CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

1. BILANS ŚCIEKÓW:

Obliczenie charakterystycznych przepływów ścieków.

Przepływ	Jednostka	Rok 2014	Rok 2030
		4900	7300
		6860	10220
		486	724
		3600

Współczynniki nierównomierności dobowej : 1,4

godzinowej:1,7

1. 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
BZT5		280.0
ChZTCr		690.0
Zawiesina ogólna		320.0
P		4.2
N		25.5

1. 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
BZT5
ChZTcr
Zawiesina ogólna
Fosfor ogólny
Azot ogólny

b) Rok 2030

ŁADUNEK ZANIECZYSZCZEŃ NA ROK 2030
Wskaźnik
BZT5
ChZTcr
Zawiesina ogólna
Fosfor ogólny
Azot ogólny

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 = 2,5 ‰

a) rok 2014

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	4900	57	500	0.0025	0.15	0.73
	6860	79			0.20	0.80
	486	135			0.27	0.90
	3600	42			0.13	0.69

b) rok 2030

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	7300	85	500	0.0025	0.21	0.83
	10220	118			0.25	0.88
	724	201			0.40	1.00
	3600	42			0.13	0.69

B_kan≥H_max

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

4.1.2 Krata koszowa:

a) objętość skratek:

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

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

b) powierzchnia czynna kraty koszowej

Dla 2030 r.

Liczba prześwitów

b=0,025m

c) prędkość przy przepływie średnim w prześwitach

a) dla Q_śrd

zapobiega cofce

b) dla Q_min

d) szerokość komory krat

Szerokość komory krat dla ustalonej liczby prześwitów n = 22 wyniesie przy założeniu grubości prętów kraty s = 0,01m:

e) wysokość strat przy przepływie przez kratę

Wielkość strat ciśnienia przy przepływie ścieków przez kratę na podstawie danych literaturowych przyjęto jako:

• Długość rozszerzającego się odcinka kanału przed komorą krat:

L₁=$\frac{Bkr - B}{2tg \propto} = \frac{0,76m - 0,5m}{2tg60}$=0,075m

• Długość zwężającej się części komory krat:

L₃=0,5*L₁=0,5*0,075=0,038m

L₂=1,2 m

Długość komory krat:

L=L₁+L₂+L₃=0,075m+1,2m+0,038m=1,31m

gdzie:

L₂-prostokątna część komory przed i za kratą, przyjęto z zakresu L₂=1,1÷1,4[m]

Dobrano kratę koszową KK-500 firmy EKO- CELKON.

Wymiary podanej kraty koszowej : D= 500 mm , d=400 mm , h=600 mm , s= 25 mm

4.2 Sitopiaskownik

Ilość piasku

Wj= 8dm³/MR a b=15mm

Vp₂₀₁₄ =

Vp₂₀₃₀ =

Ilość skratek

V_skr2014 =

V_skr2030 =

Dla 2014 r.

Dobrano 2 sitopiaskowniki typu SSP/2 firmy ECOFINN o Q=70 l/s dla Q_maxh=135 l/s .

Dla 2030 r.

Dobrano 3 sitopiaskowniki typu SSP/2 firmy ECOFINN o Q=70 l/s dla Q_maxh=201 l/s .

Dobór pompy

Dla 2014 r.

Q_maxh=135 l/s .

Wysokość geometryczna: Hg=(1,5m+Wp+2m)*1,5=(1,5m+3,1m+2m)1,5=9,9m

Wp=3,1m

Dobrano 2 pompy zatapialne firmy Grundfos Korpus 54 moc 21 kW

wydajność max. – 100 l/s

wysokość podnoszenia max. – 10,8m

Dla 2030 r.

Q_maxh=201 l/s .

Wysokość geometryczna: Hg=(1,5m+Wp+2m)*1,5=(1,5m+3,1m+2m)1,5=9,9m

Wp=3,1m

Dobrano 3 pompy zatapialne firmy Grundfos Korpus 54 moc 21 kW

5.Osadnik wstępny

Wymagana objętość części przepływowych:

V_p= Q_ob∙T=724 m³/h ∙1,5h=1086m³

gdzie:

Q_maxh=724 m³/h

T =1,5 h

Sumaryczna powierzchnia osadników w planie:

gdzie:

Głębokość części przepływowej osadników mierzona w środku drogi przepływu

Całkowita głębokość osadnika mierzona w środku drogi przepływu

Wymagana powierzchnia przekroju poprzecznego

Całkowita szerokość osadnika, ich liczba i szerokość jednego osadnika

Przyjęto 2 osadniki o szerokości każdego z nich B= 4,5 m, co powoduje, że sumaryczna powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi ∑f’=22,5 m²

Długość osadnika

Wysokość całkowita przy wlocie

Wysokość całkowita przy wylocie

Sprawdzenie poprawności wymiarów, proporcji miedzy nimi oraz wartości liczby Reynoldsa i Froude’a:

L=48,27 m > - war. spełniony

L/B=48,27/4,5=10,73>4- war. spełniony

L/H_sr=48,27/2,5=19,3 >15 - war. spełniony

Warunek został spełniony.

Warunek został spełniony.

