Ścieki Projekt

Wstęp

Niniejsze ćwiczenie projektowe jest próbą zrealizowania koncepcji oczyszczalni ścieków miejskich, według tematu zadanego przez prowadzącego … dla, studenta III-ego roku Inżynierii Środowiska, … w roku akademickim 2008/2009.
W temacie uwzględniono podstawowe informacje odnośnie składu ścieków miejskich oraz ogólne wytyczne dotyczące zakresu ćwiczenia projektowego.

W zakres ćwiczenia projektowego wchodzi:

obliczenie liczby mieszkańców równoważnych(RLM) oraz dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych,
wykonanie obliczeń urządzeń części mechanicznej oczyszczalni ścieków,
wykonanie obliczeń urządzeń w części biologicznej oczyszczalni ścieków w systemie:

osad czynny z denitryfikacją/nitryfikacją oraz symultanicznym strącaniem fosforanów,

wykonanie obliczeń urządzeń do przeróbki osadów,
wykonanie rysunku:

plan sytuacyjny oczyszczalni w skali 1:500,

sporządzenie opisu technicznego.

Część A: Obliczenia wstępne

Wartości wskaźników zanieczyszczenia ścieków miejskich.

Na podstawie otrzymanego tematu, zawierającego podstawowe dane odnośnie projektowanej oczyszczalni ścieków miejskich, sporządzono tabelę A1, w której umieszczono m. in. skład ścieków, jakie będą doprowadzane do projektowanego zakładu.

Tabela A1 Skład ścieków miejskich.

Wskaźnik	Jednostka	Wartość
pH	-	7,5
Zasadowość M	$$\frac{\text{val}}{m^{3}}$$	-
Zawiesina ogólna, C_SM^zaw	$$\frac{g}{m^{3}}$$	330
BZT₅, C_SM^BZT₅	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	300
ChZT, C_SM^ChZT	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	510
Azot ogólny, C_SM^N_og	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60
Azot kjeldahla, C_SM^N_kh	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60
Azot azotanowy, C_SM^NO₃⁻	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	0
Azot amonowy, C_SM^NH₄⁺	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	30
Fosfor ogólny, C_SM^P_og	$$\frac{\text{gP}}{m^{3}}$$	12

Charakterystyczne przepływy ścieków miejskich.

W celu prawidłowego zaprojektowania oczyszczalni ścieków potrzebna jest znajomość przepływów charakterystycznych, które obliczane są w oparciu o perspektywiczną liczbę ludności oraz średni jednostkowy dopływ ścieków. Według zadanego tematu, wartości te wynoszą:

liczba mieszkańców w okresie perspektywicznym: LM = 28000szt.,
średni jednostkowy dopływ ścieków,: $q_{j} = 165\frac{\text{dm}^{3}}{\left( M \bullet d \right)}$.

Do przepływów charakterystycznych zaliczamy:

przepływ średni dobowy - Q_SM^d_sr: $Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = q_{j} \bullet LM \bullet 10^{- 3},\ \frac{\ m^{3}}{d}$,
przepływ średni godzinowy - Q_SM^h_sr: $Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = \frac{1}{24} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}},\ \frac{\ m^{3}}{h}$,
przepływ maksymalny godzinowy - Q_SM^{h max}: $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} \bullet N_{\text{og}},\ \frac{\ m^{3}}{h}$,
przepływ minimalny godzinowy - Q_SM^{h min}: $Q_{SM}^{\text{h\ min}} = Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} \bullet N_{\text{h\ min}},\ \frac{\ m^{3}}{h}$.

gdzie:

LM - liczba mieszkańców w okresie perspektywicznym, LM = 28000szt.,

q_j - średni jednostkowy dopływ ścieków, $q_{j} = 165\frac{\text{dm}^{3}}{\left( M \bullet d \right)}$,

N_og - ogólny współczynnik nierównomierności dopływu ścieków, N_og = 1, 71,

N_{h min} - minimalny współczynnik nierównomierności dopływu ścieków, N_{h min} = 0, 41.

Wyznaczając kolejno poszczególne przepływy charakterystyczne:

$$Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = 165 \bullet 28000 \bullet 10^{- 3} = 4620,00\frac{\ m^{3}}{d}$$

$$Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = \frac{1}{24} \bullet 4620 = 192,50\frac{\ m^{3}}{h}$$

$$Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 192,50 \bullet 1,71 = 329,18\ \frac{\ m^{3}}{h}$$

$$Q_{SM}^{\text{h\ min}} = 192,50 \bullet 0,41 = 78,93\ \frac{\ m^{3}}{h}$$

Równoważna liczba mieszkańców ze względu na BZT₅ - RLM_BZT₅.

