廃水処理における沈砂室: 種類、設計、およびメンテナンス ガイド

オペレーターが蒸解釜のハッチを開け、その底に数センチメートルの砂がクッションになっているのを発見したところを想像してみてください。汚泥除去作業員はすでに予定されており、ガス混合ノズルは部分的に埋められていますが、誰も大声で尋ねない疑問は、その砂がどのくらいの期間蓄積されているかです。ほとんどのプラントでは、答えは頭首工から始まります。そこでは、沈砂室が小さすぎたり、油圧に過負荷がかかっていたり、メンテナンス中に静かにバイパスされたりしていました。適切に設計された沈砂除去システムは、下流のすべてのポンプ、ディフューザー、熱交換器、脱水機を保護するため、処理工場が購入できる最も安価な保険です。この記事では、沈砂室の機能、その仕組み、3 つの主要なタイプ、最も重要な設計要素、および信頼性の高いシステムが必要なときにオペレータが抱く実際的な質問について説明します。

グリットチャンバーとは何ですか?なぜグリットが重要なのでしょうか?

グリットチャンバーは、有機画分が懸濁状態にある間に、重い無機固形物（砂、砂利、卵の殻、骨の破片、コーヒーかす、種子、ガラスの破片）を沈降させて除去する前処理ユニットです。設計用語では、グリットは粒子サイズと密度によって定義されます。鉱物粒子は約 0.15 ～ 0.21mm で、比重は珪砂の値である 2.65 に近いです。

砂は処理プラント内では分解されません。それは単純に蓄積されます。一次清澄装置は濃厚な底部堆積物を生成し、微細気泡散気装置は膜が破損するまで磨耗し、スラッジラインは曲がり角で磨耗し、嫌気性蒸解装置は使用可能な体積を失い、生物学的プロセスでは分解できない砂の層になります。ひどい場合には、砂がベルト プレス、遠心分離機、スクリュー プレスに到達し、日常的なポリマーのコンディショニングがメンテナンス作業になってしまいます。

• 特に砂処理および返送スラッジポンプステーションにおけるポンプインペラおよびボリュートの摩耗。
• 汚泥移送ラインとバイオガスラインの詰まり。
• 曝気タンクおよび蒸解釜の有効容量の損失。
• 有機物を捕らえ、腐敗し、臭気の苦情を引き起こすデッドゾーン。

損傷はゆっくりと進行するため、砂の問題は機器の欠陥と誤解されることがよくあります。繰り返し焼損するスクレーパーや効率が低下し続けるポンプは、単にチャンバーの過負荷の影響を処理しているだけである可能性があります。

グリットチャンバーの仕組み

砂の除去は重力分級プロセスです。設計者は目標粒子サイズ (自治体のプロジェクトでは通常 0.21 mm) を選択し、そのサイズの粒子が床に沈む一方で、比重が 1.0 に近い軽い有機固体が取り込まれたままになるような流れ条件を維持します。実際には、水平流路では平均前進速度が 0.3 m/s 近くに制御されますが、エアレーション設計や渦流設計では、スパイラルまたは接線流パターンを使用して、異なる水圧アプローチで同様の分離を実現します。

収集されたグリットは、チャンバーの床にあるトラフまたはホッパーに滑り込むか、こすり落とされて、分離および洗浄ステップに運ばれます。渦室では、ホッパーがタンクの中心に位置し、そこで回転運動が遅くなり、最も重い材料が落ちます。

沈砂室の種類

横流沈砂室

速度制御沈砂室とも呼ばれる水平流路は、廃水を約 0.3 m/s で前進させ続けます。この速度では、0.2 ～ 0.3 mm の範囲の砂が沈降し、有機物は通過します。チャンバーは長く長方形で、上流には比例堰またはパーシャル水路があり、広い流量範囲にわたって速度を一定に保ちます。主な利点は、シンプルさと低エネルギー使用量です。主なコストは設置面積と正確な油圧制御の必要性です。

