CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

1. BILANS ŚCIEKÓW:

Obliczenie charakterystycznych przepływów ścieków.

Przepływ	Jednostka	Rok 2014	Rok 2030
		4900	7300
		6860	4550
		486	724
		3600

Współczynniki nierównomierności dobowej : 1,4

godzinowej:1,7

2. ODBIORNIK ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH I WYMAGANY STOPIEŃ OCZYSZCZENIA ŚCIEKÓW:

2.1. Średni niski przepływ SNQ

Dla 2014r.

Q_śrd2014=0,057m³/s <0,1 m³/s

1m³/s - 100%

0,057m³/s- X₂₀₁₄%

X₂₀₁₄=(0,057m³/s∙100%)÷1m³/s

X₂₀₁₄=5,7%

Dla 2030r.

Q_śrd2030=0,084m³/s <0,1 m³/s

1m³/s - 100%

0,084m³/s- X₂₀₁₄%

X₂₀₁₄=(0,084m³/s∙100%)÷1m³/s

X₂₀₁₄=8,4%

2.2 Równoważna liczba mieszkańców

Wskaźnik	C [g/m^3]	Wj [g/M*d]	Qśrd2014 [m^3/d]	Qśrd2030 [m^3/d]	RLM 2014	RLM 2030
BZT5	280	60	4900	7300	22867	34067
ChZTCr	690	120					28175	41975
Z.O.	320	70					22400	33371
P	4,2	1,8					11433	17033
N	25,5	11					11359	16923

Na podstawie obliczonej równoważnej liczby mieszkańców dla wskaźnika BZT₅ w 2014 i 2030 r. oczyszczalnie kwalifikujemy do IV grupy oczyszczalni dla których RLM wynosi ( 15 000- 99 999).

Najważniejsze dopuszczalne wartości wskaźników lub minimalne procenty redukcji zanieczyszczeń przy RLM ( 15 000- 99 999).

Wskaźnik	Jednostka	Dopuszczalne wartości
	lub min. % redukcji	15 lub 90
	lub min. % redukcji	125 lub 75
	lub min. % redukcji	35 lub 90
Fosfor ogólny	lub min. % redukcji	2 lub 85
Azot ogólny	lub min. % redukcji	15 lub 80

2.3Efektywność oczyszczania:

• 
  

• 
  

• 
  

• 
  

• 
  

		Ścieki		Wymagany stopień oczyszczenia [%]
					Surowe	Oczyszczone
pH	-	8.0-8.4	6.5 - 8.5	-
BZT5		280.0	15.0	94.6
ChZTCr		690.0	125.0	81.9
Zawiesina ogólna		320.0	35.0	89.1
P		4.2	2.0	52.4
N		25.5	15.0	41.2

3. BILANS ŁADUNKÓW ZANIECZYSZCZEŃ:

Bilans ładunków zanieczyszczeń zawartych w ściekach dopływających do komory osadu czynnego oczyszczalni ścieków sporządzono dla wcześniej podanych wartości stężeń zanieczyszczeń i przepływów dobowych ścieków z zależności:

Ł_ZAN=Q∙C

a) Rok 2014

ŁADUNEK ZANIECZYSZCZEŃ NA ROK 2014
Wskaźnik	C	Qśrd	Qmaxd	Qmaxh	Qmin
		[g/m^3]	[kg/d]	[kg/d]	[kg/h]	[kg/d]
BZT5	280	1372	1920	136	1008
ChZTcr	690	3381	4733	335	2484
Zawiesina ogólna	320	1568	2195	156	1152
Fosfor ogólny	4,2	20,58	28,8	2,04	15,12
Azot ogólny	25,5	124,95	174,93	12,4	91,8

b) Rok 2030

ŁADUNEK ZANIECZYSZCZEŃ NA ROK 2030
Wskaźnik	C	Qśrd	Qmaxd	Qmaxh	Qmin
		[g/m^3]	[kg/d]	[kg/d]	[kg/h]	[kg/d]
BZT5	280	2044	2862	203	1008
ChZTcr	690	5037	7052	500	2484
Zawiesina ogólna	320	2336	3270	232	1152
Fosfor ogólny	4,2	30,66	42,9	3,04	15,12
Azot ogólny	25,5	186,15	260,6	18,46	91,8

4.URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE (CZĘŚĆ MECHANICZNA):

4.1. Krata:

4.1.1Kanał przed kratą koszową

Wymiarowanie kanału dolotowego należy tak przeprowadzić, aby zapewnić przepływ ścieków z prędkością gwarantującą warunki samooczyszczania (v > 0,6 m/s).

