Dane:

• liczba mieszkańców: LM = 1500

• jednostkowa średnia dobowa ilość ścieków: g_dśr = 0,10 m³/M·d

• wody infiltracyjne: 15% Q_dśr

• ścieki dowożone: Q_dśr = 40 m3/d, o stężeniach: BZT₅ = 1500 gO₂/m³, zawiesiny og. = 2500 g/m³, azot og. = 120 gN/m³, fosfor og. = 30 gP/m³

• współczynnik nierównomierności spływu: N_d = 1,5; H_hd = 1,6;

N_hmax = 2,3

Ćwiczenie I

1. BILANS ILOŚCIOWO - JAKOŚCIOWY ŚCIEKÓW.

1. Bilans ilościowy.

Wzory wykorzystane do obliczenia poszczególnych rodzajów przepływów:

• Średni dobowy przepływ ścieków bytowo-gospodarczych:

• Maksymalny dobowy przepływ ścieków:

• Średni godzinowy przepływ ścieków:

• Przepływ godzinowy:

• Maksymalny godzinowy przepływ ścieków:

Tabela 1: Zestawienie obliczonych poszczególnych rodzajów przepływu:

źródło ścieków	Qdśr [m^3/d]	Nd	Qdmax [m^3/d]	Qhśr [m^3/h]	Nhd	Qh		Nhmax	Qhmax		Nhmax	Qhmin
														[m^3/h]	[l/s]		[m^3/h]	[l/s]		[m^3/h]	[l/s]
ścieki byt-gos	150	1,5	225	9,4	1,6	15	4,2	2,3	21,6	6,0	0,3	2,8	0,8
ścieki dowożone	40	-	40	10	-	10	2,8	-	10	2,8	-	10	2,8
wody inf.	22,5	-	22,5	0,9	-	0,9	0,25	-	0,9	0,25	-	0,9	0,25
∑	212,5	-	287,5	20,3	-	25,9	7,25	-	32,5	9,05	-	13,7	3,85

Zał:

Ścieki dowożone będą w ciągu 4 godzin na dobę.

2. Bilans jakości.

• jednostkowe ilości zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych (s_X):

• BZT₅ = 60 g/M·d

• zawiesiny ogólne = 65 g/M·d

• azot ogólny = 12 g/M·d

• fosfor ogólny = 2,5 g/M·d

• jednostkowe ładunki zanieczyszczeń dla ścieków dowożonych:

• BZT₅ = 1500 gO₂/m³

• zawiesiny ogólne = 2500 g/m³

• azot ogólny = 120 gN/m³

• fosfor ogólny = 30 gP/m³

Wzory wykorzystane do obliczania poszczególnych ładunków zanieczyszczeń oraz ich stężenia w zależności od źródła ścieków:

• Ładunek zanieczyszczeń dla ścieków bytowo-gospodarczych:

• Średnie stężenie zanieczyszczeń dla ścieków bytowo-gospodarczych:

• Ładunek zanieczyszczeń dla ścieków dowożonych:

Tabela 2: Zestawienie obliczonych poszczególnych ładunków zanieczyszczeń oraz ich stężenia w zależności od źródła ścieków.

źródło ścieków	Qdśr [m^3/d]	BZT5		zawiesina og.		azot ogólny		fosfor ogólny
				Łx [g/d]	Sx [g/m^3]	Łx [g/d]	Sx [g/m^3]	Łx [g/d]	Sx [g/m^3]	Łx [g/d]	Sx [g/m^3]
ścieki byt-gosp	150	90000	600	97500	650	18000	120	3750	25
ścieki dowożone	40	60000	1500	100000	2500	4800	120	1200	30
wody inf.	22,5	-	-	-	-	-	-	-	-
∑ =	212,5	150000	2100	197500	3150	22800	240	4950	55

• Łączne stężenie zanieczyszczeń dla poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń:

2. WYZNACZENIE RÓWNOWAŻNEJ LICZBY MIESZKAŃCÓW (RLM).

• RLM odniesione do poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń:

3. OKREŚLENIE DOP. STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ W ŚCIEKACH OCZYSZCZONYCH.

Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków komunalnych (s_X^ocz) dla RLM = 2000÷9999:

• BZT₅ = 25 mgO₂/l

• zawiesiny ogólne = 35 mg/l

• azot ogólny = 15 mgN/l

• fosfor ogólny = 2 mgP/l

4. WYZNACZENIE NIEZBĘDNEGO STOPNIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW.

5. WNIOSKI.

Zdecydowano się na oczyszczalnię ścieków mechaniczno - biologiczną ze względu na duży stopień zmniejszenia zawartości zawiesin ogólnych oraz BZT₅ 96%. W schemacie technologicznym oczyszczalni ścieków będzie złoże biologiczne.

