Oczyszczanie Ścieków

Rok akademicki: 2018/2019 Politechnika Wrocławska

Wydział Inżynierii Środowiska

Oczyszczanie Ścieków

ćwiczenie projektowe

Autor opracowania:

dr inż. Michał Mańczak mgr inż. Małgorzata Balbierz Modyfikacje:

dr inż. Stanisław Miodoński dr inż. Piotr Balbierz mgr inż. Marta Knap

mgr inż. Mateusz Muszyński-Huhajło mgr inż. Justyna Machi-Skibińska dr inż. Kamil Janiak

inż. Łukasz Kokurewicz

Prowadzący:

Dr inż. Stanisław Miodoński Dr inż. Kamil Janiak

Mgr inż. Mateusz Muszyński-Huhajło Mgr inż. Justyna Machi-Skibińska Mgr inż. Anna Jurga

Wykonał:

nr albumu:

Rok III,

Kierunek: Inżynieria Środowiska Studia stacjonarne

Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej Kierunek studiów: Inżynieria Środowiska

System studiów: stacjonarne rok III, semestr 6

rok akad. 2018/2019

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 odcieków: 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

 udział ChZT rozpuszczonego w ChZT całkowitym 75%

 typ osadnika wstępnego: osadnik podłużny osadnik radialny

 typ reaktora biologicznego: wydzielona denitryfikacja komora cyrkulacyjna Cześć obliczeniowa:

 bilans ilości ścieków i ładunków zanieczyszczeń,

 niezbędny stopień oczyszczania ścieków,

 dobór procesów i operacji jednostkowych – schemat technologiczny,

 dobór urządzeń i obliczenia technologiczne, Część graficzna:

 plan sytuacyjny oczyszczalni (skala 1:500)

 profil po drodze przepływu ścieków (skala 1:100/500)

 profil po drodze przepływu osadów (skala 1:100/500) termin oddania ćwiczenia :

dr inż. Stanisław Miodoński

OŚWIADCZENIE

Ja niżej podpisany/a

………...

Imię i nazwisko nr albumu

student/ka Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej świadomy/a odpowiedzialności oświadczam, że przedłożony projekt z Oczyszczania Ścieków 2 został wykonany przeze mnie samodzielnie.

Wrocław, dn. ………...

Data i podpis

Spis Treści

1. Wstęp...6

2. Obliczenie charakterystycznych wartości natężeń przepływu ścieków dopływających do oczyszczani...7

3. Obliczenie ładunków zanieczyszczeń...10

4. Obliczenie Niezbędnego stopnia oczyszczania Ścieków – NSO...12

5. Dobór procesów i operacji jednostkowych – ciąg ściekowy...14

6. Dobór urządzeń technologicznych Iº oczyszczania...17

7. Obliczenie ilości i składu ścieków dopływających do części biologicznej oczyszczalni...22

8. Obliczenie komór osadu czynnego układu A2O wg ATV – DVWK – A 131 P [9]...24

9. Obliczenie zapotrzebowania tlenu...31

10. Bilans zasadowości...35

11. Ustalenie gabarytów komór i dobór urządzeń mechanicznych...39

12. Dobór osadników wtórnych radialnych...43

13. Obliczenia ilości powstających osadów...44

14. Dobór urządzeń gospodarki osadowej...50

15. Opis techniczny...53

16. Sprawdzenie obliczeń z wykorzystaniem narzędzi komputerowych...53

17. Analiza projektu z wykorzystaniem modelowania matematycznego...53

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. Dane wyjściowe do projektowani – ścieki surowe...12

Tabela 4. Ustalenie miarodajnego składu ścieków oczyszczonych dla projektowanej oczyszczalni o RLM >100 000 [2]...13

Tabela 5. Obliczenie niezbędnego stopnia oczyszczania ścieków...14

Tabela 6. Charakterystyczne wypełnienia koryta pomiarowego...20

Tabela 7. Parametry technologiczne osadnika wstępnego...21

Tabela 8. Stężenia miarodajne po oczyszczaniu mechanicznym...22

Tabela 9. Typowy skład odcieków (stabilizacja przez fermentację)...22

Tabela 10. Ładunki i stężenia w ściekach dopływających do bloku biologicznego punkt bilansowy nr 2 ...23

Tabela 11. Dane wyjściowe do projektowani – ścieki mechanicznie oczyszczone...24

Tabela 12. Ładunki i stężenia w po dodaniu węgla organicznego...26

Tabela 13. Zestawienie rzeczywistych pojemności i czasów przetrzymania komór biologicznych...40

Tabela 14. Czas przetrzymania ścieków i obciążenia hydrauliczne przy przepływach charakterystycznych...43

Tabela 12. Bilans masy osadów...48

Spis Rysunków Rysunek 1. Współczynniki nierównomierności dopływu ścieków do oczyszczalni w funkcji nominalnego natężenia przepływu wg [1]...9

