INSTYTUT INŻYNIERII OCHRONY ŚRODOWISKA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ PROJEKTOWYCH

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Dla studentów specjalności:

IŚ III ROK

ZOD Jelenia Góra

[e-mail]

Aktualizacja na rok akademicki: 2008/2009

PROJEKT KONCEPCYJNY

OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW MIEJSKICH

Opracowanie:

dr in

ż

. Marek MOŁCZAN

1

LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA

1.

Cywiński B., Gdula S., Kempa E., Kurbiel J., Płoszański H.: Oczyszczanie
ś

cieków. Tom 1 – Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne. Arkady,

Warszawa 1983.

2.

Bartoszewski K., Kempa E., Szpadt R.: Systemy oczyszczania ścieków.
Podstawy technologiczne i projektowe. Wyd. P.Wr., Wrocław 1981.

3.

Roman M.: Kanalizacja. Tom 2 – Oczyszczanie ścieków. Arkady,
Warszawa 1986.

4.

Imhoff K, Imhoff K.R.: Kanalizacja miast i oczyszczanie ścieków.
Poradnik. Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1996.

5.

Bever J., Stein A., Reichmann H.: Zaawansowane metody oczyszczania
ś

cieków. Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1997.

6.

Dymaczewski Z., Oleszkiewicz J.A., Sozański M.M.: Poradnik
eksploatatora oczyszczalni ścieków. Wyd. PZiTS, Poznań 2006.

7.

Heidrich Z., Witkowski A.: Urządzenia do oczyszczania ścieków.
Projektowanie, przykłady obliczeń. Seidel-Przywecki, Warszawa 2005.

2

Ć

wiczenie projektowe składa się z sześciu części, realizowanych zgodnie z

poniższą instrukcją:

Część A

Obliczenia wstępne

Część B

Oczyszczanie mechaniczne

Część C

Oczyszczanie biologiczne

Część D

Gospodarka osadowa

Część E

Rysunki

Część F

Opis techniczny

Dane niezbędne do wykonania ćwiczenia zawarto w załącznikach:

Z1

Współczynniki nierównomierności dopływu ścieków

Z2

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie

warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub

ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska

wodnego

Z3

Nomogram do doboru kanałów kołowych

Z4

Nomogramy do doboru kanałów otwartych

Z5

Typoszereg krat płaskich

Z6

Typoszereg krat łukowych

Z7

Typoszereg kanałów zwężkowych Venturiego

Z8

Typoszereg osadników wstępnych radialnych

Z9

Typoszereg osadników wstępnych podłużnych

Z10 Typoszereg osadników wtórnych radialnych

Z11 Typoszereg osadników wtórnych podłużnych

Z12 Typoszereg zagęszczaczy bębnowych

Z13 Typoszereg zagęszczaczy grawitacyjnych do pracy ciągłej

Z14 Typoszereg zagęszczaczy grawitacyjnych do pracy okresowej

Z15 Typoszereg zamkniętych wydzielonych komór fermentacyjnych – WKFz

Z16 Typoszereg wirówek sedymentacyjnych

3

CZĘŚĆ D

GOSPODARKA OSADOWA

SCHEMAT BĘDZIE ZAPREZENTOWANY NA ĆWICZENIACH

Rysunek 3.

Schemat części osadowej oczyszczalni ścieków.

Powstające w oczyszczalni ścieków odpady technologiczne (skratki, piasek, osady

ś

ciekowe) przed opuszczeniem terenu oczyszczalni poddawane są procesom przekształcania

fizycznego i biochemicznego, których celem jest:

stabilizacja biologiczna,

zmniejszenie masy,

zmniejszenie objętości,

doprowadzenie odpadów do postaci ciała stałego.

Ilościowo głównym odpadem z oczyszczalni ścieków są osady ściekowe. Do ich

przekształcenia wykorzystywane są urządzenia, których zasady doboru przedstawiono

poniżej. Dobór urządzeń oparty jest na bilansie mas i objętości osadów.

1.

Bilans mas i objętości osadów.

Należy wykonać bilans mas i objętości dwóch głównych strumieni osadów

powstających w oczyszczalni ścieków tj. osadu wstępnego i osadu nadmiernego (część osadu

czynnego usuwana poza układ oczyszczania ścieków).

