Оборудование для предварительной механической очистки сточных вод ТПП "Экополимер"
30. 01. 2018
Опыт эксплуатации разработанной в ПП «Экополимер» конструкции реечной решетки [1] показал, что наиболее эффективно использовать ее совместно с оборудованием для обработки задержанных на решетке отбросов. В связи с этим был разработан комплекс оборудования для предварительной механической очистки сточных вод, состоящий из механизированных реечных решеток грабельного типа РТО, винтового конвейера ЭВК, винтового промывочного пресса ЭПВП (Схема 1).
Схема 1. Комплекс предварительной механической очистки сточных вод
1 – винтовой конвейер ЭВК; 2 – механизированные реечные решетки грабельного типа РТО; 3 – каналы сточных вод; 4 – винтовой промывочный пресс ЭПВП
Конструкция механизированных реечных решеток грабельного типа РТО за последние годы существенно модернизирована и усовершенствована. Основные задачи, стоявшие перед специалистами предприятия при проведении этих работ:
- повышение надежности работы решетки и, как следствие, увеличение ее гарантийного срока эксплуатации до 5 лет;
- повышение технологичности изготовления решеток и за счет этого сокращение сроков производства;
- повышение ремонтопригодности решетки, доведение ресурса ее работы до 10 лет и более;
- улучшение качества и эффективности очистки сточных вод;
- повышение привлекательности решеток для эксплуатирующих организаций за счет уровня их автоматизации, удобства монтажа и обслуживания.
Для достижения указанных целей в первую очередь модернизации подверглись фильтрующий экран и граблины решетки.
Модернизированный фильтрующий экран представляет собой набор из стержней прямоугольного сечения – ламелей, установленных с определенным шагом (прозором). Фильтрующий экран является центральным узлом решетки. Важно, что при модернизации предусмотрена быстрая замена одной или нескольких поврежденных (деформированных) ламелей непосредственно на объекте эксплуатации, причем без демонтажа как самого экрана с решетки, так и других ее частей. Такого эффекта удалось достичь благодаря запатентованной оригинальной конструкции фильтрующего экрана, а именно способу закрепления ламелей (Схема 2).
Схема 2. Модернизированный фильтрующий экран
а – рисунок из патента на конструкцию фильтрующего экрана; б – закрепление ламелей фиксирующим уголком на этапе изготовления (до травления сварных швов)
В отличие от большинства аналогичных конструкций крепление ламелей не жесткое сварное, а свободное наборное, поэтому при возникающих нагрузках они не гнутся. Такое конструктивное решение, кроме повышения ремонтопригодности решетки и увеличения срока ее службы, позволило отказаться от поперечин жесткости (которые являются концентраторами образования «кос» из волокнистых включений) и в целом повысить надежность оборудования. Ламели изготавливаются методом лазерной резки и без дополнительной обработки поступают сразу на сборку.
Граблины являются основным элементом системы очистки фильтрующего экрана, предназначенной для удаления загрязнений, задержанных перед ламелями или застрявших в прозорах между ними. Именно от них зависит качество и эффективность механической очистки сточных вод. Поэтому после модернизации усовершенствованные граблины (Схема 3), так же как и фильтрующий экран, стали разборными, а элементы граблин – зубья и ножи, которые отвечают за очистку экрана, стали очищать прозор между ламелями на всю его глубину (ширину ламелей). Новая конструкция разборных граблин также была запатентована.
Схема 3. Модернизированная разборная граблина
1 – планка, фиксирующая ножи; 2 – площадка граблины; 3 – зубья; 4 – ножи; 5 – ламели фильтрующего экрана
Кроме граблин в систему очистки фильтрующего экрана входят две бесконечные пластинчатые тяговые цепи с полыми валиками из нержавеющей стали и роликами из полимерного материала, приводной вал с приводными звездочками и нижние направляющие, изготовленные из того же материала, что и ролики цепи. Особое внимание при модернизации системы очистки фильтрующего экрана было уделено ее надежности и долговечности. В результате для роликов и нижних направляющих был подобран современный износостойкий и не набухающий в воде полимерный материал. Конструкция цепи соответствует ГОСТ 588-81 (тип 3, исполнение 3).
