdůležitějších prvků biologických čistíren odpadních vod jsou usazovací nádrže. Zajištění spolehlivého a efektivního provozu primárních a sekundárních usazovacích nádrží je jedním z hlavních úkolů provozu čistíren odpadních vod.

Spolehlivý a efektivní provoz primárních usazovacích nádrží zajišťuje stabilní funkci provzdušňovacích nádrží, chrání je před ucpáváním, chrání provzdušňovací systém a snižuje zátěž většiny kontrolovaných ukazatelů.

Sekundární usazovací nádrže slouží k oddělení kalové směsi na cirkulující aktivovaný kal a čištěnou vodu. Spolehlivý provoz sekundárních usazovacích nádrží zajišťuje dosažení standardní kvality čištění z hlediska obsahu suspendovaných látek a zabraňuje vnášení kalu do čištěné vody.

V moderních technologických schématech biologického čištění odpadních vod s odstraňováním dusíku a fosforu roste role usazovacích nádrží: zavedení technologie fermentace kalu v primárních usazovacích nádržích zvyšuje množství snadno oxidovatelné organické hmoty obsažené v odpadních vodách, potřebné pro denitrifikaci [1]. Při rekonstrukcích čistíren se usazovací nádrže často stávají nejzranitelnějším bodem v řetězci konstrukcí, což znemožňuje zvýšení jejich produktivity.

Účinnost usazovacích nádrží závisí na mnoha faktorech: hydraulické provozní parametry (přeplňovací zatížení, doba usazování, faktor využití objemu usazovací nádrže), sedimentační charakteristiky kalu (obsah popela, kalový index), frekvence vypouštění kalu (v sekundárních usazovacích nádržích – množství cirkulujícího aktivovaného kalu) [2; 3].

Ve většině standardních projektů byly pro odstraňování kalu z radiálních primárních usazovacích nádrží, přesun kalu do centrální jámy, použity škrabky typu IPR a ze sekundárních usazovacích nádrží byly použity sací vozy typu IVR. Sací voz IVR je ocelový rám pohybující se po boku usazovací nádrže, na kterém je upevněno potrubí pro odstraňování kalu se 3–4 sacími vozy. Toto provedení je určeno pro sběr kalu po celé délce usazovací nádrže.

Technické řešení, které se na první pohled jeví jako logické, však v praxi ne vždy zajišťuje rovnoměrný sběr kalu po celé ploše usazovací nádrže. Několik sacích trubek instalovaných za sebou na jedné sběrné trubce obvykle nasává směs kalu nerovnoměrně. To je dáno několika důvody. Zaprvé, hydraulické vlastnosti systému ovlivňují intenzitu sacích trubek, která se snižuje směrem od středu k obvodu usazovací nádrže. Zadruhé, plocha, ze které je kal sbírán jednou sací trubkou, se zvětšuje od centrální sací trubky k vnější, zatímco velikost vloček odstraňovaného kalu se snižuje od středu k obvodu usazovací nádrže. Zatřetí, jednotlivé sací trubek se mohou periodicky ucpávat. Pro kompenzaci této nevýhody se nastavuje stupeň otevření sacích otvorů, což by se mělo provádět z nosníku opřeného o bok usazovací nádrže a nesoucího kalovou sací trubku, ale v praxi je prakticky nemožné nastavit jejich provoz „naslepo“. Ucpávání jednotlivých sacích trubek kalového čerpadla může vést ke vzniku stagnujících zón, hnití a následnému plavání kalu.

Pohon tradičních systémů pro odstraňování sedimentů z radiálních usazovacích nádrží je umístěn na vozíku, který se opírá o bok usazovací nádrže a pohybuje se po ní pomocí kola. K tomuto účelu se používají různá kola: s pneumatickou komorou, kovová pogumovaná kola a také kola pohybující se po kolejnici. Všechna však mají stejné nevýhody: v zimě bok usazovací nádrže zamrzá a kolo začíná prokluzovat, navíc se bok usazovací nádrže ničí, což je způsobeno neustálým pohybem vozíku po ní a zhoršeno vodou pronikající do prasklin, které se v zimě tvoří.

Významnou nevýhodou tradičních systémů pro odstraňování kalů z radiálních usazovacích nádrží je, že jsou vyrobeny z oceli, a proto jsou náchylné ke korozi (obr. 1).

