Politechnika Świętokrzyska

Politechnika Świętokrzyska

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Katedra Technologii Wody i Ścieków

PROJEKT KONCEPCYJNY

KOMPOSTOWNI ODPADÓW

Monika Harabin

Justyna Michalik

GRUPA 501 IŚ L01_a, L02_a

ROK AKADEMICKI 2004/2005

OBLICZENIA

1.STAN AKTUALNY:

1.1 Dane wyjściowe:

liczba mieszkańców - 180 795 [M]
udział frakcji organicznej w odpadach komunalnych - 46 [%]
gęstość nasypowa odpadów komunalnych - 185 [ kg/m³]
udział frakcji organicznej w odpadach przemysłowych - 25 [%]
jednostkowy objętościowy wskaźnik nagromadzenia odpadów - v_j=1,62 [ m³/M·a]
ilość odpadów przemysłowych - Q_przem= 95 416,6 [m³/a]
ilość osadów ściekowych - Q_os.śc.= 10 621,0 [m³/a]
współczynnik nierównomierności k₁ - 1,3
średnia gęstość nasypowa substancji balastowych - 0,6 [ Mg/m³]
wskaźnik efektywności segregacji odpadów komunalnych - 20 [%]
wskaźnik efektywności segregacji odpadów przemysłowych - 80 [%]

1.2 Całkowita ilość odpadów komunalnych:

Q_kom = LM · v_j [m³/a]

gdzie:

LM - liczba mieszkańców; LM = 180 795 [M]

v_j - jednostkowy objętościowy wskaźnik nagromadzenia odpadów; v_j = 1,62 [m³/M · a]

Q_kom= 180 795 · 1,62 = 292 888 [m³/a]

1.3 Organiczne odpady komunalne:

Q_{bio kom} = Q_kom · Q_r [m³/a]

gdzie:

Q_r- udział frakcji organicznej w odpadach komunalnych; Q_r = 46 %

Q_{bio kom} = 292 888 · 46% = 134 728,4 [m³/a]

Organiczne odpady komunalne po uwzględnieniu wskaźnika efektywności segregacji odpadów komunalnych:

Q_bio*kom = Q_{bio kom} · E_k

gdzie:

E_k- wskaźnik efektywności segregacji odpadów komunalnych; E_k = 20%

Q_bio*kom= 134 728, 4 · 20% = 26 945,7 [m³/a]

1.4 Ilość odpadów przemysłowych:

Q_przem = 95 416, 6 [m³/a]

1.5 Organiczne odpady przemysłowe:

Q_b_{io przem} = Q_przem · Q_r

gdzie:

Q_r - udział frakcji organicznej w odpadach przemysłowych; Q_r= 25%

Q_{bio przem}= 95 416,6 · 25% = 23854,2 [ m³/a]

Organiczne odpady przemysłowe po uwzględnieniu wskaźnika efektywności segregacji odpadów przemysłowych:

Q_bio*pr_zem = Q_{bio przem} · E_p

gdzie:

E_p - wskaźnik efektywności segregacji odpadów przemysłowych; E_p = 80%

Q_bio*przem = 23854,2 · 80% = 19083,3 [m³/a]

1.6 Osady ściekowe:

Q_os.śc. = 10 621 [m³/a]

Q_bio = Q_bio*kom+ Q_bio*przem + Q_os.śc.

Q_bio = 26945,7 + 19083,8 + 10621 = 56650,5 [m³/a]

1.7 Dobowa produkcja kompostu:

Q_d = · k₁

gdzie:

250 - liczba dni pracy przy 5 - dniowym tygodniu pracy

k₁ - współczynnik nierównomierności; k₁ = 1,30

Q_d = 56650,5/250 · 1,30 = 294,57 [m³/d]

1.8 Przepustowość zasobni na odpady komunalne i przemysłowe:

czas przetrzymania w zasobni ok. 7 dni, zatem:

V_zas = (Q_d - Q_os.śc.) · 7 = (29445,7 - 42,5·1,3 ) · 7 = 1675,24 [m³]

Uwzględniając współczynnik rezerwy 1,5

V_zas* = 1,5 · V_zas= 1,5 · 1675,24 = 2512,8 [m³]

Głębokość 5- 6 m

1.9 Obliczenie przepustowości rozdrabniarki:

R_v = Q_d - Q_os.śc. = 294,57 - 55,25 = 239,32 [m³/d] →

przepustowość na zmianę roboczą :R_v = 239,32 / 8= 30 [m³/h]

1.10 Pole pryzmowe

Na pole pryzmowe trafia kompost po I° kompostowania (jego ilość jest więc mniejsza).