Zachowanie takiego warunku wymaga doboru odpowiedniego spadku kanału, określanymi z następujących zależności:

Kanał dobrano na podstawie nomogramów do obliczania prostokątnych koryt ściekowych

Przyjęto kanał o przekroju prostokątnym, szerokości B = 500mm i spadku i = 3,0‰

a) rok 2014

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	4900	57	500	0.003	0.14	0.79
	6860	79					0.18	0.88
	486	135					0.26	0.99
	3600	42					0.12	0.72

b) rok 2030

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	7300	85	500	0.003	0.20	0.89
	10220	118					0.24	0.95
	724	201					0.37	1.10
	3600	42					0.12	0.72

Wszystkie parametry doboru koryta ściekowego mieszczą się w optymalnym zakresie. Dobieram koryto ściekowe B = 500 mm.

1. Krata koszowa:

a) objętość skratek:

Przyjmuję prześwit między kratami b=25mm i odczytuję wskaźnik jednostkowy

Kraty będą czyszczone mechanicznie ponieważ V_skr≥0,2 m³/d.

Dobieram kratę koszową o objętości kosza: 0.2

Wymiary: Długość 0.5 m

Szerokość 0.5 m

Wysokość 0.8 m

b) powierzchnia czynna kraty koszowej

Liczba prześwitów

b=0,025m

n =

Szerokość kraty

s=0,01m

B_kr = (n-1)*s+ n*b = (21-1)*0,01+21*0,02 = 0,62m ≈ 0,70m

Prędkość przy przepływie średnim

V_śr =

V_min=

• Ilość prześwitów

• Przyjmuję ilość prześwitów na jednym boku kosza 15, co daje długość czynną na jednym boku równą:

• Zaś powierzchnia czynna na jednym boku równa jest:

• całkowita powierzchnia czynna kosza:

c) obliczenie ilości opróżnień kosza:

Zakładam że 40% doprowadzanych ścieków jest zatrzymywana w koszu. Zawartość skratek w koszu nie może przekraczać 30% całej objętości kosza, wiec ich objętość maksymalna w koszu może wynosić:

Nie będzie na pewno przekroczona ta wartość jeśli będziemy opróżniali kosz 5 razy na dobę.

d) prędkość średnia w prześwitach krat:

• rok 2010

• rok 2020

e) prędkość minimalna przed kratą:

1. Dobór kraty mechanicznej:

Na podstawie obliczeń. dobrano kratę mechaniczną koszową.

2. Krata ręczna - awaryjna na obejściu w kanale B=500mm,ręczna:

4.2. Piaskownik pionowy:

4.2.1. Założenia do obliczeń:

• Obciążenie hydrauliczne piaskownika powinno wynosić
  

• Czas zatrzymania przy założeniu jednofunkcyjnej działalności 1 - 3 min. Przyjęto czas zatrzymania T = 3min = 180s

• Obciążenie hydrauliczne koryta przelewowego
  

• Prędkość wznoszenia w części przepływowej powinna wynosić 0,0067 - 0,02 m/s . Przyjęto prędkość wznoszenia v_O = 0,015 m/s

• Projektowanie w oparciu o średnice ziaren piasku 0,16m

• Przyjęto liczbę piaskowników - 1

4.2.2. Dobór urządzenia:

Sitopiaskownik typ NSI - COMBI firmy NOGGERATH

Parametry techniczne (podstawowe):

• przepustowość od 5 do 300 l/s (od 18 do 1000 m³/h)

• skuteczność piaskownika do 95% ziaren > 0,2mm

• instalacja na terenie lub w kanale; w budynku lub na powietrzu

4.2.3. Objętość piasku

Przyjmuję jednostkową ilość piasku

• rok 2010

• rok 2020

Piasek usuwany mechanicznie.