В рабочем положении низ решетки опирается на дно канала, а над каналом решетка опирается на стойки, которые крепятся к бетонному полу или металлическому обрамлению канала анкерами. Такое крепление дает возможность выполнять монтаж решетки без опорожнения канала. Стойки и решетка соединены через поворотные шарниры, что позволяет привести решетку в горизонтальное положение над каналом для ее обслуживания. Для удобства монтажа и обслуживания стойки с поворотными опорами были модернизированы – поворотный шарнир сделали разъемным, что дополнительно облегчает монтаж решетки, а высоту стоек можно регули- ровать.
Решетка оснащается системой управления, состоящей из шкафа управления, выносного пульта управления, ультразвукового датчика уровня и бесконтактного датчика остановки привода. Система управления обеспечивает работу решетки в автоматическом и ручном режимах, а также защиту от нештатных ситуаций (электронная защита двигателя от токов перегрузки), отключающую питание привода и подающую аварийный световой сигнал.
Автоматическое управление решеткой обеспечивается программируемым логическим контроллером, который выводит информацию о ее состоянии (работа, аварийное отключение и т. д.) на диспетчерский пункт или позволяет полностью интегрировать работу решетки в АСУ ТП при помощи стандартных протоколов связи. Также система управления за счет применения частотного преобразователя дает возможность регулировать частоту оборотов привода (скорость движения граблин) и таким образом настроить работу решетки соответственно индивидуальным условиям объекта эксплуатации.
В автоматическом режиме работа решетки циклическая – режим очистки чередуется с паузой. Выход решетки на режим очистки осуществляется по сигналу контроллера, в котором задается время работы и паузы, или по сигналу от ультразвукового датчика уровня воды перед решеткой (в зависимости от того, какое из событий наступит раньше).
Система управления решеткой через контроллер позволила разработать и применить интеллектуальную систему автоматического устранения засора фильтрующего экрана. Принцип работы этой системы заключается в следующем:
- при возникновении нештатной ситуации, когда граблина не может поднять крупные задержанные отходы, или произошло «заклинивание» зуба граблины между ламелями экрана, приводной вал решетки останавливается за счет срабатывания муфты ограничения крутящего момента, интегрированной в привод. Система управления получает об этом соответствующий сигнал от бесконтактного датчика остановки привода;
- привод автоматически переключается на вращение в реверсивном направлении, вследствие чего граблины перемещаются в обратном направлении, причем на величину, большую шага их установки, тем самым автоматически устраняется причина нештатной ситуации;
- если причина остановки граблин устранена, то привод автоматически включается на прямой ход;
- если причина остановки не была устранена, и граблины опять остановились, цикл автореверса повторяется до трех раз;
- если после трех циклов автореверса причина остановки граблин не была устранена, или движение граблин затруднено как в прямом, так и в обратном направлениях, решетка останавливается с выдачей светового и звукового сигнала «Авария».
На рис. 4 показана работающая решетка (одна из первых с модернизированной конструкцией), которая была смонтирована в г. Тюмени в феврале 2013 г.
Рис. 4. Одна из первых решеток модернизированной конструкции
Изготовление винтового конвейера ЭВК собственной конструкции было освоено ПП «Экополимер» в 2012 г. До этого комплексы предварительной механической очистки комплектовались аналогичным оборудованием, как правило, импортного производства.
При разработке конструкции винтового конвейера были учтены конструктивные решения других производителей, а также пожелания эксплуатирующих организаций.
В результате конструкция конвейера ЭВК приобрела следующие особенности:
- корпус конвейера выполнен из отдельных унифицированных секций в виде желоба полукруглой формы;
- по функциональному назначению унифицированные секции могут быть транспортными, загрузочными и разгрузочными;
- корпус закрывается легкосъемными крышками;
- футеровка конвейера выполнена в виде сменных вкладышей длиной 1 м, изготовленных из износостойкого пластика;
- безосевой шнек изготовлен из износостойкой высоколегированной стали, причем методом непрерывной деформации, а не методом сварки из отдельных витков;
- унифицированные опоры конвейера регули- руются по высоте и во время монтажа могут присоединяться к корпусу в любом месте;
- работа конвейера полностью автоматизирована и адаптирована к работе с другим оборудованием, входящим в комплекс предварительной механической очистки сточных вод.
Рис. 5. Схема компоновки винтового конвейера из унифицированных секций
1 – защитное ограждение загрузочной секции; 2 – загрузочная секция с воронкой; 3 – транспортная секция с крышкой
На рис. 5 приведена схема компоновки винтового конвейера из унифицированных секций, а на рис. 6 – наклонный винтовой конвейер в процессе сборки в ПП «Экополимер».