Ćwiczenie II

1. DOBÓR KRATY.

1. Dobowa ilość skratek.

Przewiduje się ręczne oczyszczanie kraty.

2. Ustalenie wymiarów kanału dopływowego.

B = 0,3 m - szerokość kanału 300 mm

Przyjęty spadek i = 1 ‰

3. Rodzaj kraty.

Przewidziano umieszczenia kraty nad piaskownikiem na przewodzie doprowadzającym do niego ścieki. Z katalogu dobrano kratę typu A - o głębokości kanału 700 mm i prześwitach 4 mm. Przy powyższej szerokości kanału, czyli 300 mm krata będzie miała wysokość napływu 24,0 mm przy 200 mm. Krata będzie miała przekrój kołowy dopasowany do kształtu przewodu.

2. PIASKOWNIK PIONOWY.

Piaskownik jest urządzeniem do usuwania zanieczyszczeń ziarnistych typu mineralnego ze ścieków. W Piaskownikach pionowych ziarna opadają w sposób pionowy w sposób przeciwny do przepływu ścieków. Piaskowniki są więc urządzeniami przepływowymi budowanymi w postaci koryt lub komór.

Piaskownik pionowy składa się zazwyczaj z następujących części :

• Sprężarki lub dmuchawy powietrza

• Podnośnika powietrznego

• Przewodów tłocznych dla wody, powietrza i mieszaniny powietrza, ścieków i piasku

Dane:

Q_hmax = 32,5 m³/h

Q_hśr = 20,3 m³/h

Q_hmin = 13,7 m³/h

Q_deszcz = 540 m³/h

1. Obciążenie hydrauliczne.

gdzie:

v_o = 0,014 m/s

Obciążenie hydrauliczne Q_h mieści się w zakresie <24,72>
co odpowiada przyjętej prędkości wznoszenia.

2. Powierzchnia piaskownika.

- przy max. przepływie ścieków i pogodzie deszczowej,

- przy max. przepływie ścieków i pogodzie bezdeszczowej,

- przy min. przepływie ścieków i pogodzie bezdeszczowej.

Przyjęto jeden piaskownik każdy o powierzchni A = 11,4 m².

3. Średnica piaskownika.

Pole dla zwiększonej średnicy wynosi 11,5 m².

4. Część stożkowa.

• Wysokość części stożkowej:

• Pojemność części stożkowej:

5. Wysokość części cylindrycznej.

gdzie:

τ = 3,0 min - czas przepływu.

6. Wysokość całkowita.

7. Obliczenie pierścieni współśrodkowych.

Wypełnienia w kanale dopływowym wynoszą odpowiednio 0,22, 0,34 i 0,56 m. Straty hydrauliczne w piaskowniku są nieznaczne i dlatego też można je pominąć a krawędzie przelewowe pierścieni usytuowano na poziomie zwierciadła ścieków w kanale dopływowym pomniejszonym o h przelewu.

• Pierścień 1 (licząc od zewnątrz do środka koła) - dla przepływu minimalnego i pogody bezdeszczowej:

• Pierścień 2 (licząc od zewnątrz do środka koła) - dla przepływu maksymalnego i pogody bezdeszczowej:

• Pierścień 3 (licząc od zewnątrz do środka koła) - dla przepływu maksymalnego i pogody deszczowej:

Piaskownik przedstawiono na Rys. 2

Ćwiczenie III

OSADNIK WSTĘPNY PIONOWY.

1. Sumaryczna objętość części przepływowej osadników.

gdzie:

Q_hmax = 32,5 m³/h - maksymalny przepływ obliczeniowy

t_p = 2,2 h - wymagany czas przepływu ścieków

2. Sumaryczna powierzchnia części sedymentacyjnej osadników w planie.

gdzie:

q_f = 1,3 m/h - obciążenie hydrauliczne

3. Wysokość części przepływowej osadników.

- warunek zachowania wymaganej wysokości części przepływowej spełniony.

4. Sumaryczna powierzchnia przekroju poprzecznego rur środkowych.

gdzie:

ν_r = 0,1 m/s - prędkość przepływu ścieków w rurze środkowej w kierunku pionowym ku dołowi.

5. Całkowita powierzchnia osadników.

6. Liczba osadników, powierzchnia osadników i ich średnica oraz średnica rury środkowej.

Przy wymaganej powierzchni osadników 25,09 m² przyjęto osadnik o średnicy D = 3 m.

