PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W ELBLĄGU

INSTYTUT POLITECHNICZNY

OCHRONA ŚRODOWISKA

Inżynieria ekologiczna

PROJEKT OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

Wykonała:

Katarzyna Serdeczna

Nr indeksu 7597

Prowadzący:

mgr Dominika Iskra - Świercz

Spis treści

I. Dane wyjściowe projektu

1. Liczba mieszkańców:

M = 90 tys.

2. Udział w grupach [%]:

5	4	3	2	1
10	25	35	20	10

3. Ilość ścieków dowożonych:

Q_dśrd = 130 m³/d

4. Rodzaj zakładu:

Masarnia

5.Przepływ średni dobowy dla ścieków przemysłowych:

Q_pśrd = 260 m³/d

6.Wspólczynnik nierównomierności dobowej:

N_pd = 3,0

7.Współczynnik nierównomierności godzinowej:

N_ph = 3,0

8.Czas dopływu ścieków przemysłowych:

t_p = 8 h

9. Stężenie danego wskaźnika:

BZT₅ = 2000 g/m³

ChZT = 3500 g/m³

Z_og = 700 g/m³

N_og = 500 g/m³

P_og = 60 g/m³

II. Informacje wstępne

1. Charakterystyka miejscowości dla których projektuje się oczyszczalnię ścieków.

Gmina Katarzyna położona jest w Dolinie Odry i na Równinie Wrocławskiej W projekcie zakłada się budowę stacji uzdatniania wody dla gminy Katarzyna. Gmina Katarzyna to gmina miejsko-wiejska w województwie dolnośląskim, w powiecie wrocławskim ziemskim. W latach 1975-1998 gmina położona była w województwie wrocławskim. Katarzyna jest jedną z dwóch gmin miejsko-wiejskich w Polsce, której siedzibą nie jest miasto - siedziba gminy mieści się w Katarzynie, nie w mieście Siechnice (drugą gminą tego typu są Nowe Skalmierzyce). Jest to także jedyna gmina miejsko-wiejska w Polsce posiadająca wójta, nie burmistrza.

Gmina Katarzyna bezpośrednio graniczy z Wrocławiem, w jego południowo-wschodniej części. Od północy ogranicza ją rzeka Odra. Na obszarze gminy znajdują się 24 miejscowości, które zamieszkuje blisko 90.000 mieszkańców.

Gmina Święta Katarzyna położona jest w Dolinie Odry i na Równinie Wrocławskiej. Graniczy z Wrocławiem w jego południowo-wschodniej części. Blisko 40% terenu gminy zajmuje projektowany Park Krajobrazowy Doliny Odry i Oławy, na którego terenie znajdują się jeziorka Kotowickie (Kotowice), Czarna Łacha (Siechnice), łąki i polany w Trestnie, łąki i dolina Oławy pomiędzy Mokrym Dworem a Siechnicami oraz lasy pomiędzy Siechnicami a Kotowicami. Obszar Parku cechuje bogata różnorodność fauny i flory. Łowiska obfitują w wiele gatunków ryb. Występują tu również siedliska rzadkich roślin. Przyroda w gminie to również wiele podworskich parków i drzew pomnikowych.

III. Opis techniczny

1. Podstawa opracowania:

Projekt powstał na zlecenie Urzędu Gminy Katarzyna w województwie Dolnośląskim.

2. Cel opracowania:

Projekt jest zgodny z następującymi obowiązującymi przepisami:

1. Ustawa Prawo Wodne (18 lipca 2001. Dz. U. Nr 115 poz.1229) odnośnie ochrony wód, m.in. zakazu wprowadzania ścieków:

• bezpośrednio do poziomów wodonośnych wód podziemnych,

• do wód powierzchniowych oraz do ziemi,

• do wód stojących,

• do jezior oraz do ich dopływów, jeżeli czas dopływu ścieków do jeziora byłby krótszy niż jedna doba,

• do ziemi, jeżeli stopień oczyszczenia ścieków lub miąższość warstwy gruntu nad zwierciadłem wód podziemnych nie stanowi zabezpieczenia tych wód przed zanieczyszczeniem.

2. Ustawa Prawo ochrony środowiska ( 27 kwietnia 2001 r. Dz. U. Nr 62, poz. 627), odnośnie spełnienia wymagań ochrony środowiska - art. 76.

1. Zakres opracowania:

• Analiza bilansu ścieków ze zlewni oczyszczalni;

• Wybór optymalnego układu procesów i urządzeń stosowanych w oczyszczalni ścieków;

• Obliczenia technologiczne wybranych urządzeń;

• Przedstawienie wyników w postaci graficznej.