Rysunek 2. Procesy i operacje jednostkowe...15

Rysunek 3. Schematy bloków biologicznych...16

Rysunek 4. Produkcja skratek...18

Rysunek 5. Udział pojemności komory denitryfikacji w pojemności bloku technologicznego DENIT/NIT w zależności od wskaźnika denitryfikacji...28

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 osadu35 Rysunek 10. Określenie niezbędnej dawki wapna...38

Rysunek 10. Zależność współczynnika fi od wieku osadu i temperatury ścieków...45

Rysunek 11. Schemat oczyszczalni – wyniki obliczeń objętości osadów...49

1. Wstęp

1.1. Przedmiot opracowania.

Przedmiotem opracowania jest projekt technologiczny oczyszczalni ścieków komunalnych dla danych określonych w temacie ćwiczenia.

1.2. 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.

1.3. Podstawa opracowania.

Podstawą niniejszego opracowania jest temat ćwiczenia projektowego.

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.

2.1. Nominalne natężenie przepływu .

Obliczenia natężeń przepływu wykonano metodą wskaźników szczegółowych, wg równania:

QNOM = Qb + Qp + Qzup + Qinf.+ Qop.+ Qfek.

gdzie:

 QNOM – obliczeniowa średniodobowa ilość dopływających ścieków, m3/d

 Qb – obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków bytowych (dawniej bytowo-gospodarczych), m3/d

 Qp – obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z zakładów przemysłowych, m3/d

 Qzup – obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków z zakładów i instytucji użyteczności publicznej, m3/d

 Qinf – obliczeniowa średniodobowa ilość wód infiltracyjnych i przypadkowych, m3/d

 Qop. - obliczeniowa średniodobowa ilość ścieków deszczowych, m3/d

 Qfek. - obliczeniowa średniodobowa ilość dowożonych fekaliów, m3/d 2.1.1. Ścieki bytowe

Qb = M  qj

gdzie:

 M – rzeczywista ilość mieszkańców M = 160000

 qi – jednostkowy wskaźnik ilości ścieków od mieszkańca, m3/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

2.1.4. Wody infiltracyjne i przypadkowe

Qinf. = (2 -5)% Qb

2.1.5. Wody opadowe

Qop. = 0 – kanalizacja rozdzielcza

2.1.6. Przepływ całkowity

QNOM = Qb + Qp + Qzup + Qinf.+ Qop.+ Qfek.

gdzie:

QNOM = 16800 + 6200 + 588 + 588+ 0 + 40 = 24 216 m³/d

PROSZĘ 2 RAZY SPRAWDZIĆ CZY WARTOŚCI Z POPRZEDNICH OBLICZEŃ ZOSTAŁY WPISANE POPRAWNIE

2.2. 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

Tabela 1. Charakterystyczne przepływy ścieków - punkt bilansowy nr 1

lp. Przepływ N m³/d m³/h m³/min m³/s dm³/s

1 Qmax.h 1,7 41714 1738 28,97 0,483 483

2 Qmax d 1,3 31996 1333 22,22 0,370 370

3 QNOM 1 24216 1009 16,82 0,280 280

4 Qmin d 0,7 16032 668,0 11,13 0,186 186

5 Qmin h 0,45 10902 454,3 7,57 0,126 126

Charakterystyczne wartości natężeń przepływu ścieków dopływających do oczyszczalni obliczono ze wzorów:

Q_{maks . h}=Q_N[m³/d ]

24 ⋅N^hmaks,[m³/h ]

Q_{min . h}=Q_N[m³/d ]

24 ⋅N^hmin,[ m³/h ]

Q_{maks , d}=Q_N⋅N^dmaks,[ m³/d ] Q_{min, d}=Q_N⋅N^{dmin .},[ m³/d ]

Rysunek 1. Współczynniki nierównomierności dopływu ścieków do oczyszczalni w funkcji nominalnego natężenia przepływu wg [1]

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

 Łzup – obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych ściekach z zakładów i instytucji użyteczności publicznej, kg/d

 Łinf. – obliczeniowy ładunek zanieczyszczeń w doprowadzanych wodach infiltracyjnych i przypadkowych, kg/d

 Łop. – 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

Łp [kg/d] =

Q_i[m³/d ]⋅c_i[g /m³] 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

Łfek. [kg/d] =

Q

_f

[ m

³

/ d ]⋅c

_fek

[ g/m

³

] 1000

gdzie:

 M – rzeczywista ilość mieszkańców (podana w temacie)

 Li – ładunek jednostkowy zanieczyszczeń powstających od 1 mieszkańca, g/M•d

 ciI – jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach z zakładów azotowych, g/m³

 ciII – jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach z ubojni drobiu, g/m³

 cfek – jednostkowe stężenia zanieczyszczeń w ściekach dowożonych, g/m³

Stężenie miarodajne ścieków dopływających do oczyszczalni ścieków wynosi:

Cm [g/m³] =

∑

^{Ł [kg /d ]}

Q_NOM

[

m³

/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.