Wymagana średnica rury środkowej wynosi:

7. Sprawdzenie warunków dotyczących poszczególnych wymiarów i wartości liczby Re i Fr.

• D= 3 m < 10 m

• H = 2,9 m > 2,75 m

• promień hydrauliczny osadnika:

• pionowa prędkość przepływu ścieków:

• liczba Reynoldsa:

gdzie:

- współczynnik lepkości kinematycznej dla

• liczba Froude'a:

8. Doprowadzenie ścieków do osadnika.

Ścieki doprowadzane są przewodem o przekroju kołowym, którego zakończenie będzie wprowadzone do rury środkowej. Po przepłynięciu przez rurę środkową zakończoną rozszerzeniem w kształcie stożka ściętego, ścieki odbijają się od tarczy odbijającej umieszczonej bezpośrednio pod zakończeniem rury środkowej.

• Średnicę przewodu doprowadzającego ustalono przy założeniu, że prędkość przepływu ścieków nie przekroczy
  i wówczas średnica wyniesie:

przyjęto d_d = 0,10 m

• Średnica dolnego zakończenia rury środkowej:

przyjęto d₁ = 0,5 m

• Wysokość stożka ściętego tworzącego zakończenie rury środkowej:

• Średnica tarczy odbijającej:

• Odległość tarczy odbijającej od dolnego zakończenia rury środkowej:

gdzie:

- prędkość ścieków po odbici od tarczy

9. Wysokość części stożkowej osadnika.

gdzie:

- średnica dolnej podstawy osadnika

- kąt nachylenia ścian stożka względem poziomu

10. Objętość części stożkowej osadnika.

11. Całkowita wysokość osadnika.

gdzie:

- wysokość części nie wypełnionej ściekami

- wysokość części neutralnej

12. Odprowadzenie ścieków z osadnika.

Przewidziano odprowadzenie ścieków sklarowanych z osadnika za pomocą przelewów pilastych do koryt zbiorczych zasilanych jednostronnie.

• Wymagany przekrój koryt zbiorczych:

- prędkość przepływu ścieków sklarowanych w korycie zbiorczym

Przyjęto koryto prostokątne o wymiarach szerokość b_k = 0,2 m, wysokość h_k = 0,15 m.

Koryto będzie napełnione
. Koryto będzie umieszczone przy zewnętrznej krawędzi osadnika.

• Długość krawędzi przelewowej:

• Obciążenie krawędzi przelewowej:

13. Odprowadzenie ścieków z osadnika.

Osad z części osadowej usuwany jest za pośrednictwem zanurzonego w osadniku przewodu (o średnicy 200 mm) wskutek działania ciśnienia hydrostatycznego ścieków. Wylot tego przewodu znajduje się 1,4 m ponad górną krawędzią części osadowej. Gdy zasuwa umieszczona na tym przewodzie zostanie otworzona osad zostanie wypchnięty samoczynnie poprzez działanie ciężaru wody.

Wymiary osadnika przedstawiono na Rys. 3

Ćwiczenie IV

1. OBLICZENIA ZŁOŻA BIOLOGICZNEGO.

Projektowana oczyszczalnia ścieków obsługuje 2500 RLM, więc złoża biologiczne ma za zadanie redukcję wskaźników BZT₅ i N_og. Układ technologiczny będzie się składał ze złóż denitryfikujących i nitryfikujących. Pierwsze w ciągu będzie się znajdować złoże denitryfikujące, gdzie będą trafiać ścieki z recyrkulacji bogate w azotany. Kolejnym elementem będzie złoże nitryfikujące, gdzie azot amonowy będzie utleniany do azotanów. Na obu złożach będzie zachodzić redukcja BZT₅

1. Charakterystyka ścieków surowych.

• Ładunki zanieczyszczeń:

• Ł_BZT5 = 150,0 kg/d

• Ł_N = 22,8 kg/d

• Stężenia zanieczyszczeń:

• S_BZT5 = 0,706 kg/m³ = 706,0 g/m³

• S_N = 0,107 kg/m³ = 107,0 g/m³

2. Charakterystyka ścieków dopływających do komory.

Dla czasu przepływu w osadniku wstępnym ok. 1.5h:

	Założona sprawność oczyszczania ścieków w części mechanicznej η	Ładunek Zanieczyszczeń Łx(1-η) [kg/d]	Stężenie zanieczyszczeń Sx=Łx/Q [g/m^3]
BZT5	30%	105	494
azot ogólny	9%	21	99

3. Wypełnienie złoża.

Projektowane złoże ma wypełnienie z tworzyw sztucznych, o powierzchni właściwej równej F_w = 200 m²/m³. Dla takiego parametru według wytycznych ATV-DVWK-A135 obciążenie objętości złoża nitryfikującego ładunkami wynosi:

B_R,BZT = 0,6 kgBZT₅/m³d

B_R,TKN = 0,15 kgN_og/m³d

4. Pojemność denitryfikacji.

gdzie:

S_NO3,D = 99,0 g/m³ - stężenie azotu do denitryfikacji,

C_BZT,ZB = 494,0 g/m³ - stężenie BZT₅ w ściekach na dopływie do części biologicznej, bez uwzględnienia recyrkulacji.