4.2.4. Objętość skratek:

Prześwit wynosi 6mm więc

4. OBLICZENIA URZĄDZEŃ CZĘŚCI BIOLOGICZNEJ:

( BLOK BIOLOGICZNY - A₂0 )

5.1) Osadnik wstępny:

a) założenia wstępne:

• 2 osadniki poziome

• Czas zatrzymania 2.2 h

• Obciążenie hydrauliczne 1.3 m/h

• Uwodnienie osadu wstępnego 96%

• Sprawność osadnika 80%

b) wymiary osadnika:

• Objętość osadnika:

• Powierzchnia osadnika:

• Obliczenie czynnej głębokości H

• Wymiary osadnika wstępnego

Założenia wówczas

• Szerokość osadnika

Przyjęto 2 osadniki o szerokości 2.90 każdy.

• Sumaryczny przekrój poprzeczny osadnika

2010 2020

• Prędkość przepływu w osadniku

2010 2020

Przyjęto 2 osadniki o wymiarach L x B x H: 42.75m x 2.90m x 2.85m

• Sprawdzenie hydrauliczne osadnika:

1. liczba Reynoldsa

• 2020

2. liczba Froude'a

• 2020

Osadnik działa prawidłowo.

• Wysokość całkowita osadnika:

• Głębokość osadnika na dopływie i odpływie:

Spadek dna osadnika i=2%

• Komora osadowa

Pojemność i głębokość dotyczy dwóch komór osadowych.

Komora o wymiarach 2.1 x 2.1m, dolna podstawa 0.5 x 0.5m

Nachylenie ścianek komory

• Doprowadzenie ścieków do osadnika

Wlot do pojedynczego osadnika typu Stengel.

Zakładając prędkość w otworach v=0.8m/s wymagana powierzchnia otworów wyniesie:

Przyjmuję średnicę otworów 0.1 m, zatem liczba otworów wynosi:

Dla B=5.80m rozstaw otworów w jednym rzędzie wzdłuż szerokości osadnika:

Każdy z otworów przysłonięty jest tarczą w kształcie czaszy o średnicy: 1.5*0.1=0.15m, odsunięty od ściany komory wlotowej na odległość: 1.5*0.1=0.15m

• Odprowadzenie ścieków z osadnika:

Obciążenie krawędzi przelewowej:

Długość krawędzi przelewowych:

Przyjęto 2 koryta obustronnie zasilane - 4 krawędzie przelewowe.

c) osady wstępne:

W osadniku nie przewiduje się zbierania części pływających.

• Ilość osadów po osadniku wstępnym

• Objętość osadów

5.2) Komora osadu czynnego -> system A2/O

a) defosfatacja:

• Pojemność komory:

b) nitryfikacja i denitryfikacja:

• Ilość azotanów do denitryfikacji:

Przyjęto współczynnik bezpieczeństwa

• Określenie udziału objętościowego strefy nitryfikacji:

Z tabeli odczytuję stosunek

• Określenie wielkości przyrostu osadu w procesie oczyszczania biologicznego:

Stężenie zawiesiny ogólnej w dopływie do reaktora biologicznego

Z tabeli odczytuję:

dla

Porównując iloraz
oraz
odczytuję wartość

Minimalny tlenowy wiek osadu:

Przyjmuje współczynnik bezpieczeństwa SF=1.8

dla

Minimalny obliczeniowy wiek osadu:

dla

Wiek osadu pokrywa się z obliczonym skąd przyjęto, że odczytany przyrost osadu wynosi:

Przyrost osadu z biologicznej i chemicznej defostacji:

Stąd:

Całkowity przyrost suchej masy osadu wynosi:

• Potrzebna pojemność komór:

Wymagana ilość osadu w komorze:

dla

Przyjmuję

d) Obliczenie zapotrzebowania na tlen:

obliczenia przeprowadzono dla temperatury

• Całkowite zapotrzebowanie na tlen:

Zapotrzebowanie tlenu dla rozkładu związków organicznych

Zapotrzebowanie tlenu dla nitryfikacji

Odzysk tlenu w procesie denitryfikacji

• Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu

dla

• Obliczenie OC

1)

2)

3)

• Obliczenie zapotrzebowania powietrza

Sprawność napowietrzania drobnopęcherzykowego wynosi 2% na głębokość 0.305m.