Při rekonstrukci usazovacích nádrží je nejúčinnějším způsobem, jak tyto nedostatky odstranit, nahradit standardní kalová čerpadla a škrabáky kalu škrabákovým systémem Finnchain (Finsko). Finnchain je finská společnost, která vyvíjí a vyrábí škrabákové systémy pro sběr kalů v nádržových konstrukcích různých tvarů – horizontální lapače písku, horizontální a radiální usazovací nádrže. Škrabkový systém pro radiální usazovací nádrže má oproti standardním řešením řadu nepopiratelných výhod. Systém je vyroben z materiálů, které nepodléhají korozi, navíc jsou všechny pohyblivé části umístěny pod vodou, díky čemuž nevznikají problémy s provozem v zimním období. Instalace systému nevyžaduje použití speciálního zvedacího zařízení, což je dáno nízkou hmotností jednotlivých prvků. Výkon motoru pohánějícího systém je 0,37-0,55 kW v závislosti na průměru usazovací nádrže.

Systém Finnchain funguje následovně: škrabky 2 (obr. 2, 3), vyrobené ze skelných vláken, jsou poháněny plastovým řetězem 4Řetěz spočívá na pomocných hladkých kolečkách. 3, umístěný po obvodu usazovací nádrže ve výšce ≈ 0,5 m ode dna a poháněný motorem s převodovkou 6, umístěný na olejové skříni. Motor je s řetězem spojen hřídelí a hnacím kolem 5V primárních usazovacích nádržích je systém Finnchain vybaven zařízením pro sběr plovoucích látek. 1 do sběrače tuku. Patentovaný řetěz Finnchain s kuželovým pouzdrem (obr. 4) byl vyvinut v úzké spolupráci s Univerzitou v Tampere. Kuželový tvar pouzdra dobře zvládá zatížení, které vzniká v řetězu v zavěšené poloze. V řetězu s kuželovými pouzdry je síla, která drží řetěz v rovné poloze, o 50 % menší než u tradičního řetězu.

Při instalaci škrabákových systémů Finnchain do stávajících sekundárních usazovacích nádrží namísto kalových čerpadel jsou nutná dodatečná rekonstrukční opatření. V typických usazovacích nádržích tedy není centrální šachta a dno je provedeno se sklonem od středu do stran. Během rekonstrukce se dno betonuje se sklonem 2° do středu usazovací nádrže. Takový beton v usazovacích nádržích postavených před několika desítkami let také zajišťuje „úpravu“ dna. Společnost ZAO Vodoproekt-Giprokommunvodokanal. Petrohrad, oficiální zástupce společnosti Finnchain, vyvinula technická řešení pro rovnoměrné odstraňování kalové směsi z centrální části typických sekundárních usazovacích nádrží po demontáži kalového čerpadla.

Škrabovací systémy pro radiální usazovací nádrže s řetězem s kuželovými pouzdry jsou v provozu od roku 2000. První instalované systémy byly pečlivě monitorovány a byla provedena měření opotřebení řetězu. Získaná data vykazovala minimální opotřebení řetězu, což naznačuje dlouhou životnost.

V roce 2003 byl v čistírně odpadních vod Kotka v primární usazovací nádrži o průměru 26 m instalován dynamometr mezi články řetězu. Výzkum ukázal, že maximální zatížení bylo jen několik kilonewtonů. Mezní zatížení řetězu je 38 kN, takže součinitel bezpečnosti v poměru k pevnosti v tahu je přibližně desetinásobný.

Závěry

Instalace škrabákových mechanismů Finnchain namísto standardních kalových čerpadel a škrabáků kalu zajišťuje spolehlivý provoz usazovacích nádrží, eliminuje problémy s jejich provozem v zimě a zabraňuje možnosti postupného ničení boku usazovací nádrže. Díky použití nekorozivních materiálů je životnost systémů Finnchain výrazně delší než u standardních domácích zařízení.

Seznam citované literatury

1. Beljajev A. N., Vasiljev B. V., Maskaleva S. E. a kol. Odstraňování dusíku a fosforu v čistírnách odpadních vod // Vodovod a instalatérství. 2008. č. 9.
2. Mišukov B. G., Solovjovová E. A. Odstraňování dusíku a fosforu v čistírnách odpadních vod // Dodatek k časopisu. – Petrohrad, 2004.
3. Mišukov B. G., Solovjovová E. A. Výsledky provozu sekundárních radiálních sedimentačních nádrží a jejich matematická interpretace // Voda a ekologie. 2001. č. 2.