Dla takiej wartości według wytycznych ATV-DVWK-A135 redukcja BZT_5, bez osadników pośrednich, przy wymaganej redukcji azotanów na złożu denitryfikującym wynosi 85 %.

5. Objętość złoża nitryfikującego V_TK.

gdzie:

V_TK,C - objętość przeznaczona na utlenianie związków organicznych

V_TK,N - objętość przeznaczona na utlenianie azotu amonowego

• Objętość części utleniających związki organiczne i azotu:

gdzie:

Ł_x - ładunek wskaźnika na dopływie części biologicznej [kg/d]

B_x - obciążenie ładunkiem wskaźnika [kg_x/m³d]

Objętość utleniająca BZT₅ została podzielona pomiędzy złoża denitryfikujące i nitryfikujące uwzględniając redukcję wskaźnika na pierwszym z nich. W ten sposób na złoże nitryfikujące przypada 26,3 m³, a na denitryfikujące 140 m³. Objętość całego złoża nitryfikującego:

• Złoża biologiczne funkcjonują poprawnie, gdy stężenie BZT₅ na dopływie nie przekracza C_BZT,ZB,RF = 150 mg/l. Gdy są na dopływie większe wartości, to stosuje się recyrkulację ścieków oczyszczonych zza osadnika wtórnego przed cześć biologiczną. Stopień recyrkulacji:

Przepływ recyrkulacyjny:

gdzie:

Q_t = 32,5 m³/h - przepływ godzinowy maksymalny.

• Przepływ ścieków przez złoża:

• Powierzchnia złoża nitryfikującego:

gdzie:

q_A,TK = 0,8 m/h - obciążenie hydrauliczne.

• Wysokość złoża nitryfikującego:

Przyjęto h_TK = 1,1 m.

• Powierzchnia złoża denitryfikującego:

gdzie:

q_A,TK = 3,0 m/h - obciążenie hydrauliczne

• Wysokość złoża denitryfikującego:

Przyjęto h_TD = 4,1 m.

6. Wymiary pojedynczego złoża.

Przyjęto wariant jedno złoże ze studzienką na zraszacz obrotowy w środku o średnicy d₁ = 1,5 m i o grubości jej ścianek d = 0,15 m.

• Średnica złoża nitryfikującego:

• Średnica złoża denitryfikującego:

2. OBLICZENIA OSADNIKA WTÓRNEGO.

Jako osadnik wtórny zastosowano osadnik poziomy radialny. Ponieważ zamontowano go za złożami biologicznymi, a przed poborem ścieków oczyszczonych do recyrkulacji, to przepływ jest zwiększony o stopień recyrkulacji.

1. Sumaryczna objętość osadników.

gdzie:

Q = 121,9 m³/h - przepływ ścieków

t = 2,5 h - czas przepływu

2. Sumaryczna powierzchnia osadników.

gdzie:

H = 2,0 m - głębokość czynna osadnika w środku drogi sedymentacji

• Obciążenie hydrauliczne dla policzonej powierzchni:

Warunek został spełniony q < 1,2 m³/m²h.

3. Dobór ilości osadników.

Dobiera się jeden osadnik o powierzchni F = 152,5 m².

4. Średnica osadnika.

Dobrano średnice pojedynczego osadnika wynoszącą D = 14,0 m.