Рис. 6. Наклонный винтовой конвейер в процессе сборки в ПП «Экополимер»
Винтовые промывочные прессы – это оборудование, которое совмещает в себе несколько функций. Они предназначены для промывки, уплотнения и транспортировки в сборный резервуар отходов, извлекаемых из сточных вод на решетках. Отмывка отходов производится с целью возврата содержащихся в них органических растворимых веществ в процесс биологической очистки сточных вод.
Освоение производства винтового промывочного пресса ЭПВП собственной конструкции проводилось параллельно с освоением производства винтового конвейера ЭВК. Перед разработкой пресса и конвейера был проанализирован ряд конструктивных решений других производителей, изучен опыт и пожелания эксплуатирующих организаций. В результате было решено максимально снизить содержание твердых включений в отжатой и промывной воде, обеспечить, в случае необходимости, подъем отжатых отходов на высоту до 5 м, максимально автоматизировать работу пресса.
Принципиальное устройство пресса ЭПВП показано на схеме 7. Подача задержанных на решетках отходов в ЭПВП осуществляется через приемное окно в корпусе, к которому крепится загрузочная воронка. Пресс делится на зону загрузки и промывки отходов и зону прессования. Осевой шнек с переменным шагом приводится во вращение приводом. Скорость вращения шнека (привода) регулируется. При его вращении отходы перемещаются внутри перфорированной корзины (в форме цилиндра) от зоны загрузки и промывки в зону прессования и далее через отводящую трубу в сборный резерву ар. Размер перфорационных отверстий корзины и их форма рассчитаны так, чтобы обеспечить наименьшее содержание твердых включений в отжатой и промывной воде.
Схема 7. Принципиальное устройство пресса ЭПВП.
1 – Шнек; 2 – Приёмное окно; 3 – Бункер; 4 – Форсунка промывки шлама; 5 – Сито; 6 – Привод; 7 – Камера давления; 8 – Отводящая труба; 9 – Форсунки промывки сита; 10 – Поддон; 11 – Трубка промывки поддона; 12 – Сливная трубка
В зоне прессования происходит повышение давления на отмытые от органики отходы за счет постепенного уменьшения шага витков осевого шнека. В конце зоны прессования между торцом шнека и отводящей трубой расположена камера дополнительного прессования. Объем камеры рассчитывается в зависимости от требований к высоте подъема промытых и отжатых отходов и их влажности. Далее промытые и отжатые отходы подаются в отводящую трубу, а из нее – в сборный контейнер.
Разработана конструкция ЭПВП, позволяющая спрессованные и отмытые отходы транспортировать на высоту до 5 м под углом не более 75°. Это очень удобно, когда нет возможности поместить сборный контейнер непосредственно в помещении цеха механической очистки на одном уровне с ЭПВП.
Система отмывки отходов и промывки оборудования состоит из форсунок и блока управления с соответствующей обвязкой. Форсунки, предназначенные для отмывки растворимой органики от отходов, устанавливаются над шнеком. Форсунки, предназначенные для периодической очистки наружной поверхности перфорированного сита и поддона пресса, размещаются в нижней части корпуса пресса, в пространство под перфорированной корзиной. При подъеме отмытых и отжатых отходов на высоту более 2 м под углом более 45° предусмотрены дополнительные форсунки на отводящую трубу, задача которых периодически незначительно смачивать водой поверхность поднимаемых отходов.
Отжатая из уловленных отходов вода совместно с промывной водой, содержащей отмытую растворенную органику, направляется обратно в канал перед решетками. Работа решеток, конвейера и пресса в комплексе предварительной механической очистки производства «Экополимер» полностью согласована как при ручном, так и при автоматическом режимах.
С момента освоения производства конвейера ЭВК и пресса ЭПВП комплексы для механической очистки сточных вод были изготовлены, смонтированы, запущены и успешно эксплуатируются на очистных сооружениях и КНС в городах: Орске, Тобольске, Северодвинске, Волгограде, Великом Новгороде, Губкине, Алагире, Москве, Коломне, Бресте, Новой Каховке (Украина), Караганде (Казахстан) и др. На рис. 8 показан один из таких комплексов в г. Коломне Московской области. Особенностью данного объекта является подъем прессом отжатых отходов на высоту 5,3 м за пределы помещения механической очистки.
Рис. 8. Комплекс предварительной механической очистки сточных вод производства «Экополимер»