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

L.p

. Zanieczysz- czenie

Wskaźnik lub stężenie

zanieczyszczenia Ładunek

Cm

li Cb CpI CpII CFek

Wymiar Łb ŁpI ŁpII Łfek Ł g/Mk·

d

g/m

3

g/m

3 g/m³ g/m³ 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 3000

0 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 Zaw 70 - 156 392 1500

0 kg sm/d 11200 936 78,

4 600 12814 529

7 Tłuszcze 50 24 120 300 kg /d 840 144 24,

0 12,0 1020 42,1

8 H2S - 1 20

9 Detergenty - 15 20

10 Zasadowoś

ć 35

11 Chrom - 0,5

12 WWA - 0,5

13 Fenole - 0,5

14 Fluorki 5

3.2. Dane wejściowe do projektowania – ścieki surowe

Tabela 3. Dane wyjściowe do projektowani – ścieki surowe

L.p

. Zanieczyszczenie Stężenia Ładunki kg/m³ kg/d

1 ChZT 938 22710

2 ChZT sub. rozp. 703 17032,8

3 BZT5 444 10746

4 Zawiesiny 529 12814

5 Nog 79 1916

6 N-NH4 38,4 930

7 N-NO3 0 0

8 Pog 13,4 12814

9 Zasadowość 35 848

3.3. 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.

RLM= Ł

_{BZT 5}

l

_{BZT 5}

⋅ 1000

gdzie:

 ŁBZT5 – dobowy ładunek BZT5 dopływający do oczyszczalni, kg/d

 lBZT5 – ładunek jednostkowy BZT5 powstający od 1 mieszkańca, g/M·d Zatem:

RLM= 10746

60 ⋅ 1000=179100

4. Obliczenie Niezbędnego stopnia oczyszczania Ścieków – NSO

Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW - instrukcja nr 3: Obliczanie niezbędnego stopnia oczyszczania ścieków.

4.1. 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 4. Ustalenie miarodajnego składu ścieków oczyszczonych dla projektowanej oczyszczalni o RLM >100 000 [2]

Lp.

Wskaźnik lub zanieczyszczeni

e

Jednostk a

Ścieki surowe

Ścieki oczyszczone

1 2 3 4 5

1 BZT5 gO2/m³ 444 15

2 ChZT gO2/m³ 938 125

3 Nog gN/m³ 79,1 10

4 Pog gP/m³ 13,3 1

5 Zawiesiny g/m³ 529 35

4.2. Obliczenie NSO

NSO oblicza się wg zależności:

NSO

_x

= C

_o

−C

_e

C

_o

⋅100 %

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 5. 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 9,5 88,0

4 Pog 13,4 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.

Rysunek 2. Procesy i operacje jednostkowe

Układ A2O – denitryfikacja wydzielona (wstępna)

Układ A2O – denitryfikacja symultaniczna

Rysunek 3. Schematy bloków biologicznych

ZAKRES DO WYKONANIA NA ZAJĘCIACH 1

6. Dobór urządzeń technologicznych Iº oczyszczania 6.1. Krata rzadka

Materiały pomocnicze: INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW - instrukcja nr 5:

Zasady doboru krat i sit do oczyszczania ścieków.

Kratę dobiera się na Qmaxh. Maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków dopływających do oczyszczalni:

Qmaxh = 0,483 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

 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”.

6.2. 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.

Przepływ maksymalny godzinowy ścieków dopływających do oczyszczalni wynosi Qmaxh = 0,483 m³/s = 483 dm³/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: V₁

=

M⋅q₁

365 = 160000⋅5⋅10

⁻³

365 =2 , 19 m

³

/

d

krata gęsta – prześwit 4 mm: V₂

=

M⋅q₂

365 = 160000⋅7⋅10

⁻³

365 =3 ,07 m

³

/

d

0 5 10 15 20 25 30 35

0 2 4 6 8 10 12 14

prześwit kraty [mm]

ilość skratek [l/Mk,a]

- Rysunek 4. Produkcja skratek

Dobór pojemników na skratki

Przyjmując dopuszczalne wypełnienie pojemnika 50%, wymagana objętość pojemnika na 1,2 i 3 dni magazynowania skratek wynosić będzie:

Liczba dni 1 dzień 2 dni 3 dni

Źródło skratek m³/d m³/d m³/d

- krata rzadka: 4,38 8,77 13,15

- krata gęsta: 6,14 12,27 18,41

Do magazynowania skratek na terenie oczyszczalni ścieków dobrano następujące kontenery produkowane przez ABRYS – Technika Error: Reference source not found:

 krata rzadka: KP-7o pojemności: 7,0m³,w liczbie:2+1 kontener – wywóz co 3 dni

 krata gęsta: KP-10 o pojemności: 10,0m³, w liczbie:2+1 kontener – wywóz co 3 dni Obliczenie ilości usuwanego piasku