Stąd:

powietrza zawiera

Przy sprawności 32.78% ilości wykorzystywanego tlenu z
powietrza wynosi:

Zapotrzebowanie powietrza wynosi więc:

e) Parametry pracy reaktora:

• 
  

• 
  

• 
  

5.3) Osadnik wtórny:

a) założenia wstępne:

• 2 osadniki poziome

• Czas zatrzymania 2.2 h

• Obciążenie hydrauliczne 1.3 m/h

• Uwodnienie osadu wstępnego 96%

• Sprawność osadnika 80%

b) wymiary osadnika:

• Objętość osadnika:

• Powierzchnia osadnika:

• Obliczenie czynnej głębokości H

• Wymiary osadnika wtórnego:

Założenia wówczas

• Szerokość osadnika

Przyjęto 2 osadniki o szerokości 2.90 każdy.

• Sumaryczny przekrój poprzeczny osadnika

2010 2020

• Prędkość przepływu w osadniku

2010 2020

Przyjęto 2 osadniki o wymiarach L x B x H: 42.75m x 2.90m x 2.85m

• Sprawdzenie hydrauliczne osadnika:

1. liczba Reynoldsa

• 2020

2. liczba Froude'a

1. 2020

Osadnik działa prawidłowo.

• Wysokość całkowita osadnika:

• Głębokość osadnika na dopływie i odpływie:

Spadek dna osadnika i=2%

• Komora osadowa

Pojemność i głębokość dotyczy dwóch komór osadowych.

Komora o wymiarach 2.1 x 2.1m, dolna podstawa 0.5 x 0.5m

Nachylenie ścianek komory

• Doprowadzenie ścieków do osadnika

Wlot do pojedynczego osadnika typu Stengel.

Zakładając prędkość w otworach v=0.8m/s wymagana powierzchnia otworów wyniesie:

Przyjmuję średnicę otworów 0.1 m, zatem liczba otworów wynosi:

Dla B=5.80m rozstaw otworów w jednym rzędzie wzdłuż szerokości osadnika:

Każdy z otworów przysłonięty jest tarczą w kształcie czaszy o średnicy: 1.5*0.1=0.15m, odsunięty od ściany komory wlotowej na odległość: 1.5*0.1=0.15m

• Odprowadzenie ścieków z osadnika:

Obciążenie krawędzi przelewowej:

Długość krawędzi przelewowych:

Przyjęto 2 koryta obustronnie zasilane - 4 krawędzie przelewowe.

6. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE

(GOSPODARKA OSADOWA)

6.1. Poletka ociekowe:

Dobową ilość usuwanego piasku wynosi:

• w 2010 r.

• w 2020 r.

Zaprojektowano poletko ociekowe dla którego przyjęto wysokość zalewową h = 0,25m/d.

Powierzchnia wymagana poletka wynosi:

Przyjęto dwa poletka osadowe o następujących powierzchniach i wymiarach:

• dla roku 2010

- szerokość 1m

- długość 1m

• dla roku 2020 przewiduje się uruchomienie 2 poletka

- szerokość 0.65m

- długość 0.65m

6.2. Zagęszczacz grawitacyjny:

Zaprojektowano zagęszczacz o kształcie osadnika pionowego bez mieszacza i przyjętych następujących parametrach

- prędkość przepływu V_o = 0,15 m/h

- czas przetrzymania t = (3 ÷ 5) min. Przyjęto t = 4min.