5. Sprawdzenie parametrów technologicznych i korekta wymiarów.

• Powierzchnia pojedynczego osadnika o średnicy D = 14,0 m, przy założeniu, że studzienka wlotowa ma średnicę d_w = 3,0 m:

• Objętość pojedynczego osadnika przy średniej czynnej głębokości H = 2,0 m:

• Sprawdzenie czasu zatrzymania:

zgodnie z przyjętym czasem

• Sprawdzenie obciążenia hydraulicznego:

nie przekracza wartości granicznej

6. Wyznaczenie całkowitej głębokości osadnika.

• Całkowitą głębokość osadnika w środku drogi przepływu ścieków H:

gdzie:

H = 2,0 m - średnia czynna głębokość osadnika

h₁ = 0,4 m - wysokość części nie wypełnionej ściekami

h₂ = 0,5 m - wysokość części osadowej

• Całkowita głębokość osadnika przy studzience wlotowej do osadnika H_w, przy spadku jego dna i = 3%:

• Całkowita głębokość osadnika przy obwodzie osadnika H_o, przy spadku jego dna i = 3%:

7. Doprowadzenie ścieków do osadnika.

Ścieki będą doprowadzane do osadnika za pomocą rury zakończonej wlotem do studzienki wlotowej o średnicy 3,0 m. Przyjmuje się, że prędkość przepływu mieszaniny ścieków i osadu czynnego w przewodzie doprowadzającym v = 0,6 m/s. Wymagana średnica przewodu doprowadzającego ścieki:

przyjmuje się d = 0,3 m.

Przewód doprowadzający ścieki w górnej części będzie zakończony rozszerzeniem o średnicy d₁ = 0,6 m.

Wypływ ścieków ze studzienki do osadnika nastąpi przez wloty typu Stengel.

8. Odprowadzenie ścieków z osadnika.

Sklarowane ścieki będą odprowadzane z osadnika przez przelewy pilaste o kącie rozwarcia 90°, umieszczone na całym obwodzie osadnika. Przyjmuje się, że prędkość przepływu ścieków sklarowanych w korycie zbiorczym v_k = 0,8 m/s.

• Wymagany przekrój koryta zbiorczego:

przyjmuje się koryto prostokątne o wymiarach:

• szerokość: b_k = 0,5 m

• wysokość: h_k = 0,08 m

• napełnienie: h_c = f_k/b_k = 0,042/0,5 = 0,079 m

• Długość krawędzi przelewowej:

Ćwiczenie V

1. OBLICZENIA KOMORY OSADU CZYNNEGO.

Azot usuwany w procesie denitryfikacji. Fosfor usuwany poprzez strącanie symultaniczne (wielopunktowe dodawanie reagenta bezpośrednio do komory napowietrzania). Wiek osadu w zależności od wielkości oczyszczalni: WO = 15 d.

1. Charakterystyka ścieków surowych.

• Ładunki zanieczyszczeń:

• Ł_BZT5 = 150,0 kg/d

• Ł_zaw.og. = 197,5 kg/d

• Ł_N = 22,8 kg/d

• Ł_P = 4,95 kg/d

• Stężenia zanieczyszczeń:

• S_BZT5 = 0,706 kg/m³ = 706,0 g/m³

• S_zaw.og. = 0,929 kg/m³ = 929,0 g/m³

• S_N = 0,107 kg/m³ = 107,0 g/m³

• S_P = 0,023 kg/m³ = 23,0 g/m³

2. Charakterystyka ścieków dopływających do komory.

Dla czasu przepływu w osadniku wstępnym ok. 1,5h

	Założona sprawność oczyszczania ścieków w części mechanicznej η	Ładunek Zanieczyszczeń Łx(1-η) [kg/d]	Stężenie zanieczyszczeń Sx=Łx/Q [g/m^3]
BZT5	30%	105	494
zawiesiny ogólne	50%	99	466
azot ogólny	9%	21	99
fosfor ogólny	8%	4,55	21

3. Bilans fosforu.

• Fosfor w dopływie:

Ł_p = P_dopł = 4,95 kg/d

• Fosfor w osadzie nadmiernym:

P_og = 0,01 · Ł_BZT5 = 0,01 · 105 = 1,05 kg/d

• Fosfor w odpływie (2,0 g P/m³):

P_odpł = 0,002 · Q_dśr = 0,002 · 212,5 = 0,42 kg/d

• Fosfor do strącenia:

P_str = P_dopł - P_odpł - P_og = 4,95 - 0,42 - 1,05 = 3,48 kg/d

4. Bilans azotu.

• Azot wynoszony z zawiesiną do osadników wtórnych (2 g N_zaw/m³):

N_og = 0,002 · Q_dśr = 0,002 · 212,5 = 0,42 kg/d

• Azot amonowy w odpływie (6 g N-NH₄/m³):

N_NH4 = 0,006 · Q_dśr = 0,006 · 212,5 = 1,27 kg/d

• Azot w osadzie nadmiernym (5% BZT₅):

N_BZT5 = 0,05 · Ł_BZT5 = 0,05 · 105 = 5,25 kg/d

• Azot azotanowy w odpływie (7 g N-NO₃/m³):

N_NO3 = 0,007 · Q _dśr = 0,007 · 212,5 = 1,5 kg/d

• Azot do nitryfikacji:

N_utl = N_{dopł do komory} - N_og - N_BZT5 - N_N-NH4

N_utl = 21,0 - 0,42 - 5,25 - 1,27 = 14,06 kg/d

• Azot do denitryfikacji:

N_den = N_utl - N_NO3 = 14,06 - 1,5 = 12,56 kg/d

5. Stopień redukcji azotanów.

Na podstawie wyznaczonego stopnia redukcji azotanów wyznacza się minimalny stopień recyrkulacji RF = 4,0.