1. Odbiornik ścieków:

Nysa Kłodzka jest rzeka w zachodniej Polsce. Długość 181,7 km, powierzchnia dorzecza 4565 km². Płynie przez województwo dolnośląskie i opolskie. Źródła w Sudetach, w Grupie Śnieżnika. Przepływa przez Kotlinę Kłodzką, Góry Bardzkie, Przedgórze Sudeckie i Nizinę Śląską. Uchodzi do Odry. W górnym biegu liczne wodospady i bystrza (rodzaj progów rzecznych), poniżej rzeka meandruje. Główne dopływy: Bystrzyca, Ścinawka, Budzówka, Wilczka, Biała Głuchołaska, Biała Lądecka. Większe miejscowości: Międzylesie, Bystrzyca Kłodzka, Kłodzko, Bardo, Paczków, Otmuchów, Nysa. Wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej (Otmuchowski Zbiornik Wodny i Nyskie Jezioro) i do turystyki kajakowej. U podnóża Gór Bystrzyckich nad Nysą Kłodzką leży Długopole Zdrój, uzdrowisko i ośrodek wypoczynkowy, a także punkt wyjściowy wycieczek w Góry Bystrzyckie. Rzeka ma charakter górski; średni spadek wynosi 9,05‰, przepływ - ok. 38 m³/s, a przy stanach powodziowych - do 1360 m³/s. Znaczące spadki rzeki powodują szybki spływ powierzchniowy i gwałtowne powstawanie fali powodziowej. Koryto rzeki jest częściowo uregulowane, na terenie centrum miasta umocnione kamiennym murem o wysokości 4 m.

Przeprowadzone badania jakości wód Nysy Kłodzkiej wykazały, iż woda ta nie zawiera szczególnie szkodliwych i niebezpiecznych substancji takich jak: fenole, detergenty, zanieczyszczenia bakteriologiczne, a metale ciężkie jak arsen, kadm, miedź, ołów występują w ilościach śladowych. Natomiast podstawowe parametry określające stan czystości wód kształtują się na następującym poziomie:

• BZT₅ = 6 gO₂ /m³ (III klasa),

• ChZT = 28 gO₂/m³ (II klasa),

• Zog = 28 g/m³ (III klasa),

• Nog = 5 g /m³ (I klasa),

• Pog = 0,7 g P/m³ (III klasa).

4. Bilans ścieków surowych:

1. Ścieki bytowe dostarczane kanalizacją:

MG	qw	qs	Qbśrd	tb	Qbśrh	Ndw	Nhw	Nds	Nhs	Qbmaxd	Qbmaxh	Qbminh
[M]	[dm^3/ (Mxd)]	[dm^3/ (Mxd)]	[m^3/d]	[h/d]	[m^3/h]	-	-	-	-	[m^3/d]	[m^3/h]	[m^3/h]
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
9000	160	160	1440	12	120,0	1,5	1,60	1,50	1,60	2160,00	288,00	36,00
22500	100	100	2250	14	160,7	1,4	1,55	1,40	1,55	3150,00	348,74	40,18
31500	90	90	2835	14	202,5	1,5	2,50	1,35	2,25	3827,25	615,09	40,50
18000	60	57	1026	12	85,5	1,7	2,70	1,36	2,16	1395,36	251,16	8,55
9000	30	24	216	12	18,0	2,0	3,00	3,00	6,00	648,00	324,00	0
Σ	-	-	Σ	-	Σ	-	-	-	-	Σ	Σ	Σ
90000	-	-	7767	-	586,7	-	-	-	-	11180,61	1826,99	125,23

2. Przepływy charakterystyczne ścieków dowożonych taborem asenizacyjnym:

Q_{d śrd} = 130 [m³/d]
Q_{d śrh} = Q_{d śrd} /10h = 13 [m³/h]
Q_{d maxd} = N_dd· Q_dśrd = 2,5· 130 = 325 [m³/d]
Q_{d maxh} = Q_{d śrh} · N_dd· N_nd = 13 · 2,5 · 4,0 = 130 [m³/h]

Q_{d minh} = 0 [m³/h]

3. Przepływy charakterystyczne dla ścieków przemysłowych:

Q_{p śrd} = 260 [m³/d]
Q_{p śrh} = Q_{p śrd} /t_p = 260/8 = 32,5 [m³/h]
Q_{p maxd} = Q_{p śrd} · N_pd = 260 · 3,0 = 780 [m³/d]
Q_{p maxh} = Q_{p śrh} · N_pd · N_ph = 31,6 · 3,0 · 3,0 = 292,5 [m³/h]
Q_{p minh} = 0 [m³/h] ponieważ czas pracy t_p=8h

4. Całkowite sumy przepływów:

Q_śrd = Q_{b śrd} + Q_{d śrd} + Q_{p śrd} = 7767+130 + 260 = 8157 [m³/d]
Q_śrh = Q_{b śrh} + Q_{d śrh} + Q_{p śrh} = 586,7 + 13 + 32,5 = 632,2 [m³/h]
Q_maxd = Q_{b maxd} + Q_{d maxd} + Q_{p maxd} = 11180,61 + 325 + 780 = 28848,41 [m³/d]
Q_maxh = Q_{b maxh} + Q_{d maxh} + Q_{p maxh} = 1826,99 + 130 + 292,5 = 2249,49 [m³/h]
Q_minh = Q_{b minh} + Q_{d minh} + Q_{p minh} = 125,23 [m³/h]

5. Ładunki zanieczyszczeń w ściekach surowych:

1. Ładunki jednostkowe:

BZT₅ = 60 g O₂/(Mxd)

ChZT = 120 g O₂/(Mxd)
Zog = 65 g/(Mxd)
Nog = 11 g N/(Mxd)
Pog = 2,5 g P/(Mxd)

2. Ładunki rzeczywiste:

Łb_Bzt5 = (Ł_Bzt5 ·M)/1000 = 60 · 90 = 5400 [kg O₂/d]
Łb_Chzt = (Ł_Chzt ·M)/1000 = 120 · 90 = 10800 [kg O₂/d]
Łb_Zog = (Ł_Zog ·M)/1000 = 65 · 90 = 5850 [kg/d]
Łb_Nog = (Ł_Nog ·M)/1000 = 11 · 90 = 990 [kgN/d]
Łb_Pog = (Ł_Pog ·M)/1000 = 2,5 · 90 = 225 [kgP/d]

3. Średnie stężenie zanieczyszczeń w ściekach dowożonych:

C_{d Bzt5} = 1500 g O₂/m³
C_{d Chzt} = 4000 g O₂/m³
C_{d Zog} = 2500 g/m³
C_{d Nog} = 140 g N/m³
C_{d Pog} = 30g P/m³

1. Ładunek dowożony:

Łd_Bzt5 = C_dBZT5*Q_dśrd/1000=195 [kg O₂/d], analogicznie:
Łd_Chzt = 520 [kg O₂/d]
Łd_Zog = 325 [kg/d]
Łd_Nog = 18,2 [kg N/d]
Łd_Pog = 3,9 [kg P/d]

2. Ładunek ścieków przemysłowych:

Łp_Bzt5 = C_pBZT5*Q_pśrd/1000= 468 [kg O₂/d], analogicznie:
Łp_Chzt = 780 [kg O₂/d]
Łp_Zog = 143 [kg/d]
Łp_Nog = 130 [kg N/d]
Łp_Pog = 14,3 [kg P/d]

3. Całkowity ładunek w ściekach surowych:

Ł_Bzt5 = Łb_Bzt5 + Łd_Bzt5 + Łp_Bzt5 = 5400 + 195 + 468 = 6063 [kg O₂/d]
Ł_Chzt = Łb_Chzt + Łd_Chzt + Łp_Chzt = 10800 + 520 + 780 = 12100 [kg O₂/d]
Ł_Zog = Łb_Zog + Łd_Zog + Łp_Zog = 5850 + 325 + 143 = 6318 [kg/d]
Ł_Nog = Łb_Nog + Łd_Nog + Łp_Nog = 990 + 18,2 + 130 = 1138,2 [kg N/d]
Ł_Pog = Łb_Pog + Łd_Pog + Łp_Pog = 180 + 3,9 + 14,3 = 198,2 [kg P/d]

4. Stężenie miarodajne:

C_{o Bzt5} = Ł_BZT5/Q_śrd*1000= 6063/8157*1000=743,29 [g O₂/m³], analogicznie:
C_{o Chzt} = 1483,39 [g O₂/m³]
C_{o Zog} = 774,55 [g/m³]
C_{o Nog} = 139,54 [g N/m³]
C_{o Pog} = 24,29 [g P/m³]

1. Równoważna liczba mieszkańców:

RLM = Ł_Bzt5 / Łj_Bzt5 = 6063/0,06 = 101050 [M]

4. Charakterystyka ścieków oczyszczonych:

Dla projektowanej oczyszczalni, stężenia ścieków na odpływie powinny posiadać następujące parametry:

C_{e Bzt5} =15 [g O₂/m³]
C_{e Chzt} = 125 [g O₂/m³]
C_{e Zog} = 35 [g/m³]
C_{e Nog} = 10 [g N/m³]
C_{e Pog} = 1 [g P/m³]

Wymagana efektywność procesu redukcji zanieczyszczeń wynosi:

η_Bzt5 =
[%], analogicznie:
η _Chzt = 91,57 [%]
η _Zog = 95,48 [%]
η _Nog = 92,83 [%]
η _Pog = 95,88 [%]

Rzeczywiste stężenia występujące w rzece:

C_{rz Bzt5} = 6 [g O₂/m³]
C_{rz Chzt} = 28 [g O₂/m³]
C_{rz Zog} = 28 [g/m³]
C_{rz Nog} = 5[g N/m³]
C_{rz Pog} = 0,7 [g P/m³]

Wpływ zrzutu ścieków na jakość wód odbiornika:

SNQ = 4 [m³/s]

Q_śrd = 8157 [m³/d] = 0,094 [m³/s]
















5. Ogólna koncepcja rozwiązania

7.1 Schemat technologiczny procesów:




7.2 Schemat technologiczny urządzeń:




6. Opis urządzeń i obiektów w oczyszczalni ścieków

8.1 Kanał główny

Kanał którym ścieki doprowadzone będą do urządzeń w oczyszczalni, będzie konstrukcją żelbetową z gładką wyprawą betonową o współczynniku szorstkości k = 70




8.2 Komora krat

Kraty służą do usuwania ze ścieków zanieczyszczeń występujących w postaci substancji stałych o stosunkowo dużych rozmiarach. Zasadniczą konstrukcję krat stanowi rząd prętów metalowych najczęściej ustawionych w postaci palisady pochyło lub pionowo w poprzek kanału, którym płyną ścieki.

W oczyszczalniach są stosowane jako urządzenia do wstępnego oczyszczania ścieków. Zadaniem ich jest niedopuszczenie większych zanieczyszczeń do osadników lub innych urządzeń, gdyż osiadające części tych zanieczyszczeń mogłyby być trudno usuwalne z dna osadników, powodować uszkodzenia zgarniaczy oraz pomp osadowych i zatykać przewody osadowe, a części pływające tworzyłyby na powierzchni ścieków zagniwający kożuch. W oczyszczalniach ścieków kraty powinny być w zasadzie zawsze stosowane jako pierwsze urządzenia oczyszczające ścieki przed pozostałymi urządzeniami oczyszczalni.