Na podstawie zaleceń prowadzącego przyjęto typową, jednostkową ilość piasku zatrzymywanego w piaskowniku: 10 dm³/M a∙

 q

p

= 10 dm

³

/M∙a,

 M = 160000 M,

Q

_p

= q

_p

⋅ M⋅10

⁻³

365 = 10⋅160000⋅10

⁻³

365 =4 ,38 m

³

d

Masa usuwanego piasku wynosi:

M

_p

=Q

_p

⋅ρ

_P

=4 ,38 m

³

d ⋅ 1200 kg

m

³

=5256 kg d

 ρ

p

= 1200 kg/dm

³

,

Dobór pojemników

Przyjmując dopuszczalne wypełnienie pojemnika 50%, wymagana objętość pojemnika na:

1,2 i 3 dni magazynowania piasku wynosi:

Liczba dni 1 dzień 2 dni 3 dni

m³/d m³/d m³/d

Objętość piasku: 8,77 17,53 26,30

Masa piasku: 5260 10521 15781

Przyjęto 3 pojemniki:

Vpojw = 26,3/3 = 8,77 m³ , Mpojw = 15781/3 = 5260 kg,

Przyjęto 1+1 kontenery KP-10 o pojemności 10,0 m³firmy ABRYS–Technika [7], po sprawdzeniu technicznych możliwości wywozu tego typu pojemników przez Przedsiębiorstwo Gospodarki Komunalnej, o pojemności rzeczywistej:

Vpojrz = 10,0 m³ – przyjęto wywóz co 1 dzień:

Rzeczywistą częstotliwość wywozu piasku z oczyszczalni należy ustalić w trakcie rozruchu obiektu.

6.3. 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:

o dla v1 ≥ 0,5 m/s: …… dm³/s

o dla v1 < 0,5 m/s: …… dm³/s

W tabeli poniżej zestawiono charakterystyczne wypełnienia koryta pomiarowego ze zwężką Venturiego.

Tabela 6. Charakterystyczne wypełnienia koryta pomiarowego.

Przepływ

Natężenie

przepływu Wypełnienie

dm³/s cm

1 2 3 4

1 QNOM 280

2 Qmin h 126

3 Qmax h 483

6.4. Osadnik wstępny

Materiały pomocnicze : INSTRUKCJE DO PRZEDMIOTU OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW - instrukcja nr 7.1.:

6.4.1. 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: Qmaxh = 1738 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 7. Parametry technologiczne osadnika wstępnego

L.p. Przepływ Przepust. T Oh

[m³/h] [h] [m³/m²h]

1 2 3 4 5

1 QNOM

2 Qmax.h

3 Qminh

T = V

_cz

Q

_nom

O_h

=

Q_nom A

6.4.2. Obliczenie ilości osadów usuwanych w osadnikach wstępnych Ładunek zawiesin usuwany w osadnikach wstępnych:

Łzaw. us =  Ł∙ zaw dop = 70% 24216 m∙ ³/d · 529 g/m³ = 8970 kg sm/d Przy uwodnieniu osadu wynoszącym 97% masa uwodnionego osadu wyniesie:

8970 ∙ 100 %

3 % =299 003 kg /d

Przy gęstości uwodnionego osadu 1080 kg/m³ jego objętość wyniesie:

299 003

1080 = 276,85m

³

/

d Przy 3 lejach (w każdym z osadników po 1 ) o pojemności po 20,1 m³ każdy, osady będzie trzeba usuwać

276,85

3∙ 14,6

^{¿6,32≈ 7} razy na dobę.

Załącznik nr 5 zawiera kartę charakterystyki osadnika wstępnego.

7. Obliczenie ilości i składu ścieków dopływających do części biologicznej oczyszczalni

7.1. Ścieki po osadniku wstępnym

Stopnie usunięcia zanieczyszczeń w Iº oczyszczania ścieków (oczyszczanie mechaniczne) założono na podstawie krzywych Sierpa przy hydraulicznym czasie przetrzymania T = 2 h.

Tabela 8. Stężenia miarodajne po oczyszczaniu mechanicznym Lp

.

Wskaźnik lub stężenie zanieczyszczenia

Cm ηred Cm

g/m³ g/m³

pocz. po I^o

1 2 3 4 5

1 BZT5 444 30% 311

2 ChZT 938 30% 656

3 Nog 79,1 10% 71,2

4 N-NH4 38,4 0% 38,4

5 Pog 13,4 10% 12,1

6 Zawiesiny 529 70% 159

7 Tłuszcze 42,1 --- 42,1

10 Zasadowość 35,0 0% 35,0

Do części biologicznej oczyszczalni ścieków dopływają ścieki po oczyszczaniu mechanicznym oraz odcieki odprowadzane z obiektów gospodarki osadowej.

7.2. Deamonifikacja odcieków

Przyjmuje się, że z obiektów gospodarki osadowej odprowadzane są odcieki w ilości ok. Qc.n-os = αc.ndos·QNOM = 3,0%·QNOM.

