OPIS TECHNICZNY

Opracowanie stanowi projekt koncepcyjny układu technologicznego oczyszczania ścieków dla miejscowości w której liczba mieszkańców: LM=213 500 oraz zakładów przemysłowych o profilach:

• Przemysł owocowo-warzywny

• Rzeźnia

Każdy z zakładów pracuje w systemie jednozmianowym, czas pracy każdego zakładu przemysłowego wynosi więc 8 godzin. Oczyszczalnia została zaprojektowana dla przepływu średniego dobowego wynoszącego Qsr_d = 38562,75 [$\frac{m3}{d}$], w którego skład wchodzą ścieki:

• Bytowo gospodarcze: Q_{b_g} = 33092,5 [$\frac{m3}{d}$]

• Przemysłowe: Q_p = Q_{przemysł I} + Q_{przemysł II} = 1354 + 807 = 2161 [$\frac{m3}{d}$]

• Infiltracyjne: Q_inf = 10 % * Q_{b_g} =0,1 * 33092,5 = 3309,25 [$\frac{m3}{d}$]

Średnie stężenia zanieczyszczeń w ściekach dopływających wynoszą:

• S_BZT5 = 381,9 [$\frac{g}{m3}$]

• S_Zo = 354,2 [$\frac{g}{m3}$]

• S_No = 70,5 [$\frac{g}{m3}$]

• S_Po = 14,3 [$\frac{g}{m3}$]

Ścieki po oczyszczaniu odprowadzane będą do odbiornika jakim jest rzeka, dlatego muszą spełniać wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku w sprawie „Warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego”. Proponuje się układ składający się z części mechanicznej oraz biologicznej w celu osiągnięcia wymaganych parametrów ścieków oczyszczonych odprowadzanych do odbiornika.

Odczyt z tablic stężenia zanieczyszczeń normatywnych dla RLM = 245437 wynosi:

• Se_BZT5 = 15 [$\frac{g}{m3}$]

• Se_Zog= 35 [$\frac{g}{m3}$]

• Se_Nog = 10 [$\frac{g}{m3}$]

• Se_Pog = 1 [$\frac{g}{m3}$]

CZĘŚĆ MECHANICZNA

Ścieki będą dostarczane do oczyszczalni kanałem o przekroju kołowym, ułożonym ze spadkiem i = 0,4%. Pierwszym urządzeniem, biorącym udział w oczyszczaniu ścieków jest krata mechaniczna rzadka, na której zatrzymywane są części stałe. W miejscu lokalizacji kraty następuje rozszerzenie kanału do 0,7 m, 0, 8[m],  następuje zmiana kanału okrągłego na prostokątny o szerokości 0,5 m. B = 600[mm] Zastosowano kratę rzadką oczyszczaną mechanicznie HYDROBUDOWA 9.

Następnie ścieki trafiają do przepompowni ścieków surowych. Znajduje się tam
5 pomp zatopionych, w tym 4 pracujące oraz 1 rezerwowa firmy FLYGT N typu 3153.

Kolejno ścieki prowadzone są na kraty gęste firmy EKOCELKON, typ B (2 kraty schodkowe oraz 1 rezerwowa). Skratki zgarniane są do podajnika ślimakowego D=150 mm. Podajnik transportuje skratki z kraty do kosza zsypowego prasy hydraulicznej, tłokowej, w której poddane są procesowi odwadniania. Dobrano prasę tłokową produkcji EKOCELKON. Po sprasowaniu objętość skratek zmniejszy się o połowę. Skratki gromadzone będą w kontenerze typu D-10 na odpady komunalne o pojemność V_k = 10 [m³] i wadze 1100 kg, wywóz skratek odbywać się będzie raz na 2 dni.

Następnym elementem oczyszczalni mechanicznej są 4 piaskowniki prostokątne o następujących parametrach:

• Głębokość: H = 3,2 m

• Szerokość: B = 3,2 m

• Długość jednego piaskownika: L = 13 m

• Powierzchnia czynna jednej komory: F1 = 7,32 m2

• Czas zatrzymania: t = 8,4 min

Ostatnim elementem oczyszczalni mechanicznej są dwa osadniki wstępne radialne systemu Uniklar-77 typ ORwt-24 o parametrach:

• Średnica: 24 [m]

• Pojemność czynna V_cz = 1112 [m³]

• Czynna wysokość: 2,5 [m]

• Wysokość strefy zaburzeń: 0,7 [m]

• Całkowita wysokość 2,5 + 0,7 = 3,2 [m]

CZĘŚĆ BIOLOGICZNA

Po osadnikach wstępnych, będących ostatnim elementem oczyszczalni mechanicznej, ścieki z częściowo zredukowaną ilością zanieczyszczeń trafiają na ścieżkę biologicznego oczyszczania, aby następnie mogły zostać przetransportowane do odbiornika.