4

1.1. Przyrost suchej masy osadu wstępnego i wtórnego (osad nadmierny).

d

kg

C

C

Q

X

sm

zaw

OM

zaw

Ś

M

dsr

Ś

M

wst

,

10

)

(

3

−

⋅

−

⋅

=

∆

(1)

d

kg

X

X

sm

wt

,

∆

=

∆

(2)

gdzie:

wst

X

∆

- przyrost suchej masy osadu wstępnego, kg

sm

/d

dsr

Ś

M

Q

- średni dobowy przepływ ścieków miejskich (część A, p. 2), m

3

/d

zaw

Ś

M

C

- stężenie zawiesiny ogólnej w surowych ściekach miejskich (część A, p. 1), g/m

3

zaw

OM

C

- stężenie zawiesiny ogólnej w ściekach oczyszczonych mechanicznie (część A, p. 5),

g/m

3

wt

X

∆

- przyrost suchej masy osadu wtórnego (osad nadmierny), kg

sm

/d

X

∆

- łączny przyrost osadu w KOCZ (część C, p. 5.4), kg

sm

/d

1.2. Objętość (przepływ) osadów surowych.

Osady surowe odprowadzane z lejów osadników wstępnych (osad wstępny –

wst

Q

)

oraz osadników wtórnych kierowane są do urządzeń przeróbki osadów. Osad wstępny trafia

tam w całości natomiast osad wtórny tylko w części nazywanej osadem nadmiernym (osad

nadmierny –

n

Q

):

(

)

d

m

X

Q

wst

wst

wst

wst

wst

/

,

100

100

3

ρ

ϖ

η

⋅

−

⋅

∆

=

(3)

(

)

d

m

X

Q

wt

wt

wt

wt

n

/

,

100

100

3

ρ

ϖ

η

⋅

−

⋅

∆

=

(4)

gdzie:

wst

Q

- dobowa objętość surowego osadu wstępnego, m

3

/d

n

Q

- dobowa objętość surowego osadu nadmiernego, m

3

/d

wst

η

,

wt

η

- współczynnik ubytku masy w danym procesie przeróbki osadów (tabela D1), –

wst

ϖ

,

wt

ϖ

- uwodnienie osadu (tabela D1), %

wst

ρ

,

wt

ρ

- gęstość osadu (tabela D1), kg/m

3

1.3. Objętość (przepływ) osadów wstępnie zagęszczonych.

5

Osady po wstępnym zagęszczeniu w zagęszczaczu grawitacyjnym (osad wstępny –

z

wst

Q

) oraz w zagęszczaczu bębnowym (osad nadmierny –

zb

n

Q ) trafiają do zbiorników

czerpnych komór fermentacyjnych gdzie ulegają zmieszaniu (

zg

zm

Q ). Objętość osadu

zmieszanego, zagęszczonego wynosi:

(

)

(

)

(

)

d

m

X

X

Q

Q

Q

zb

wt

zb

wt

zb

wt

zg

wst

zg

wst

zg

wst

zb

n

zg

wst

z

zm

/

,

100

100

100

100

3

ρ

ϖ

η

ρ

ϖ

η

⋅

−

⋅

∆

+

⋅

−

⋅

∆

=

+

=

(5)

gdzie:

z

zm

Q

- dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego (zagęszczony w

zagęszczaczu grawitacyjnym) i nadmiernego (zagęszczony w zagęszczaczu

bębnowym), m

3

/d

zg

wst

Q

- dobowa objętość osadu wstępnego, zagęszczonego zagęszczaczu grawitacyjnym,

m

3

/d

zb

n

Q

- dobowa objętość osadu nadmiernego, zagęszczonego w zagęszczaczu bębnowym,

m

3

/d

zg

η

,

zb

η

- współczynnik ubytku masy w procesie zagęszczania osadów (tabela D1), –

zg

wst

ϖ

,

zb

wt

ϖ

- uwodnienie osadu zagęszczonego (tabela D1), %

zg

wst

ρ

,

zb

wt

ρ

- gęstość osadu zagęszczonego (tabela D1), kg/m

3

1.4. Objętość (przepływ) osadu zmieszanego, przefermentowanego, zagęszczonego w

zbiorniku magazynującym.

