POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Budownictwa Wodnego

Zakład Budownictwa Wodnego

PROJEKT OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

OBLICZENIE URZĄDZEŃ OSADU CZYNNEGO

Prowadzący:

dr inż. Jerzy Ziętek

Wykonała:

Aleksandra Wiśniewska

ISiW-3

1. BILANS ILOŚCIOWO-JAKOSCIOWY ŚCIEKÓW.

1.1. Bilans ilości ścieków.

Obliczenie ilości ścieków wykonano dla danych:

• LM - liczba mieszkańców w jednostce osadniczej obsługiwanej przez oczyszczalnię [LM=28000]

• RLM - równoważna liczba mieszkańców dla przemysłu [RLM=6000]

• q_dśr - jednostkowa średnia dobowa ilość ścieków [q_dśr=0,12 m³/Md]

• współczynniki nierównomierności:

• N_d = 1,3

• N_hd = 1,3

• N_hmax = 1,8

• Q_dśr - średni dobowy przepływ ścieków dowożonych [Q_dśr=100 m³/d]

• Wody infiltracyjne [Q_dśrw=0,08*Q_dśr.bg]

Wzory wykorzystane do policzenia poszczególnych rodzajów przepływów oraz przykłady obliczeń (wyniki zestawiono w tabeli nr.1 poniżej):

• Średni dobowy przepływ ścieków bytowo-gospodarczych:

• Średni dobowy przepływ ścieków przemysłowych:

• Roczny przepływ ścieków:

• Maksymalny dobowy przepływ ścieków:

• Średni godzinowy przepływ ścieków:

• Przepływ godzinowy:

• Maksymalny godzinowy przepływ ścieków:

źródło ścieków	Qdśr [m3/d]	Nd	Qdmax [m3/d]	Qhśr [m3/d]	Nhd	Qh		Nhmax	Qhmax
													[m3/h]	[l/s]		[m3/h]	[l/s]
ścieki byt-gosp	3360	1,3	4368	140	1,3	182	50,6	1,8	252	70,0
przemysłowe	720	1,3	936	30	1,3	39	10,8	1,8	54	15
dowożone	100	-	100	4,2	-	4,2	1,2	-	4,2	1,2
wody infiltracyjne	269	-	269	11,2	-	11,2	3,1	-	11,2	3,1
Σ=	4449		5673	185,4		236,4	65,7		321,4	89,3

Tabela nr.1. Tabela zawierające obliczone poszczególne rodzaje przepływów.

1.2. Bilans jakości ścieków.

Obliczenie ładunków zanieczyszczeń wykonano dla danych:

• jednostkowe ładunki zanieczyszczeń dla ścieków dowożonych:

• BZT5 = 1500 gO₂/m³

• zawiesiny ogólne = 2500 g/m³

• azot ogólny (NTK) = 120 gN/m³

• fosfor ogólny = 30 gP/m³

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

• BZT5 = 60 g/M*d

• zawiesiny ogólne = 70 g/M*d

• azot ogólny = 11 g/M*d

• fosfor ogólny = 2,5 g/M*d

Wzory wykorzystane do policzenia poszczególnych ładunków zanieczyszczeń oraz ich stężenia w zależności od źródła ścieków (wyniki obliczeń zestawiono w tabeli nr.2 poniżej):

• Ładunek zanieczyszczeń dla ścieków bytowo-gospodarczych:

• Średnie stężenie zanieczyszczeń dla ścieków bytowo-gospodarczych:

• Ładunek zanieczyszczeń dla ścieków przemysłowych:

• Średnie stężenie zanieczyszczeń dla ścieków przemysłowych:

• Ładunek zanieczyszczeń dla ścieków dowożonych:

źródło ścieków	Qdśr [m^3/d]	BZT5		zawiesina ogólna		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	3360	1680000	500	1960000	583	308000	92	70000	21
przemysłowe	720	360000	500	420000	583	66000	92	15000	21
dowożone	100	150000	1500	250000	2500	12000	120	3000	30
wody infiltracyj	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Σ=	4180	2190000	2500	2630000	3667	386000	303	88000	72

Tabela nr.2. Tabela zawierające obliczone poszczególne ładunki zanieczyszczeń oraz ich stężenia w zależności od źródła ścieków.