Głównym elementem części biologicznej oczyszczalni jest reaktor biologiczny BARDENPHO, do którego dopływają ścieki zawierające dużo mniej zanieczyszczeń łatwo opadających, usuniętych wcześniej w części mechanicznej. Po osadnikach wstępnych ścieki wpływają do 4 reaktorów biologicznych, z których każdy posiada komory:

• Denitryfikacji

• Tlenową

• Predenitryfikacji

• Defosfatacji

Do komory predenitryfikacji dopływa osad poprzez system recyrkulacji zewnętrznej z osadnika wtórnego.

Wymiary tej komory wynoszą:

• Szerokość B_PR = 10 m

• Długość L_PR = 8 m

• Wysokość H_PR = 5 m

W komorze zainstalowane będzie mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR UMA 65/233/2,2-K, wymuszające ruch ścieków.

Kolejnym elementem biologicznej oczyszczalni, do której przepływają ścieki poprzez okna wlotowe jest komora defosfatacji, o wymiarach:

• Szerokość: B_B = 10 m

• Długość L_B = 12 m

• Wysokość H_B = 5 m

Do komory doprowadzane będą ścieki z osadnika wstępnego. Wyposażona zostanie w mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR UMA 80/263/4-K.

Następnie ścieki przepływają do komory denitryfikacji, w której panują warunki niedotlenione. W komorze tej zostaną zamontowane 2 mieszadła średnioobrotowe firmy REDOR UMA 80/263/4-K.

Ostatnia część reaktora składa się z komory tlenowej. Dla zapewnienia odpowiednich warunków panujących komorze należy dostarczyć do niej tlen. Odbywa się to za pomocą stacji dmuchaw, w której będzie zainstalowanych 8 dmuchaw (7 pracujących + 1 rezerwowa) FP SPOMAX, typ DR240T o parametrach:

• Q = 56,8 [m3/min]

• Δp = 0,06 [MPa]

• n = 2680 [min-1]

• P = 70,5 [kW]

• Ps = 90 [kW]

Komora tlenowa i denitryfikacji połączone są ze sobą za pomocą koryta, które transportuje ścieki w cyklu recyrkulacji wewnętrznej. Stopień recyrkulacji wewnętrznej wynosi 350%. W reaktorze znajdują się dwa mieszadła zanurzone pompujące firmy REDOR MPA 500/400/4.0.

Tak oczyszczone ścieki przepływają poprzez przelew w komorze tlenowej i kierowane w celu dalszej obróbki do osadników wtórnych UNIKLAR-77 typ: OR_wt-36

• Średnica osadnika: D = 36 m

• Pojemność czynna osadnika: V = 3006 m³

• Czas zatrzymania tz = 5,4 h

W nich następuje sedymentacja osadu wtórnego, który poprzez pompy firmy MEPROZET typu 150 PZM 11,0/S-6 zawracany jest do reaktora biologicznego. Osad nadmierny wywożony jest na składowisko odpadów.

Ścieki po procesie oczyszczania kierowane są do odbiornika ścieków oczyszczonych, którym jest rzeka znajdująca się w pobliżu zakładu oczyszczania ścieków.

Wymagane stopnie efektywności dla całej oczyszczalni wynoszą:

• η_BZT5 = $\frac{381,9 - 15}{381,9}$ * 100 % = 96 %

• η_Zog = $\frac{354,2 - 35}{354,2}$ * 100 % = 90 %

• η_Nog = $\frac{70,5 - 10}{70,5}$ * 100 % = 86 %

• η_Pog = $\frac{14,3 - 1}{14,3}$ * 100 % = 93 %

Oprócz wyżej opisanych urządzeń na terenie oczyszczalni zostanie wzniesiony budynek administracyjny oraz zaplecze techniczne.

