1 - Forum Wydziału Inżynierii Środowiska

Politechnika Wrocławska
Wydział Inżynierii Środowiska
Rok akademicki: 2016/2017
Oczyszczanie Ścieków
ćwiczenie
projektowe
Prowadzący: dr inż. Piotr Balbierz
Wykonał:
nr albumu:
Rok III,
Kierunek: Inżynieria Środowiska
Studia stacjonarne
1
Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej
Kierunek studiów: Inżynieria Środowiska
System studiów: stacjonarne
rok III, semestr 6
rok akad. 2015/2016
OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW
ćwiczenie projektowe
Imię i nazwisko studenta: ……………………..
Temat : ZAPROJEKTOWAĆ OCZYSZCZALNIĘ ŚCIEKÓW KOMUNALNYCH
DLA NASTĘPUJĄCYCH DANYCH
- rodzaj ścieków : bytowe i przemysłowe
o rodzaj przemysłu I Zakłady azotowe 6 000 m3/d
o rodzaj przemysłu II Ubojnia drobiu 200 m3/d
- ilość mieszkańców rzeczywistych w okresie perspektywicznym:160 000
- wskaźnik jednostkowy ilości ścieków: 0,105 m3/M d
- ilość dowożonych fekaliów: 40 m3/d
- ilość cieczy nadosadowej: 3% Qnominalnego
- rzędna terenu oczyszczalni: 222,2 m n.p.m.
- rzędna zwierciadła wody w rzece :
o przy ŚNQ: 218,3 m n.p.m.
o przy NWW: 219,8 m n.p.m.
- zasolenie ścieków zmieszanych: 3000 g/m3
- zasadowość ścieków zmieszanych: 0,7 val/m3
ZAKRES ĆWICZENIA :
- bilans ilości ścieków i ładunków zanieczyszczeń,
- niezbędny stopień oczyszczania ścieków,
- dobór procesów i operacji jednostkowych – schemat technologiczny,
- dobór urządzeń i obliczenia technologiczne,
część graficzna :
o plan sytuacyjny oczyszczalni (skala 1:500)
o profil po drodze przepływu ścieków (skala 1:100/500)
o profil po drodze przepływu osadów (skala 1:100/500)
-
termin oddania ćwiczenia :
Prowadzący:
2
SPIS TREŚCI
1.WSTĘP .............................................................................................................................. 5
1.1. Przedmiot opracowania. ........................................................................................ 5
1.2. Zakres opracowania............................................................................................... 5
1.3. Podstawa opracowania. ......................................................................................... 5
2. OBLICZENIE CHARAKTERYSTYCZNYCH WARTOŚCI NATĘŻEŃ
PRZEPŁYWU ŚCIEKÓW DOPŁYWAJĄCYCH DO OCZYSZCZANI ..................... 6
2.1. Nominalne natężenie przepływu . ......................................................................... 6
2.2. Charakterystyczne wartości natężeń przepływu ścieków . ................................... 7
3. OBLICZENIE ŁADUNKÓW ZANIECZYSZCZEŃ .............................................. 9
3.1. Obliczanie ładunków zanieczyszczeń w celu obliczenia RLM ................................. 9
( równoważnej liczby mieszkańców) ................................................................................ 9
3.2. Obliczenie równoważnej liczby mieszkańców ................................................... 11
4. OBLICZENIE NIEZBĘDNEGO STOPNIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW –
NSO ..................................................................................................................................... 12
4.1. Wymagany skład ścieków oczyszczonych .......................................................... 12
4.2. Obliczenie NSO................................................................................................... 13
5. DOBÓR PROCESÓW I OPERACJI JEDNOSTKOWYCH – CIĄG
ŚCIEKOWY ...................................................................................................................... 13
6. DOBÓR URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH Iº OCZYSZCZANIA........... 17
6.1. Krata rzadka ........................................................................................................ 17
6.2. Urządzenie kompaktowe ..................................................................................... 17
6.3. Zwężka Venturiego .............................................................................................. 20
6.4. Osadnik wstępny ................................................................................................. 20
7. OBLICZENIE ILOŚCI I SKŁADU ŚCIEKÓW DOPŁYWAJACYCH DO
CZĘŚCI BIOLOGICZNEJ OCZYSZCZALNI – PUNKT BILANSOWY NR 2. ....... 22
8. OBLICZENIE KOMÓR OSADU CZYNNEGO UKŁADU A2O WG ATV –
DVWK – A 131 P [9]. ........................................................................................................ 23
8.1. Obliczenie wskaźnika denitryfikacji ................................................................... 23
8.2. Obliczenie wymaganego BZT5 aby WD = 0,15 .................................................. 24
8.3. Określenie składu ścieków dopływających do bloku biologicznego po korekcie
składu. 25
8.4. Sprawdzenie podatności ścieków na biologiczne oczyszczanie. ........................ 26
8.5. Określenie podatności ścieków na wzmożoną biologiczną defosfatację ............ 26
8.6. Obliczenie pojemności komory anaerobowej ..................................................... 26
8.7. Ilość azotu do denitryfikacji: ............................................................................... 27
8.8. Obliczenie udziału komory denitryfikacji w ogólnej pojemności reaktora
DENIT-NIT ..................................................................................................................... 27
8.9. Obliczenie minimalnego wieku osadu WOmin..................................................... 28
8.10. Określenie jednostkowego przyrostu osadu nadmiernego .................................. 29
8.11. Obliczenie przyrostu osadu czynnego ................................................................. 29
8.12. Obliczenie ilości osadu nadmiernego .................................................................. 29
8.13. Obliczenie obciążenia osadu w reaktorze DENIT – NIT .................................... 30
8.14. Stężenie biomasy osadu czynnego ...................................................................... 30
8.15. Obliczenie obciążenia komory DENIT - NIT ładunkiem BZT5 ......................... 30
8.16. Obliczenie pojemności czynnej reaktora DENIT – NIT ..................................... 30
8.17. Obliczenie recyrkulacji wewnętrznej : .............................................................. 30
3
9.
OBLICZENIE ZAPOTRZEBOWANIA TLENU .................................................. 31
9.1. Obliczenie zapotrzebowania tlenu dla mineralizacji związków organicznych
OVd,C 31
9.2. Obliczenie zapotrzebowania tlenu na nitryfikację .............................................. 32
9.3. Odzysk tlenu z denitryfikacji .............................................................................. 33
9.4. Sumaryczne dobowe zapotrzebowanie tlenu ...................................................... 34
10. BILANS ZASADOWOŚCI....................................................................................... 35
10.1. Wskaźniki jednostkowe....................................................................................... 35
10.2. Obliczenie bilansu zasadowości .......................................................................... 36
10.3.
Bilans zasadowości: ......................................................................................... 37
11. USTALENIE GABARYTÓW KOMÓR I DOBÓR URZĄDZEŃ
MECHANICZNYCH ........................................................................................................ 38
11.1. Ustalenie gabarytów bloku technologicznego ..................................................... 38
11.2. Sprawdzenie czasów przetrzymania (podano sumaryczne objętości komór w obu
blokach układu). .............................................................................................................. 39
11.3. Dobór mieszadeł komory anaerobowej ............................................................... 39
11.4. Dobór mieszadeł komory anoksycznej ............................................................... 40
11.5. Dobór pomp recyrkulacji  ................................................................................. 40
11.6. Wyznaczenie wymaganej wydajności dmuchaw. ............................................... 40
11.7. Dobór dyfuzorów drobnopęcherzykowych do rozprowadzania powietrza w
komorach tlenowych układu. .......................................................................................... 41
12. DOBÓR OSADNIKÓW WTÓRNYCH RADIALNYCH. .................................... 42
13. POMPOWNIA PRZEWAŁOWA ........................................................................... 43
14. OBLICZENIA ILOŚCI POWSTAJĄCYCH OSADÓW. ..................................... 43
15. DOBÓR URZĄDZEŃ GOSPODARKI OSADOWEJ........................................... 48
15.1. Zagęszczacze grawitacyjne osadów wstępnych ................................................. 48
15.2. Zagęszczacze mechaniczne osadów wtórnych .................................................... 49
15.3. Zamknięte wydzielone komory fermentacyjne (WKFz) i otwarte komory
fermentacyjne (WKFo) ................................................................................................... 49
15.4. Zbiorniki nadawy ................................................................................................ 49
15.5. Stacja mechanicznego odwadniania osadów (SMOO) ....................................... 50
16. WYKORZYSTANE MATERIAŁY ........................................................................ 51
17. SPIS TABEL .............................................................................................................. 53
18. SPIS RYSUNKÓW TEKSTOWYCH ..................................................................... 54
19. SPIS RYSUNKÓW CZĘŚCI GRAFICZNEJ......................................................... 55
20. SPIS ZAŁĄCZNIKÓW ............................................................................................ 56
21. ZAŁĄCZNIKI ............................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
4
1.WSTĘP
Przedmiot opracowania.
Przedmiotem opracowania jest projekt technologiczny oczyszczalni ścieków
komunalnych dla danych określonych w temacie ćwiczenia.
Zakres opracowania.
Zakres ćwiczenia projektowego w części obliczeniowej obejmuje :
A.CIĄG ŚCIEKOWY :
- opracowanie bilansu ilości ścieków i ładunków zanieczyszczeń,
- obliczenie niezbędnego stopnia oczyszczania ścieków,
- dobór procesów i operacji jednostkowych – schemat technologiczny (procesowy) i
schemat przepływu ścieków ,
- dobór urządzeń i obliczenia technologiczne,
B.CIĄG OSADOWY :
- opracowanie bilansu suchej masy i objętości osadów,
- dobór procesów i operacji jednostkowych – schemat technologiczny (procesowy) i
schemat przepływu osadów ,
- dobór urządzeń i obliczenia technologiczne,
Część graficzna obejmuje:
- plan sytuacyjny oczyszczalni,
- profile po drodze przepływu ścieków i osadów.
Podstawa opracowania.
Podstawą niniejszego opracowania jest temat ćwiczenia projektowego.
5
2. OBLICZENIE
CHARAKTERYSTYCZNYCH
WARTOŚCI
NATĘŻEŃ PRZEPŁYWU ŚCIEKÓW DOPŁYWAJĄCYCH DO
OCZYSZCZANI
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 2: Określenie danych wyjściowych do projektowania.
Nominalne natężenie przepływu .
Obliczenia natężeń przepływu wykonano metodą wskaźników szczegółowych, wg
równania:
QNOM = Qb + Qp + Qzup + Qinf.+ Qop.+ Qfek.
gdzie:
QNOM
Qb
Qp
Qzup
Qinf.
Qop.
Qfek.
– obliczeniowa średniodobowa ilość dopływających ścieków, m3/d
– obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków bytowych (dawniej bytowogospodarczych), m3/d
– obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z zakładów przemysłowych, m3/d
– obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z zakładów i instytucji użyteczności
publicznej, m3/d
– obliczeniowa średniodobowa ilość wód infiltracyjnych i przypadkowych, m3/d
- obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków deszczowych, m3/d
- obliczeniowa średniodobowa ilość dowożonych fekaliów, m3/d
2.1.1. Ścieki bytowe
Qb = M  q j
M – rzeczywista ilość mieszkańców
M = 160000
3
qi – jednostkowy wskaźnik ilości ścieków od mieszkańca, m /M·d qi = 0,105
2.1.2. Ścieki z zakładów przemysłowych
Qp = QpI + QpII
QpI - obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z zakładów azotowych – 6000 m3/d
QpII - obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z ubojni drobiu – 200 m3/d
2.1.3. Ścieki z zakładów użyteczności publicznej
Qzup = (2÷5)% Qb, przyjęto Qzup = 3,5% Qb
6
2.1.4. Wody infiltracyjne i przypadkowe
Qinf. = (2 -5)% Qb
2.1.5. Wody opadowe
Qop. = 0 – kanalizacja rozdzielcza
gdzie:
Qb = 160000 M  0,105 m3/M d = 16800 m3/d
Qp = QpI + QpII = 6000 m3/d + 200 m3/d = 6200 m3/d
Qzup = 3,5% 16800 m3/d = 588 m3/d
Qinf. = 3,5% 16800 m3/d = 588 m3/d
Qop. = 0 m3/d
Qfek. = 40 m3/d
QNOM = 16800 + 6200 + 588 + 588+ 0 + 40 = 24 216 m3/d
Charakterystyczne wartości natężeń przepływu ścieków .
Określenia wartości charakterystycznych natężeń przepływu ścieków dokonano z
uwzględnieniem współczynników nierównomierności odczytanych z wykresu na rys. 1 :
Qi = QNOM · Ni
7
Nierównomierność dopływu ścieków do oczyszczalni
Stosunek do dopływu średniego
6
5
4
3
2
Dopływ max. godzinowy
Dopływ max. dobowy
Dopływ śr. dobowy
Dopływ min. dobowy
1
Dopływ min. godzinowy
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Średni dobowy dopływ ścieków, tys. m3/d
Rysunek 1. Współczynniki nierównomierności dopływu ścieków do oczyszczalni w funkcji
nominalnego natężenia przepływu wg [1]
Tabela 1. Charakterystyczne przepływy ścieków - punkt bilansowy nr 1
lp.
Przepływ
N
m3/d
m3/h
m3/min
m3/s
dm3/s
1
2
3
4
5
6
7
8
1
Qmax.h
1,7
41167
1715
28,59
0,476
476
2
Qmax d
1,3
31481
1312
21,86
0,364
364
3
QNOM
1
24216
1009
16,82
0,280
280
4
Qmin d
0,7
16951
706,3
11,77
0,196
196
5
Qmin h
0,42
10171
423,8
7,06
0,118
118
Charakterystyczne wartości natężeń przepływu
oczyszczalni obliczono ze wzorów:
Qmaks .h 
ścieków dopływających do
QN [m3 / d ]
 N h maks , [m3 / h]
24
8
Qmin .h 
QN [ m 3 / d ] h
 N min , [m 3 / h]
24
Qmaks ,d  QN  N d maks , [m 3 / d ]
Qmin,d  QN  N d min . , [m 3 / d ]
3.
OBLICZENIE ŁADUNKÓW ZANIECZYSZCZEŃ
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 2: Określenie danych wyjściowych do projektowania.
3.1. Obliczanie ładunków zanieczyszczeń w celu obliczenia RLM
( równoważnej liczby mieszkańców)
Ł = Łb + Łp + Łzup + Łinf.+ Łop.+ Łfek.
gdzie:
Ł
– obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach, kg/d
Łb
– obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach
bytowych, kg/d
Łp
– obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach z
zakładów przemysłowych, kg/d
Ł zup – obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach z
zakładów i instytucji użyteczności publicznej, kg/d
Ł inf. – obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych wodach
infiltracyjnych i przypadkowych, kg/d
Ł op. – obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach
deszczowych, kg/d
Łfek. - Obliczeniowy ładunek fekaliów dowożonych do oczyszczalni kg/d
Łb [kg/d] =
M  l j [g / M  d ]
1000
Qi [m 3 / d ]  ci [ g / m 3 ]
Łp [kg/d] =
1000
Łzup = 0 – przyjęto, że ładunek zanieczyszczeń pochodzących z zakładów i instytucji
użyteczności publicznej zawiera się w ładunku zanieczyszczeń w ściekach
bytowych
Łinf. = 0 – wody umownie czyste
Łop. = 0 – kanalizacja rozdzielcza
9
Łfek. [kg/d] =
Q f [m 3 / d ]  c fek [ g / m 3 ]
1000
gdzie:
M
li
ciI
ciII
cfek
–
–
–
–
–
rzeczywista ilość mieszkańców (podana w temacie)
ładunek jednostkowy zanieczyszczeń powstających od 1 mieszkańca, g/M·d
jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach z zakładów azotowych, g/m3
jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach z ubojni drobiu, g/m3
jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach dowożonych, g/m3
Stężenie miarodajne ścieków dopływających do oczyszczalni ścieków wynosi:
Cm [g/m3] =
 Ł [kg / d ]
Q NOM [ m 3 / d ]
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006 w sprawie
realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania
ścieków do urządzeń kanalizacyjnych (Dz. U. 2006, nr 136 poz. 964) zakład przemysłowy
powinien podczyścić odprowadzane do kanalizacji ścieki, gdy stężenia zanieczyszczeń w
ściekach przekraczają określone wartości. Wartości BZT5, ChZT, N, P, zawiesin ustala
odbiorca ścieków na podstawie dopuszczalnego obciążenia oczyszczalni ładunkiem tych
zanieczyszczeń.
Zakłada się, że zakłady przemysłowe odprowadzające ścieki do kanalizacji mają
podpisane porozumienie z użytkownikiem oczyszczalni, w którym zostały zwolnione z
podczyszczania ścieków przemysłowych.
10
Tabela 2. Obliczenie miarodajnych wartości ładunków zanieczyszczeń ścieków bytowych,
przemysłowych i fekaliów oraz wyznaczenie miarodajnych wskaźników i stężeń
zanieczyszczeń ścieków dopływających do oczyszczalni – PUNKT BILANSOWY 1
Wskaźnik lub stężenie zanieczyszczenia
L.p.
Zanieczyszczenie
li
Cb
CpI
CpII
CFek
g/Mk·d
g/m3
g/m3
g/m3
g/m3
Ładunek
Cm
Wymiar
Łb
ŁpI
ŁpII
Łfek
Ł
g/m3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
BZT5
60
-
111
1201
6000
kg O2/d
9600
666
240
240
10746
444
2
ChZT
120
-
335
1502
30000
kg O2/d
19200
2010
300
1200
22710
938
3
Nog
11
-
16,6
142
700
kg N/d
1760
99,6
28,4
28,0
1916
79,1
4
NNH4
5,5
-
4,4
59
300
kg N/d
880
26,4
11,8
12,0
930
38,4
5
Pog
1,8
-
3,72
19,6
250
kg P/d
288
22,3
3,9
10,0
324
13,4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Zaw
Tłuszcze
H 2S
Detergenty
Zasadowość
Chrom
WWA
Fenole
Fluorki
70
50
1
15
156
24
392
120
15000
300
20
20
kg sm/d
kg /d
11200
840
936
144
78,4
24,0
600
12,0
12814
1020
529
42,1
-
35
-
0,5
0,5
0,5
5
Obliczenie równoważnej liczby mieszkańców
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r.
w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi
oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. 2014,
poz. 1800) [2] obciążenie projektowanej oczyszczalni ścieków wyrażone równoważną
liczbą mieszkańców (RLM) oblicza się na podstawie bilansu ładunku BZT5
doprowadzanego do projektowanej oczyszczalni ścieków.
Dla oczyszczalni już istniejących RLM oblicza się na podstawie maksymalnego
średniego tygodniowego ładunku zanieczyszczenia wyrażonego wskaźnikiem BZT5
dopływającego do oczyszczalni w ciągu roku, z wyłączeniem sytuacji nietypowych, w
szczególności wynikających z intensywnych opadów.
Ł
RLM  BZT 5  1000
l BZT 5
gdzie:
ŁBZT5 – dobowy ładunek BZT5 dopływający do oczyszczalni, kg/d
lBZT5 – ładunek jednostkowy BZT5 powstający od 1 mieszkańca, g/M·d
Zatem:
RLM 
10746
1000  179100
60
11
4. OBLICZENIE
ŚCIEKÓW – NSO
NIEZBĘDNEGO
STOPNIA
OCZYSZCZANIA
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 3: Obliczanie niezbędnego stopnia oczyszczania ścieków.
Wymagany skład ścieków oczyszczonych
Wymagany skład ścieków oczyszczonych jest zależny od rodzaju odbiornika i RLM.
Maksymalne dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń na odpływie (Ce) oraz minimalne
procenty usuwania zanieczyszczeń są określone w rozporządzeniu Ministra Środowiska z
18.11. 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do
wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska
wodnego [2].
W załączniku nr 1 do projektu przedstawiono wartości wskaźników i stężeń
zanieczyszczeń ścieków oczyszczonych oraz procenty usuwania zanieczyszczeń zgodnie z
aktualnie obowiązującymi przepisami RP oraz Dyrektywy Unii Europejskiej nr
91/271/EWG z dnia 21 maja 1991 r. dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych,
Official Journal of the European Communities No L 135/40.
W tabeli 3 ustalono miarodajny skład ścieków oczyszczonych dla RLM >100 000 wg
rozporządzenia [2].
Tabela 3. Ustalenie miarodajnego składu ścieków oczyszczonych dla projektowanej oczyszczalni o
RLM >100 000 [2]
Lp.
Wskaźnik
lub
zanieczyszczenie
Ścieki oczyszczone
Jednostka
Ścieki
surowe
Wg kryterium
wartości
stężeń
Wg kryterium
% redukcji
Wartość
miarodajna
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
BZT5
ChZT
Nog
Pog
Zawiesiny
gO2/m3
gO2/m3
gN/m3
gP/m3
g/m3
444
938
79,1
13,3
529
15
125
10
1
35
44,4
234,5
11,8
1,33
52,9
15
125
10
1
35
Jak wynika z tabeli 3 skład ścieków oczyszczonych określony w oparciu o kryterium
wartości stężeń zanieczyszczeń jest bardziej korzystny dla odbiornika ścieków i należy
oczyszczalnie zaprojektować dla takiego składu ścieków oczyszczonych.
12
Obliczenie NSO
NSO oblicza się wg zależności:
C  Ce
NSOx  o
 100%
Co
gdzie:
NSOx – niezbędny stopień oczyszczania ścieków obliczany dla wskaźnika lub stężenia
zanieczyszczenia „x”
Co – wartość stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach surowych, [g/m3],
(Co = Cm)
Ce – wartość stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach oczyszczonych, [g/m3]
NSO należy obliczać dla poszczególnych zanieczyszczeń (BZT5, ChZT, zawiesiny,
związki azotowe, związki fosforu itd.).
Tabela 4. Obliczenie niezbędnego stopnia oczyszczania ścieków
Lp.
Wskaźnik
lub
zanieczyszczenie
C0
Ce
NSO
g/m3
g/m3
%
1
2
3
4
5
1
BZT5
444
15
96,6
2
ChZT
938
125
86,7
3
Nog
79,1
10
87,4
4
Pog
13,3
1
92,5
5
Zawiesiny
529
35
93,4
5. DOBÓR PROCESÓW I OPERACJI JEDNOSTKOWYCH – CIĄG
ŚCIEKOWY
Materiały pomocnicze: INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 4: Zasady ustalania procesu technologicznego.
Dobrane procesy i operacje jednostkowe są pokazane na schemacie na rysunku 2.
13
Rysunek 2. Procesy i operacje jednostkowe
14
Rysunek 3. Schemat oczyszczalni ścieków
15
Oznaczenia na rys. 3:
ZP-I – zakład przemysłowy I
ZP-II – zakład przemysłowy II
Fekalia – stacja zlewna fekaliów,
Zbiornik – zbiornik retencyjno-uśredniający fekaliów
Pf – pompownia fekaliów,
KR – krata rzadka
KG – krata gęsta
PIASK. – piaskownik
V-1 – zwężka pomiarowa – pomiar ilości ścieków dopływających do oczyszczalni
OS-I – osadnik wstępny radialny
P Io - pompownia ścieków Io
Kr – komora rozprężania
KOCZ – komora osadu czynnego
AN – komora anaerobowa (beztlenowa)
ANX – komora anoksyczna (niedotleniona)
OXY – komora oksydacyjna (tlenowa)
OS-II – osadnik wtórny
V-2 – zwężka pomiarowa ilości ścieków oczyszczonych
PRiON – pompownia recyrkulacyjna i osadu nadmiernego
∆X – osad nadmierny
ZM – zagęszczacz mechaniczny osadu nadmiernego,
ZG – zagęszczacz grawitacyjny osadów wstępnych,
β – recyrkulacja azotanów,
α – recyrkulacja osadu czynnego,
PO – pompownia osadów surowych,
ZKF – komora fermentacyjna zamknięta
ZN – zbiornik nadawy
SMOO – stacja mechanicznego odwadniania osadu
ZR – zbiornik reakcji ( wapnowania cieczy nadosadowej)
PC- pompownia cieczy nadosadowej
O1, 2, 3 – punkty bilansowania ilości i składu ścieków
LKT – stacja dozowania lotnych kwasów tłuszczowych
METANOL – stacja dozowania zewnętrznego źródła węgla
Ca(OH)2 – stacja dozowania roztworu Ca(OH)2 (do korekty zasadowości)
PIX – stacja dozowania PIX do chemicznego strącania fosforu
SD – stacja dmuchaw
SHO – stacja higienizacji osadów
KDOR – komora denitryfikacji osadu recyrkulowanego
SILOS – silos na wapno przy reaktorze (ZR) do strącania fosforanów z cieczy
nadosadowej
16
6. DOBÓR URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH Iº
OCZYSZCZANIA
Krata rzadka
Materiały pomocnicze: INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW
- instrukcja nr 5: Zasady doboru krat i sit do oczyszczania ścieków.
Kratę dobiera się na Qmaks.h. Maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków
dopływających do oczyszczalni:
Qmaxh = 0,476 m3/s.
Dobrano kratę rzadką, z mechanicznym zgarniaczem skratek, typu KUMP-….-….
produkcji Fabryki Aparatury i Urządzeń Komunalnych „UMECH” – Piła [5]. Krata
przeznaczona jest do zamontowania na kanale o szerokości … mm i głębokości
maksymalnej ……. mm. Krata wyposażona jest w ruszt o prześwicie …… mm.
Maksymalny przepływ ścieków dla kraty : ……. m3/s
Maksymalna wysokość napływu ścieków – ……. mm.
Kartę katalogową kraty dołączono do projektu.( załącznik nr 2)
Obliczeniowa ilość skratek
Ilość skratek obliczono w punkcie 6.4 w akapicie „Wyznaczanie ilości skratek”.
Dobór pojemników na skratki
Pojemniki dobrano w punkcie 6.4 w akapicie „Dobór pojemników na skratki”.
Urządzenie kompaktowe
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 5.1.: Mechaniczne oczyszczanie ścieków w urządzeniach
kompaktowych.
Projektuje się zblokowane urządzenie do mechanicznego oczyszczania ścieków
HUBER ROTAMAT Ro5 , które dobrano z katalogu produktów firmy HUBER Technology
[6] .
W skład urządzenia kompaktowego wchodzą:
 krata gęsta (krata bębnowa Ro1 lub sito Ro2 lub mikrosito Ro9 )
 piaskownik
Urządzenie kompaktowe dobiera się na Qmax,h.
17
Przepływ maksymalny godzinowy ścieków dopływających do oczyszczalni wynosi
Qmaxh = 0,476 m3/s = 476 l/s.
Dobrano ….. jednakowe urządzenia o przepustowości …. dm3/s – wersja podziemna .
Całkowita przepustowość stacji mechanicznego oczyszczania ścieków :
… x …. dm3/s = ….. dm3/s .
Załącznik nr 3 zwiera kartę katalogową dobranego urządzenia.
Wyznaczenie ilości skratek
Ilość skratek zatrzymywanych na kratach określono na podstawie wykresu produkcji
skratek wg Romana [6]– Rys.4:
- krata rzadka – prześwit 15 mm:
q1 = 5 dm3/M∙a
- krata gęsta – prześwit 4 mm:
q2 = 12 - 5 = 7 dm3/M∙a
Zatem objętość skratek wynosi:
- krata rzadka – prześwit 15 mm:
- krata gęsta – prześwit 4 mm:
M  q1 `160000  5  10 3
V1 