- Ilość kompostu na polu pryzmowym:

G_p = 33%Q_d

G_p = 33% · 294,57 = 98,1 [m³/d]

- Sumaryczna długość pryzm:

L =

gdzie:

tp - czas kompostowania odpadów na polu pryzmowym; tp = 90 dni

a, b - wymiary podstaw pryzmy; a = 6 m, b = 2 m

h - wysokość pryzmy; h = 1,5 m

L = 2 · G_p · tp/(6+2) ·1,5 = 1471,5 [m]

Przyjęto długość jednej pryzmy 50 [m]

- Powierzchnia placu pryzm:

A_p = K · ( - a · L)

gdzie:

K - współczynnik zwiększający powierzchnię placu pryzmowego; dla dużych kompostowni

(obsługujących > 80 tys. mieszkańców) K = 2,5 ÷ 3,0; przyjęto K = 3,0

A_p = 3 · (2 ·98,1· 90 /1,5 - 6 · 1471,5 ) = 8829 [m²]

1.11 Składowisko substancji balastowych

- Ilość balastu wysegregowanego z odpadów komunalnych i przemysłowych przed komorą statyczną lub dynamiczną:

G_b1 = 20% (Q_d - Q_os.śc.)

G_b1 = 20% · (294,57 - 55,25) = 47,86 [m³/d]

- Masa balastu (przy założeniu gęstości balastu ρ = 0,6 [Mg/m³]):

G_b1(m)= G_b1 · ρ = 47,86 · 0,6 = 28,72 [Mg/d]

- Ilość balastu wysegregowanego z odpadów po komorze statycznej lub dynamicznej:

G_b2 = 15% G_p

G_b2 = 15% · 98,1 = 14,715 [m³/d]

- Masa balastu (przy założeniu gęstości balastu ρ = 0,6 [Mg/m³]):

G_b2(m)= G_b2 · ρ = 14,715 · 0,6 = 8,83 [Mg/d]

- Sumaryczna ilośc balastu:

G_b = G_b1 + G_b2 = 8,83 + 28,72 = 37,55 [Mg/d]

- Objętość substancji balastowej:

V_sb = · t_g

gdzie:

t_g - czas przetrzymywania balastu; tg = 1 doba

V_sb = 37,55/0,6 ·1 = 62,58 [m³]

-Powierzchnia placu składowania substancji balastowej :

Zakładamy, że balast składowany będzie w formie stożka o wysokości h = 3m

V_sb = r² · h

62,58 = r² · 3

r² = 62,58 / ·2 (2 - współczynnik bezpieczeństwa)

2r² = 125,16

r = 4,46 [m]

1.12 Niezbędne środki transportowe:

przyjęto objętość śmieciarki SM-12

- max. Masa pojazdu załadowanego 16000 [kg]

- Pojemność skrzyni ładunkowej V =18,5 [m³]

- Liczba kursów pojazdu:

n = = 62,58/18,5= 3,38

Przyjęto 4 kursy śmieciarki

1.13 Liczba komór statycznych (wariant I )

- Wymiary komory (wg producenta): 10 x 5 x 4 [m], co daje objętość całkowitą komory

V = 200 [m³]

Objętość robocza : V_r = 80%V

V_r = 80% · 200 = 160 [m³]

- Odpady kierowane do komory:

Q_bio = Q_d - G_b1

Q_bio = 294,57 - 47,86 = 246,71 [m³/d ]

Odpady przetrzymywane będą w komorze przez 7 dni:

Q_bio(7) = Q_bio · 7 = 246,71 · 7 = 1727 [m³]

-Liczba komór:

n = = 1727/160 = 10,8

Przyjęto 11 komory + 1 rezerwową

1.14 Liczba komór dynamicznych ( wariant II )

- Wymiary komory ( wg producenta): 3,64 x 36 [m] x 1,81 co daje objętość całkowitą V = 374,43 [m³]

Objętość robocza: V_r = 80%V

V_r = 80% · 374,43 = 299,54 [m³]

- Ilość odpadów kierowanych do komory:

Q_bio = Q_d - G_b1

Q_bio = 294,57 - 47,86 = 246,71 [m³/d ]

Czas przetrzymywania t = 3 doby

Q_bio(3) = Q_bio · 3 = 246,1 · 3 = 740,13 [m³]