Pojemność i głębokość komory osadowej

Zaprojektowano komorę osadową umieszczoną przy wlocie do osadnika w kształcie odwróconego ostrosłupa ściętego o wymiarach górnej podstawy 4,5x4,5 [m] oraz dolnej podstawy 0,5x0,5 [m] przy pochyleniu ścian ostrosłupa α=60⁰.

-góra 4,5m x 4,5m ; dół 0,5m x 0,5m ; α=60^o

h_os=(4,5-0,5/2)*tg60^o=7,36 m

V_os=(1/3)*7,36*(4,5²+4,5*0,5+0,5²)=56 m³

Doprowadzenie ścieków do osadnika

Zaprojektowano doprowadzenie ścieków w postaci wylotów typu Stengel.

Zakładając prędkość przepływu ścieków w otworach 0,8 [m/s], wymagana pow. otworów wyniesie:

Σf_o= 724/3600*4,5*0,8 = 0,08 m²

Zakładając średnicę otworu 0,1 [m] liczba otworów wyniesie:

n_o= 4∙0,08 / 3,14∙0,1² =11 otworów

Przy szerokości osadnika B=3 m rozstaw otworów w jednym rzędzie wzdłuż szerokości osadnika wyniesie:

e=3/11+1 = 0,25 m

Każdy z otworów będzie przysłonięty tarczą w kształcie czaszy kulistej o średnicy

1,5*0,1=0,15 m , odsuniętej od ściany komory wlotowej na odległość 1,3*0,1=0,13m.

Odprowadzenie ścieków sklarowanych z osadnika

Obliczenia przeprowadzono dla osadnika przy przepływie ścieków Q_maxh=724m³/s i obciążeniu krawędzi poziomej przelewu q_p=40 m³/m*h.

Długość krawędzi przelewowych:

Pogoda deszczowa

Przy szerokości osadnika B=4,5 m zaprojektowano koryto dwustronnie zasilane, wyposażone w trójkątne przelewy Thomsona.

Pogoda sucha

Możliwe do osiągnięcia efekty oczyszczania ścieków:

$$\eta = \frac{t}{a + b*t}$$

w odniesieniu do BZT₅:

$$\eta_{BZT5} = \frac{1,5}{0,018 + 0,02*1,5} = 31\%$$

w odniesieniu do zawiesin ogólnych:

$$\eta_{\text{zo}} = \frac{1,5}{0,0075 + 0,014*1,5} = 52,5\%$$

6. Osad czynny konwencjonalny

$$\frac{\mathbf{C}_{\mathbf{0}}\mathbf{-}\mathbf{C}_{\mathbf{k}}}{\mathbf{T \bullet}\mathbf{X}_{\mathbf{sr}}}\mathbf{= K \bullet}\mathbf{C}_{\mathbf{k}}$$

$$T = \frac{C_{0} - C_{k}}{K \bullet X_{sr} \bullet C_{k}}$$

gdzie:

Przepływ Q_śrd= 7300 m³/d

C_BZT5 = 280 gO₂/m³

usunięcie BZT₅ w części mechanicznej

C₀=C_BZT5(1-0,2)=280·(1-0,2) = 224 gO₂/m³

Średnie stężenie osadu X_śr = 3,5

T – czas zatrzymania

K – stała przemian biologicznych (0,009÷0,300)

C_k=15 gO₂/m³

$$T = \frac{224 - 15}{3,5 \bullet 0,11 \bullet 15} = 36,19\ h$$

Pojemność komory osadu czynnego

V = T • Q_srd

$$V = \frac{36,19}{24} \bullet 7300 = 11007m^{3} \approx 11010m^{3}$$

Jeżeli mamy układ trójciągowy

Objętość dla jednego reaktora

V = 11010m³ : 3 = 3670m³

Przyjmuję h = 5,5 m

Powierzchnia 1 reaktora F = V : h = 3670m³ : 5, 5 = 667, 27m²

B =15 m

L = 44,48≈44,5m

Ładunek BZT₅ dla Q_śrd2030

Ł_BZT5 = 2044kg/d = 85,17 kg/h

85,17·(1-0,2) = 68,14 kg/h

1kg BZT₅ jest to 2÷2,5 kgO₂

OC = 68,14 kg/h·2,5 = 170,35 kg O₂/h

Sprawność napowietrzania drobnopęcherzykowego wynosi 2% na głębokość 0,305 m (stopa). Stąd OTE = (5,0:0,305)·2 = 32,78 %

1m³ powietrza zawiera 0,276 kgO₂

Przy sprawności 32,7 % ilość wykorzystywanego tlenu z 1m³ powietrza wynosi

0,276·0,327 = 0,09 kg O₂/m³

Zapotrzebowanie powietrza wynosi więc

Q_p = 170,35:0,09 = 1892,78 m³/h

60

Obciążenie osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń

$$A = \frac{C_{0} \bullet Q}{V \bullet X_{sr}}$$

$$A = \frac{0,224 \bullet 7300}{11010 \bullet 3,5} = 0,042\ kg\text{BZT}_{5}/kgsmd$$

$$A' = \frac{C_{0} \bullet Q}{V}$$

$$A^{'} = \frac{0,224 \bullet 7300}{11010} = 0,15kg\text{BZT}_{5}/m3d$$