 2,19 m 3 / d
365
365
M  q2 160000  7 10 3
V2 

 3,07 m3 / d
365
365
14
ilość skratek [l/Mk,a]
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
35
prześwit kraty [mm]
Rysunek 4. Produkcja skratek
18
Dobór pojemników na skratki
Przyjmując dopuszczalne wypełnienie pojemnika 50%, wymagana objętość pojemnika na
1 dzień magazynowania skaratek wynosi:
- krata rzadka:
4,38 m3/d
- krata gęsta:
6,14 m3/d
Do magazynowania skratek na terenie oczyszczalni ścieków dobrano kontenery KP –...
o pojemności ….. m3 produkowane przez ABRYS – Technika [23] :
- krata rzadka:
…+1 kontener – wywóz co …..
- krata gęsta:
…+1 kontener – wywóz co …..
Obliczenie ilości usuwanego piasku
Na podstawie zaleceń prowadzącego przyjęto typową, jednostkową ilość piasku
zatrzymywanego w piaskowniku: 10 dm3/M∙a


qp = 10 dm3/M∙a,
M = 160000 M,
q p  M 10 3 10 160000 10 3
m3
Qp 

 4,38
365
365
d
Masa wydzielanego piasku wynosi:
m3
kg
kg
M p  Q p   P  4,38
1200 3  5256
d
m
d
Dobór pojemników
Przyjęto częstotliwość wywozu piasku z oczyszczalni: co 1 dzień.
Przyjmując dopuszczalne wypełnienie pojemnika 50%, wymagana objętość pojemnika na
1 dzień magazynowania piasku:
Vpojw = 8,76 m3
Przyjmuję ….+1 kontenery KP-…. firmy ABRYS – Technika [ 7 ] , po sprawdzeniu
technicznych możliwości wywozu tego typu pojemników przez Przedsiębiorstwo
Gospodarki Komunalnej, o pojemności rzeczywistej:
Vpojrz = …. m3
Rzeczywistą częstotliwość wywozu piasku z oczyszczalni należy ustalić w trakcie
rozruchu obiektu.
19
Zwężka Venturiego
Dobór koryta pomiarowego ze zwężką Venturiego.
Koryto pomiarowe ze zwężką Venturiego dobieramy odczytując z nomogramu typ
zwężki, przy założeniu, że dla QNOM prędkość przepływu w korycie v = 0,5÷0,6 m/s.
Następnie dla danego typu zwężki sprawdzamy wypełnienie koryta przy przepływach
Qmin h i Qmax h.
Z katalogu typowych obiektów systemu Uniklar [4] dobrano zwężkę typu KPV-…., o
parametrach:
- szerokość kanału: b1 = …. cm ,
- szerokość przewężenia: b2 = …. cm ,
- maksymalne wypełnienie w przekroju przed zwężką: h = ….. cm,
- wysokość ścian zwężki ( konstrukcyjna): hb = …. cm,
- orientacyjny zakres mierniczy Q: dla v1 ≥ 0,5 m/s:
…… dm3/s
dla v1 < 0,5 m/s:
…… dm3/s
W tabeli poniżej zestawiono charakterystyczne wypełnienia koryta pomiarowego ze
zwężką Venturiego.
Tabela 5. Charakterystyczne wypełnienia koryta pomiarowego.
Przepływ
Natężenie
przepływu
dm3/s
1
2
3
4
1
2
3
QNOM
Qmin h
Qmax h
280
118
476
42,5
28,5
61,0
Wypełnienie
cm
Osadnik wstępny
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 7.1.: Obliczanie wstępnych osadników radialnych.
Projektuje się osadnik wstępny radialny.
Osadnik wstępny projektuje się na przepływ nominalny. Czas przetrzymania w osadniku
powinien wynosić T = ok. 2 godz. i obciążenie hydrauliczne Oh = 1 m3/m2∙h.
Dla projektowanej oczyszczalni ścieków przepływ nominalny wynosi:
QNOM = 1009 m3/h ,
przepływ maksymalny godzinowy
20
Qmaxh = 1715 m3/h.
Z katalogu Centrum Techniki Komunalnej [7] dobrano ….. osadniki wstępne radialne
Systemu UNIKLAR typ ORws-….. o następujących parametrach:
 Średnica D = …. m
 Wysokość czynna Hcz = …… m
 Pojemność czynna Vcz = ….. m3
 Powierzchnia czynna = ….. m2
 Pojemność leja osadowego Vos = …. m3
Tabela 6. Parametry technologiczne osadnika wstępnego
L.p.
Przepływ
1
Przepust.
T
Oh
3
3
[m /h]
[h]
[m /m2h]
2
3
4
5
1
QNOM
504,5
1,77
1,13
2
Qmax.h
857,5
1,04
1,93
3
Qminh
211,9
4,20
0,476
Vcz
Qnom

T

Oh 
Qnom
A
Obliczenie ilości osadów usuwanych w osadnikach wstępnych
Ładunek zawiesin usuwany w osadnikach wstępnych:
Łzaw. us =  ∙ Łzaw dop = 70% ∙ 24216 m3/d · 529 g/m3 = 8967 kg sm/d
Przy uwodnieniu osadu wynoszącym 96% masa uwodnionego osadu wyniesie:
100%
8967 
 224175 kg / d , a przy gęstości uwodnionego osadu 1025 kg/m3 jego
4%
224175
 218,7 m 3 / d
objętość wyniesie:
1025
Przy 2 lejach (w każdym z osadników po 1 ) o pojemności po 20,10 m3 każdy, osady
218,7
będzie trzeba usuwać
 5,44  6 razy na dobę.
2  20,10
Załącznik nr 5 zawiera kartę charakterystyki osadnika wstępnego.
21
7. OBLICZENIE ILOŚCI I SKŁADU ŚCIEKÓW DOPŁYWAJACYCH
DO CZĘŚCI BIOLOGICZNEJ OCZYSZCZALNI – PUNKT
BILANSOWY NR 2.
Stopnie usunięcia zanieczyszczeń w Iº oczyszczania ścieków (oczyszczanie
mechaniczne) założono na podstawie krzywych Sierpa przy hydraulicznym czasie
przetrzymania T = 2 h.
Tabela 7. Stężenia miarodajne po oczyszczaniu mechanicznym
Wskaźnik
Lp.
lub
stężenie zanieczyszczenia
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
BZT5
ChZT
Nog
N-NH4
Pog
Zawiesiny
tłuszcze
zasadowość
Cm
Cm