Dane wyjściowe:

Liczba mieszkańców: LM=213 500

Jednostkowa ilość ścieków: qj=155 dm³/M*d=0,155m³/M*d

Dobowa ilość ścieków przemysłowych (przemysł I): Qp=1354m³/d

Profil zakładu przemysłowego (przemysł I): owocowo-warzywny

Dobowa ilość ścieków przemysłowych (przemysł II): Qp=807m³/d

Profil zakładu przemysłowego (przemysł II): rzeźnia

Czas pracy zakładu przemysłowego (I i II): t=8h

Zagłębienie kolektora przed oczyszczalnią: H=2,4m

OBLICZENIA MECHANICZNE

1. Ilość ścieków.

• Przepływ średni dobowy

Ścieki bytowo-gospodarcze:

Q_{b_g} = LM*q_j = 213500*0,155 = 33092,5 [$\frac{m3}{d}$]

Ścieki przemysłowe z przem. owocowo-warzywnego i rzeźni:

Q_p = Q_{przemysł I} + Q_{przemysł II}=1354 + 807 = 2161 [$\frac{m3}{d}$]

Wody infiltracyjne:

Q_inf = 10 % * Q_{b_g} =0,1 * 33092,5 = 3309,25 [$\frac{m3}{d}$]

Przepływ średni dobowy:

Q_{śr_d} = Q_{b_g}+Q_p+Q_inf [$\frac{m3}{d}$]

Q_{b_g} - ścieki bytowo-gospodarcze

Q_p – ścieki przemysłowe

Q_inf – wody infiltracyjne

Qśr_d = 33092,5 + 2161 + 3309,25 = 38562,75 [$\frac{m3}{d}$]

• Przepływ średni godzinowy

Q_śr-h = $\frac{\text{\ Q}sr\_ d}{24}$ [$\frac{m3}{h}$]

Q_{śr_h} = $\frac{38562,75}{24}$ = 1606,8 [$\frac{m3}{h}$]

• Przepływ średni z godzin dziennych

Q_{śr_h_dz} =$\ \frac{\text{Qb}\_ g}{24}$ *N_dmax*N_hdz + $\frac{\text{Qp}}{\text{tp}}$ + $\frac{\text{Qinf}}{24}$ [$\frac{m3}{h}$]

Wartości N_dmax, N_hdz oraz N_hmax dobrano z tabeli współczynników nierównomierności, przyjęto wartości:

N_dmax = 1,1

N_hmax = 1,5

N_hdz = 1,2

Q_{śr_h_dz} = $\frac{33092,5}{24}$ *1,1*1,2 + $\frac{2161}{8}$ + $\frac{3309,25}{24}$ = 2228,1 [$\frac{m3}{h}$]

• Przepływy maksymalne

Przepływ dobowy maksymalny:

Q_maxd = Q_{b_g*} N_dmax +Q_p+Q_inf [$\frac{m3}{d}$]

Q_maxd = 33092,5*1,1+2161+3309,25 = 41872 [$\frac{m3}{d}$]

Przepływ godzinowy maksymalny:

Q_maxh = ($\frac{\text{Qb}\_ g}{24})$*N_dmax*N_hmax + $\frac{\text{Qp}}{\text{tp}}$ + $\frac{\text{Qinf}}{24}$ [$\frac{m3}{h}$]

Q_maxh = ($\frac{33092,5}{24})$*1,5*1,1 + $\frac{2161}{8}$ + $\frac{3309,25}{24}$ = 2683,1 [$\frac{m3}{h}$]

1. Jakość ścieków surowych.

   • Ładunki zanieczyszczeń (BZT5, Zog, Nog, Pog)

• Ścieki bytowe

Ścieki bytowo-gospodarcze - jednostkowy ładunek zanieczyszczeń [g/M,d]:

Wskaźnik	Ładunek jednostkowy łj [g/M,d]
BZT5	60
Zog	60
Nog	12
Pog	2,5

Ł_b-g = LM*ł_j [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_BZT5= 213500 * 60 / 1000 = 12810 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Zog = 213500 * 60 / 1000 = 12810 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Nog = 213500 * 12 / 1000 = 2562 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Pog = 213500 *2,5 / 1000 = 533,8 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

• Ścieki przemysłowe

Ścieki przemysłowe – stężenie zanieczyszczeń [g/m³]:

Sprz [g/m^3]	Przem. owocowo-warzywny	Rzeźnia
BZT5	700	1200
Zog	30	1000
Nog	15	170
Pog	2	20

Ł_p = S_prz * Q_prz

Przemysł owocowo-warzywny:

Ł_BZT5= 700 *1354 / 1000 = 947,8 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Zog = 30 * 1354/ 1000 = 40,6 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Nog = 15 * 1354 / 1000 = 20,3 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Pog ^B = 13 * 1354 / 1000 = 2,7 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Rzeźnia:

Ł_BZT5= 1200 *807 / 1000 = 968,4 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Zog = 1000 * 807/ 1000 = 807 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Nog = 170 * 807 / 1000 = 137,2[$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Pog = 20 * 807 / 1000 = 16,1 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Przemysł I + II