- Liczba biostabilizatorów

n = = 740,13/299,55 = 2,5

Przyjęto 3 biostabilizatory + 1 rezerwowy

2. STAN PERSPEKTYWICZNY

2.1 Dane wyjściowe:

liczba mieszkańców - 184 000 [M]
udział frakcji organicznej w odpadach komunalnych - 36 [%]
gęstość nasypowa odpadów komunalnych - 126,4 [kg/m³]
udział frakcji organicznej w odpadach przemysłowych - 90 [%]
jednostkowy objętościowy wskaźnik nagromadzenia odpadów - v_j= 2,96 [m³/M·a]
ilość odpadów przemysłowych - Q_przem = 130 000 [m³/a]
ilość osadów ściekowych - Q_os.śc.= 11200 [m³/a]
współczynnik nierównomierności k₁ - 1,3
średnia gęstość nasypowa substancji balastowych - 0,6 [Mg/m³]
wskaźnik efektywności segregacji odpadów komunalnych - 40 [%]
wskaźnik efektywności segregacji odpadów przemysłowych - 90 [%]

2.2 Całkowita ilość odpadów komunalnych:

Q_kom = LM · v_j [m³/a]

gdzie:

LM - liczba mieszkańców; LM = 184000 [M]

v_j - jednostkowy objętościowy wskaźnik nagromadzenia odpadów; v_j = 2,96 [m³/M · a]

Q_kom= 184000 · 2,96 = 544640 [m³/a]

2.3 Organiczne odpady komunalne:

Q_{bio kom} = Q_kom · Q_r [m³/a]

gdzie:

Q_r- udział frakcji organicznej w odpadach komunalnych; Q_r = 36%

Q_{bio kom} = 544640 · 36% = 196070 [m³/a]

Organiczne odpady komunalne po uwzględnieniu wskaźnika efektywności segregacji odpadów komunalnych:

Q_bio*kom = Q_{bio kom} · E_k

gdzie:

E_k- wskaźnik efektywności segregacji odpadów komunalnych; E_k = 40%

Q_bio*kom= 196070 · 40% = 78428,2 [m³/a]

2.4 Ilość odpadów przemysłowych:

Q_przem = 130 000 [m³/a]

2.5 Organiczne odpady przemysłowe:

Q_{bio przem} = Q_przem · Q_r

gdzie:

Q_r - udział frakcji organicznej w odpadach przemysłowych; Q_r= 30 %

Q_{bio przem}= 130 000 · 30% = 39000 [m³/a]

Organiczne odpady przemysłowe po uwzględnieniu wskaźnika efektywności segregacji odpadów przemysłowych:

Q_bio*przem = Q_{bio przem} · E_p

gdzie:

E_p - wskaźnik efektywności segregacji odpadów przemysłowych; E_p = 90%

Q_bio*przem = 39000 · 90% = 35100 [m³/a]

2.6 Osady ściekowe:

Q_os.śc. = 11200 [m³/a]

Q_bio = Q_bio*kom+ Q_bio*przem + Q_os.śc.

Q_bio = 78428,2 + 35100 + 11200 = 124728,2 [m³/a]

2.7 Dobowa produkcja kompostu:

Q_d = · k₁

gdzie:

250 - liczba dni pracy przy 5 - dniowym tygodniu pracy

k₁ - współczynnik nierównomierności; k₁ = 1,30

Q_d = 124728,2/250· 1,30 = 648,58 [m³/d]

2.8 Przepustowość zasobni na odpady komunalne i przemysłowe:

V_zas = (Q_d - Q_os.śc.) · 7 = (648,58 - 44,81· 1,3) · 7 = 4132,4 [m³]

V_zas* = 1,5 · V_zas= 1,5 · 4132,4 = 6198,6[m³]

2.9 Obliczenie przepustowości rozdrabniarki:

R_v = Q_d - Q_os.śc. = 648,58 - 58,24= 590,34 [m³/d] →

przepustowość na zmianę roboczą :R_v = 590,34/8= 73,8 [m³/h]

2.10 Pole pryzmowe

Na pole pryzmowe trafia kompost po I° kompostowania (jego ilość jest więc mniejsza).

- Ilość kompostu na polu pryzmowym:

G_p = 33%Q_d

G_p = 33% · 648,58 = 214,03 [m³/d]

- Sumaryczna długość pryzm:

L =

gdzie:

tp - czas kompostowania odpadów na polu pryzmowym; tp = 90 dni

a, b - wymiary podstaw pryzmy; a = 6 m, b = 2 m

h - wysokość pryzmy; h = 1,5 m

L = 2· 214,03· 90 / (6+ 2) · 1,5 = 3210,45 [m]

Przyjęto długość jednej pryzmy 60[m]

- Powierzchnia placu pryzm;

A_p = K · ( - a · L)

gdzie:

K - współczynnik zwiększający powierzchnię placu pryzmowego; dla dużych kompostowni

(obsługujących > 80 tys. mieszkańców) K = 2,5 ÷ 3,0; przyjęto K = 3,0

A_p = 3 · (2 · 214,03 · 90 / (6+2) · 1,5 - 6 · 3210,45) = 19262,7 [m²]

2.11 Składowisko substancji balastowych

- Ilość balastu wysegregowanego z odpadów komunalnych i przemysłowych przed komorą statyczną lub dynamiczną:

G_b1 = 20% (Q_d - Q_os.śc.)