g/m3
g/m3
po Io
pocz.
3
4
5
444
938
79,1
38,4
13,3
529
42,1
35,0
30%
30%
10%
0%
10%
70%
--0%
311
657
71,2
38,4
12,0
159
42,1
35,0
Do części biologicznej oczyszczalni ścieków dopływają ścieki po oczyszczaniu
mechanicznym oraz ciecz nadosadowa odprowadzana z obiektów gospodarki osadowej.
Przyjmuje się, że z obiektów gospodarki osadowej odprowadzana jest ciecz nadosadowa w
ilości ok. 3% QNOM.
Średni skład cieczy nadosadowej podano w tabeli 8.
Tabela 8. Typowy skład cieczy nadosadowej (stabilizacja przez fermentację)
Lp.
Wskaźnik
lub
Jednostka Wartość
stężenie zanieczyszczenia
1
1
2
3
4
5
6
2
BZT5
ChZT
Norg
N-NH4
Pog
Zawiesiny
3
4
3
g O2/m
g O2/m3
g N/m3
g N/m3
g P/m3
g/m3
2000
4000
50
450
100
2000
22
Tabela 9. Ładunki i stężenia w ściekach dopływających do bloku biologicznego
Lp.
ścieki
mechanicznie
oczyszczone
wskaźnik
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
BZT5
ChZT
Nog
N-NH4
Pog
Zawiesiny
tłuszcze
zasadowość
ciecz nadosadowa
po wapnowaniu
Mieszanina
Stężenie
g/m3
Ładunek
kg/d
Stężenie
g/m3
Ładunek
kg/d
Ładunek
kg/d
Stężenie
g/m3
3
4
5
6
7
8
311
657
71,2
38,4
12,0
159
42,1
35,0
7531
15910
1724
930
291
3850
1019
848
450
680
50,0
0
0,50
50,0
0,0
1000
327
494
36,3
0
0,4
36,3
0
726
7858
16404
1760
930
291
3886
1019
1574
315
658
70,6
37,3
11,7
156
40,9
63,1
Obliczenie stężenia zanieczyszczeń mieszaniny ścieków dopływających do bloku
biologicznego (kolumna 8 tabeli 9) :
c mech  Qnom  ccieczy  Qcieczy
c mieszaniny 
Qnom  Qcieczy
8. OBLICZENIE KOMÓR OSADU CZYNNEGO UKŁADU A2O WG
ATV – DVWK – A 131 P [9].
Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE
ŚCIEKÓW - instrukcja nr 8.4.: Obliczenie komór osadu czynnego układu A2O
wg ATV – DVWK - A 131 P
Obliczenie wskaźnika denitryfikacji
Wskaźnik denitryfikacji określa ile denitryfikowanego azotu przypada na 1 g
usuwanego BZT5.
Gdy wartość WD > 0,15 to oznacza, że jest zbyt mało związków organicznych i należy
rozważyć usunięcie z układu osadników wstępnych i/lub dawkowanie zewnętrznego źródła
węgla w postaci metanolu lub innych dostępnych preparatów.
N dop  N e  N B N dop  N e  0,045  BZT5us
ND
WD 



BZT5us BZT5dop  BZT5e
BZT5dop  BZT5e


N dop  N e  0,045  BZT5dop  BZT5e
dop
5
BZT
 BZT
e
5
,
gN
g BZT5
23
gdzie:
ND – ilość azotu do denitryfikacji, g N/m3
BZT5us – BZT5 usuwane w komorach osadu czynnego, g BZT5/m3
Ndop = 70,6 g N/m3 – ilość azotu dopływającego do bloku osadu czynnego,
Ne = 10 g N/m3– wymagana ilość azotu na odpływie z oczyszczalni dla RLM > 100 000,
NB – ilość azotu wbudowywana w biomasę osadu czynnego, g N/m3
BZT5dop = 314 g BZT5/m3 – BZT5 na dopływie do bloku osadu czynnego,
BZT5e = 15 g BZT5/m3 – wymagane BZT5 na odpływie z oczyszczalni ,
0,045 g N/g BZT5us - średnia ilość azotu wbudowana w biomasę
70,6  10  0,045  315  15 60,6  0,045  300 60,6  13,5


315  15
300
300
47,1
gN

 0,157
300
g BZT5
WD 
WD = 0,157
gN
gN
> 0,15
g BZT5
g BZT5
W związku z tym, że wskaźnik denitryfikacji jest wyższy niż wymagany, dla
zapewnienia przebiegu procesu denitryfikacji w stopniu biologicznym oczyszczalni
konieczne jest podwyższenie BZT5 ścieków dopływających do reaktora biologicznego.
Obliczenie wymaganego BZT5 aby WD = 0,15
BZT5dop 
WD  0,045  BZT5e  N dop  N e
WD  0,045
, g BZT5 / m3
gdzie:
WD = 0,15
gN
- wymagana wartość wskaźnika denitryfikacji
g BZT5
0,045 g N/g BZT5us - średnia ilość azotu wbudowana w biomasę
BZT5e = 15 g BZT5/m3 – wymagane BZT5 na odpływie z oczyszczalni,
Ndop = 70,6 g N/m3 – ilość azotu dopływającego do bloku osadu czynnego,
Ne = 10 g N/m3– wymagana ilość azotu na odpływie z oczyszczalni dla RLM >100 000,
BZT5dop = wymagane BZT5 ścieków na dopływie do bloku osadu czynnego,
0,15  0,045  15  70,6  10  326 g BZT / m3
BZT5dop 
5
0,15  0,045
24
Należy podwyższyć BZT5 ścieków dopływających do bloku biologicznego o:
326 – 315 = 11 g BZT5/m3 .
W celu podwyższenia w ściekach dopływających do bloku biologicznego BZT5 do
wartości 326 g O2 /m3 można rozważać usunięcie z układu osadników wstępnych i/lub
dawkowanie zewnętrznego źródła węgla w postaci metanolu lub innych dostępnych
preparatów.
Projektuje się zastosowanie zewnętrznego źródła węgla w postaci preparatu
BRENNTAPLUS VP-1 [10] .
Ponieważ preparat zawiera tylko węgiel organiczny w całości biodegradowalny
ChZT preparatu jest równe BZT.
ChZT = BZT preparatu wynosi 1 000 000 g O2/m3 a więc
1 cm3 preparatu Brenntaplus zawiera 1 g ChZT (BZT).
Aby podnieść BZT5 ścieków o 11 g O2/m3 należy do 1 m3 ścieków dodać 11 cm3 preparatu.
Dobowa ilość preparatu wyniesie zatem:
Vd = 1,03 Qnom x 11 cm3 = 1,03 x 24216 m3/d x 11 cm3/1 000 000 cm3/m3 = 0,275 m3/d
Określenie składu ścieków dopływających do bloku biologicznego po
korekcie składu.
Skład ścieków dopływających do bloku biologicznego po korekcie z uwagi na
zastosowane zewnętrzne źródło węgla ulegnie zmianie w stosunku do składu określonego
w kolumnie 8 tabeli 8 tylko w zakresie wskaźników BZT5 i ChZT. Pozostałe stężenia i
wskaźniki zanieczyszczeń nie ulegną zmianie gdyż stosowany preparat zawiera tylko węgiel
organiczny ( nie zawiera azotu, fosforu, zawiesin itp.) .
Po zastosowaniu zewnętrznego źródła węgla skład ścieków dopływających do bloku
biologicznego będzie następujący:
BZT5 ChZT –
Nog N-NH4 –
Pog zawiesiny –
tłuszcze zasadowość –
315 + 11 =
658 + 11 =
326 g O2/m3
669 g O2/m3
70,6 g N/m3
37,3 g N/m3
11,7 g P/m3
156 g/m3
40,9 g/m3
63,1 g CaCO3/m3.
25
Sprawdzenie podatności ścieków na biologiczne oczyszczanie.
Oceny podatności ścieków na biologiczne oczyszczanie osadem czynnym dokonuje
się na podstawie wyznaczenia stosunku C : N : P. wyznaczanego jako:
BZT5 : Nog : Pog.
Minimalny wymagany do biologicznego oczyszczania ścieków stosunek BZT5 : Nog : Pog
wynosi 100 : 5 : 1
W ściekach dopływających do bloku biologicznego wartości porównywanych wskaźników
i stężeń zanieczyszczeń są następujące:
BZT5 = 326 g O2/m3
Nog = 70,6 g N/m3
Pog = 11,7 g P/m3
BZT5 : Nog : Pog = 326 : 70,6 : 11,7 = 100 : 21,7 : 3,59 > 100 : 5 : 1 – nie ma potrzeby
dawkowania związków mineralnych do komór osadu czynnego.
Określenie podatności ścieków na wzmożoną biologiczną defosfatację
Wymagany stosunek ChZT : Pog dla wzmożonej biologicznej defosfatacji powinien
wynosić minimum 40.
W ściekach dopływających do bloku biologicznego wartość ChZT i zawartość
fosforu wynoszą:
ChZT = 669 g O2/m3
Pog = 11,7 g P/m3
ChZT : Pog = 669 : 11,7 = 57,2 > 40 – wzmożona biologiczna defosfatacja jest możliwa.
Obliczenie pojemności komory anaerobowej
VKB = 1,03 · QNOM · TK B, m3
gdzie:
1,03 – współczynnik uwzględniający wody nadosadowe
QNOM = 1009 m3/h
TKB = 2 h – czas przetrzymania w komorze anaerobowej (beztlenowej)
VKB = 1,03 · 1009 · 2 = 2079 m3,
26
Ilość azotu do denitryfikacji:


N D  N dop  N e  N B  N dop  N e  0,045  BZT5us  N dop  N e  0,045  BZT5dop  BZT5e ,
gN
m3
gdzie:
ND – ilość azotu do denitryfikacji, g N/m3
BZT5us – BZT5 usuwane w komorach osadu czynnego, g BZT5/m3
Ndop = 70,6 g N/m3 – ilość azotu dopływającego do bloku osadu czynnego,
Ne = 10 g N/m3– ilość azotu na odpływie z oczyszczalni,
NB – ilość azotu wbudowywana w biomasę osadu czynnego, gN/m3
0,045 g N/g BZT5us - średnia jednostkowa ilość azotu wbudowana w biomasę
BZT5dop = 326 g BZT5/m3 – BZT5 na dopływie do bloku osadu czynnego,
BZT5e = 15 g BZT5/m3 – BZT5 na odpływie z oczyszczalni,
N D  70,6  10  0,045  326  15  60,6  0,045  311  60,6  14,0  46,6
gN
m3
Obliczenie udziału komory denitryfikacji w ogólnej pojemności reaktora
DENIT-NIT
Wskaźnik denitryfikacji
Udział komory denitryfikacyjnej (anoksycznej) w komorach denitryfikacyjnej i
anoksycznej wyznacza się z zależności tegoż udziału od wskaźnika denitryfikacji
0.18
0.17
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12
0.11
0.1
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
Denitryfikacja wstępna
Denitryfikacja symultaniczna
oraz naprzemienna
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
VD/VD+N
Rysunek 5. Udział pojemności komory denitryfikacji w pojemności bloku technologicznego
DENIT/NIT w zależności od wskaźnika denitryfikacji
.
Z powyższego wykresu dla WD = 0,15 odczytano
VD
 0,5
VD  V NIT
27
Obliczenie minimalnego wieku osadu WOmin
Minimalny WO odczytuje się z zależności przedstawionej na rysunku poniżej:
0,6
Ł>6000 kgO2/d
Ł<1200 kgO2/d
0,55
0,5
0,45
VD/V D+N
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
WO [d]
Rysunek 6. Zależność wieku osadu od udziału pojemności komory denitryfikacji w pojemności bloku
DENIT/NIT w temperaturze T = 12
Dla ŁBZT5 = 0,326 kg/m3 x 1,03 x 24216 m3/d = 8131 kg O2/d, oraz
VD
 0,5
VD  V NIT
minimalny wiek osadu WOmin = 13,2 d.
28
Określenie jednostkowego przyrostu osadu nadmiernego
Jednostkowy przyrost osadu nadmiernego jest określany z poniższej zależności:
Zaw.dopł./BZT5 dopł.=1,2
1.35
Zaw.dopł./BZT5 dopł.=1
Produkcja osadu [kgsm/kgBZT5]
1.3
1.25
Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,8
1.2
Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,6
1.15
Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,4
1.1
1.05
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
0.55
0.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
WO [d]
Rysunek 7.
Produkcja osadu w zależności od wieku i stosunku zawiesin do BZT5 w dopływie do
reaktora
Dla WO = 13,2 d i stosunku
zaw 156