Ł_BZT5 ^P= Ł_BZT5^OW + Ł_BZT5^R = 947,8 + 968,4 = 1916,2 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Zog ^P = Ł_Zog ^OW + Ł_Zog ^R = 40,6 + 807 = 847,6 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Nog ^P = Ł_Nog ^OW + Ł_Nog ^R = 20,3 + 137,2 = 157,5 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Pog ^P = Ł_Pog ^OW + Ł_Pog ^R = 2,7 + 16,1 = 18,8 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

• Ścieki miejskie

Ł_m = Ł_b-g + Ł_p

Ł_BZT5= 12810 + 1916,2 = 14726,2 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Zo = 12810 + 847,6 = 13657,6 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_No = 2562 + 157,5 = 2719,5 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

Ł_Po = 533,8 + 18,8 = 552,6 [$\frac{\text{kg}}{d}$]

• Stężenie zanieczyszczeń

S = $\frac{L}{Qs\text{rd}}$ * 1000 [$\frac{g}{m3}$]

S_BZT5 = $\frac{14726,2}{38562,8}$ * 1000 = 381,9 [$\frac{g}{m3}$]

S_Zo = $\frac{13657,6}{38562,8}$ * 1000 = 354,2 [$\frac{g}{m3}$]

S_No = $\frac{2719,5}{38562,8}$ * 1000 = 70,5 [$\frac{g}{m3}$]

S_Po = $\frac{2719,5}{38562,8}$ * 1000 = 14,3 [$\frac{g}{m3}$]

• Równoważna liczba mieszkańców - RLM

RLM = $\frac{LBZT5}{\text{MR}}$ = $\frac{14726,2}{0,060}$ = 245437

3. Wymagania jakościowe dla ścieków oczyszczonych.

• Wymagania jakościowe dla ścieków oczyszczonych dla RLM=100 000 i powyżej

Se_BZT5 = 15 [$\frac{g}{m3}$]

Se_Zog= 35 [$\frac{g}{m3}$]

Se_Nog = 10 [$\frac{g}{m3}$]

Se_Pog = 1 [$\frac{g}{m3}$]

• Wymagana efektywność oczyszczania ścieków

η = $\frac{So - Se}{\text{So}}$ * 100 %

η_BZT5 = $\frac{381,9 - 15}{381,9}$ * 100 % = 96 %

η_Zog = $\frac{354,2 - 35}{354,2}$ * 100 % = 90 %

η_Nog = $\frac{70,5 - 10}{70,5}$ * 100 % = 86 %

η_Pog = $\frac{14,3 - 1}{14,3}$ * 100 % = 93 %

4. Oczyszczanie mechaniczne.

• Ścieki dopływają do oczyszczalni kanałem o przekroju kołowym ułożonym ze spadkiem i=0,4%

• Głębokość dna kanału mierzona od powierzchni terenu H_k=2,4m

• W miejscu lokalizacji kraty rzadkiej kanał kołowy przechodzi w kanał prostokątny o szerokości B_k=0,5m

  • Dobór kanału prostokątnego

Qhmax = 2683,1 [$\frac{m3}{h}$] = 745,3 [$\frac{dm3}{s}$]

	Kanał prostokątny
Szerokość kanału [m]	0,5
I [%]	0,4
Wysokość napełnienia h [m]	1,0
Prędkość [m/s]	1,5

4. Dobór krat rzadkich.

W miejscu lokalizacji kraty poszerzenie kanału o 200mm

B_k = 0,5 + 0,2 = 0,7 [m]

Szerokość prętów s= 10 [mm]

Szerokość prześwitów b= 30 [mm]

Ilość prętów:

n=$\frac{\text{Bk}}{(s + b)}\ $=$\ \frac{700}{10 + 30}$ =18

Ilość prześwitów:

n-1=18-1=17

Szerokość prześwitów skrajnych:

b_s=$\text{\ \ }\frac{\text{Bk} - (\left( n - 1 \right)*b + n*s)}{2}$ = $\frac{700 - (\left( 18 - 1 \right)*30 + 18*10)}{2}$ = 5 [mm]

Zastosowano kratę rzadką oczyszczaną mechanicznie HYDROBUDOWA 9:

• Przepustowość: Q=200 -11000 m³/d

• Szerokość kanału: 0,5 - 3m

• Głębokość kanału: max T≤10 m

• Maksymalny poziom ścieków: h=2 m

4. Pompownia ścieków surowych.

   • Dobór pomp zatapialnych (4 pracujące + 1 rezerwowa)

Wydajność jednej pompy wynosi:

Qp₁ =$\frac{Q\text{hmax}}{4} = \frac{2683,1}{4}$= 670,8 [$\frac{m3}{h}$] = 186,3 $\lbrack\frac{l}{s}$]

Dobrano pompy FLYGT N zatapialne typu 3153 o parametrach:

Moc znamionowa: 7,5 – 16,4 kW

Wysokość podnoszenia: 7,5 m

4. Krata gęsta.

• Dobór kraty (dwie kraty schodkowe + 1 rezerwowa)

Przepustowość jednej kraty:

Q_k = $\frac{\text{Qhmax}}{2} = \frac{2683,1}{2}$ = 1341,6 [m³/h]

Dobrano kraty firmy EKOCELKON typ B dla głębokości kanału G=1100 [mm]

Parametry kraty:

• Prześwit kraty P_k =4 [mm]

• Szerokość kanału S = 800 [mm]

• Wysokość napływu przed kratą H=900 [mm]

• Ilość, transport i odbiór skratek

Jednostkowy wskaźnik ilości skratek:

q_skr = RLM * (20 dm³/365 dni)

q_skr = 245437 * 0,055 = 13448,6

• Dobowa objętość skratek

Q_skr = RLM * (0,02/365)

Q_skr = 245437 * (0,000055) = 13,45 [ m3/d]

Skratki zagarniane będą do podajnika ślimakowego D=150 mm. Podajnik transportuje skratki z kraty do kosza

zsypowego prasy hydraulicznej, tłokowej, w której skratki są odwadniane.

Dobrano prasę tłokową produkcji EKO-CELKON. Po sprasowaniu objętość skratek zmniejszy się o połowę.

Q_{skr_spr} = 0,5 * 13,45 = 6,72 [ m3/d]

Wymiary charakterystyczne i parametry prasy:

• Wysokość podajnika bez kosza zasypowego 320 [mm]

• Szerokość kosza zasypowego 300 [mm]

• Moc zainstalowana 1,5 [kW]

• Ciężar podajnika 70 [kg] + ciężar agregatu

• Ciężar agregatu hydraulicznego 48 [kg] + olej 40 [dm³]

• Wymiary agregatu 400 x 500 x 400 [mm]

Skratki gromadzone będą w kontenerze typu D-10 na odpady komunalne o pojemność V_k = 10 [m³] i wadze 1100 kg.

Częstotliwość wywożenia skratek:

Skratki będą wywożone około raz na 2 dni.

4. Piaskownik.

Piaskownik poziomy przedmuchiwany z komorą odtłuszczania:

Zaprojektowano 4 piaskowniki przedmuchiwane na przepustowość:

Q₁ =$\frac{Q\text{hmax}}{4} = \frac{2683,1}{4}$= 670,78 [m³/h] = 186,33 [dm³/s]

Przekrój poprzeczny komory piaskownika:

Powierzchnia czynna jednej komory:

+]

Objętość jednego piaskownika:

(przyjęto czas zatrzymania t_z = 8 [min] = 480 [s] dla Q_hmax)

Długość jednej komory:

Przyjęto długość jednego piaskownika L = 13 [m]

Rzeczywista objętość jednej komory:

V_{rz_1} = L₁

Czas zatrzymania

Prędkość liniowa:

Ilość powietrza:

Zalecane: 5-8 l/s na 1 m długości piaskownika co dla 1 komory piaskownika (L=13 m) daje:

13m * (5-8 l/s) = 65 – 104 l/s = 0,065 – 0,104 m3/s

Przyjęto 0,1 m3/s

• Ilość i usuwanie piasku

Wskaźnik jednostkowy ilości piasku:

q_p = $\frac{20}{1000}$ [$\frac{\text{dm}3}{m3}$] = 0,02

Dobowa ilość piasku:

Qd = 0,02 * Q_dśr / 1000 = 0,02 * 38562,75 / 1000 = 0,77 [$\frac{m3}{d}$]

Do usuwania piasku zastosowano pompę EMU – FA_105_233_R zainstalowaną w leju piaskownika.

• wydajności Q= 20 [m³/h]

• wysokości podnoszenia H = 6 [mH₂O]

• moc silnika Ns = 5 [kW]

Do odwadniania i przemywania piasku zastosowano klasyfikator piasku firmy STEINMANN typ K1. Piaskownik przystosowany jest do usuwania tłuszczu. Pomieszczenie na klasyfikator piasku i pompę, do usuwania tłuszczu EMU Typ FA_105_233_R, zblokowano z piaskownikiem.