Osad przefermentowany trafia do zbiornika magazynującego osad przed poddaniem

go odwadnianiu, który pełni również funkcję zagęszczacza. Objętość osadu opuszczającego

zbiornik magazynujący wynosi:

(

)

d

m

X

X

Q

f

f

f

wt

zb

wst

zg

f

/

,

)

100

(

100

3

ρ

ϖ

η

η

η

⋅

−

⋅

∆

⋅

+

∆

⋅

=

(6)

gdzie:

f

Q

- dobowa objętość osadu zmieszanego, przefermentowanego, m

3

/d

f

η

- współczynnik ubytku masy w procesie fermentacji osadów (tabela D1), –

f

ϖ

- uwodnienie osadu zmieszanego, przefermentowanego (tabela D1), %

f

ρ

- gęstość osadu zmieszanego, przefermentowanego (tabela D1), kg/m

3

6

1.5. Ilość osadu przefermentowanego, odwodnionego.

Osad przefermentowany poprzez zbiornik magazynujący kierowany jest do stacji

odwadniania mechanicznego. Osad odwodniony ma postać wilgotnej ziemi i nie może być już

transportowany hydraulicznie. Osad transportowany jest przy pomocy przenośnika

taśmowego do magazynu osadu. Objętość osadu odwodnionego opisuje formuła:

(

)

d

m

X

X

Q

ws

ws

ws

f

wt

zb

wst

zg

ws

/

,

)

100

(

100

3

ρ

ϖ

η

η

η

η

⋅

−

⋅

⋅

∆

⋅

+

∆

⋅

=

(7)

gdzie:

ws

Q

- dobowa objętość osadu odwodnionego, m

3

/d

ws

η

- współczynnik ubytku masy w procesie odwadniania osadów (tabela D1), –

ws

ϖ

- uwodnienie osadu odwodnionego (tabela D1), %

ws

ρ

- gęstość osadu odwodnionego (tabela D1), kg/m

3

Tabela D1.

Charakterystyczne parametry osadów ściekowych.

i

η

i

ϖ

i

ρ

Lp.

Rodzaj osadu

–

%

kg/m

3

1

Osad surowy wstępny

(

wst

Q

)

1,0

95,0

1050

2

Osad surowy wtórny (nadmierny), z KOCZ

(

n

Q

)

1,0

98,5

1000

3

Osad zmieszany wydzielony w leju osadnika
wstępnego

(

s

zm

Q

)

1,0

95,5

1050

4

Osad wstępny zagęszczony w zagęszczaczu
grawitacyjnym

(

zg

wst

Q

)

0,98-0,99

92,0

1100

5

Osad nadmierny zagęszczony w zagęszczaczu
bębnowym

(

zb

n

Q

)

0,93-0,98

92,0-93,0

1100

6

Osad zmieszany zagęszczony w zagęszczaczu
grawitacyjnym

(

zg

zm

Q

)

0,98-0,99

94,0

1050

7

Osad zmieszany przefermentowany, zagęszczony
w

zagęszczaczu

grawitacyjnym

(zbiorniku

magazynującym)

(

f

Q

)

0,64-0,66

92,0-93,0

1100

8

Osad przefermentowany, odwodniony w wirówce
sedymentacyjnej

(

ws

Q

)

0,95-0,98

75,0-80,0

1250

UWAGA:

Pozycje wykreślone nie dotyczą analizowanej w tym ćwiczeniu projektowym

technologii przeróbki osadów.

7

2.

Dobór urządzeń.

Przeróbka osadów powstających w zaprojektowanym ciągu technologicznym

oczyszczalni ścieków, z procesem trójfazowego osadu czynnego, wymaga zastosowania

następujących obiektów i urządzeń:

zagęszczacz grawitacyjny,

zagęszczacz bębnowy,

wydzielona komora fermentacyjna, zamknięta (WKFz),

zbiornik magazynujący,

wirówka sedymentacyjna,

magazyn osadu.

2.1. Zagęszczacz grawitacyjny do pracy ciągłej.

Zagęszczacz grawitacyjny jest wykorzystywany do wstępnego zagęszczania

(odwodnienia) osadu wstępnego. Doboru zagęszczacza dokonuje się w oparciu o wymaganą

wartość jego pojemności czynnej:

3

,

m

t

Q

V

p

wst

zg

⋅

=

(8)

zg

V

- wymagana pojemność czynna zagęszczacza, m

3

wst

Q

- dobowa objętość surowego osadu wstępnego (p. 1.2), m

3

/d

p

t

- wymagany czas przetrzymania osadu w zagęszczaczu,

1

=

p

t

, d

Należy dobrać jeden lub więcej zagęszczaczy grawitacyjnych pionowych z dnem stożkowym

(Z13), tak aby pojemność czynna dobranego zgęszczacza (zagęszczaczy) nie była mniejsza od

obliczonej wartości

zg

V .