G_b1 = 15% · (648,58 - 58,24) = 88,551[m³/d]

- Masa balastu (przy założeniu gęstości balastu ρ = 0,6 [Mg/m³]):

G_b1(m)= G_b1 · ρ = 88,551 · 0,6 = 53,13 [Mg/d]

- Ilość balastu wysegregowanego z odpadów po komorze statycznej lub dynamicznej:

G_b2 = 10% G_p

G_b2 = 10% · 214,03 = 21,40 [m³/d]

- Masa balastu (przy założeniu gęstości balastu ρ = 0,6 [Mg/m³]):

G_b2(m)= G_b2 · ρ = 21,40 · 0,6 = 12,84 [Mg/d]

G_b = G_b1 + G_b2 = 53,13 + 12,84 = 65,97 [Mg/d]

- Objętość substancji balastowej:

V_sb = · t_g

gdzie:

t_g - czas przetrzymywania balastu; tg = 1 doba

V_sb = 65,97/0,6 · 1 = 109,95[m³]

- Powierzchnia placu składowania substancji balastowej

Zakładamy, że balast składowany będzie w formie stożka o wysokości h = 3m

V_sb = r² · h

109,95 = r² · 3

r² = 109,95/ ·2 (2 - współczynnik bezpieczeństwa)

2r² = 220

r = 5,9 [m]

2.12 Niezbędne środki transportowe:

- Pojemność skrzyni ładunkowej 18,5 [m³]

- Liczba kursów pojazdu:

n = = 109,95/18,5 = 5,9

Przyjęto 6 kursów śmieciarki

2.13 Liczba komór statycznych (wariant I)

- Wymiary komory (wg producenta): 10 x 5 x 4 [m], co daje objętość całkowitą komory

V = 200 [m³]

Objętość robocza : V_r = 80%V

V_r = 80% · 200 = 160 [m³]

- Odpady kierowane do komory:

Q_bio = Q_d - G_b1

Q_bio = 648,58 - 88,551 = 560,03 [m³/d]

Odpady przetrzymywane będą w komorze przez 7 dni:

Q_bio(7) = Q_bio · 7 = 560,03 · 7 = 3920,21[m³]

- Liczba komór:

n = = 3920,21/160 = 24,5

Przyjęto 25 komór + 1 rezerwową

2.14 Liczba komór dynamicznych( wariant II)

- Wymiary komory ( wg producenta): 3,64 x 36 [m], co daje objętość całkowitą V = 374,43 [m³]

Objętość robocza: V_r = 80%V

V_r = 80% · 374,43 = 299,59 [m³]

- Ilość odpadów kierowanych do komory:

Q_bio = Q_d - G_b1

Q_bio = 648,58 - 88,551 = 560,03 [m³/d]

Czas przetrzymywania t = 3 doby

Q_bio(3) = Q_bio · 3 = 560,03 · 3 = 1680,1 [m³/d]

- Liczba komór

n = = 1680,1/299,55= 5,6

Przyjęto 6 biostabilizatorów + 1 rezerwowy

3. TABELARYCZNE ZESTAWIENIE DANYCH :

	STAN AKTUALNY	STAN PERSPEKTYWICZNY
LICZBA MIESZKAŃCÓW	260000	264000
MASA SUBS. ORGAN. W STRUMIENIU ODPADÓW KOMUNALNYCH	36747,36	122267,9
MASA ODPADÓW BIODEGRADOWANYCH Z SEKTORA PRZEMYSŁOWEGO	21900	26136
MASA OSADÓW ŚCIEKOWYCH	58424	111186
PRZEPUSTOWOŚĆ KOMPOSTOWNI	608,77	1349,87
LICZBA KOMÓR	22+1	51+1
LICZBA BIOSTABILIZATORÓW	5+1	12+1
POWIERZCHNIA PLACU PRYZMOWEGO [ha]	1,81	4,0
POWIERZCHNIA PLACU SUBSTANCJI BALASTOWYCH	258,22	453,28
LICZBA KURSÓW WYWOZOWYCH BALASTU	7	12
CAŁKOWITA POWIERZCHNIA KOMPOSTOWNI