4. Osadnik wstępny.

W projektowanej oczyszczalni ścieków zastosowano osadnik radialny.

Przyjęto czas sedymentacji: ts = 1,5 [h] dla Q_{h_śr_dz}.

Wymagana objętość osadników:

Założono skróconą sedymentację tz=1h

Dobrano dwa osadniki radialne systemu Uniklar-77 typ ORwt-24

• Średnica: 24 [m]

• Pojemność czynna V_cz = 1112 [m³]

• Czynna wysokość: 2,5 [m]

• Wysokość strefy zaburzeń: 0,7 [m]

• Całkowita wysokość 2,5 + 0,7 = 3,2 [m]

Czas zatrzymania:

OBLICZENIA BIOLOGICZNE

• Bilans zanieczyszczeń dopływających do reaktora biologicznego

Zaw. Og η = 50 – 60 %

BZT₅ η = 25 – 30 %

Nog η = 5 – 10 %

Pog η = 5 – 10 %

Stężenia zanieczyszczeń w dopływie do reaktora:

S_Zo = (1 – 0,5) * 354,2 = 177,1 [$\frac{g}{m3}$]

S_BZT5 = (1-0,15) * 381,9 = 324,6 [$\frac{g}{m3}$]

S_No = (1 – 0,05) * 70,5 = 67,0 [$\frac{g}{m3}$]

S_Po = (1 – 0,05) * 14,3 = 13,6 [$\frac{g}{m3}$]

$\frac{\text{BZT}5}{\text{Nog}} = \frac{324,6}{67} = 4,8 > 4$

$\frac{\text{BZT}5}{\text{Pog}} = \frac{324,6}{13,6} = 23,9 > 20$

• Bilans azotu

Nitryfikacja:

Stężenie azotu w dopływie do reaktora	67 [gN/m^3]
Stężenie Norg w odpływie	-2 [gN/m^3]
Stężenie N-NH4 w odpływie	-1 [gN/m^3]
Stężenie azotu przyswojonego (4,0%·SBZT5 doprowadzone do reaktora)	-13 [gN/m^3]
Saldo azotu do nitryfikacji	51 [gN/m^3]

Stopień nitryfikacji n = $\frac{51}{67}$ * 100% = 76,1 %

Denitryfikacja:

Stężenie azotu przed denitryfikacją	51 [gN/m^3]
Stężenie N-NO3 w odpływie	-4,5 [gN/m^3]
Stężenie azotu do denitryfikacji	46,5 [gN/m^3]

Stopień denitryfikacji n = $\frac{46,5}{67}$ * 100% = 69,4 %

• Wymiarowanie reaktora BARDENPHO – z predenitryfikacją osadu recyrkulowanego

Temperatura procesu t = 12 ^oC

Potencjał denitryfikacji:

$\frac{N}{\text{BZT}} = \ \frac{46,5}{324,6}$ = 0,14

Dla wstępnej denitryfikacji i obliczonego potencjału przyjęto współczynnik:

$\frac{\text{Vd}}{\ \text{Vr}}$ = 0,4

Z tabeli dobrano WO, dla oczyszczania z nitryfikacją i denitryfikacją, dla RLM = 245437 oraz dla t = 12 ^oC

WO = 11 d

Z tabeli dobrano jednostkowy przyrost osadu nadmiernego dxj:

$\frac{\text{Zog}}{\text{BZT}\ } = \ \frac{177,1}{324,6}$ = 0,55

dxj = f(WO = 11;(Zaw_og/BZT5 = 0,55)) = 0,73[ $\frac{\text{kg}\_\text{sm}}{\text{kg}\ \text{BZT}5}$]

Dobowy przyrost osadu:

Xd = dxj * LBZT5_us

Ł_{BZT5_us} = Q_dśr * (S_r – S_e) = 38562,75 * (0,3246-0,015) = 11939,03 [kg BZT_{5_us}/d]

Xd = 0,73 * 11939,03 = 8715,5 [ $\frac{\text{kg}\_\text{sm}}{d}$]

• Biologiczne usuwanie fosforu

Założono, że w wyniku nadmiernego biologicznego usuwania fosforu, zawartość fosforu w osadzie

nadmiarowym wynosi 3-5 %_sm, przyjęto 5 %_sm.

Ładunek fosforu usuwany z osadem nadmiernym:

Ł_p = 0,05 * Xd

Ł_p = 0,05 * 8715,5 = 435,8 [ $\frac{\text{kg}\_ P}{d}$]

Usunięte stężenie fosforu:

Pozostałe stężenie fosforu:

S_{P_b} - S_{P_us} = 13,6 – 11,3 = 2,3 [gP/m3] > 1

Konieczne jest strącanie chemiczne fosforu- zastosowano strącanie symultaniczne za pomocą PIX-u.