• Łączne stężenie zanieczyszczeń dla poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń:

2. WYZNACZENIE RÓWNOWAŻNEJ LICZBY MIESZKAŃCÓW (RLM).

Równoważną liczbę mieszkańców (RLM) wyznacza się ze wzoru:

3. OKREŚLENIE DOPUSZCZALNEGO STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ W ŚCIEKACH OCZYSZCZONYCH.

Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków komunalnych (s_X^ocz) odprowadzanych do odbiornika zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002r. dla RLM z przedziału 15000-99999 wynoszą:

• BZT5 = 15 mgO₂/l

• zawiesiny ogólne = 35 mg/l

• azot ogólny = 15 mgN/l

• fosfor ogólny = 2 mgP/l

4. WYZNACZENIE NIEZBĘDNEGO STOPNIA OCZYSZCZENIA ŚCIEKÓW.

5. Schemat technologiczny oczyszczania ścieków (z osadem czynnym).

6. Dobór kraty.

Kraty są urządzeniami składającymi się z rzędu prętów, umieszcza się je w poprzek kanału pionowo, pochyło lub w kształcie łuku. Ich zadaniem jest usuwanie ze ścieków w procesie cedzenia zanieczyszczeń, które występują w postaci substancji stałej o stosunkowo dużych rozmiarach. Kraty mogą być oczyszczane ręcznie lub mechanicznie. W zależności od wielkości prześwitu między prętami, kraty dzieli się na:

• rzadkie - o prześwicie 40÷200 mm

• średnie - o prześwicie 20÷40 mm

• gęste - o prześwicie 10÷20 mm

Przyjmuje się, że projektowana krata będzie miała prześwity miedzy prętami wynoszące b=20mm oraz oczyszczana mechanicznie.

6.1. Dobową ilość skratek V_skr, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

a - jednostkowa ilość skratek [a=5 l/M*a]

LM - liczba mieszkańców [LM=28000 M]

RLM - równoważna liczba mieszkańców dla ścieków przemysłowych [RLM=6000 M]

6.2. Ustalenie wymiarów kanału dopływowego:

6.3. Przekrój czynny krat f_kr, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

Q_hmax - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, po zsumowaniu dla wszystkich źródeł ścieków [Q_hmax=321,4 m³/h]

v_kr - prędkość przepływu ścieków między prętami kraty [przyjmuje się v_kr=1,0 m/s]

6.4. Maksymalna szerokość komory krat (B_kr)_max, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

Q_hmin - minimalny godzinowy przepływ ścieków [Q_hmin= m³/h]

v_min - minimalna dopuszczalna prędkość przepływu w kanale bezpośrednio przed kratą [v_min≥0,4 m/s]

h_min - napełnienie w kanale odpowiadające przepływowi Q_hmin [h_min= m]

6.5. Liczbę prześwitów n, wyznacza się ze wzorów:

gdzie:

Q_hmax - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, po zsumowaniu dla wszystkich źródeł ścieków [Q_hmax=321,4 m³/h]

v_kr - prędkość przepływu ścieków między prętami kraty [przyjmuje się v_kr=1,0 m/s]

b - szerokość prześwitów między prętami kraty [b=0,02 m]

f_kr - przekrój czynny krat [f_kr=0,09 m²]

h_max - napełnienie w kanale odpowiadające przepływowi Q_hmax [h_max= m]

Ponieważ krata będzie oczyszczana mechanicznie przyjmuje się zwiększoną o 5% liczbę prześwitów. Liczba prześwitów między prętami wynosi: n =

6.6. Szerokość komory krat B_kr, wyznacza się ze wzorów:

gdzie:

s - grubość prętów o przekroju prostokątnym [s=0,01m]

Na podstawie otrzymanych wyników, porównując obliczoną szerokość komory krat B_kr z dopuszczalną maksymalną szerokością kraty (B_kr)_max oraz uwzględniając dane zestawione w tabeli odnoszącej się do charakterystyki krat mechanicznych łukowych typu KŁ, przyjmuje się kratę typu:

6.7. Poprawione wymiary komory krat:

6.8. Całkowita długość komory krat L, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

L₁ - długość rozszerzającego się odcinka kanału przed komorą krat, wyznacza się wzoru:

L₂ - długość zwężającego się odcinka kanału za komorą krat, wyznacza się wzoru:

L₃ - długość prostokątnej części komory przed i za kratą [L₃=1,5m]

6.9. Wysokość straty ciśnienia h_kr przy przepływie ścieków przez kratę, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

k - współczynnik uwzględniający zanieczyszczenie krat, k=2÷3 [przyjmuje się k=3]

β - współczynnik zależny od kształtu przekroju prętów kraty [dla pretów o przekroju prostokątnym β=2,42]

s - grubość prętów kraty o przekroju prostokątnym [s=0,01m]

b - szerokość prześwitów między prętami kraty [b=0,02 m]

α - kąt nachylenia kraty względem poziomu [α=60°]

v - rzeczywista prędkość przepływu ścieków w komorze bezpośrednio przed kratą, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

Q_hmax - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, po zsumowaniu dla wszystkich źródeł ścieków [Q_hmax=321,4 m³/h]

B'_kr - przyjęta szerokość komory krat [B'_kr=m]

h_max - napełnienie w kanale odpowiadające przepływowi Q_hmax [h_max= m]

7. Obliczenia dotyczące piaskownika poziomego podłużnego ze zwężką pomiarową.

W procesie osadzania w piaskowniku zatrzymywane zostają zanieczyszczenia mineralne (piasek, popiół, węgiel). Piaskowniki są urządzeniami przepływowymi budowanymi w postaci koryt lub komór.