8.3 Piaskownik napowietrzany

Piaskowniki stosuje się do usuwania ze ścieków ziarnistych zanieczyszczeń mineralnych, takich jak popiół i węgiel, a przede wszystkim piasek. Stosowanie piaskowników w każdej oczyszczalni miejskiej jest konieczne, gdyż w wypadku ich braku piasek byłby zatrzymany dopiero w osadnikach, skąd wraz z osadem byłby transportowany do komór fermentacyjnych.

Stosowanie piaskowników jest wskazane również ze względu na ochronę niektórych części pomp oraz rozdrabniarek przed ścieraniem, ale szkodliwość zawartości piasku w ściekach w tych wypadkach jest znacznie mniejsza i często piaskowniki są budowane dopiero za przepompownią. Powinny być tak skonstruowane i eksploatowane, by zatrzymywały cięższą zawiesinę mineralną.




8.4 Osadnik wstępny

Po usunięciu piasku ścieki zawierają zanieczyszczenia organiczne rozpuszczone, koloidalne i zawiesinę. W osadniku wstępnym dokonuje się usunięcia zawiesin łatwo opadających poprzez zapewnienie wystarczająco powolnego przepływu laminarnego ścieków, pozwalającego opaść zawiesinom, które mają masę niewiele większą od wody - rzędu 1,1g/cm³. Dla porównania piasek ma masę 2,5 razy większą od wody. Osadniki wstępne pełnią następujące funkcje:

• usuwają do 60 - 70% całkowitej zawiesiny organicznej ze ścieków

• usuwają ok. 30% BZT5

• produkują osad wstępny, który poddany fermentacji kwaśnej w celu uzyskania prostych kwasów lotnych pozwala wspomagać biologiczne procesy usuwania fosforu i azotu

• usuwają tłuszcze i oleje

• częściowo wyrównują nierównomierność przepływu i ładunku ścieków dopływających do części biologicznej

• przyczyniają się do zmniejszenia ilości nadmiernego osadu czynnego

W osadnikach wstępnych w wyniku procesu sedymentacji następuje oddzielenie łatwoopadających zawiesin organicznych od ścieków. W osadnikach wstępnych zachodzi również odtłuszczanie.

Efektywność pracy osadników wstępnych zależy od obciążenia hydraulicznego powierzchni zbiornika, czasu przetrzymania ścieków, konfiguracji zbiornika, rodzaju ścieków, rodzaju zawiesin, temperatury i udziału ścieków przemysłowych. Podczas około dwugodzinnej sedymentacji w osadnikach wstępnych zawiesin zawartych w dopływających ściekach miejskich, można uzyskać 70% ich redukcji oraz około 30% redukcji całkowitego BZT5. Jednak uzyskiwane efekty są mniejsze i wynoszą przeciętnie 50 - 60% usunięcia zawiesin i 25% redukcji całkowitego BZT5.

Urządzenia do zgarniania osadu przemieszczają osady do miejsca, z którego są odprowadzane do dalszej przeróbki za pomocą pomp lub grawitacyjnie.

8.5 Komora osadu czynnego

W komorach osadu czynnego (komorach napowietrzania) następuje mieszanie i napowietrzanie ścieków z kłaczkowatymi skupiskami żywych mikroorganizmów, które wykorzystują zanieczyszczenia zawarte w ściekach jako pożywkę.




8.6 Osadnik wtórny

Osadniki wtórne służą do oddzielenia osadu czynnego od oczyszczonych ścieków. Oddzielenie osadu czynnego jest ostatnim krokiem w produkcji oczyszczonych ścieków: klarownych, o stałym wymaganym stężeniu BZT5 i zawiesiny ogólnej. Realizacja tego zadania odbywa się w osadnikach wtórnych.

Sedymentacja zachodząca w osadnikach wtórnych różni się od przeprowadzanej w osadnikach wstępnych. Zawiesiny osadu czynnego występują w osadnikach wtórnych w znacznie wyższych koncentracjach i sedymentują znacznie trudniej, ponieważ są bardzo lekkie. Poza tym wymagany efekt usuwania zawiesin jest znacznie wyższy. Mimo, że osad wtórny gorzej opada niż zawiesina ziarnista (osadnik wstępny), efekt pracy osadnika wtórnego jest znacznie wyższy. Spowodowane jest to kłaczkowaniem osadu w ciężkie, wielkie kłaczki oraz występowaniem warstwy osadu zawieszonego, który w pewnym sensie filtruje odpływające ścieki, wyłapując drobne, lekkie cząstki zawiesiny.

W osadnikach wtórnych następuje klarowanie ścieków i zagęszczanie osadu. Eksploatacja osadnika wtórnego polega na utrzymaniu właściwej grubości warstwy zawieszonej osadu.

Czas przetrzymania ścieków określany jest jako stosunek natężenia przepływu ścieków do objętości osadnika, zmniejszonej o objętość przeznaczoną na zagęszczanie osadu. Wymagany czas przepływu ścieków zależy od wymaganego efektu oczyszczania, stężenia zawiesin i indeksu osadowego. Czas ten wzrasta wraz ze wzrostem wymaganego efektu klarowania ścieków. Najczęściej stosowany czas przetrzymania ścieków w osadniku wtórnym wynosi 2,5 - 3,5h.