2.2. Zagęszczacz bębnowy.

Zagęszczacz

bębnowy

jest

wykorzystywany

do

wstępnego

zagęszczania

(odwodnienia) osadu nadmiernego. Doboru zagęszczacza dokonuje się w oparciu o

wymaganą wartość jego przepustowości:

h

m

t

Q

t

t

Q

p

n

zb

os

zb

/

,

3

⋅

=

(9)

zb

Q

- wymagana przepustowość zagęszczacza, m

3

/h

os

t

- liczba dni pracy oczyszczalni w tygodniu,

7

=

os

t

, d

zb

t

- liczba dni pracy zagęszczacza w tygodniu,

6

=

zb

t

, d

8

n

Q

- dobowa objętość surowego osadu nadmiernego (p. 1.2), m

3

/d

p

t

- czas pracy zagęszczacza,

14

3

÷

=

p

t

, h/d

Należy dobrać jeden lub więcej zagęszczaczy bębnowych (Z12), tak aby wydajność

nominalna dobranego zgęszczacza (zagęszczaczy) nie była mniejsza od obliczonej wartości

zb

Q .

2.3. Wydzielona komora fermentacyjna, zamknięta (WKFz).

Komory fermentacyjne służą do stabilizacji osadów ściekowych w warunkach

beztlenowych. W efekcie fermentacji następuje istotny ubytek suchej masy osadu, a

otrzymany produkt jest stabilny biologicznie. Ubocznym skutkiem fermentacji jest produkcja

gazu fermentacyjnego, który jest źródłem energii. Wśród wielu rozwiązań technicznych

komór fermentacyjnych najczęściej stosuje się komory zamknięte (WKFz) bez

odprowadzenia cieczy nadosadowej, pracujące w warunkach fermentacji mezofilowej

(T=30

°

C). Podstaw doboru komór fermentacyjnych jest ich wymagana pojemność:

3

,

m

t

Q

V

f

z

zm

WKF

⋅

=

(10)

WKF

V

- wymagana pojemność czynna WKFz, m

3

z

zm

Q

- dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego i nadmiernego

(p. 1.3), m

3

/d

f

t

- czas fermentacji,

27

=

f

t

(dla T=30

°

C), d

Należy dobrać jedną lub więcej komór fermentacyjnych (Z15), tak aby ich łączna pojemność

czynna nie była mniejsza od obliczonej wartości

WKF

V

.

2.4. Zbiornik magazynujący – zagęszczacz grawitacyjny do pracy okresowej.

Osad ewakuowany z komór fermentacyjnych gromadzony jest w zbiorniku

magazynującym, z którego zasilana jest pracująca okresowo stacja odwadniania

mechanicznego. Funkcję zbiornika magazynującego pełni najczęściej zagęszczacz

grawitacyjny z płaskim dnem, przeznaczony do pracy okresowej. Doboru zagęszczacza

dokonuje się w oparciu o wymaganą wartość jego pojemności czynnej:

3

,

m

t

Q

V

m

z

zm

zm

⋅

=

(11)

zm

V

- wymagana pojemność czynna zbiornika magazynującego, m

3

9

z

zm

Q

- dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego i nadmiernego

(p. 1.3), m

3

/d

m

t

- czas magazynowania osadu,

3

=

m

t

, d

Należy dobrać jeden lub więcej zbiorników w formie zagęszczaczy grawitacyjnych

pionowych z dnem płaskim (Z14), tak aby pojemność czynna dobranego zbiornika

(zbiorników) nie była mniejsza od obliczonej wartości

zm

V

.

2.5. Wirówka sedymentacyjna.

Wirówka sedymentacyjna wykorzystywana jest do końcowego odwodnienia osadu

ustabilizowanego. Dzięki zabiegowi odwadniania osadu w wirówce osad płynny uzyskuje

postać ciała stałego o konsystencji wilgotnej ziemi. Doboru wirówki dokonuje się w oparciu o

wymaganą wartość jej przepustowości:

h

m

t

Q

t

t

Q

p

f

w

os

w

/

,

3

⋅

=

(12)

w

Q

- wymagana przepustowość wirówki, m

3

/h

os

t

- liczba dni pracy oczyszczalni w tygodniu,

7

=

os

t

, d

w

t

- liczba dni pracy wirówki w tygodniu,

5

=

zb

t

, d

f

Q

- dobowa objętość surowego osadu zmieszanego przefermentowanego (p. 1.4), m

3

/d

p

t

- czas pracy wirówki,

7

2

÷

=

p

t

, h/d

Należy dobrać jedną lub więcej wirówek sedymentacyjnych (Z16), tak aby wydajność

nominalna dobranej wirówki (wirówek) nie była mniejsza od obliczonej wartości

w

Q .