Średni skład odcieków podano w tabeli 9.

Tabela 9. Typowy skład odcieków (stabilizacja przez fermentację) Lp

.

Wskaźnik lub stężenie zanieczyszczenia

Jednostk a

Wartoś ć

1 2 3 4

1 BZT5 g O2/m³ 200

2 ChZT g O2/m³ 550

3 Nog g N/m³ 750

4 Norg g N/m³ 100

5 N-NH4 g N/m³ 650

6 Pog g P/m³ 100

7 Zawiesiny g/m³ 300

8 Zasadowość val/m³ 55

Zakładając stopień redukcji azotu ogólnego wynoszący ηred = 90% jego stężenie w odciekach po deamonifikacji powinno wynosić:

C_m

− (

C_m∙ η_¿

) =750−(750∙ 0,90 )=750−675=75 g N /m

³

W tym znaczna większość będzie występować pod postacią azotu azotanowego, pozostałe formy wystąpią w stężeniach pomijalnie niskich.

Podczas procesu zostaną również usunięte związki organiczne, w tym całkowicie związki

biodegradowalne. Przy stopniu redukcji wynoszącym ηred = 80%, końcowy wskaźnik ChZT w odciekach po deamonifikacji powinien wynosić:

C_m

− (

C_m∙ η_¿

) =550−(550∙ 0,80 )=550−440=110 g O

₂

/

m³ Wartość BZT ulega zmniejszeniu do zera.

W wyniku skróconej nitryfikacji zużywana jest zasadowość, której wartość wyniesie po procesie deamonifikacji ok. 5 val/m³.

W wyniku procesu deamonifikacji stężenie zawiesin w odciekach ulega obniżeniu do 50 g/m³.

7.3. Dobór objętości reaktora do deamonifikacji

Szybkość procesu deamonifikacji 0,5 kg Nog /m³d Ładunek azotu amonowego w odciekach:

Ł_og=3,0 % ∙ Q_NOM∙ C_{N og}

Stąd sumaryczna minimalna objętość reaktorów wymagana do procesu wyniesie:

V_SBR

=

Ł_Nog

0,5 kgN /m

³∙ d

= 109m

³

7.4. Dane wejściowe do projektowania – ścieki mechanicznie oczyszczone

Tabela 10. Ładunki i stężenia w ściekach dopływających do bloku biologicznego punkt bilansowy nr 2 Lp

. wskaźnik ścieki mechanicznie oczyszczone odcieki po

deamonifikacji Mieszanina

Stężenie g/m³ Ładunek kg/d Stężenie g/m³ Ładunek kg/d

Ładunek kg/d

Stężeni e g/m³

1 2 3 4 5 6 7 8

1 BZT5 311 7522 0 0,0 7522 302

2 ChZT 656 15897 110 79,9 15977 641

3 Nog 71,2 1724 75 54,5 1779 71,3

4 N-NH4 38,4 930 0 0,0 930 37,3

5 N-NO2 0 0 0 0,0 0 0,0

6 N-NO3 0 0 75 54,5 54 2,2

7 Pog 12,1 292 100 0,0 292 11,7

8 Zawiesiny 159 3850 50 36 3886 156

9 Tłuszcze 0 0 0 0,0 0 0,0

10 Zasadowoś ć

35 848

250 182 1030 41

Obliczenie stężenia zanieczyszczeń mieszaniny ścieków dopływających do bloku biologicznego (kolumna 8 tabeli 9) :

c

_mieszaniny

= c

_mech

⋅ Q

_nom

+ c

_cieczy

⋅ Q

_cieczy

Q

_nom

+Q

_cieczy

Tabela 11. Dane wyjściowe do projektowani – ścieki mechanicznie oczyszczone L.p

. Zanieczyszczenie Stężenia Ładunki kg/m³ kg/d

1 ChZT 641 15977

2 ChZT sub. rozp. 480,42 11983

3 BZT5 302 7522

4 Zawiesiny 156 3899

5 Nog 71 1779

6 N-NH4 37 930

7 N-NO3 2 54

8 Pog 12 292

9 Zasadowość 34 851

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

8.1. 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.

WD=N_D

BZT^us₅ =N_dop−N_e−N_B

BZT₅^dop−BZT^e₅=N_dop−N_e−0 ,045⋅BZT₅^us BZT₅^dop−BZT₅^e =

¿N_dop−N_e−0 ,045⋅

(

^BZT5dop−BZT₅^e

)

BZT₅^dop−BZT₅^e , g N g BZT₅ gdzie:

 ND – ilość azotu do denitryfikacji, g N/m3

 BZT5us – BZT5 usuwane w komorach osadu czynnego, g BZT5/m3

 Ndop – ilość azotu dopływającego do bloku osadu czynnego,

 Ne – wymagana ilość azotu na odpływie z oczyszczalni dla RLM > 100 000,

 NB – ilość azotu wbudowywana w biomasę osadu czynnego, g N/m3

 BZT5dop – BZT5 na dopływie do bloku osadu czynnego,

 BZT5e – wymagane BZT5 na odpływie z oczyszczalni ,

 0,045 g N/g BZT5us - średnia ilość azotu wbudowana w biomasę

WD =

73,1−9,5−0,045∙(302−15)

302−15 =0,170

g N g BZT

₅

WD = 0,170

g N

g BZT

_{5 > 0,15}

g N g BZT

₅

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.