Czas przepływu osadu recyrkulowanego przez dolną część osadową osadnika wpływa na stopień zagęszczenia osadu, a więc na jego stężenie. Minimalny czas przebywania osadu w strefie osadowej nie powinien być krótszy niż 0,5h.

Wraz ze wzrostem temperatury efekt sedymentacji poprawia się.

8.7 Instalacja do chemicznego strącania fosforu

Instalacja do chemicznego strącania fosforu składa się z pompki dawkującej reagent i z przewodu doprowadzającego go przed komorę z osadem czynnym. Magazyn wraz z pompką znajdował się będzie w osobnym budynku, blisko drogi wewnętrznej.

8.8 Obiekty gospodarki osadowej

Osady pochodzące z osadników wstępnych, wtórnych, jak i rozdrobnione skratki i tłuszcze z komory tłuszczowej za pomocą pomp umieszcza się w zamkniętej wydzielonej komorze fermentacji (WKF). Jest to zbiornik służący do prowadzenia procesu fermentacji metanowej osadów. Komora ta posiada zamknięcie w postaci ruchomej konstrukcji podnoszącej się bądź opadającej, zależnie od wypełnienia komory. Podczas procesu fermentacji w komorze następuje naturalne mieszanie się osadu powodowane wydzielaniem i wypływaniem pęcherzyków gazu. Oprócz tego dodatkowo stosuje się mieszadło mechaniczne. Aby skrócić czas fermentacji osad podgrzewa się bezpośrednio we wnętrzu komory w wymienniku ciepła umieszczonym nad przewodem wprowadzającym świeży osad do komory. Wytworzony gaz zbiera się do osobnego zbiornika i wykorzystuje jako paliwo grzejne, lub sprzedaje. Przefermentowany osad odwadnia się w wirówce i zagęszcza, może być użyty w rolnictwie.

8.9 Obiekty dodatkowe

Na terenie oczyszczalni ścieków zlokalizowanych jest szereg obiektów dodatkowych niezbędnych do prawidłowego jej funkcjonowania.

• Budynek administracyjny - miejsce pracy osób zarządzających i sprawujących kontrolę nad prawidłowością funkcjonowania zakładu,

• Zbiornik gazu - do przechowywania gazu pofermentacyjnego;

• Warsztat - w którym gromadzone są wszelkie narzędzia wykorzystywane przy naprawie urządzeń w przypadku ich awarii,

• Magazyn,

• Garaż,

• GPZ - główne punkty zasilania,

• Laboratorium - w którym wykonuje się pomiary stężeń zanieczyszczeń zawartych w ściekach,

• Kotłownia,

• Rezerwa.

IV. Obliczenia do projektu

5

4

3

2

1

10

25

35

20

10

DANE WYJŚCIOWE DO PROJEKTU
Liczba mieszkańców	90 tys.
Udział w grupach [%]
Ilość ścieków dowożonych	130 m^3/d
Rodzaj zakładu	masarnia
Qpśrd	260 m^3/d
Npd	3,0
Nph	3,0
tp	8 h
BZT5	1800 g/m^3
ChZT	3000 g/m^3
Zog	550 g/m^3
Nog	500 g/m^3
Pog	55 g/m^3

IV.1 Kanał główny doprowadzający ścieki

Dane wyjściowe:

Q_minh = 125,23 [m³/h] = 0,034 [m³/s]

Q_śrh = 632,2 [m³/h] = 0,176 [m³/s]

Q_maxh = 2249,49 [m³/h] = 0,625 [m³/s]

k = 70

i = 0,005

1. Wymiary kanału:
   B = 0,5 [m]
   H_min = 0,12 [m]
   H_śr = 0,39 [m]
   H_max = 0,96 [m]

2. Proporcje pomiędzy napełnieniem a szerokością kanału:
   H_śr /B = 0,78 <0,625; 0,91>

3. Pole przekroju poprzecznego:
   f_min = H_min · B = 0,12 · 0,5 = 0,060 [m²]
   f_śr = H_śr · B = 0,39 · 0,5 = 0,195 [m²]
   f_max = H_max · B = 0,96 · 0,5 = 0,480 [m²]

4. Obwód zwilżony:
   U_min = B + 2 H_min = 0,5 + 2 · 0,12 = 0,74 [m]
   U_śr = B + 2 H_śr = 0,5 + 2 · 0,39 = 1,28 [m]
   U_max = B + 2 H_max = 0,5 + 2 · 0,96 = 2,42 [m]

5. Prędkość:
   
   
   
   
   
   

6. Rzeczywisty wydatek cieczy:
   Q_{min obl} = f_min · V_min = 0,06 · 0,93 = 0,056 [m³/s]
   Q_{śr obl} = f_śr · V_śr = 0,195 · 1,41 = 0,275 [m³/s]
   Q_{max obl} = f_max · V_max = 0,48 · 1,69 = 0,811 [m³/s]
   

IV.2 Komora krat

Dane wyjściowe:





RLM = 101050
Q_maxh = 2249,49 [m³/h] = 0,625 [m³/s]

Q_śrh = 632,2 [m³/h] = 0,176 [m³/s]

B = 0,5 [m]
H_max = 0,96 [m]

H_śr = 0,39 [m]
V_max ≤ 1,0 [m/s]

q_skr=10dm³/MR⋅rok
b = 0,02 [m]
s = 0,01 [m]
β = 1,03
φ = 20^o
ς_skr = 750 [kg/m³]
α = 60^o




1. Pole przekroju poprzecznego kraty:
   f_kr =
   [m²]

2. Ilość prześwitów:
   n =
   

3. Szerokość komory krat:
   B_k = n · b + (n + 1) · s = 30 · 0,02 + 31 · 0,01 = 0,91 [m]
   Przyjmuję szerokość komory krat B_k = 1.