6.2.1a. Określenie ilości i objętości osadów z osadnika wtórnego

- stężenie BZT₅ na dopływie do komory osadu czynnego

- założona sprawność części mechanicznej oczyszczalni

- założona sprawność części biologicznej oczyszczalni

- jednostkowy przyrost osadu

Ilości osadów określono wg wzoru:

• Ilości osadów dla roku 2010:

• Ilości osadów dla roku 2020:

Objętość osadów obliczono na podstawie następującej zależności:

Dla przyjętej wilgotności osadów w_p = 97,5% otrzymano:

• Objętość osadów dla roku 2010:

• Objętość osadów dla roku 2020:

6.2.1b. Określenie ilości i objętości osadów z osadnika wstępnego:

Rok 2010:

• Ilość osadów po osadniku wstępnym

• Objętość osadów

Rok 2020:

• Ilość osadów po osadniku wstępnym

• Objętość osadów

6.2.2. Ilość osadu zagęszczanego i cieczy osadowej

Ilość osadu zagęszczanego wynika z obliczonej objętości osadów i następujących założeń:

- zawartość suchej masy po zagęszczaniu
=4%

- zawartość suchej masy przed zagęszczaniem

Na podstawie zależności:

Określono następujące ilości zagęszczanego osadu:

- dla roku 2010

- dla roku 2020

Ilość cieczy osadowej odprowadzonej do wewnętrznej kanalizacji oczyszczalni

- dla roku 2010

- dla roku 2020

6.2.3. Powierzchnia, średnica i wysokość zagęszczacza:

Przyjęto prędkość przepływu w zagęszczaczu v_o=0,15m/h

Średnice zagęszczacza określono ze wzoru:

Wysokość komory przepływowej

6.2.4. Obliczenia rury centralnej:

Dla przyjętego czasu przepływu przez rurę τ=4min i prędkości przepływu v=0,1m/s określono:

Średnica rury na podstawie wymaganej powierzchni przekroju rury:

Zatem średnica wyniosła:

Wysokość wynikającą z prędkości przepływu:

6.2.5. Odprowadzenie odcieków:

Przyjęto odprowadzenie odcieków przelewem pilastym o parametrach:

- wysokość przelewu h=7,0cm,

- przyjęte obciążenie hydrauliczne q=40 m³/m h,

- a=18,

- kąt α=45^o

.

• Długość krawędzi przelewowych:

Przyjęto odprowadzenie odcieków na całym obwodzie zagęszczacza.

6.3. Prasa filtracyjna taśmowa:

6.3.1. Wydajność oraz ilość osadów po opuszczeniu prasy

Przyjęto, że prasa filtracyjna pracuje 10h/d w roku 2020 a w roku 2010 7h/d.

Przyjęto, że prasa odwadnia osady do 20% s.m.

Dla średniej zawartości suchej masy w doprowadzanych osadach W = 4%, Ilość osadów po opuszczeniu prasy wyniosła:

• Dla 2010:

• Dla 2020:

Wydajność prasy dla ilości zagęszczanego osadu powinna wynosi:

• Dla 2010:

• Dla 2020:

6.3.2. Dobór prasy filtracyjnej

Na podstawie obliczeń dobrano prasę taśmową firmy Ekofinn MONOBELT Pol typ NP08 o następujących parametrach:

• przepływ roboczy
  

• moc 0,62kW

• szerokość taśmy 800mm

• długość 3300mm

• szerokość 1500mm

• wysokość 1930mm

• wydajność pompy płuczącej
  

6.4. Wapnowanie osadów i skratek:

6.4.1. Wapnowanie skratek:

Przyjęto, że skratki będą wapnowane 35% wapnem chlorowanym w ilości 3% swojej objętości. Dla tak przyjętych założeń dobowa dawka wapna wyniesie:

• dla roku 2010:

• dla roku 2020:

6.4.2. Wapnowanie osadów:

6.4.2.1. Ilość i zapas wapna:

Przyjęto, że osady będą poddawane działaniu CaO w ilości 120kgCaO/1000kg s.m. osadów

Dla przyjętej wilgotności W = 63% ilość CaO potrzebna do higienizacji wyniosła:

• dla roku 2010:

• dla roku 2020:

Zapas wapna na okres 30 dni:

• dla roku 2010:
  

• dla roku 2020:
  

6.4.2.2. Magazyn wapna:

Magazynowanie wapna - gaszone luzem

Powierzchnia magazynowania wynika z wzoru:

przyjmując:

• Wysokość składowania h_S = 1.5 m

• Gęstość nasypowa
  

Otrzymano:

6.4.2.3. Dozowania wapna do odwodnionego osadu:

Ilość dawkowanego wapna w ciągu godz.