 0,49 jednostkowa produkcja osadu
BZT 5 326
Xj = 0,67 g sm/g BZT5usuw
Obliczenie przyrostu osadu czynnego
Całkowity dobowy przyrost osadu wyniesie:
X = Xj · 1,03·Q · BZT5usuw = 0,67 g sm/g BZT5usuw · 1,03 · 24216 m3/d · (326 – 15)  103
= 5197 kg sm/d
Obliczenie ilości osadu nadmiernego
Ilość osadu nadmiernego (z uwzględnieniem osadu wynoszonego z osadników wtórnych):
Xnadmiernego = X – (1,03 Q · zawe/(1000 g/kg)) = 5197 kg sm/d – (1,03 · 24216 m3/d ·
0,035 kg sm/ m3) = 5197 – 873 = 4324 kg sm/d
29
Obliczenie obciążenia osadu w reaktorze DENIT – NIT
Oosadu 
1
1

 0,113 g BZT5 / g sm d
WO  X j 13,2  0,67
Stężenie biomasy osadu czynnego
Zakładane stężenie biomasy w reaktorze DENIT-NIT:
Xśr = 4 kg sm/m3
Obliczenie obciążenia komory DENIT - NIT ładunkiem BZT5
Obciążenie objętościowe komory DENIT - NIT:
Okomory = Xśr · Oosadu = 4,0 kg sm/m3 · 0,113 kg BZT5/kg sm·d = 0,45 kg BZT5/m3·d
Obliczenie pojemności czynnej reaktora DENIT – NIT
Objętość komór DENIT - NIT:
8131 kg BZT5 / d
Ł
V 

 18069 m 3 ,
3
Okom. 0,45 kg BZT5 / m  d
Obliczenie recyrkulacji wewnętrznej :
Całkowity stopień recyrkulacji wewnętrznej i osadu recyrkulowanego (suma recyrkulacji α
i ) określa się następująco:
R   
NTKN , dop  NTKN , e  NB
NNO 3, e
1
gdzie:
NTKN, dop = 37,3 g N/m3 – stężenie azotu Kjeldahla w dopływie do reaktora DENIT-NIT
NTKN, e = 2,0 g N/m3 – stężenie azotu Kjeldahla w odpływie z reaktora DENIT-NIT,
NNO3, e = 8,0 g N/m3 – stężenie azotu azotanowego w odpływie z reaktora DENIT-NIT.
R   
70,6  2,0  14,0
 1  5,8
8,0
Całkowity stopień recyrkulacji jest sumą stopnia recyrkulacji osadu Rα i stopnia
recyrkulacji wewnętrznej Rβ:
R    R  R 
Zazwyczaj stopień recyrkulacji osadu przyjmuje się w granicach R = 0,7 ÷ 1,3 – przyjęto
stopień recyrkulacji osadu R = 1,3, zatem wymagany stopień recyrkulacji wynosi:
R   R    R  5,8  1,3  4,5
30
9. OBLICZENIE ZAPOTRZEBOWANIA TLENU
Materiały pomocnicze: INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW
- instrukcja nr 8.8.: Obliczanie zapotrzebowania tlenu dla procesu osadu czynnego
Zapotrzebowanie tlenu oblicza się wg równania:
OV  OV d ,C  OV d , N  OV d , D
w którym:
OV – zapotrzebowanie tlenu, [kg O2/d]
OVd,C – zapotrzebowanie tlenu na mineralizację związków organicznych, [kg O2/d]
OVd,N – zapotrzebowanie tlenu na mineralizację azotu amonowego, [kg O2/d]
OVd,D – odzysk tlenu z denitryfikacji, [kg O2/d].
Obliczenie zapotrzebowania
organicznych OVd,C
tlenu
dla
mineralizacji
związków
Dla wieku osadu WO = 13,2 d z wykresu poniżej odczytano jednostkowe zapotrzebowanie
tlenu (bez nitryfikacji) przy temperaturze 12 °C i 20 °C
1 ,4
1 ,3 5
1 ,3
1 ,2 5
1 ,2
1 ,1 5
1 ,1
1 ,0 5
1
0 ,9 5
0 ,9
0 ,8 5
0 ,8
0
2
4
6
8
10
Rysunek 8. Jednostkowe zapotrzebowanie tlenu na mineralizację związków organicznych w
zależności od wieku osadu.
 12oC
 20oC
OVc = 1,123 kg O2/kg BZT5 ,
OVc = 1,228 kg O2/kg BZT5 ,
31
OV d,C  OVC  Q 
BZT50  BZT5e
, kg O2 / d
1000
Przy Q = 1,03 x 24216 m3/d, BZT5 na dopływie do bloku technologicznego równym
326 g O2/m3 oraz BZT5 odpływu równym 15 g O2/m3, dobowe zapotrzebowanie tlenu na
mineralizacje związków organicznych wyniesie:
dla temperatury ścieków 12 ºC:
OVd,C  1,123 kg O2 / kg BZT5 1,03  24216 m3 / d 
326  15 g BZT5 / m3  8711 kg O
1000
2
/d
dla temperatury ścieków 20 ºC:
OVd,C  1,228 kg O2 / kg BZT5 1,03  24216 m3 / d 
326  15 g BZT5 / m3  9526 kg O
1000
Obliczenie zapotrzebowania tlenu na nitryfikację
2
/d
Dobowe zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację obliczać należy wg równania:
OVd ,N 

Qd  4,3  S NO3 , D  S NO3 , ZB  S NO3 , AN

1000
w którym:
OVd,N – dobowe zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację azotu amonowego, [kg O2/d]
Qd – nominalny dobowy dopływ ścieków do oczyszczalni biologicznej, [m3/d]
SNO3, D – stężenie azotu azotanowego do denitryfikacji, [g N/m3]
SNO3, ZB – stężenie azotu azotanowego w dopływie do bloku technologicznego, [g N/m3]
SNO3, AN – stężenie azotu azotanowego w odpływie z osadnika wtórnego, [g N/m3].
Warunkiem umożliwiającym obliczenie zapotrzebowania tlenu na nitryfikację azotu
amonowego jest sporządzenie bilansu azotu wg wytycznych podanych poniżej:
azot na dopływie do bloku osadu czynnego:
NTKN = Nog = 70,6 g N/m3,
NNH4 = 37,3 g N/m3,
NNO3 = 0 g N/m3,
NNO2 = 0 g N/m3,
Norg. = 70,6 – 37,3 = 33,3 g N/m3,
azot wbudowany w biomasę osadu czynnego i odprowadzany z osadem
nadmiernym:
NB = 0,045 · (326-15) = 14,0 g N/m3
32
-
azot na odpływie z osadnika wtórnego:
Noge. = 10,0 g N/m3,
NNO3e = 8,0 g N/m3
NNH4e = 1,0 g N/m3
Norge. = 1,0 g N/m3
-
azot do denitryfikacji:
N D = 46,6 g N/m3
Qd = 1,03 · 24216 m3/d,
4,3 - współczynnik jednostkowego zapotrzebowania tlenu na nitryfikację 1 gNH4,
SNO3, D = 46,6 g N/m3,
SNO3, ZB = 0 g N/m3,
SNO3, AN = 8,0 gN/m3,
Zatem:
OVd , N 
1,03  24216  4,3  46,6  0  8,0
 5856 kg O2 / d
1000
Odzysk tlenu z denitryfikacji
Odzysk tlenu z denitryfikacji należy obliczać wg równania:
OVd ,D 
1,03  Q NOM  2,9  S NO3 , D
1000
2,9 – współczynnik jednostkowego odzysku tlenu z denitryfikacji 1 g NO3
SNO3,D - ilość azotu do denitryfikacji
Zatem dobowy odzysk tlenu z denitryfikacji wyniesie:
OVd , D 
1,03  24216 m 3 / d  2,9 g O2 / gN  46,6 g N / m 3
 3371 kg O2 / d
1000
33
Sumaryczne dobowe zapotrzebowanie tlenu
Średniodobowe
-
dla temperatury ścieków 12 °C:
OV = 8711kg O2/d + 5856 kg O2/d – 3371 kg O2/d = 11196 kg O2/d = 467 kg O2/h
-
dla temperatury ścieków 20 °C:
OV = 9526 kg O2/d + 5856 kg O2/d – 3371 kg O2/d = 12011 kg O2/d = 500 kg O2/h
Maksymalne godzinowe
Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu oblicza się wg równania:
OVh 
f C  OVd , C  OVd , D   f N  OVd, N
24
Z wykresu poniżej odczytano wartości współczynników fC i fN przy WO = 13,2 d
i ŁBZT5 = 8131 kg O2/d:
fC = 1,17
fN = 1,62
Zatem maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu wyniesie:
OVh 
OVh 
dla temperatury ścieków 12°C:
1,17  8711  3371  1,62  5856
 656 kg O2 / h
24
dla temperatury 20°C:
1,17  9526  3371  1,62  5856
 695 kg O2 / h
24
34
2.6
Współczynnik nierównomierności poboru tlenu
2.5
2.4
2.3
fN dla Ł<1200 kgO2/d
2.2
fN dla Ł>6000 kgO2/d
2.1
fc
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
WO [d]
Rysunek 9. Współczynniki nierównomierności zapotrzebowania tlenu w zależności od wieku osadu
10.
BILANS ZASADOWOŚCI
Zasadowość w ściekach dopływających do bloku osadu czynnego:
63,1 g CaCO3/m3 i 1574 kg CaCO3/d
Azot ogólny dopływający do komory osadu czynnego:
70,6 g N/m3, 1760 kg N/d
Azot amonowy dopływający do komory osadu czynnego:
37,3 g N/m3, 930 kg N/d
Wskaźniki jednostkowe
1. Amonifikacja azotu organicznego.
- amonifikacja powoduje wzrost zasadowości o 3,57 g CaCO3/g Norg
2. Asymilacja azotu.
- asymilacja azotu powoduje ubytek zasadowości o 3,576 g CaCO3/g N wbudowanego
35
3. Nitryfikacja azotu amonowego.
- nitryfikacja powoduje zużycie zasadowości o 7,14 g CaCO3/g NNH4
4. Denitryfikacja azotu azotanowego.
- powoduje wzrost o 3,0 g CaCO3/g NNO3.
Obliczenie bilansu zasadowości
Amonifikacja azotu organicznego.
Ilość azotu organicznego doprowadzanego do bloku technologicznego:
70,6 – 37,3 = 33,3 g Norg/m3
Założono pełną amonifikację azotu organicznego.
Amonifikacja powoduje wzrost zasadowości o 3,57 g CaCO3/g Norg
Wzrost zasadowości z uwagi na amonifikację azotu organicznego wynosi:
3,57 g CaCO3/g Norg · 33,3 g Norg/m3 · 1,03 · 24216 m3/d = 2965 kg CaCO3/d
Asymilacja azotu
Ilość azotu wbudowana w biomasę NB = 14,0 g N/m3
Ubytek zasadowości z uwagi na asymilację azotu wynosi :
3,576 g CaCO3/g NB · 14,0 g N/m3 · 1,03 · 24216 m3/d = 1249 kg CaCO3/d
Nitryfikacja azotu amonowego.
Ilość azotu wbudowana w biomasę osadu czynnego:
14,0 g N/m3 · 1,03 · 24216 m3/d = 349 kg N/d.
Ilość azotu amonowego w odpływie z bloku: 1 g N/m3
1 g N/m3 · 1,03 · 24216 m3/d = 24,9 kg N/d.
36
Ilość azotu do nitryfikacji:
1760 kg N/d – 349 kg N/d – 24,9 kg N/d = 1386 kg N/d
Nitryfikacja powoduje zużycie zasadowości o 7,14 g CaCO3/g NH4
1386 kg N/d · 7,14 kg CaCO3/kg NNH4 = 9896 kg CaCO3/d
Denitryfikacja azotu azotanowego
Ilość azotu azotanowego do denitryfikacji:
ŁNDenitr = 46,6 · 1,03 · 24216 m3/d = 1162 kg N/d
Wzrost zasadowości: 1162 kg N/d · 3,0 g CaCO3/g N = 3486 kg CaCO3/d
Bilans zasadowości:





Ścieki surowe:
Asymilacja azotu
Amonifikacja:
Nitryfikacja:
Denitryfikacja:
RAZEM:
+1574
-1249
+2965
-9896
+3486
kgCaCO3/d
kgCaCO3/d
kgCaCO3/d
kgCaCO3/d
kgCaCO3/d
-3120
kgCaCO3/d
Ilość zasadowości pozostająca po oczyszczaniu biologicznym: -3120 kg CaCO3/d,
tj. -125 g CaCO3/m3. Aby zapewnić zasadowość w ściekach oczyszczonych równą 100 g
CaCO3/m3 zachodzi potrzeba dozowania alkaliów w celu podwyższenia zasadowości.
Konieczne jest podwyższenie zasadowości o 125 + 100 = 225 g CaCO3/m3.
Zaprojektowano instalację do dozowania roztworu CaO do komór tlenowych reaktora
biologicznego. Wymagana dawka roztworu CaO o stężeniu 100 g CaO/dm3 wyniesie 1,8
dm3/m3.
Dobowe zużycie roztworu CaO :
Vd = 1,03 x 24216 m3/d x 1,8 dm3/m3 = 44,9 m3/d
37
11. USTALENIE GABARYTÓW KOMÓR I DOBÓR URZĄDZEŃ
MECHANICZNYCH
Ustalenie gabarytów bloku technologicznego
Założono zaprojektowanie 2 bloków technologicznych o dwóch ciągach technologicznych
każdy.
Obliczona wymagana pojemność czynna komór DENIT-NIT wynosi:
VDENIT + VNIT = 18069 m3
Założono wysokość czynną komór H = 5,0 m.
Stąd pole powierzchni reaktora DENIT-NIT wynosi:
VDENIT  VNIT 18069

 3614 m 2
H
5,0
Przyjmując proporcję długości do szerokości bloku wynoszącą 3:1 oraz szerokość komory
w jednym ciągu równą A:
FDENIT  FNIT 
Całkowita szerokość komór B = 4A, gdzie:
3614
= 12,3m,
64
Z uwagi na moduł budowlany 3 m, przyjęto A = 12 m, a więc B = 48 m
A=
Długość komór:
L
3614
 75,3 m przyjęto 75 m.
48
Obliczona pojemność komory beztlenowej wynosi: VKB = 4781 m3.
Stąd pole powierzchni reaktora beztlenowego wynosi:
F
V KB 4781

 956 m 2
H
5,0
Szerokość jednej komory beztlenowej musi być równa szerokości komór DENIT-NIT a
więc 12 m, całkowita szerokość komory beztlenowej wyniesie 48 m a długość
L
956
 19,9 m przyjęto 21 m
48
38
Przyjęto wymiary 1 ciągu
 Komora beztlenowa: 12 m szerokości i 21 m długości o powierzchni 252 m2 i
objętości 1260 m3
 Komory DENIT-NIT: 12 m szerokości i 75 m długości o powierzchni 900 m2 i
objętości 4500 m3
Całkowite wymiary komór osadu czynnego
 Komory beztlenowe: powierzchnia 1008 m2 i objętość 5040 m3
 Komory anoksyczno – tlenowe: powierzchnia 3600 m2 i objętość 18000 m3
Udział pojemności komory DENIT w całkowitej pojemności bloku DENIT-NIT wynosi
VDENIT
 0,5
VDENIT  VNIT
Stąd obliczona długość komory anoksycznej jest równa długości komory tlenowej i wynosi:
LDENIT = LNIT = 0,5 · 75 = 37,5 m.
Pole powierzchni komór anoksycznych jest równe polu powierzchni komór tlenowych i
wynosi:
FDENIT = FNIT = 0,5 · 3600 = 1800 m2.
Objętość komór anoksycznych jest równa objętości komór tlenowych i wynosi:
VDENIT = VNIT = 0,5 · 18000 = 9000 m3.
Sprawdzenie czasów przetrzymania (podano sumaryczne objętości
komór w obu blokach układu).
Tabela 10. Zestawienie rzeczywistych pojemności i czasów przetrzymania komór
biologicznych.
L.p.
1
1
2
3
4
Komory
2
Beztlenowe
Anoksyczne
Tlenowe
RAZEM
Pojemność [m3]
Czas przetrzymania [h]
3
4
5040
9000
9000
23040
4,85
8,66
8,66
22,2
Dobór mieszadeł komory anaerobowej
Przy jednostkowym zapotrzebowaniu mocy 7 W/m3 wymagana minimalna moc
zainstalowanych mieszadeł wynosi: 5040 m3 · 7 W/m3 = 35,3 kW
Dobrano ….. mieszadeł …….. o mocy ……. kW i prędkości obrotowej ……. obr/min, po
…… urządzeń na każdą z 4 komór anaerobowych (zaprojektowano 4 ciągi technologiczne
osadu czynnego w 2 blokach). Na każdą z komór przypada
39
2 · …… kW = ….. kW (minimalny poziom to 35,3/4 = 8,8 kW).
Dobór mieszadeł komory anoksycznej
Przy jednostkowym zapotrzebowaniu mocy 7 W/m3 wymagana minimalna moc
zainstalowanych mieszadeł wynosi: 9000 m3 · 7 W/m3 = 63,0 kW
Dobrano ……. mieszadeł ………. o mocy …….. kW i prędkości obrotowej ….. obr/min, po
….. urządzenia na każdą z 4 komór anoksycznych (zaprojektowano 4 ciągi technologiczne
osadu czynnego w 2 blokach). Na każdą z komór przypada:
4 · …. kW = ….. kW (minimalny poziom to 63/4 = 15,8 kW).
Ze względu na dobór takich samych mieszadeł do komór anaerobowych i anoksycznych
należy zakupić … mieszadeł … (… pracujące + 1 rezerwowe)
Dobór pomp recyrkulacji 
Przy założeniu 2 bloków technologicznych z czterema ciągami recyrkulacja  odbywa
się w 8 kanałach.
R = 4,5 – stopień recyrkulacji 
Wymagana wydajność jednej pompy
Q1 = 0,125·1,03·Qmaxh·R = 0,125·1,03·476 dm3/s · 4,5 = 276 dm3/s
Przy założonej wymaganej wysokości podnoszenia 0,8 m dobrano … pomp … (x
pracujących + 1 rezerwowa) o kącie nachylenia łopatek ….
Wyznaczenie wymaganej
wydajności dmuchaw.
Wymaganą wydajność stacji dmuchaw, czyli wymaganą ilość powietrza, która zapewni
dostarczenie niezbędnej ilości tlenu do utlenienia związków organicznych i azotu
amonowego obliczono wg równania:
ZO2,h
Qp 
 gr      0,280
gdzie:
Qp
– wymagana wydajność stacji dmuchaw, Nm3/h
ZO2h – godzinowe zapotrzebowanie tlenu, kg O2/h
gr
– współczynnik powierzchni granicznej, przyjęto gr = 0,5

– sprawność systemu napowietrzania,

– poprawka z uwagi na zasolenie ścieków,
0,280 – ilość tlenu w 1 Nm3 powietrza, kg O2/Nm3.
Do obliczeń przyjęto maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu dla 20C
ZO2,h = 695 kg O2/h oraz średniodobowe zużycie tlenu dla 20C OV = 500 kg O2/h
40
Sprawność systemu napowietrzania dla napowietrzania drobnopęcherzykowego należy
przyjmować:
 ≤ 6% /1 m sł. wody
Zatem przy wysokości warstwy ścieków nad rusztem napowietrzającym wynoszącej 4,5 m
sprawność systemu napowietrzania wynosi:  = 27%
Poprawkę z uwagi na zasolenie ścieków oblicza się wg równania:
CR
  1  0,01 
1000
gdzie:

CR
– poprawka z uwagi na zasolenie ścieków,
– stężenie ciał rozpuszczonych w ściekach, g/m3
Zasolenie ścieków wynosi: CR = 3000 g/m3
stąd:
3000
  1  0,01 
 0,97
1000
Wymaganą maksymalną wydajność stacji dmuchaw:
695
Qp 
 18955 Nm 3 / h
0,5  0,27  0,97  0,280
Wymaganą nominalną wydajność stacji dmuchaw:
500
Qp 
 13637 Nm 3 / h
0,5  0,27  0,97  0,280
Wyznaczenie wymaganego sprężu dmuchaw.
Wymagany spręż dmuchaw wyznacza się ze wzoru:
ΔH = Hg + Hdyf + Hinst. w + Hrur
gdzie:
Hg
Hdyf
Hinst. w
Hrur
– wysokość słupa cieczy nad reaktorem napowietrzającym, m H2O
– wysokość strat na dyfuzorach, m H2O, przyjęto 0,6 m H2O
– wysokość strat na instalacji wewnątrz reaktora, m H2O, przyjęto 0,4 m H2O
– wysokość strat na instalacji doprowadz. powietrze ze stacji dmuchaw do reaktora, m H2O
ΔH = 4,5 + 0,6 + 0,4 + 0,7 = 6,2 m H2O = 620 mbar
Dobrano ……. dmuchawy przepływowe (…….. pracujące + 1 rezerwowa) ……….. (Q =
…… m3/h) o poborze mocy ……. kW i głośności …… dB [14] .
Dobór dyfuzorów drobnopęcherzykowych
powietrza w komorach tlenowych układu.
do
rozprowadzania
13637 m3/h – nominalna ilość powietrza
41
18955 m3/h – maksymalna ilość powietrza
Szerokość komory nitryfikacji :12 m
Długość komory nitryfikacji : 37 m.
W każdej z komór oksydacyjnych zostaną zamocowane 576 dyfuzory ceramiczne
talerzowe ENVICON EKS firmy ENVICON [15] (w całym układzie 2304 dyfuzorów).
Obciążenie powietrzem wybranych dyfuzorów wynosi:
13637
 5,92 m 3 / h (nominalnie 5  6 Nm3 / h )
 Nominalne:
2304
18955
 8,23 m 3 / h (maksymalnie do 10 Nm3 / h )
 Maksymalne:
2304
W każdej z komór tlenowych dyfuzory rozmieszczone będą w 12 rzędach po 48
dyfuzorów. Odległości między rzędami wynoszą 1,00 m a miedzy dyfuzorami w każdym
z rzędów ok. 0,77 m.
W celu zwiększenia elastyczności technologicznej bloku osadu czynnego projektuje
się wyposażenie części komór anoksycznych w dodatkowy ruszt do napowietrzania ,
który umożliwi w okresie bardzo niskich temperatur wydłużenie czasu nitryfikacji kosztem
zmniejszenia czasu denitryfikacji.
12.
DOBÓR OSADNIKÓW WTÓRNYCH RADIALNYCH.
Osadniki wtórne dobiera się na maksymalne dobowe natężenie przepływu ścieków.
Czas przetrzymania ścieków w osadnikach wtórnych T = 6h.
Przepływ nominalny:
Przepływ maksymalny dobowy:
QNOM = 24216 m3/d = 1009 m3/h
Qmax d = 31481 m3/d = 1312 m3/h
Maksymalny dobowy przepływ ścieków dopływających do osadników wtórnych
musi uwzględniać wody nadosadowe , a więc wyniesie:
Qmax d = 1,03 x 1312 m3/h = 1351 m3/h
Wymagana pojemność czynna osadników wyniesie zatem:
V = Q x T = 1351 m3/h x 6 h = 8106 m3
Przy założeniu dwóch osadników, pojemność jednego osadnika wyniesie:
8106
 4053 m 3
V=
2
Z katalogu Centrum Techniki Komunalnej [16] dobrano …… osadniki wtórne radialne
Systemu UNIKLAR typ ORwt-……. o następujących parametrach:
 Średnica D = ……. m
 Wysokość czynna Hcz = ……. m
 Pojemność czynna Vcz = ……. m3
 Powierzchnia czynna = ……. m2
 Pojemność leja osadowego Vos = …… m3
42
Sprawdzenie obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania.
Tabela 11. Czas przetrzymania ścieków i obciążenia hydrauliczne przy przepływach
charakterystycznych.
Przepływ
Lp.
1
T
[h]
2
3
1
2
3
3
QNOM = 1039 m /h/2 = 519,5 m /h
Qmax d = 1351 m3/h/2 = 675,5 m3/h
Qmin d = 727 m3/h/2 = 363,5 m3/h
Oh
[m3/m2 h]
3
4
7,91
6,08
11,3
0,38
0,49
0,27
13. POMPOWNIA PRZEWAŁOWA
Pompownię przewałową (zwaną często melioracyjną ) projektuje się celem ochrony
oczyszczalni przed cofaniem się ścieków do oczyszczalni przy wysokich stanach wód
odbiornika.
OBLICZENIA ILOŚCI POWSTAJĄCYCH OSADÓW.
14.
Masa osadów wstępnych.
Masę osadów wstępnych oblicza się ze wzoru:
Moswst = Qnom x Co x η
Moswst - masa osadów wstępnych, kg sm/d
Co – stężenie zawiesin w ściekach dopływających do stopnia mechanicznego, g/m3
η - skuteczność usuwania zawiesin w osadnikach wstępnych
Moswt = 24216 m3/d x 529 g/m3 x 0,7 = 8967 kg sm/d.
Masa osadów pośrednich.
Ze względu na brak osadników pośrednich osady pośrednie nie są wydzielane.
Masa osadów wtórnych.
Masa osadów wydzielanych w osadnikach wtórnych obejmuje:
M os
wt
 M os
biol
 M os
inert
 M os
mineral
 M os
chem
, kg sm / d
gdzie:
Moswt - masa osadów wtórnych, kg sm/d
Mosbiol - masa osadów z biologicznego oczyszczania ścieków, kg sm/d
43
Mosinert - masa osadów inertnych, części organiczne osadów biologicznych, nierozkładalne
kg sm/d
Mosmineral. - masa osadów mineralnych, kg sm/d
Moschem - masa osadów powstających w wyniku chemicznego wspomagania biologicznego
oczyszczania ścieków, kg sm/d
Masa osadów biologicznych.
Masę osadów biologicznych określać należy wg poniższego równania:
M os
biol
 QC o  C e   X j
[kg sm / d ]
gdzie:
Mosbiol – produkcja osadów biologicznych, [kg sm/d]
Q = 24216 m3/d – nominalne natężenie przepływu ścieków,
Co = 326 g O2/m3 – wartość wskaźnika BZT5 na dopływie do stopnia biologicznego,
Ce = 15 g O2/m3 – wartość wskaźnika BZT5 na odpływie ze stopnia biologicznego,
ΔXj = 0,67 kg sm/kg BZT5 – jednostkowa produkcja osadów,
M os
biol
 1,03  24216  326 15 0,67 / 1000  5197 kg sm / d
Masa osadów inertnych.
Masę osadów inertnych (martwych) oblicza się wg wzoru:
M os
inert
 Q  f i  I o  I e , kg sm / d
gdzie:
fi – współczynnik uwzględniający stabilizację osadów inertnych,
Io – stężenie zawiesin inertnych w dopływie, kg sm/m3
Ie = 0 – stężenie zawiesin inertnych w odpływie, kg sm/m3
Współczynnik fi wyznaczono z wykresu poniżej dla temperatury 20C
44
1
Współczynnik fi, [-]
0.9
8 st. C
0.8
10 st. C
15 st. C
0.7
20 st. C
0.6
0.5
0
3
6
9
12
15
18
21
Wiek osadu, [d]
Rysunek 10. Zależność współczynnika fi od wieku osadu i temperatury ścieków.
fi = 0,75
Stężenie zawiesin inertnych w dopływie do bloku technologicznego oblicza się wg
wzorów:
Dla oczyszczalni bez osadników wstępnych :
0,13  ChZT
Io 
[ g sm / m 3 ]
1,5
0,26  BZT5
[ g sm / m 3 ]
1,5
(ChZT, BZT5 ścieków surowych)
Io 
Dla oczyszczalni z osadnikami wstępnymi :
Io 
0,09  ChZT
[ g sm / m 3 ]
1,5
0,16  BZT 5
Io 
[ g sm / m 3 ]
1,5
(ChZT, BZT5 ścieków surowych)
Przy BZT5 ścieków dopływających do oczyszczalni ścieków w której zaprojektowano
osadniki wstępne wynoszącym 444 g O2/m3 i ChZT 938 g O2/m3:
45
0,16  BZT 5
0,16  444

 47,4 g sm / m 3
1,5
1,5
0,09  ChZT
0,09  938
Io 

 56,3 g sm / m 3
1,5
1,5
Io 
M os
inert
 1,03  24216  0,75 
56,3  0
 1053 kg sm / d
1000
Masa osadów mineralnych.
Masę osadów mineralnych doprowadzanych do części biologicznej oczyszczalni oblicza się
ze wzoru:
M os
min
 Q  Co  (1   )  e, kg sm / d
gdzie:
Mosmin – masa osadów mineralnych z zawiesin doprowadzanych do części biologicznej, kg
sm/d
Co = 529 g sm/m3 – stężenie zawiesin na dopływie do stopnia mechanicznego,
 – sprawność usuwania zawiesin ogólnych w stopniu mechanicznym
e = (0,2-0,3) – udział zawiesin mineralnych w ogólnej ilości zawiesin, przyjęto e = 0,2
M os
min
 24216  529  (1  0,7)  0,2  769 kg sm / d
Masa osadów chemicznych.
Masa osadów chemicznych wynosi 0 kg sm/d, –wzmożona biologiczna defosfatacja będzie
zachodziła w wystarczającym stopniu – nie ma potrzeby stosowania chemicznego strącania
fosforanów.
Zatem masa osadów wtórnych wynosi:
M os
wt
 5197  1053  769  0  7019 kg sm / d
Tabela 12. Bilans masy osadów
L.p.
Rodzaj osadu
1
2
3
4
5
Wstępny
Nadmierny biologiczny
Inertny
Mineralny
Strącanie fosforanów
Razem surowe:
Po fermentacji
ogólna
8967
5197
1053
769
0
15986
11918
Masa osadów [kgsm/d]
mineralna
organiczna
1793
7174
1039 (20%)
4158 (80%)
1053
769
0
4654
11332
5119
6799
46
Określenie objętości osadów
Przyjęto stałą gęstość osadów  = 1025 kg/m3
Objętość osadów po osadniku wstępnym (SM = 8967 kg sm/d, U = 96,0%)
SM 100
8967 100
m3
V

 219
(100  U )   (100  96,0) 1025
d
Objętość osadów po zagęszczaczu grawitacyjnym (SM = 8967 kg sm/d, U = 93,0%)
V
SM 100
8967 100
m3

 125
(100  U )   (100  93,0) 1025
d
Objętość osadów po osadniku wtórnym (SM = 7019 kg sm/d, U = 99,0%)
V
SM 100
7019 100
m3

 685
(100  U )   (100  99,0) 1025
d
Objętość osadów po zagęszczaniu mechanicznym (SM = 7019 kg sm/d, U = 94,0%)
V
SM 100
7019 100
m3

 114
(100  U )   (100  94,0) 1025
d
Objętość osadów zmieszanych przed zamkniętą komorą fermentacyjną
(SM = 15986 kg sm/d)
V = 125 m3/d +114 m3/d = 239 m3/d
Uwodnienie osadów zmieszanych :
U  100 
SM 100
15986 100
 100 
 93,5%
V 
239 1025
Objętość osadów po zamkniętej komorze fermentacyjnej (SM = 11918 kg sm/d, U =
94,0%)
V
SM 100
11918 100
m3

 194
(100  U )   (100  94,0) 1025
d
Objętość osadów po zbiorniku nadawy (SM = 11918 kg sm/d, U = 93,0%)
V
SM 100
11918 100
m3

 166
(100  U )   (100  93,0) 1025
d
Objętość osadów po stacji mechanicznego odwadniania osadów (SM = 11918 kg sm/d,
U = 80,0%)
SM 100
11918 100
m3
V