4. Poszczególne długości komory:
   l₁ =
   
   l₂ =
   ≈0,35
   l = 1,5m

l_kr = l₁ + l₂ + l = 0,69 + 0,35 + 1,5 = 2,54 m

5. Wysokość strat:

h_{str T} =

h_{str T} ≈ 0,018 [m]
h_str = 3 · h_{str T} = 3 · 0,018 = 0,054 [m]

6. Ilość skratek:
   V _{skr d} =
   =
   [m³/d]
   mokrych: m_.skr.d = V_skrd · ρ_skr = 2,77 · 750 = 2077,5 [kg/d]
   suchych: m_skr.b = m_{.skr. d} · (1 - 0,75) = 519,37[kg/d]




IV.3 Piaskownik przedmuchiwany

Dane wyjściowe




Q_śrh = 632,2 [m³/h] = 0,176 [m³/s]

Q_maxh = 2249,49 [m³/h] = 0,625 [m³/s]

d_z ≥ 0,16 [mm]

H_p = 4 [m]

U₀ = 1,35 [cm/s] = 0,0135 [mm/s]
t_zd = 2 min = 120 [s]
t_zb = 10 min = 600 [s]
q_p = 10 dm³ / 1000m³
q_flot = 2 [dm³/M*a]




1. Przepływ maksymalny podczas opadów:
   Q_{max deszcz} = 1,5 · Q_maxh = 0,9375 [m³/s]

2. Objętość części przepływowej piaskownika:

1. Sumaryczna objętość części przepływowej piaskownika dla pogody bezdeszczowej:
   ∑Vp = Q_maxh · t_zb = 0,625 · 600 = 375 [m³]

2. Sumaryczna objętość części przepływowej piaskownika dla pogody deszczowej:
   ∑Vp = Q_{max deszcz} · t_zd = 0,9375 · 120 = 112,5 [m³]

3. Przyjmuję większą wartość:
   ∑Vp = 375 [m³]

4. Czas zatrzymania dla pogody deszczowej:
   t_zd = ∑Vp/ Q_{max deszcz} = 375/0,9375 = 400 s

5. Czas zatrzymania dla pogody bezdeszczowej:
   t_zb = ∑Vp/ Q_{max h} = 375/0,625 = 600 s

1. Wymiary części przepływowej piaskownika:

1. Założenie proporcji:
   B_p/H_p = 1/1,7

2. H_p = 1,7· B_p -stąd przyjmuję:
   B_p = 2,35 [m]
   H_p = 4 [m]

3. Pole przekroju poprzecznego pojedynczego piaskownika:
   f_p = H_p · B_p = 9,4 [m²]

4. Całkowita długość piaskownika:
   ∑L_p = ∑Vp/ f_p = 375/9,4 = 39,89 [m]
   przyjmuję ilość piaskowników n_p= 2

L_p = ∑Lp/ n_p
L_p = 19,9 [m]

1. Określenie prędkości i obciążenia hydraulicznego

1. Prędkość pozioma przepływających ścieków:
   V_{poz b} =
   =
   [m/s]
   V_{poz d} =
   =
   [m/s]

2. Określenie wpływu obciążenia hydraulicznego na szybkość opadania zawiesin
   O_h =
   
   
   

1. Obliczenia komory piaskowej:

1. Szerokość części piaskowej:
   b₁ = 0,3 · B_p = 0,705 [m]

2. Dobowa ilość piasku zatrzymywana w piaskowniku:
   V_dp=
   [m³/d]

3. Objętość komory piaskowej:
   ∑V_pp = V_dp · t_zp =
   · 3 = 0,245 [m³]

4. Wysokość komory piaskowej:
   h₁ =
   [m]

1. Komora tłuszczowa:

1. Powierzchnia rzutu komory tłuszczowej dla Q_maxh = 2249,49 [m³/h]
   F_T =
   [m²]

2. Powierzchnia rzutu komory tłuszczowej dla Q_śrh = 632,2 [m³/h]
   F_T =
   [m²]

3. Przyjmuję powierzchnię komory tłuszczowej:
   F_T = 89,97 [m²]

4. Długość pojedynczej komory tłuszczowej:
   L_T = L_P - 2 = 19,9 - 2 = 17,9 [m]

5. Szerokość pojedynczej komory tłuszczowej:
   B_T = F_T / L_T = 89,97/17,9 = 5,03 [m]

1. Zapotrzebowanie powietrza:

1. H_prz = H_p - 0,6 = 3,4[m]

2. q_pow = 10 [m³/m·h]