Ilość fosforu do chemicznego strącenia:

S_{P_chem}= 2,3 [g_P/m³]

Zapotrzebowanie żelaza:

Fe = 3 * S_{P_chem} [g_Fe / m³] = 3 * 2,3 = 6,9 [g_Fe / m³]

Ilość osadu chemicznego:

TS_chem = 6,8 * 2,3 = 15,64 [g/m³]

Stąd:

Z_og^* = Z_og + TS_chem = 177,1 +15,64 = 192,74 [g/m³]

Przyrost osadu z symultanicznym strącaniem fosforu:

dxj = f(WO = 11;(Zaw_og/BZT5 = 0,59)) =0,76[ $\frac{\text{kg}\_\text{sm}}{\text{kg}\ \text{BZT}5}$]

Xd = 0,76 * 11939,03 = 9073,7 [ $\frac{\text{kg}\_\text{sm}}{d}$]

• Objętość reaktora

Stężenie osadu w reaktorze, przyjęto z tabeli X = 4 [Sm_m³]

Metoda oczyszczania	Stężenie osadu X [kgsm/m^3]
	Z sedymentacją wstępną
Bez nitryfikacji	2,5÷3,5
Z nitryfikacją i denitryfikacją	2,5÷3,5
Ze stabilizacją	-
Z chemicznym strącaniem fosforu	3,5÷4,5

• Wymiary reaktora

Przyjęto liczbę reaktorów n =4

Objętość jednego reaktora:

• Głębokość reaktora: H = 5[m]

• Szerokość reaktora: B_R = 36 [m]

Powierzchnia jednego reaktora:

F₁ = V₁/5 = 6238,2 / 5 = 1247,6 [m²]

Długość reaktora:

L = F₁/B_R = 1247,6 / 36 = 34,7 [m], przyjęto L=35 m

Rzeczywista objętość reaktora:

V_{1_R} = L*B*H = 35 * 36 * 5 = 6300 [m³]

• Osadniki wtórne radialne

Przyjęto czas zatrzymania w osadnikach wtórnych t_z = 4 [h]

Objętość czynna jednego osadnika (przyjęto n=4):

Z tabeli typoszeregu UNIKLAR-77 dobrano osadnik OR_Wt-36:

• Średnica osadnika D=36,0 [m],

• Średnica komory centralnej D1=4,5[m],

• Średnica leja osadowego D2=6[m],

• Wysokość ściany bocznej H=4,5[m],

• Pojemność czynna osadnika V=3006 [m3]

Rzeczywisty czas zatrzymania:

$$t_{z\_\text{rz}} = \frac{V_{\text{os}}}{Q_{h\_ sr\_\text{dz}}} = \frac{4 \bullet 3006}{2228,1} = 5,4\ \lbrack h\rbrack$$

Długość komory niedotlenionej (denitryfikacji):

L_1D = 0,4 * 35 = 14 [m]

Długość komory tlenowej:

L_1T = 0,6 * 35 = 21 [m]

Komora beztlenowa (defosfatacji):

t_z = 1,5 [h] – czas zatrzymania

Komora predenitryfikacji:

t_z = 1,0 [h] – czas zatrzymania

Łączna objętość komór – beztlenowej i predenitryfikacji:

V_c=V_1Pr + V_1B = 401,7 + 602,5 = 1004,2 [m³]

Przyjęto H_R=5 m i L_(1B+1Pr) = 20 m

Szerokość komór:

B_(1B+1Pr) = V_(1B+1Pr)/ H_R*L_(1B+1Pr) = 1004,2 / 5*20 = 10 [m]

Długość komory beztlenowej:

L_B=$\frac{1,5}{2,5}*L_{B + PR} = \frac{1,5}{2,5}*20 = 12\ m$

V_B = 12 * 5 * 10 = 600 m³

Długość komory predenitryfikacji:

L_PR=$\frac{1,0}{2,5}*L_{B + PR} = \frac{1,0}{2,5}*20 = 8\ m$

V_PR = 8 * 5 * 10 = 400 m³

Całkowita objętość reaktora:

• Obciążenie osadu ładunkiem w reaktorze

$$Ol = \frac{LBZT}{X*V*n} = \frac{324,6\frac{g}{m3}*38562,75\frac{m3}{d}/1000}{4\frac{\text{kg}}{m3}*6300\ m3*4} = \frac{12517,47\ kg/d}{100800kg} = 0,12\frac{\text{kg\ BZT}}{\text{kg\ smo}}\text{xd}$$