Podział piaskowników ze względu na kierunek przepływu ścieków:

• piaskowniki poziome:

• piaskowniki o przepływie poziomym (piaskowniki poziome zwykłe)

• piaskowniki o przepływie poziomo-wirowym

• piaskowniki o przepływie poziomo-śrubowym (piaskowniki napowietrzane)

• piaskowniki pionowe:

• piaskowniki o przepływie pionowym

• piaskowniki o przepływie pionowo-wirowym

Podział piaskowników ze względu na sposób usuwania zatrzymywanych osadów:

• piaskowniki oczyszczane ręcznie

• piaskowniki oczyszczane mechanicznie

• piaskowniki oczyszczane hydraulicznie

Przyjmuje się, że projektowany będzie piaskownik poziomy podłużny oczyszczany ręcznie. Będzie miał trapezowy przekrój poprzeczny. Aby utrzymać stałą prędkość przepływu ścieków będzie on współpracował, z umieszczonym bezpośrednio za nim, kanałem zwężkowym Venturiego. Zakłada się, że pozioma prędkość przepływu ścieków wynosi v=0,25÷0,35 m/s, a jednostkowa ilość zatrzymywanego piasku (wg Imhoffa) a_p=8 l/M*a, o średnicy ziaren 0,2 mm i większych.

7.1. Dobór kanału zwężkowego Venturiego:

Na podstawie wartości maksymalnego i minimalnego godzinowego przepływu ścieków [Q_hmax=321,4 m³/h, Q_hmin= m³/h] dobrano z nomogramu kanał zwężkowy Venturiego nr., o charakterystyce:

• szerokość koryta:

• szerokość przewężenia (gardzieli):

• zakres mierniczy: Q_max=l/s, Q_min= l/s

• długość odcinka prostego przed i za zwężką: L=

• długość przewężenia wlotowego, wyznacza się ze wzoru:

• spadek dna kanału dopływowego: i_g=1

• długość gardzieli:

• długość przewężenia wylotowego, wyznacza się ze wzoru:

• spadek dna kanału odpływowego: i_d=2

Związek pomiędzy przepływem Q a napełnieniem kanału H₁:

7.2. Wyznaczenie przekroju poprzecznego piaskownika:

Zmienne napełnienie piaskownika określono charakterystyką kanału zwężkowego (punkt 7.1. obliczeń). Zakłada się, że poziom dna kanału dopływowego pokrywa się z maksymalnym poziomem piasku w komorze osadowej piaskownika.

• Ilość komór n piaskownika wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

Q_hmax - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, po zsumowaniu dla wszystkich źródeł ścieków [Q_hmax=321,4 m³/h]

Q₁ - maksymalny przepływ ścieków przez jedną komorę piaskownika [dla H_1max= m Q₁= m³/s]

Przyjmuje się n= komór oraz jedną komorę zapasową.

• Przekrój czynny jednej komory piaskownika PP-90 przy różnych napełnieniach:

• przy H₁=

• przy H₁=

• przy H₁=

• Prędkość przepływu ścieków przez piaskownik przy napełnienia H₁ wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

Q - przepływ ścieków przy napełnieniu kanału H₁

A - przekrój czynny piaskownika przy napełnieniu H₁

n - liczba jednocześnie czynnych koryt piaskownika [n=2]

• przy H₁=

• przy H₁=

• przy H₁=

7.3. Długość piaskownika wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

H_1max - maksymalne napełnienie kanału [H_1max= m]

v - Prędkość przepływu ścieków przez piaskownik przy napełnienia H₁ [v= m/s]

u_o - prędkość opadania ziaren piasku o średnicy 0,2 mm i większej przy temperaturze t=10° [u_o=14,5 mm/s]

Czas przebywania ścieków w piaskowniku o długości L= m, wyznacza się ze wzoru:

7.4. Ilość zatrzymanego piasku w komorze piaskowej, wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

a_p - jednostkowa ilość zatrzymywanego piasku [a_p=8 l/M*a]

T_us - częstotliwość usuwania piasku z komory [zakłada się, że T_us=3 d^-1]

n - liczba jednocześnie czynnych koryt piaskownika [n=2]

7.5. Wymagana wysokość komory piaskowej, przy długości piaskownika L= m oraz przy szerokości komory piaskowej b=0,3 m, wynosi:

8. Obliczenia dotyczące osadnika wstępnego radialnego.

9. Szczegółowo rozwiązany wlot do osadnika i wylot oraz odprowadzenie osadu.

10. Zgarnianie osadu.

11. Obliczenia dotyczące masy i uwodnienia osadu wstępnego usuwanego z osadnika.

4

---