3. Q_pow = q_pow · L_p = 196 [m³/h]

4. ∑ Q_pow = Q_pow · n_p= 196 [m³/h]

IV.4 Osadnik wstępny:

Dane wyjściowe:

Q_maxh = 2249,49 [m³/h] = 0,625 [m³/s]

Q_śrh = 632,2 [m³/h] = 0,176 [m³/s]

H_u = 2 [m]

RLM = 101050 [M]

t_z = 1 [h]

O_p = 30


i = 1 %

a = 0,5 [m]

q_os = 0,5 [dm³/M·d]

H_z = 0,2 m

1. Objętość osadnika:

ΣV = Q_śrh · t_z = 0,176 · 3600s = 633,6 [m³]

2. Pole powierzchni osadnika:

ΣF =


3. Obciążenie hydrauliczne:

O_h =


4. Ilość osadników:

n_os = 2

5. Obliczenie wymiarów osadnika:

Zakładamy L = 40 m
= B

6. Sprawdzenie parametrów geometrycznych:


;


7. Warunki hydrauliczne pracy:


^;



^;


4.8 Wymagana długość krawędzi przelewowej:




4.9 Ilość krawędzi przelewowych:




4.10 Całkowita długość osadnika:

L_c = L + 1,5 + 1 = 42,5 m

4.11 Lej osadowy:




1. Wysokość:

H = H_os + H_L + H_z + H_u + H_k = 3,71 + 0,34 + 0,2 + 2 + 0,5 = 6,75 m

H_L = ( L_c - B )
= 0,34 m

IV.5 Komory osadu czynnego

Dane wyjściowe:




Q_śrd = 8157 [m³/d]

C_{o Bzt5} = 743,29 [g O₂/m³]
C_{o Chzt} = 1483,39 [g O₂/m³]
C_{o Zog} = 774,55 [g/m³]
C_{o Nog} = 139,54 [g N/m³]

C_{o Pog} = 24,29 [g P/m³]

C_{e Nog} = 10 [g N/m³]
C_{e Pog} = 1 [g P/m³]

t_z = 1[h]

R_z = 75




1. Efektywność usuwania zanieczyszczeń po części mechanicznej w zależności od czasu zatrzymania:

η_MBZT5 = 16 %

η_MChZT =16 %

η_MZog = 43 %

η_MNog = 9 %

η_MPog = 8 %

2. Stężenie w ściekach dopływających po części mechanicznej:

C_MBZT5 =
· C_{o BZT5} = 624,36 [g/m³]

C_MChZT =
· C_oChZT = 1246,05 [g/m³]

C_MZog =
· C_oZog = 441,49 [g/m³]

C_MNog =
· C_oNog = 126,96 [g/m³]

C_MPog =
· C_oPog = 22,35 [g/m³]

3. Ładunek zanieczyszczeń dopływających po części mechanicznej:

Ł_MBZT5 =
5092,9 [kg O₂/d]

Ł_MChZT =
10164,0 [kg O₂/d]

Ł_MZog=
3601,2 [kg/d]

Ł_MNog=
1035,6 [kg N/d]

Ł_MPog=
182,3 [kg P/d]

4. Bilans związków fosforu:




Ł_P-BIO = 0,01 · Ł_MBZT5 = 50,92 [kgP/d]

Ł_P-P = 0,01· Ł_MBZT5 = 50,92 [kgP/d]

1. Stężenie rzeczywiste fosforu:

C_{e Pog rz} = 0,7 C_{e Pog}= 0,7 · 1 = 0,7 [g P/m³]

2. Ładunek fosforu w odpływie:

Ł _Pe =
[kgN/d]

3. Ładunek fosforu jaki wraca do KOCZ w osadzie nadmiernym:




4. Ładunek fosforu z osadu pierwotnego:




5. Bilans fosforu:

Ł_P-Ch = Ł_MPog + Ł_P-OP + Ł_P-ON - Ł_P-BIO - Ł_Pe - Ł_P-P = 80,82 [kgP/d]

6. Zapotrzebowanie na PIX


[kgFe/d]

D_PIX =





7. Magazyn PIX:

V_dPIX =
[m³PIX/d]

t_zPIX = 30 dni

V_MPIX = V_dPIX · t_zPIX = 1,19 · 30 = 35,7 [m³]

1. Bilans związków azotu:




Ł_N-BIO = 0,05 · Ł_MBZT5 = 254,6 [kgN/d]

1. Ilość azotu jaka odpływa z osadem wtórnym:

C_{e Norg} = 1 [g N/m³]

C_{e N-NH4} = 0,5 [g N/m³]

2. Ładunek odpływający w formie N_org:

Ł _N-Norg =
8,157 [kgN/d]

Ładunek odpływający w formie N_NH4:

Ł _N-NH4 =
4,08 [kgN/d]

3. Ładunek azotanów w osadzie pierwotnym:




4. Ładunek azotanów w osadzie nadmiernym:




5. Ładunek azotu do nitryfikacji:

Ł _N-NIT = Ł _MNog + Ł _N-OP + Ł _N-ON - Ł _N-BIO - Ł _N-Norg - Ł _N-NH4 = 1175,2[kgN/d]

6. stężenie azotu w formie azotanowej w ściekach oczyszczonych:

C_{e N-NO3} = 0,6 (C_{e Nog} - C_{e N-NH4} - C_{e Norg})= 0,6 · 8,5 = 5,1[g N/m³]