2.6. Magazyn osadu odwodnionego.

Osad odwodniony w wirówce trafia do magazynu osadu, gdzie jest gromadzony,

najczęściej w kontenerze (kontenerach), a następnie okresowo wywożony poza teren

oczyszczalni w celu unieszkodliwienia.

Należy określić gabaryty magazynu osadu (w szczególności jego powierzchnię), które

zapewnią przetrzymanie osadu w kontenerach przez minimalny czas magazynowania

wynoszący

d

t

m

7

5

÷

=

, pamiętając że średnią dobową ilość osadu trafiającego do magazynu

obliczono w p. 1.5.

10

CZĘŚĆ E

RYSUNKI

Zagadnienie będzie omówione na ćwiczeniach.

11

CZĘŚĆ F

OPIS TECHNICZNY

Zagadnienie będzie omówione na ćwiczeniach.

12

ZAŁĄCZNIKI

Z1

Wartości ogólnego i minimalnego współczynnika nierównomierności

dopływu ścieków w funkcji wartości przepływu średniego.

hsr

Ś

M

Q

N

og

N

hmin

hsr

Ś

M

Q

N

og

N

hmin

dm

3

/s

-

-

dm

3

/s

-

-

20

2,25

0,26

300

1,62

0,44

30

2,12

0,28

400

1,57

0,47

40

2,04

0,30

500

1,54

0,49

50

1,98

0,31

600

1,52

0,51

60

1,94

0,32

700

1,50

0,52

70

1,90

0,33

800

1,48

0,54

80

1,87

0,34

900

1,46

0,55

90

1,84

0,35

1000

1,45

0,56

100

1,82

0,36

1500

1,42

0,61

200

1,70

0,41

2000

1,40

0,64

aaaa

Z2

Dane do wyznaczenia wartości stężeń dopuszczalnych w ściekach

oczyszczonych.

Treść rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków,

jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie

substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dziennik Ustaw 2006, nr 137,

poz. 984) można znaleźć pod adresem:

http://isip.sejm.gov.pl/prawo/index.html

Z3

Nomogram do doboru kanałów kołowych.

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z3.jpg

13

Z4

Nomogramy do doboru otwartych kanałów powierzchniowych o

przekroju prostokątnym

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z4-B-200-300.jpg

kanały o szerokościach 200 i 300 mm

ZODJG_Z4-B-400-500.jpg

kanały o szerokościach 400 i 500 mm

ZODJG_Z4-B-600-800.jpg

kanały o szerokościach 600 i 800 mm

ZODJG_Z4-B-1000-1200.jpg

kanały o szerokościach 1000 i 1200 mm

ZODJG_Z4-B-1400-1600.ipg

kanały o szerokościach 1400 i 1600 mm

ZODJG_Z4-B-1800-1000.jpg

kanały o szerokościach 1800 i 2000 mm

Z5

Typoszereg krat płaskich

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z5.jpg

Z6

Typoszereg krat łukowych

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z6.jpg

Z7

Typoszereg kanałów zwężkowych Venturiego

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z7-A.jpg

charakterystyki zwężek Venturiego

ZODJG_Z7_B.jpg

dane techniczne zwężek Venturiego

Z8

Typoszereg osadników wstępnych radialnych

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z8.jpg

Z9

Typoszereg osadników wstępnych podłużnych

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z9.jpg

14

Z10

Typoszereg osadników wtórnych radialnych

Do pobrania na stronie:

http://www.iios.pwr.wroc.pl/tablica_ogl/molczan_m/ogloszenia/pobierz.php

ZODJG_Z10.jpg

Z11

Typoszereg osadników wtórnych podłużnych

Z12

Typoszereg zagęszczaczy bębnowych

Z13

Typoszereg zagęszczaczy grawitacyjnych do pracy ciągłej

Z14

Typoszereg zagęszczaczy grawitacyjnych do pracy okresowej

Z15

Typoszereg zamkniętych wydzielonych komór fermentacyjnych –

WKFz

Z16

Typoszereg wirówek sedymentacyjnych

Będą przekazane w formie kserokopii.