通気グリットチャンバー

曝気チャンバーは、片側に沿ってディフューザーの列を備えた長方形のタンクです。上昇する泡はらせん状の回転を引き起こし、有機物を浮遊状態に保ち、一方、より重い砂は反対側の壁に沿って沈降します。この精練作用により、水平チャネルよりもきれいな砂が生成され、廃水から揮発性臭気も除去されます。トレードオフは、継続的なブロワー出力と、グリットコンベアに加えてディフューザーのメンテナンスです。

ボルテックスグリットチャンバー

渦、または渦を巻く沈砂室は廃水を円筒形のタンクに接線方向に送り込み、中央のインペラまたはプロペラで強制渦を生成します。砂は周囲に向かって運ばれ、中央のホッパーに沈殿しますが、有機粒子は渦に乗って上部から出てきます。コンパクトな構造と調節可能なインペラ速度により、設計は制御に敏感になります。適切に調整されたボルテックス ユニットは、チャネル システムの設置面積のほんの一部で、0.15 ～ 0.21 mm の範囲のほとんどの粒子を捕捉します。敷地面積が限られている、または流入量が変動するプラントの場合、同じ渦原理に基づいて構築されたコンパクトなサイクロン砂沈降器は、全層コンクリート水路の実用的な代替品となります。

グリットの洗浄と分類: 作業の完了

材料を収集するだけの沈砂室では仕事は終わりません。ホッパーから引き出された砂にはまだ 30 ～ 60% の水分が含まれており、調整が不十分なチャンバーでは発酵して臭いを発するのに十分な有機物が含まれています。湿った臭気のある砂はトラックで運ぶのに高価で、埋め立てが難しく、天候によって品質が変化します。

砂分級機は、浅い沈砂池と、沈降した砂を水から持ち上げるスクリューコンベアを組み合わせています。スクリューが回転すると、砂が傾斜したトラフに当たり洗浄水によって軽い有機物がプロセスの流れに戻されます。その結果、廃棄量が大幅に削減された、水切りされた脱臭された砂が得られます。シャフトレススパイラル粉砕機は、スパイラルには詰まりの原因となる中心シャフトがなく、フライトの耐摩耗性により、要求の厳しい砂環境での耐用年数が延びるため、この用途に特に適しています。

設計上の考慮事項とパフォーマンス要素

グリット除去における操作上の問題のほとんどは、目標のグリットサイズ、ピークフローの油圧負荷、速度制御、保守のためにチャンバーを隔離できるかどうかなど、いくつかの決定に遡ります。平均的な乾燥天候時の流量に合わせて設計されたチャンバーは、雨天時には余分な流入により砂が流路を通って生物学的段階に真っ直ぐ押し込まれるため、機能しません。したがって、設計者はピーク時の流量に合わせてグリットシステムのサイズを決定し、実際的な場合は少なくとも 2 台の並列ユニットを設置します。

頭首工事の順序も重要です。スクリーニングが最初に行われます。歯すくいバースクリーンは、さもなければグリットチャンバーの入口を埋めて流れの分布を乱す可能性があるぼろ布、ワイプ、および粗い破片を除去します。次に、グリットチャンバーがポンプとすべての下流ユニットを摩耗から保護します。特に都市の工場では、曝気システムを静かに保つためにこのシーケンスが必要です。 都市廃水処理 頭首工の全体像については、概要をご覧ください。産業施設も同様の摩耗に直面しており、チャンバーの選択は固体の性質によって決まります。の 産業排水処理 このページでは、上流の排水が変動する場合に選択がどのように変化するかを説明しています。

• 1 日の平均ではなく、ピーク時の雨天時の流量のサイズ。
• 明確な目標除去サイズを設定し、装置のサプライヤーに確認してください。
• グリットウォッシャーと分級機は後付けではなく、チャンバーパッケージの一部として計画してください。
• 収集した材料を寒冷地でも作業できるようにするために、ホッパーヒーターと排水を提供します。

よくある質問