6. Wyznaczenie wartości współczynnika denitryfikacji.

7. Określenie udziału objętościowego strefy denitryfikacji.

Współczynnik stosunku objętości komory denitryfikacji do całej komory osadu czynnego określono korzystając z zależności:

gdzie:

N_DNO₃ - azot azotanowy denitryfikowany

BZT₅ - ładunek zanieczyszczeń wyrażony w BZT₅

OV_c - jednostkowe zużycie tlenu, zależy od temperatury i wieku osadu [dla temp T = 10ºC i wieku osadu WO = 15 dni wynosi odpowiednio OV_c = 1,32 kgO₂/kgBZT₅]

V_d/V_oc - stosunek objętości komory denitryfikacji do łącznej objętości komory osadu czynnego

Do dalszych obliczeń przyjęto
.

8. Przyrost osadu (osad nadmierny).

• Przyrost osadu z usuwania BZT₅:

gdzie:

F - współczynnik temperaturowy, wyznacza się ze wzoru:

F = 1,072 ^T-15 = 0,7064

gdzie:

T = T_obl = 10ႰC

• Przyrost osadu w wyniku strącania fosforu:

• Przyrost osadu po części biologicznej:

9. Obciążenie objętości komory.

gdzie:

ON_CB = 1,43 kgsm/kgBZT₅ - przyrost osadu z części biologicznej

TS_BB = 4,0 kg sm/m³ - stężenie osadu w reaktorze biologicznym o zakresie oczyszczania nitryfikacja + denitryfikacja z eliminacją fosforu (strącanie symultaniczne) z osadnikiem wstępnym

10. Objętość komory osadu czynnego.

• Objętość całkowita komory:

• Objętość komory denitryfikacji:

• Objętość komory natlenionej (nitryfikacyjnej):

11. Określenie wymiarów komór osadu czynnego.

Przy projektowaniu komór przyjęto następujące założenia:

• stosunek szerokości do głębokości komory: 1:1

• głębokość zanurzenia rusztu: h₁ = 5 m

• wysokość zwierciadła ścieków: H = 5 m

• szerokość komór: b = 5 m

• Powierzchnia komór nitryfikacji:

Przyjmuje się 1 ciąg, więc B = 5 m.

• Długość komory wynosi:

• Powierzchnia komór denitryfikacji:

• Długość komory wynosi:

• Łączna długość komory osadu czynnego:

12. Obliczenie zapotrzebowania na tlen.

• Zapotrzebowanie do utlenienia związków węgla:

gdzie:

F - współczynnik uwzględniający temperaturę, wyznacza się ze wzoru:

F = 1,072 ^T-15 = 0,7064

gdzie:

T = T_obl = 10ႰC

OV_c - jednostkowe zużycie tlenu, zależy od temperatury i wieku osadu [dla temp T = 10ºC i wieku osadu WO = 15 dni wynosi odpowiednio OV_c = 1,32 kgO₂/kgBZT₅]

• Zapotrzebowanie na tlen dla utlenienia związków azotu:

gdzie:

N_eNO₃ = 1,5 kg/d - azot azotanowy w odpływie

N_DNO₃ = 12,56 kg/d - azot azotanowy denitryfikowany

13. Całkowite zapotrzebowanie na tlen.

gdzie:

C_s - stężenie maksymalne tlenu ze względu na rozpuszczalność w danej temperaturze

C_x = 2 mg/dm³ - wymagane stężenie tlenu w komorze

f_c - współczynnik uwzględniający nierównomierność związków węgla w ściekach dopływających

f_N - współczynnik uwzględniający nierównomierność związków węgla w ściekach dopływających

• Maksymalne obciążenie związkami węgla T = 10ºC:

OV_c = 1,32 kgO₂/kgBZT₅

f_c = 1,15, f_N = 1,0

• Maksymalne obciążenie związkami azotu T = 10ºC:

OV_c = 1,32 kgO₂/kgBZT₅

f_c = 1,1, f_N = 2,0

OV_N = 0,62 kgO₂/kgBZT₅

• Maksymalne obciążenie związkami węgla T = 10ºC:

OV_c = 1,6 kgO₂/kgBZT₅

f_c = 1,15, f_N = 1,0

• Maksymalne obciążenie związkami azotu T = 10ºC:

OV_C = 1,6 kgO₂/kgBZT₅

f_c = 1,1, f_N = 2,0

OV_N = 0,27 kgO₂/kgBZT₅

14. Całkowite dobowe i godzinne zapotrzebowanie na tlen.

• Całkowite dobowe zapotrzebowanie na tlen:

• Całkowite godzinowe zapotrzebowanie na tlen:

2. OBLICZENIA DOTYCZĄCE OSADNIKA WTÓRNEGO POZIOMEGO PODŁUŻNEGO.

Jako osadnik wtórny zastosowano osadnik poziomy radialny. Podstawową daną wyjściową jest maksymalny dopływ ścieków: Q_hmax = 32,5 m³/h. Czas zatrzymania: t = 2 h.

1. Hydrauliczne obciążenie powierzchni q_A.

gdzie:

q_SV = 400 l/m²h - obciążenie objętością osadu q_SV ≤ 450 l/m²⋅h

TS_BB = 4,0 kg_sm/m³ - stężenie osadu czynnego w odpływie

ISV = 100 l/kg - indeks osadu

2. Powierzchnia osadnika.

gdzie:

q_A = 1 m/h - hydrauliczne obciążenie powierzchni

3. Ustalenie głębokości osadnika (zgodnie z ATV-DVWK-A 131p).

• Strefa ścieków sklarowanych - strefa bezpieczeństwa h₁= 0,6 m

• Strefa rozdziału h₂:

gdzie:

q_A = 500 m³ - hydrauliczne obciążenie powierzchni

RV = 1 - stopień recyrkulacji

VSV = 500 m³ - objętość osadu po 0,5 h sedymentacji porównawcza

• Strefa gromadzenia:

gdzie:

TS_BB = 4,0 kg_sm/m³ - stężenie osadu czynnego w odpływie

ISV = 100 l/kg - indeks osadu

q_A = 1,0 m/h - hydrauliczne obciążenie powierzchni

RV = 1 - stopień recyrkulacji

• Strefa zagęszczania i zgarniania:

gdzie:

C = 1100 l/m³ - stężenie osadu zależne od czasu zagęszczania

t_E = 2h - czas zagęszczania

• Łączna wysokość wynosi:

Przyjęto: H = 4,8 m.

4. Niezbędna powierzchnia lustra wody w osadniku.

gdzie:

q_A = 1 m/h - hydrauliczne obciążenie powierzchni

5. Średnica osadnika.

Przyjęto: d = 7,0 m.

6. Objętość części przepływowej osadnika.

7. Czas przepływu ścieków.

3. PARAMETRY URZĄDZEŃ MECHANICZNYCH NIEZBĘDNYCH DO PROWADZENIA PROCESU OSADU CZYNNEGO.

1. System natleniania i mieszania komory nitryfikacji.

Przyjmuje się system napowietrzania drobnopęcherzykowego. Taki przyjęty system spełniają również funkcje mieszania osadu i utrzymywania go w stanie zawieszonym. Układ składa się z dmuchaw, dyfuzorów oraz rusztu przydennego.

• Parametry pracy komory napowietrzania:

• głębokość zanurzenia rusztu: H = 5,0 m

• doprowadzana ilość tlenu: Z_td/Q_d,śr=1,3 kgO₂/m³

• wskaźnik zagęszczenia dysków: z = 4,0 m²/dysze

• zapotrzebowanie na moc 6 Wh/m³m _{głębokości}

• moc instalowana >10 W/m³

• Dla założonego systemu drobnopęcherzykowego napowietrzania i 90% oczyszczenia ścieków określa się:

• wykorzystanie tlenu z powietrza: 11 %

• zapotrzebowanie powietrza (przy potrzebie doprowadzenia ok. 3,29 kgO₂/kgBZT₅), zakładając, że 1 m³ powietrza zawiera 280 g tlenu:

Q_p = (3290·100)/(280·11) = 106,8 m³/kgBZT_{5 usuniętego}

• Dla założonego stopnia oczyszczenia ścieków (90%) określa się:

• ładunek BZT₅ usuniętego:
  

• ilość potrzebnego powietrza dostarczanego przez dmuchawy (obciążenie dmuchaw):
  

• Ze względu na znaczną głębokość zanurzenia rusztu ilość potrzebnego powietrza zwiększono 1,5-krotnie i będzie ona wynosić:

Q_d^` = Q_d ·1,5 = 420,5 ·1,5 = 630,7 m³/h = 10,5 m³/min

• Określa się ilość dysz:
  

• Czas napowietrzania dla dopływu średniego:
  

2. System mieszania w komorze denitryfikacyjnej.

• Moc mieszadeł:

gdzie:

N_j = 8 W/m³ - jednostkowe zapotrzebowanie mocy, wskaźnik mocy mieszadła

V_DN = 224 m³ - objętość komory denitryfikacji

W komorze zainstalowano 4 mieszadła. Zapotrzebowanie na moc dla jednego mieszadła wynosi: N_m1 = 1,792/4 = 0,448 kW.

4. SPOSÓB STEROWANIA I AUTOMATYKI PRACY KOMÓR OSADU CZYNNEGO.

• Ilość tlenu potrzebna do utrzymania procesu oczyszczania regulowana jest na podstawie pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego przez sondy tlenowe zamontowane na bloku biologicznym.

• Komputer na dyspozytorni steruje pracą dmuchaw.

• Obieg recyrkulacji realizowany jest za pomocą pomp ślimakowych:

• recyrkulacja wewnętrzna - z komory nitryfikacyjno-defosfatacyjnej do komory denitryfikacji

• recyrkulacja zewnętrzna - z komory osadnika wtórnego do komory denitryfikacji

• Stacja dozowania PIX-u: zbiorniki cylindryczne, zespół dozujący (pompy dozujące).

Ćwiczenie VI

BILANS OSADÓW POWSTAJĄCYCH W MECHANICZNO BIOLOGICZNEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW Z OSADNIKAMI WSTĘPNYMI, REAKTORAMI Z OSADEM CZYNNYM ORAZ WTÓRNYM STRĄCANIEM FOSFORU KOAGULANTEM PIX.

1. Charakterystyka ścieków surowych.

• Ładunki zanieczyszczeń:

• Ł_BZT5 = 150,0 kg/d

• Ł_zaw.og. = 197,5 kg/d

• Ł_N = 22,8 kg/d

• Ł_P = 4,95 kg/d

• Stężenia zanieczyszczeń:

• S_BZT5 = 0,706 kg/m³ = 706,0 g/m³

• S_zaw.og. = 0,929 kg/m³ = 929,0 g/m³

• S_N = 0,107 kg/m³ = 107,0 g/m³

• S_P = 0,023 kg/m³ = 23,0 g/m³

2. Charakterystyka ścieków dopływających do komory.

Dla czasu przepływu w osadniku wstępnym ok. 1,5h

	Założona sprawność oczyszczania ścieków w części mechanicznej η	Ładunek Zanieczyszczeń Łx(1-η) [kg/d]	Stężenie zanieczyszczeń Sx=Łx/Q [g/m^3]
BZT5	30%	105	494
zawiesiny ogólne	50%	99	466
azot ogólny	9%	21	99
fosfor ogólny	8%	4,55	21

3. Bilans osadu.

• Przyrost osadu z redukcji biologicznej:

• przyrost osadu z usuwania BZT₅:

gdzie:

W = 15 dni - wiek osadu

F - współczynnik uwzględniający temperaturę, wyznacza się ze wzoru:

F = 1,072 ^T-15 = 0,7064

gdzie:

T = T_obl = 10ႰC

• przyrost osadu w wyniku strącania fosforu:

• Przyrost osadu po części biologicznej:

• obliczanie przyrostu osadu z redukcji na osadnikach wstępnych:

• całkowity przyrost osadu (osad nadmierny):

4. Masa i objętość osadu.

• Osad wstępny:

• sucha masa osadu wstępnego:

gdzie:

Q_dśr = 212,5 m³/d - średni dobowy dopływ ścieków

S_ZO = 0,929 kg/m³ - średnie stężenie zawiesiny ogólnej w ściekach dopływających do osadnika

η_ZO = 50 % - sprawność usuwania zawiesiny w osadniku

• objętość osadu wstępnego:

gdzie:

w = 99 % - uwodnienie osadu

• objętość osadu wstępnego zagęszczanego:

gdzie:

w_zag = 97 % - uwodnienie osadu zagęszczanego

• Nadmierny osad czynny:

• sucha masa nadmiernego osadu czynnego:

• objętość osadu nadmiernego czynnego:

gdzie:

w^Nad = 99 % - uwodnienie osadu nadmiernego

• objętość nadmiernego osadu czynnego zagęszczanego:

gdzie:

w_zag = 95 % - uwodnienie osadu zagęszczanego

31

---