Równoważna liczba mieszkańców informuje o tym jaka zastępcza liczba mieszkańców jest w stanie wytworzyć ładunek zanieczyszczeń równy ładunkowi dopływającemu do oczyszczalni ścieków. Szczególnie ważna jest równoważna liczba mieszkańców ze względu na BZT₅(RLM_BZT₅), której wartość stosuję się do określania wartości stężeń dopuszczalnych
w ściekach oczyszczonych. Parametr RLM_BZT₅ można obliczyć z poniżej podanej zależności:

$$\text{RLM}_{\text{BZT}_{5}} = \frac{L_{\text{BZT}_{5}}}{S_{j}^{\text{BZT}_{5}}} = \frac{C_{SM}^{\text{BZT}_{5}} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}}{S_{j}^{\text{BZT}_{5}}},\ szt.$$

gdzie:

RLM_BZT₅ - równoważna liczba mieszkańców ze względu na BZT₅, szt.,

L_BZT₅ – dobowy ładunek BZT₅ w ściekach miejskich dopływających do oczyszczalni, $\frac{gO_{2}}{d}$,

S_j^BZT₅ - wskaźnik jednostkowego ładunku BZT₅ na mieszkańca, wg Imhoffa: $\frac{S_{j}^{\text{BZT}_{5}} = 60gO_{2}}{\left( M \bullet d \right)}$

C_SM^BZT₅ – typowe stężenie BZT₅ dla ścieków dopływających do oczyszczalni, $C_{SM}^{\text{BZT}_{5}} = 300\frac{gO_{2}}{m^{3}}$,

Q_SM^d_sr – średni przepływ dobory, $Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = 4620\frac{\ m^{3}}{d}$.

$$L_{\text{BZT}_{5}} = 300 \bullet 4620 = 1386000\frac{gO_{2}}{d}$$

$$\text{RLM}_{\text{BZT}_{5}} = \frac{1386000}{60} = 23100\text{szt.}$$

Wartości stężeń dopuszczalnych w ściekach oczyszczonych.

W celu wyznaczenia wartości stężeń dopuszczalnych w ściekach oczyszczonych, należy się posłużyć rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, w którym określona została procedura wyznaczania tych wartości(Dz. U. 2006, nr 137, poz. 984).

Wszelkie dane odnośnie stężeń dopuszczalnych, na podstawie wyżej omówionego rozporządzenia, zawarto w tabeli A2.

Tabela A2 Wyznaczenie wartości stężeń dopuszczalnych(C_d).

Wskaźnik	Jednostka	C_d^′	η_r, %	$$C_{d}^{"}$$	C_d
BZT₅	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	15	90	30	30
ChZT	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	125	75	127,5	127,5
Zawiesina ogólna	$$\frac{g}{m^{3}}$$	35	90	33	35
Azot ogólny	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	15	80	12	15
Fosfor ogólny	$$\frac{\text{gP}}{m^{3}}$$	2	85	1,8	2

gdzie:

C_d^′ - najwyższe dopuszczalne stężenie, $\frac{g}{m^{3}}$,

η_r - minimalny stopień usunięcia, %,

$C_{d}^{"}$ - najwyższe dopuszczalne stężenie wynikające z minimalnego stopnia usunięcia η_r, gdzie:

$$C_{d}^{"} = C_{SM} - \frac{\eta_{r} \bullet C_{SM}}{100},\ \frac{g}{m^{3}}$$

C_SM - stężenie odpowiednich wskaźników w ściekach miejskich, $\frac{g}{m^{3}}$,

C_d - stężenie dopuszczalne, $\frac{g}{m^{3}}$.

Skład ścieków oczyszczonych mechanicznie.

W części mechanicznej oczyszczalni ścieków usuwanie poszczególnych zanieczyszczeń jest określone przez stopień usuwania zanieczyszczeń(η). Ich zawartości można wyliczyć dzięki poniżej zawartemu wzorowi:

$$C_{\text{OM}} = C_{SM} \bullet \left( 1 - \eta \right),\ \frac{\text{\ g}}{m^{3}}$$

dla zawartości azotu ogólnego:

$$C_{\text{OM}}^{N_{\text{og}}} = C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}},\ \frac{\text{\ g}}{m^{3}}$$

gdzie:

C_OM - stężenie w ściekach oczyszczonych mechanicznie - C_OM^zaw, C_OM^BZT₅, C_OM^N_kh, C_OM^NO₃⁻, C_OM^NH₄⁺, C_OM^P_og,

C_SM - stężenie w ściekach surowych - C_SM^zaw, C_SM^BZT₅, C_SM^N_kh, C_SM^NO₃⁻, C_SM^NH₄⁺, C_SM^P_og,

η - stopień usuwania zanieczyszczenia - η_zaw, η_BZT₅, η_{N_kh}, η_NO₃⁻, η_NH₄⁺, η_{P_og}, który przyjęto odpowiednio dla każdego zanieczyszczenia według wartości zawartych w tabeli A3.