Zastosowano urządzenie do higienizacji osadów wapnem firmy Ekofinn MHIG-03 współpracującym z instalacją składającą się z prasy do odwadniania osadów oraz przenośnika ślimakowego transportującego odwodniony osad.

• Wymiary (bez dozownika wapna): 1000x1000x1600 mm

• Pojemność komory zasypowej: 0,3 m³

• Wydajność dozownika wapna: 12-70 kg/h

• Moc zainstalowana, zasilanie: 0,5 kW, 400 V

7. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE

(URZĄDZENIA TOWARZYSZĄCE)

7.1. Przepompownia ścieków za kratą:

Nominalna objętość komory pompowni dla przyjętego czasu zatrzymania t=10min

Przyjęto komorę o wymiarach

- głębokość komory - 1,0m

- szerokość 5,0m

- długość komory - 5,0m

7.1.2. Pompy zatopione

Dobrano 2 pompy: ABS JT 200

Parametry pracy:

• 
  

• 
  

• 
  

7.2. Dmuchawy do napowietrzania:

Wymagana ilość tlenu doprowadzonego do komór osadu czynnego z napowietrzaniem ciągłym wynosi:

Wysokość strat ciśnienia

• Na głębokości w komorze osadu czynnego ok. 5m słupa H₂O=500mBar

• Na drodze do Komory osadu czynnego 1m słupa H₂O= 100mBar

• Sumaryczna wysokość strat - 6m słupa H₂O= 600mBar

Dla określonej wydajności i wysokości strat dobrano 2 podstawowe i 1 rezerwową dmuchawę

Model DR1100T Typ 6 firmy SPOMASZ Sp. Z o.o. o wydajności
oraz mocy 100kW

7.3. Dyfuzory natleniające:

Projekt oraz realizację rozwiązania rusztu z dyfuzorami natleniającymi dla określonej wielkości i kształtu komór oraz wymaganego zapotrzebowania tlenowego, zleca się firmie:

AKWATECH Przedsiębiorstwo Inżynierii Komunalnej Sp. z o.o.

specjalizującej się w realizacji niestandardowych rozwiązań, posiadającą pięć typów dyfuzorów dyskowych i dwa rodzaje dyfuzorów rurowych o różnym przeznaczeniu i o różnych możliwościach przepustowych powietrza.

7.4. Pompy:

• Pompy do recyrkulacji wewnętrznej:

Obliczeniowa wydajność pomp wynika z wartości strumienia Q_RSW, który wynosi:

dla roku 2020

Dobrano dwie podstawowe i jedną zapasową - zatapialne pompy recyrkulacyjne firmy GRUNDFOF, model SRP 80.50.378.27 o mocy 8 kW, średnicy nominalnej wirnika 500mm

• Pompy do recyrkulacji zewnętrznej

Strumień objętości recylkulowanego osadu wynosi

Dobrano zatapialne pompy recyrkulacyjne do ścieków firmy GRUNDFOF, model SRP 60.30.752.25 o mocy 6 kW, średnicy nominalnej wirnika 300mm.

• Pompownia osadu, przed prasą filtracyjną

Dobrano pompy firmy Hydro - Vacum FZB.3

7.5. instalacja dozowania związków żelaza (PIX):

Zbiorniki cylindryczne typ 200 AC - 16 o poj. 16 m³ - 2 szt.
Zespół dozujący: 2 pompy dozujące, 2 zawory elektromag, armatura zab. - 2 szt.

---