8.2. Obliczenie wymaganego BZT5 aby WD = 0,15 BZT

₅^dop

= ( WD+0 ,045 ) ⋅ BZT

₅^e

+ N

_dop

− N

_e

WD+0 , 045 , gBZT

₅

/ m

³

BZ T₅^dop

= (0,15+0,045 )∙ 15+73,1−9,5

0,15+0,045 =332 g BZ T

₅

/m

³

Należy podwyższyć BZT5 ścieków dopływających do bloku biologicznego o: 332 – 302 = 30 g BZT5/m³ . W celu podwyższenia w ściekach dopływających do bloku biologicznego BZT5 do wartości 332 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 30 g O2/m³ należy do 1 m³ ścieków dodać 30 cm³ preparatu.

Dobowa ilość preparatu wyniesie zatem:

Vd = 1,03 Qnom x 30 cm³ = 1,03 x 24216 m³/d x 30 cm³/1 000 000 cm³/m³ = 0,759 m³/d

8.3. 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:

Tabela 12. Ładunki i stężenia w po dodaniu węgla organicznego Lp

. wskaźnik Ścieki do bloku biologicznego Zewnętrzne źródło

węgla Mieszanina

Stężenie g/m³ Ładunek kg/d Stężenie g/m³ Ładunek kg/d

Ładunek kg/d

Stężeni e g/m³

1 2 3 4 5 6 7 8

1 BZT5 1000000

2 ChZT 1000000

3 Nog 0

4 N-NH4 0

5 Pog 0

6 Zawiesiny 0

7 tłuszcze 0

8 zasadowość 0

8.4. 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 = 332 g O2/m³

 Nog = 71,3 g N/m³

 Pog = 11,7 g P/m³

BZT5 : Nog : Pog = 332: 71,3: 11,7 = 100: 21,5: 3,52 > 100 : 5 : 1 – nie ma potrzeby dawkowania związków mineralnych do komór osadu czynnego.

8.5. 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 = 671 g O2/m³

 Pog = 11,7 g P/m³

ChZT : Pog = 671 : 11,7 = 57,4 > 40 – wzmożona biologiczna defosfatacja jest możliwa.

8.6. Obliczenie pojemności komory anaerobowej

VKB = 1,03 · QNOM · TK B, m³ gdzie:

 1,03 – współczynnik uwzględniający odcieki

 QNOM = 1009 m³/h

 TKB = 2 h – czas przetrzymania w komorze anaerobowej (beztlenowej) VKB = 1,03 · 1009 · 2 = 2079 m³,

ZAKRES DO WYKONANIA NA ZAJĘCIACH 2

8.7. Ilość azotu do denitryfikacji:

N

_D

= N

_dop

− N

_e

− N

_B

= N

_dop

−N

_e

−0 , 045⋅BZT

^us₅

= N

_dop

−N

_e

−0 , 045⋅ ( ^BZT

5

dop

−BZT

₅^e

) ^{, g N}

m

³ N_D

=71,3−9,5−0,045∙ (332−15 )=71,3−9,5−14,3=47,6

g N

m³

8.8. Obliczenie udziału komory denitryfikacji w ogólnej pojemności reaktora DENIT-NIT

Udział komory denitryfikacyjnej (anoksycznej) w komorach denitryfikacyjnej i anoksycznej wyznacza się z zależności tegoż udziału od wskaźnika denitryfikacji

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18

Denitryfikacja wstępna

Denitryfikacja symultan- iczna oraz naprzemienna

VD/VD+N

Wskaźnik denitryfikacji

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

V

_D

V

_D

+V

_NIT

=0,5

8.9. Obliczenie minimalnego wieku osadu WOmin

Minimalny WO odczytuje się z zależności przedstawionej na rysunku poniżej:

Rysunek 6. Zależność wieku osadu od udziału pojemności komory denitryfikacji w pojemności bloku DENIT/NIT w temperaturze T = 12

Dla ŁBZT5 = 0,332 kg/m³ x 1,03 x 24216 m³/d = 8281,5 kg O2/d, oraz

V

_D

V

_D

+V

_NIT

=0,5

minimalny wiek osadu WO^min = 13,2 d.