7. Ładunek azotu w formie NO₃:

Ł _N-NO3 =
41,6[kgN/d]

8. Ładunek azotu podlegający denitryfikacji:

Ł _N-DEN = Ł _N-NIT - Ł _N-NO3 = 1175,2- 41,6 = 1131,4 [kgN/d]

9. Wymagana zdolność denitryfikacyjna:


[kgN/ kgBZT₅]


z tabeli wg ATV A131

10. Sprawność procesu denitryfikacji:

η_DEN=
0,965




R_w = R_V - R_z = 0,92-0,75 = 0,17%

1. Wielkość przyrostu osadu czynnego:

T=12°C

SF= 1,485 ,dla 90 tyś mieszkańców


- tlenowy wiek osadu


- ogólny wiek osadu

Przyrost osadu:


= 4537,3 [kg sm/d]


=3987,7 [kg sm/d]

ON_Ch = 6,8 · Ł_PCh = 549,6 [kg sm/d]

2. Objętość komór osadu czynnego:




X = 3 kg sm/m³




ΣV_D = V_KOCZ · 0,5 = 12287 [m³]

ΣV_N = V_KOCZ - V_D = 12287 [m³]

3. Parametry komory nitryfikacji:

n_N = 4




Przyjmuję:

B_N = 10 m

H_N = 6 m




4. Parametry komory denitryfikacji:

n_D = 4




B_D = B_N = 10 m

H_D = H_N + h_str = 6 + 0,3 = 6,3 m




5. Wielkość zapotrzebowania tlenu:

- dla temperatury T = 12°C







- dla temperatury T = 20°C







Zapotrzebowanie jednostkowe tlenu na rozkład związków organicznych dla temperatur 12°C i 20°C:










Zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację:




Odzysk tlenu w denitryfikacji:




Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu dla temperatur 12°C i 20°C:




Dla temperatury 12°C










Dla temperatury 20°C










Przyjmuję wartości wyższe zarówno dla temperatury 12°C jak i 20°C.







Zdolność napowietrzania




Dla temperatury 12°C




Dla temperatury 20°C




Przyjmujemy wartość większa (mniej korzystna):


Zapotrzebowanie tlenu dla wody




6. Komora predenitryfikacji osadu recyrkulowanego:

ΣV_KPOR = t_zKPOR · Q_śrh (R_z + 0,2) = 600,6 m³

t_zKPOR = 1h

n_KPOR = 4




H_KPOR = H_KB + h_str = 6,5 m




Zakładam:

B_KPOR = 5 m

L_KPOR = 5 m




7. Komora beztlenowa:

ΣV_KB = t_zKB · Q_śrh (R_z + 1) = 1106,35 m³

t_zKB = 1h

n_KB = 4




H_KB = H_KD + h_str = 6,4 m




Zakładam:

B_KB = 5 m

L_KB = 9 m




8. Komora odtleniania:

ΣV_KO = t_zKO · Q_śrh R_w =
m³

t_zKO = 0,3 h

n_KO = 4




H_KO = H_KD + h_str = 6,4 m




Zakładam:

B_KO = 1 m

L_KO = 2 m




IV.6 Osadnik wtórny poziomy:

Dane wyjściowe:

Q_maxh = 2249,49 [m³/h]

ISV = 100 dm³/kg

SM_AB = SM_BB = 3 kg_sm/m²

t_E = 2 [h]

q_V = 400


O_p = 10


i = 2 %

1. Obciążenie objętością osadu:

q_A =

→ warunek spełniony.

2. Powierzchnia osadników:

ΣF_A =
[m²]

3. Weryfikacja:

Stężenie osadu recyrkulowanego:


kg/m³ ;
kg/m³

Recyrkulacja zewnetrzna:


;


4. Wymiary osadnika w rzucie:

L = 40 m

ΣB =
m

n_os = 2

B =
m

5. Obliczenie krawędzi przelewowej:

Σl_p =
m

6. Całkowita długość osadnika:

L_c = L+3*0,5+2*0,5 = 42,5 m

7. Obliczenie głębokości osadnika (2/3 długości):

h₁ = 0,5

h₂ =
m

h₃ =
m

h₄ =
m

H = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ = 3,58 m

8. Wysokość zewnętrzna urządzenia:

H_Z = H - 1/3L


9. Wysokość części osadowej:

a = 0.5 m

H_OS = 1,7
m

1. Wysokość:

H_L = ( L_c - B )
= 0,4 m

H = H_os + H_L + H_z + H_u + H_k = 8,55 + 0,4 + 3,51 + 2 + 0,5 = 14,96 m

V. Bibliografia

1. Kowal A.L. Technologia wody. Wydawnictwo „Arkady”. Warszawa 1977

2. Kowal. A.L., Świderska - Bróż M. Oczyszczanie wody. Wydawnictwo „PWN”. Warszawa - Wrocław 1998

3. Kowal A.L., Maćkiewicz J., Świderska - Bróż. Podstawy projektowe systemów oczyszczania wód. Wrocław, 1996

4. http://www.wikipedia.pl

Załączniki:

1. Plan sytuacyjny oczyszczalni ścieków (skala 1:500)

2. Schemat wysokościowy oczyszczalni ścieków (skala pionowa 1:100)

30

---