 58,1
(100  U )   (100  80,0) 1025
d
47
OS Iº
U = 96%
V = 219 m3/d
A2O
OO
OS IIº
A
POiR
U = 93%
V = 125 m3/d
C U = 99%
U = 94%
V = 114 m3/d
ZG
D
POS
B
V = 685 m3/d
ZM
U = 93,5%
V = 239 m3/d
E
WKF
U = 94%
V = 194 m3/d
F
G
SMO
O
U = 93%
ZN
3
V = 166 m /d
H
U = 80%
V = 58,1 m3/d
Rysunek 11. Schemat oczyszczalni – wyniki obliczeń objętości osadów
15.
DOBÓR URZĄDZEŃ GOSPODARKI OSADOWEJ
Zagęszczacze grawitacyjne osadów wstępnych
Zagęszczacz grawitacyjny pracuje przez 24 h na dobę. Czas zagęszczania t = 6 h.
Dobowa ilość osadów wstępnych :
Qos,wst. niezagęszczone = 219 m3/d : 24 = 9,13 m3/h.
Pojemność zagęszczacza:
V= 6 h x 9,13 m3/h = 54,8 m3/h.
Z tabeli w katalogu Centrum Techniki Komunalnej – system UNIKLAR [17]
dobrano ….. zagęszczacze grawitacyjne osadu (…. pracujące + 1 rezerwowy) typ ZGPp-….
o pojemności czynnej …. m3 i średnicy …. m.
48
Zagęszczacze mechaniczne osadów wtórnych
Dobowa ilość osadów wtórnych :
Qos, wt. niezagęszczone = 685 m3/d : 24 = 28,5 m3/h – praca na 3 zmiany
Dobrano …. zagęszczacze mechaniczne RoS – …. firmy HUBER [18] o wydajności
…. m3/h.
Zamknięte wydzielone komory fermentacyjne (WKFz) i otwarte komory
fermentacyjne (WKFo)
Dobowa ilość osadów surowych zagęszczonych podawanych do komory fermentacyjnej:
Qos, zagęszczone = 239 m3/d
Stacja mechanicznego odwadniania osadów (SMOO) może pracować cały rok (365 d) lub
tylko w okresie ciepłym (200 d) – zimą w SMOO, przy wymogu 10-krotnej wymiany
powietrza w budynku trzeba utrzymać temperaturę na minimalnym wymaganym poziomie
+5ºC lub na okres o niskich temperaturach zewnętrznych należy przewidzieć pojemność na
magazynowanie osadów w komorach przez okres 165 d.
Dla projektowanej oczyszczalni zakłada się pracę stacji mechanicznego odwadniania
osadów przez cały rok.
Dobór WKFz przeprowadzono korzystając z tabeli ustaleń unifikacyjnych Centrum
Techniki Komunalnej – system UNIKLAR–77 [19].
Przy temperaturze fermentacji 33 ºC czas fermentacji wynosi 27 d
Pojemność komory fermentacyjnej zamkniętej:
VWKFz = VF = 239 m3/d x 27 d = 6453 m3
Dobrano …. komory WKFz ….. o pojemności czynnej V = …… m3 każda, i łącznej
pojemności …… m3
Zbiorniki nadawy
Czas uśredniania składu osadów: T = 6 h
Dobowa ilość osadów przefermentowanych :
Qos, przefermentowane = 194 m3/d
Objętość zbiorników nadawy wynosi: V  6 h 
194 m 3 / d
 48,5 m 3 .
24
49
Z katalogu ustaleń unifikacyjnych Centrum Techniki Komunalnej – system
UNIKLAR 77 [17] dobrano ….. zbiorniki (…. pracujące + 1 rezerwowy) ZGPP – …., o
średnicy ….. m i pojemności ……. m3 każdy.
Stacja mechanicznego odwadniania osadów (SMOO)
Dobowa ilość osadów po zbiorniku nadawy:
Qos, po ZN = 166 m3/d
Objętość osadu podawanego do stacji mechanicznego odwadniania osadów wynosi:
166 m 3 / d
V
 6,9 m3/h.
24
Z katalogu [21] dobrano ….. urządzeń RoS –….. firmy HUBER o wydajności ….. m3/h.
50
16.
WYKORZYSTANE MATERIAŁY
[1] Tchobanglous G.: Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse, Mc
Graw-Hill, Inc., 4-th edition, 2003.,
[2] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie
warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi
oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz.U.
2014, poz. 1800.,
[3] Praca zbiorowa – Oczyszczanie ścieków T.1 i 2. – Arkady Warszawa , 1983. ,
[4] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR-77,
Centrum Techniki Komunalnej: Koryta pomiarowe ze zwężką typu Venturiego,
[5] Katalog Fabryki Aparatury i Urządzeń Komunalnych UMECH – Piła,
[6] Mańczak M.: Zasady doboru krat i sit do oczyszczania ścieków, Instrukcja nr 5 do
przedmiotu oczyszczanie ścieków, praca niepublikowana, Instytut Inżynierii
Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2006.,
[7] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR 77 Centrum Techniki Komunalnej: Osadniki wstępne radialne,
[8] Katalog firmy HUBER : zblokowane urządzenia do mechanicznego oczyszczania
ścieków,
[9] Wytyczna ATV – DVWK-A-131 P , Wymiarowanie jednostopniowych
oczyszczalni ścieków z osadem czynnym , maj 2000 , Wyd. Seidel-Przywecki,
Warszawa , 2001.,
[10] Katalog firmy Brenntag Polska Sp. z o.o.,
[11] Katalog firmy FLYGT: mieszadła zatapialne i pompy recyrkulacyjne,
[13] Katalog firmy HV Turbo: zwarte dmuchawy powietrza,
[14] Katalog firmy HV Turbo: dmuchawy rotacyjne dla powietrza atmosferycznego ,
[15] Katalog firmy ENVICON: dyfuzory ceramiczne,
[16] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR
-77, Centrum Techniki Komunalnej: Osadniki wtórne radialne,
[17] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR
-77, Centrum Techniki Komunalnej: Zagęszczacze grawitacyjne osadu,
[18] Katalog firmy HUBER : urządzenia do mechanicznego zagęszczania osadów ,
[19] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR
-77, Centrum Techniki Komunalnej: Wydzielone komory fermentacyjne WKFz
51
[20] Katalog typowych obiektów, System Unifikacji Oczyszczalni Ścieków UNIKLAR
-77, Centrum Techniki Komunalnej: Wydzielone komory fermentacyjne otwarte
WKFo,
[21] Katalog firmy HUBER : urządzenia do mechanicznego odwadniania osadów .
[22] Dyrektywa Unii Europejskiej 91/271
[23] Katalog kontenerów firmy ABRYS
52
17. SPIS TABEL
TABELA 1. CHARAKTERYSTYCZNE PRZEPŁYWY ŚCIEKÓW - PUNKT BILANSOWY NR 1 ........................................ 8
TABELA 2. OBLICZENIE MIARODAJNYCH WARTOŚCI ŁADUNKÓW ZANIECZYSZCZEŃ ŚCIEKÓW BYTOWYCH,
PRZEMYSŁOWYCH I FEKALIÓW ORAZ WYZNACZENIE MIARODAJNYCH WSKAŹNIKÓW I STĘŻEŃ
ZANIECZYSZCZEŃ ŚCIEKÓW DOPŁYWAJĄCYCH DO OCZYSZCZALNI – PUNKT BILANSOWY 1 .............. 11
TABELA 3. USTALENIE MIARODAJNEGO SKŁADU ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH DLA PROJEKTOWANEJ
OCZYSZCZALNI O RLM >100 000 [2] ..................................................................................................... 12
TABELA 4. OBLICZENIE NIEZBĘDNEGO STOPNIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW ...................................................... 13
TABELA 5. CHARAKTERYSTYCZNE WYPEŁNIENIA KORYTA POMIAROWEGO. .................................................... 20
TABELA 6. PARAMETRY TECHNOLOGICZNE OSADNIKA WSTĘPNEGO ................................................................ 21
TABELA 7. STĘŻENIA MIARODAJNE PO OCZYSZCZANIU MECHANICZNYM ......................................................... 22
TABELA 8. TYPOWY SKŁAD CIECZY NADOSADOWEJ (STABILIZACJA PRZEZ FERMENTACJĘ) ............................. 22
TABELA 9. ŁADUNKI I STĘŻENIA W ŚCIEKACH DOPŁYWAJĄCYCH DO BLOKU BIOLOGICZNEGO ........................ 23
TABELA 10. ZESTAWIENIE RZECZYWISTYCH POJEMNOŚCI I CZASÓW PRZETRZYMANIA KOMÓR
BIOLOGICZNYCH. ..................................................................................................................................... 39
TABELA 11. CZAS PRZETRZYMANIA ŚCIEKÓW I OBCIĄŻENIA HYDRAULICZNE PRZY PRZEPŁYWACH
CHARAKTERYSTYCZNYCH. ...................................................................................................................... 43
TABELA 12. BILANS MASY OSADÓW................................................................................................................ 46
53
18. SPIS RYSUNKÓW TEKSTOWYCH
RYSUNEK 1. WSPÓŁCZYNNIKI NIERÓWNOMIERNOŚCI DOPŁYWU ŚCIEKÓW DO OCZYSZCZALNI W FUNKCJI
NOMINALNEGO NATĘŻENIA PRZEPŁYWU WG [1]......................................................................................... 8
RYSUNEK 2. PROCESY I OPERACJE JEDNOSTKOWE ........................................................................................... 14
RYSUNEK 3. SCHEMAT OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW ......................................................................................... 15
RYSUNEK 4. PRODUKCJA SKRATEK .................................................................................................................. 18
RYSUNEK 5. UDZIAŁ POJEMNOŚCI KOMORY DENITRYFIKACJI W POJEMNOŚCI BLOKU TECHNOLOGICZNEGO
DENIT/NIT W ZALEŻNOŚCI OD WSKAŹNIKA DENITRYFIKACJI ................................................................. 27
RYSUNEK 6. ZALEŻNOŚĆ WIEKU OSADU OD UDZIAŁU POJEMNOŚCI KOMORY DENITRYFIKACJI W POJEMNOŚCI
BLOKU DENIT/NIT W TEMPERATURZE T = 12 ...................................................................................... 28
RYSUNEK 7. PRODUKCJA OSADU W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU I STOSUNKU ZAWIESIN DO BZT5 W DOPŁYWIE DO
REAKTORA............................................................................................................................................... 29
RYSUNEK 8. JEDNOSTKOWE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU NA MINERALIZACJĘ ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH W
ZALEŻNOŚCI OD WIEKU OSADU. ............................................................................................................... 31
RYSUNEK 9. WSPÓŁCZYNNIKI NIERÓWNOMIERNOŚCI ZAPOTRZEBOWANIA TLENU W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU
OSADU ..................................................................................................................................................... 35
RYSUNEK 10. ZALEŻNOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA FI OD WIEKU OSADU I TEMPERATURY ŚCIEKÓW.......................... 45
RYSUNEK 11. SCHEMAT OCZYSZCZALNI – WYNIKI OBLICZEŃ OBJĘTOŚCI OSADÓW ................................... 48
54
19. SPIS RYSUNKÓW CZĘŚCI GRAFICZNEJ
Rysunek 1/3.
Plan sytuacyjny oczyszczalni ścieków 1:500
Rysunek 2/3
Przekrój przez urządzenia ciągu ściekowego 1:
Rysunek 3/3
100
500
100
Przekrój przez urządzenia ciągu osadowego 1:
500
55
20.
SPIS ZAŁĄCZNIKÓW
Numer
załącznika
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Tytuł
Wymagany skład ścieków oczyszczonych
Karta katalogowa kraty rzadkiej
Karta katalogowa kompaktu HUBERA Ro-5
Karta katalogowa zwężek VENTOURIEGO
Karta katalogowa osadnika wstępnego radialnego
Ulotka Brenntaplus
Karta katalogowa mieszadeł wolnoobrotowych
Karta katalogowa mieszadeł pompujących azotany
Karta katalogowa dmuchaw
Karta katalogowa dyfuzorów drobnopęcherzykowych
Karta katalogowa osadnika wtórnego radialnego
Karta katalogowa zagęszczacza grawitacyjnego i zbiornika nadawy
Karta katalogowa zagęszczacza mechanicznego RoS-2
Karta katalogowa zamkniętej komory fermentacyjnej
Karta katalogowa urządzenia RoS-3 do odwadniania osadów ustabilizowanych
Wykres do doboru dawki roztworu CaO do korekty zasadowości
56