8.10. Określenie jednostkowego przyrostu osadu nadmiernego

Jednostkowy przyrost osadu nadmiernego jest określany z poniższej zależności:

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3

1.35 Zaw.dopł./BZT5 dopł.=1,2

Zaw.dopł./BZT5 dopł.=1 Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,8 Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,6 Zaw.dopł./BZT5 dopł.=0,4

WO [d]

Produkcja osadu [kgsm/kgBZT5]

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

BZ T₅

= 156

332 =0,47

jednostkowa produkcja osadu

Xj = 0,65 g sm/g BZT5usuw

8.11. Obliczenie przyrostu osadu czynnego

Całkowity dobowy przyrost osadu wyniesie:

X = Xj · 1,03·Q · BZT5usuw = 0,65 g sm/g BZT5usuw · 1,03 · 24216 m³/d · (332 – 15)  10^-3 = 5143 kg sm/d

8.12. Obliczenie ilości osadu nadmiernego

Ilość osadu nadmiernego (z uwzględnieniem osadu wynoszonego z osadników wtórnych):

Xnadmiernego = X – (1,03 Q · zawe/(1000 g/kg)) = 5143 kg sm/d – (1,03 · 24216 m³/d · 0,035 kg sm/ m³)

= 5143 – 848 = 4295 kg sm/d

8.13. Obliczenie obciążenia osadu w reaktorze DENIT – NIT

O_osadu

= 1

WO ∙ ∆ X_j

= 1

13,2∙ 0,65 = 0,116 g BZ T

₅

/

g sm ∙d

8.14. Stężenie biomasy osadu czynnego

Zakładane stężenie biomasy w reaktorze DENIT-NIT:

Xśr = 4 kg sm/m³

8.15. Obliczenie obciążenia komory DENIT - NIT ładunkiem BZT

5

Obciążenie objętościowe komory DENIT - NIT:

Okomory = Xśr · Oosadu = 4,0 kg sm/m³ · 0,116 kg BZT5/kg sm·d = 0,47 kg BZT5/m³·d

8.16. Obliczenie pojemności czynnej reaktora DENIT – NIT

Objętość komór DENIT - NIT:

V = Ł Okomory

= 8281 kg BZ T

₅

/

d

0,47 kg BZ T

₅

/m

³∙ d

=17774 m

³

8.17. Obliczenie recyrkulacji wewnętrznej :

Całkowity stopień recyrkulacji wewnętrznej i osadu recyrkulowanego (suma recyrkulacji α i ) określa się następująco:

R

_{α + β}

= N

_{TKN , dop}

− N

_{TKN , e}

−N

_B

N

_{NO3 , e}

−1

gdzie:

 NTKN, dop = 71,3 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_{α+ β}

= 71,3−2,0−14,3

8,0 −1=5,9

Całkowity stopień recyrkulacji jest sumą stopnia recyrkulacji osadu Rα i stopnia recyrkulacji wewnętrznej Rβ:

R

_{α + β}

=R

_α

+ R

_β

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_β=R_α+β−R_α=5,9−1,3=4,6

9. Obliczenie zapotrzebowania tlenu

Zapotrzebowanie tlenu oblicza się wg równania:

OV =OV_{d ,C}+OV_{d , N}+OV_{d ,S}−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,S – zapotrzebowanie tlenu na deamonifikację, [kg O2/d]

 OVd,D – odzysk tlenu z denitryfikacji, [kg O2/d].

9.1. Obliczenie zapotrzebowania tlenu dla mineralizacji związków organicznych OV

d,C

Dla wieku osadu WO = 13,2 d z wykresu poniżej odczytano jednostkowe zapotrzebowanie tlenu (bez nitryfikacji) przy temperaturze 12 °C i 20 °C

Rysunek 8. Jednostkowe zapotrzebowanie tlenu na mineralizację związków organicznych w zależności od wieku osadu.

 12^oC OVc = 1,138 kg O2/kg BZT5 ,

 20^oC OVc = 1,231 kg O2/kg BZT5 ,

OV_d

,C=OV_C¿Q⋅BZT50−BZT5e

1000 , kg O₂¿d

Przy Q = 1,03 x 24216 m³/d, BZT5 na dopływie do bloku technologicznego równym 332 g O2/m³ oraz BZT5 odpływu równym 15 g O2/m³, dobowe zapotrzebowanie tlenu na mineralizacje związków organicznych wyniesie:

dla temperatur ścieków 12 ºC:

OV_d,C

=1,138∙ 1,03 ∙24216 ∙ (332−15)

1000 =8995 kg O

₂

/d

dla temperatury ścieków 20 ºC:

OV_d,C

=1,231∙ 1,03∙ 24216 ∙ (332−15)

1000 =9735 kg O

₂

/d 9.2. Obliczenie zapotrzebowania tlenu na nitryfikację

Dobowe zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację obliczać należy wg równania:

OV_{d , N}

=

Q_d∙ 4,3 ∙

(

^SNO3, 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 = 71,3 g N/m³,

 NNH4 = 37,3 g N/m³,

 NNO3 = 2,2 g N/m³, (przy 3% odcieków)

 NNO2 = 0 g N/m³,

 Norg. = 71,3 – 37,3 – 2,2 = 31,8 g N/m³,

azot wbudowany w biomasę osadu czynnego i odprowadzany z osadem nadmiernym:

NB = 0,045 · (332-15) = 14,3 g N/m³ azot na odpływie z osadnika wtórnego:

 Noge

. = 10,0 g N/m³,

 NNO3e = 8,0 g N/m³

 NNH4e = 0,0 g N/m³

 Norge. = 2,0 g N/m3 azot do denitryfikacji:

N D = 47,6 g N/m³

Qd = 1,03 · 24216 m3/d, gdzie:

 4,3 - współczynnik jednostkowego zapotrzebowania tlenu na nitryfikację 1 gNH4,

 SNO3, D = 47,6 g N/m³,

 SNO3, ZB = 2,2 g N/m³,

 SNO3, AN = 8,0 g N/m³,

OV_{d , N}

= 1,03 ∙24216 ∙ 4,3 ∙ (47,6−2,2+8,0)

1000 =5724 kg O

₂

/

d

9.3. Obliczenie zapotrzebowania tlenu na deamonifikację

Dobowe zapotrzebowanie tlenu na deamonifikację odcieków obliczać należy wg równania:

OV_{d , S}

=

Q_d∙ 0,03∙ 3,4 ∙ 0,56 ∙ SNog, odcieki

1000

w którym:

 OVd,S – dobowe zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację azotu amonowego, [kg O2/d]

 Qd – nominalny dobowy dopływ ścieków do oczyszczalni biologicznej, [m³/d]

 0,03 – ilość odcieków

 3,4 –współczynnik jednostkowego zapotrzebowania tlenu na skróconą nitryfikację 1 g NH4

 0,56 – ułamek azotu ogólnego w dopływie do reaktora który należy poddać skróconej nitryfikacji

 SNog, odcieki – stężenie azotu ogólnego w odciekach poddawanych deamonifikacji [g N/m³] OV_{d , S}

= 24216 ∙0,03 ∙ 3,4 ∙ 0,56 ∙750

1000 =1037 kg O

₂

/

d

UWAGA: Zużycie tlenu na deamonifikację odcieków nie jest wliczane do zużycia tlenu w reaktorze biologicznym ponieważ reaktor do deamonifikacji jest osobnym obiektem i jest zasilany z innego źródła powietrza.

9.4. Odzysk tlenu z denitryfikacji

Odzysk tlenu z denitryfikacji należy obliczać wg równania:

OV_{d , D}=

1 , 03⋅Q

NOM⋅2,9⋅S_NO

3, D

1000

gdzie

 2,9 – współczynnik jednostkowego odzysku tlenu z denitryfikacji 1 g NO3

 SNO3,D - ilość azotu do denitryfikacji

Zatem dobowy odzysk tlenu z denitryfikacji wyniesie:

OV_{d, D}

= 1,03 ∙ 24216∙ 2,9 ∙ 47,6

1000 =3440 kg O

₂

/d 9.5. Sumaryczne dobowe zapotrzebowanie tlenu

9.5.1. Średniodobowe

 dla procesu osadu czynnego i temperatury ścieków 12 °C:

OV = 8995 kg O2/d + 5724 kg O2/d – 3440 kg O2/d = 11279 kg O2/d = 470 kg O2/h

 dla procesu osadu czynnego i temperatury ścieków 20 °C:

OV = 9735 kg O2/d + 5724 kg O2/d – 3440 kg O2/d = 12019 kg O2/d = 501 kg O2/h

 dla procesu deamonifikacji OVd,S= 1037 kg O2/d = 43 kg O2/h

9.5.2. Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu dla procesu osadu czynnego Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu oblicza się wg równania:

OV_h

=

f_C∙

(

^OVd ,C

−OV

_{d , D}

) ⁺

^fN∙OV_{d ,N}

24

Z wykresu poniżej odczytano wartości współczynników fC i fN przy WO = 13,2 d

i ŁBZT5 = 8281,5 kg O2/d:

fC = 1,17 fN = 1,58

Zatem maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu wyniesie:

 dla temperatury ścieków 12°C:

OV_h

= 1,17 ∙ (8995−3440)+1,58∙ 5724

24 = 648 kg O

₂

/h

 dla temperatury 20°C:

OV_h

= 1,17 ∙ (9735−3440)+1,58 ∙5724

24 =684 kg O

₂

/h

Rysunek 9. Współczynniki nierównomierności zapotrzebowania tlenu w zależności od wieku osadu

9.5.3. Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu dla procesu deamonifikacji Zużycie maksymalne godzinowe jest równe zużyciu godzinowemu obliczonemu w punkcie 9.5.1

10. Bilans zasadowości

Zasadowość w ściekach dopływających do bloku osadu czynnego: 34,1 g CaCO3/m³ i 851 kg CaCO3/d Azot ogólny dopływający do komory osadu czynnego: 71,3 g N/m³, 1779 kg N/d

Azot amonowy dopływający do komory osadu czynnego: 37,3 g N/m³, 930 kg N/d

10.1. 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 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.