Tabela A3 Wartości stopnia usuwania zanieczyszczeń w części mechanicznej oczyszczalni ścieków.

Wskaźnik	Stopień usuwania zanieczyszczeń, η	Przyjęty do obliczeń stopień usuwania zanieczyszczeń, η
Zawiesina ogólna	0,6-0,7	0,65
BZT₅	0,25-0,35	0,30
Azot kjeldahla	0,1-0,2	0,15
Azot azotanowy	0	0
Azot amonowy	0	0
Fosfor ogólny	0,05-0,15	0,10

dla zawiesiny: $C_{\text{OM}}^{\text{zaw}} = 330 \bullet \left( 1 - 0,65 \right) = 115,5\frac{\text{\ g}}{m^{3}}$,
dla BZT₅: $C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} = 300 \bullet \left( 1 - 0,30 \right) = 210\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$,
dla azotu Kjeldahla: $C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} = 60 \bullet \left( 1 - 0,15 \right) = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
dla azotu azotanowego: $C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0 \bullet \left( 1 - 0 \right) = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
dla azotu amonowego: $C_{\text{OM}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 30 \bullet \left( 1 - 0 \right) = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
dla azotu ogólnego: $C_{\text{OM}}^{N_{\text{og}}} = 51 + 0 = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
dla fosforu ogólnego: $C_{\text{OM}}^{P_{\text{og}}} = 12 \bullet \left( 1 - 0,10 \right) = 10,8\frac{\text{\ gP}}{m^{3}}$.

Podsumowanie wstępnych obliczeń.

W poniższych tabelach zestawiono wszelkie wstępne obliczenia dotyczące oczyszczania ścieków miejskich
w projektowanej oczyszczalni ścieków.

Tabela A4 Zestawienie stężeń zanieczyszczeń w surowych ściekach miejskich, w ściekach oczyszczonych mechanicznie oraz dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych.

Wskaźnik	Jednostka	Stężenia zanieczyszczeń w surowych ściekach miejskich, C_SM	Stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych mechanicznie, C_OM	C_d
pH	-	7,5	-	-
Zasadowość M	$$\frac{\text{val}}{m^{3}}$$	-	-	-
Zawiesina ogólna	$$\frac{g}{m^{3}}$$	330	115,5	35
BZT₅	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	300	210	30
ChZT	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	510	-	127,5
Azot ogólny	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60	51	15
Azot kjeldahla	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60	51	-
Azot azotanowy	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	0	0	-
Azot amonowy	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	30	0	-
Fosfor ogólny	$$\frac{\text{gP}}{m^{3}}$$	12	10,8	2

Tabela A5 Zestawienie charakterystycznych przepływów ścieków miejskich.

Rodzaj przepływu	Jednostka	Wartość
Średni dobowy Q_SM^d_sr	$$\frac{\ m^{3}}{d}$$	4620,00
Średni godzinowy Q_SM^h_sr	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	192,50
Maksymalny godzinowy Q_SM^{h max}	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	329,18
Minimalny godzinowy Q_SM^{h min}	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	78,93

Część B: Oczyszczanie mechaniczne

Dobór kolektora doprowadzającego ścieki do oczyszczalni.

Kolektor jest rurociągiem, który zbiera ścieki z całej sieci kanalizacyjnej. Musi być on dostatecznie duży, aby pomieścić natężenie ilości ścieków wyrażone jako przepływ średni godzinowy Q_SM^hsr, a przede wszystkim maksymalne natężenie ścieków Q_SM^{h max}. Ważny jest też dobór odpowiednich prędkości przepływu w ścieków w kolektorze, wysokości napełnienia, jak również spadku dna kanału.

Dla projektowanej oczyszczalni ścieków, przy uwzględnieniu obliczonych charakterystycznych przepływów ścieków miejskich, dobrano kolektor o następujących parametrach, które zamieszczono w tabeli B1.

Tabela B1 Parametry przepływu ścieków w dobranym kolektorze.

Parametr	Jednostka	Q_SM^{h min}	Q_SM^h_sr	Q_SM^{h max}
Średnica, d	mm	500
Spadek dna, i	$$\frac{o}{\text{oo}}$$	3,0
Wysokość napełnienia, h	m	0,11	0,17	0,25
Prędkość przepływu, v	$$\frac{m}{s}$$	0,61	0,77	0,80

Dobór kanału powierzchniowego o przekroju prostokątnym.