• System mieszania

Komora predenitryfikacji:

Wskaźnik mocy mieszania N_JM = 5 [W/m³]

Wymagana moc mieszania:

Zastosowano mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR UMA 65/233/2,2-K o parametrach:

• Średnica śmigła 650 mm

• Obroty śmigła 232 obr/min

• Moc silnika Ns=2,2 kW

Komora beztlenowa (defosfatacji):

Wskaźnik mocy mieszania N_JM = 5 [W/m³]

Wymagana moc mieszania:

Zastosowano mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR UMA 80/263/4-K o parametrach:

• Średnica śmigła 800 mm

• Obroty śmigła 263 obr/min

• Moc silnika Ns=4 kW

Komora niedotleniona:

Wskaźnik mocy mieszania N_JM = 4 [W/m³]

Wymagana moc mieszania:

Zastosowano 2 mieszadła średnioobrotowe firmy REDOR UMA 80/263/4-K o parametrach:

• Średnica śmigła 800 mm

• Obroty śmigła 263 obr/min

• Moc silnika Ns=4 kW

• Pompownie recyrkulacyjne

Recyrkulacja wewnętrzna:

Stopień recyrkulacji wewnętrznej Nw = 300-400%, przyjęto Nw = 350%

W każdym z czterech reaktorów zastosowano 2 mieszadła zanurzone pompujące o wydajności:

Zastosowano mieszadła zanurzone pompujące firmy REDOR MPA 500/400/4.0 o parametrach:

• średnica wirnika – 500 [mm]

• obroty śmigła – 400 [obr./min]

• moc silnika – Ns = 4,0 [kW]

Recyrkulacja zewnętrzna:

Stopień recyrkulacji zewnętrznej Nz = 50-100%, przyjęto Nz = 100%

Zastosowano pompy zatapialne – 2 dla każdego reaktora.

Wydajność pojedynczej pompy:

Zastosowano pompy zatapialne MEPROZET typu 150 PZM 11,0/S-6 o parametrach:

• napięcie znamionowe Un = 400 [V]

• prędkość obrotowa 970 [min^-1]

• moc pobierana z sieci P1=12,3 [kW]

• masa pompy m=218 [kg]

• System napowietrzania

Zapotrzebowanie na tlen (wg Eckenfeldera):

Zapotrzebowanie tlenu na oddychanie biomasy:

O₂ = 0,1*X *V_{1_R} * Il.reak.= 0,1*4*6300*4 = 10080 [kg_O₂/d]

Zapotrzebowanie tlenu na usuwanie BZT5:

O₂= 0,5*Ł_BZT5 = 0,5 * 38562,75 * (0,3246-0,015) = 5969,5 [kg_O₂/d]

Zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację:

O₂= 4,6 * Ł_N-NH4 = 4,6 * 38562,75 * 0,051 = 9047 [kg_O₂/d]

Odzysk tlenu w procesie denitryfikacji:

O₂= - 2,3 * Ł_N-NO3 = -2,3 * 38562,75 * 0,0465 = -4124 [kg_O₂/d]

Razem średnie zapotrzebowanie na tlen: O₂ = 20972,5 [kg_O₂/d]

Maksymalne zapotrzebowanie na tlen:

Zapotrzebowanie powietrza:

Zastosowano dyfuzory firmy SANITAIRE 9, dla których:

Stopień wykorzystania tlenu z powietrza dla H=4,7[m] wynosi u=26-27%

Współczynnik dyfuzji a=0,65

Zawartość tlenu w powietrzu 280[g_O2/m3]

Wykorzystanie tlenu z 1[m3] powietrza:

O_2-1m3=280 * 0,26 * 0,65 = 47,3 [g_O₂/d]

Zapotrzebowanie powietrza:

Stacja dmuchaw:

W stacji będzie zainstalowanych 8 dmuchaw (7 pracujących + 1 rezerwowa)

Wydajność jednej dmuchawy:

Wymagany przyrost ciśnienia Δp (spręż):

Ciśnienie hydrostatyczne: 4,7 [m H2O]

Opory membrany dyfuzora: 0,3 [m H2O]

Straty w przewodach: 0,7 [m H2O]

Razem straty (spręż): 5,7 [m H2O]

Dobrano dmuchawy FP SPOMAX, typ DR240T o parametrach:

Q = 56,8 [m3/min]

Δp = 0,06 [MPa]

n = 2680 [min-1]

P = 70,5 [kW]

Ps = 90 [kW]