Kolejnym ważnym kanałem jest kanał powierzchniowy o przekroju prostokątnym. Dzięki odpowiednio dobranym parametrom przepływu ścieków w tym kanale, a zwłaszcza wysokości wypełnienia kanału powierzchniowego otwartego h_max przy przepływie maksymalnym Q_SM^{h max}, można następnie dobrać odpowiedni rodzaj kraty.

Dla projektowanej oczyszczalni ścieków, przy uwzględnieniu obliczonych charakterystycznych przepływów ścieków miejskich, dobrano kanał powierzchniowy o następujących parametrach, które zamieszczono w tabeli B2.

Tabela B2 Parametry przepływu ścieków w kanale powierzchniowym.

Parametr	Jednostka	Q_SM^{h min}	Q_SM^h_sr	Q_SM^{h max}
Średnica, d	mm	300
Spadek dna, i	$$\frac{o}{\text{oo}}$$	3,0
Wysokość napełnienia, h	m	0,11	0,23	0,37
Prędkość przepływu, v	$$\frac{m}{s}$$	0,61	0,78	0,87

Dobór kraty.

Zadaniem krat jest usuwanie ze ścieków większych zanieczyszczeń pływających lub wleczonych. Występuje wiele rodzajów konstrukcyjnych, np. kraty łukowe czy płaskie. Będą one czyszczone w sposób mechaniczny. Dobór odpowiedniej kraty polega na:

wyznaczeniu ogólnej liczby prześwitów między prętami,
wyznaczeniu wymaganej szerokości komory krat,
doborze kraty według typoszeregu krat(płaskich o szerokości 900-1800 mm lub łukowych o szerokości 400-1500 mm),
wyznaczeniu i sprawdzeniu rzeczywistej prędkości przepływu ścieków w przekroju krat,
obliczeniu straty ciśnienia przy przepływie przez kratę.
1. Ogólna liczba prześwitów.

Ogólną liczbę prześwitów między prętami kraty można wyliczyć z poniższej zależności:

$$n = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{b \bullet h_{\max} \bullet v_{k}},\ szt.$$

gdzie:

n - liczba prześwitów, szt.,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 0,09\frac{\ m^{3}}{s}$,

b – szerokość prześwitów między prętami, b = 0, 01m,

h_max - wypełnienie kanału powierzchniowego przed kratą, przy przepływie Q_SM^{h max}, h_max = 0, 37m,

v_k - zakładana prędkość przepływu w przekroju krat, $v_{k} = 0,70\frac{m}{s}$.

$$n = \frac{0,09}{0,01 \bullet 0,37 \bullet 0,70} = 34,74\ szt. \approx 35szt.$$

Wymagana szerokość komory krat.

Ten parametr można wyznaczyć z poniższego wzoru:

B = (n−1) • s + n • b, m

gdzie:

B - wymagana szerokość komory krat, m,

n - liczba prześwitów, n = 35 szt.,

s - grubość prętów według typoszeregu krat, s = 0, 01m,

b – szerokość prześwitów między prętami, b = 0, 01m.

B = (35−1) • 0, 01 + 35 • 0, 01 = 0, 69 m = 690mm

Dobór kraty.

Na podstawie obliczonej, wymaganej szerokości komory krat B = 690mm oraz założonej prędkości przepływu
w przekroju krat $v_{k} = 0,70\frac{m}{s}$, dobrano jedną kratę łukową typu KŁ-600 o następujących parametrach:

A = 3575mm,
rzeczywistej szerokości komory krat B_rz = 600mm,
C = 1825mm,
D = 680mm,
E = 1580mm,
H_z = 1200mm,
H_{c max} = 800mm,
moc silnika elektrycznego N = 0, 6kW i obroty $n = 78,5\frac{\text{rad}}{s},$
zasilanie elektryczne $\frac{220}{380}V,\ 50Hz$,
masa kraty wynosi 640kg.

Oprócz jednej pracującej kraty, dobrano drugą zapasową tego samego typu, i o tych samych parametrach.

Prędkość rzeczywista w przekroju krat.

Dla dobranej już kraty z określonego typoszeregu, następnie trzeba wyznaczyć rzeczywistą liczbę prześwitów między prętami dobranej kraty oraz odpowiadającej jej prędkości przepływu, która musi mieścić się w ustalonych granicach prędkości założonych na wstępie przy doborze krat.

$$n_{\text{rz}} = \frac{B_{\text{rz}} + s}{b + s},\ szt.$$

$$v_{\text{rz}} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{b \bullet h_{\max} \bullet n_{\text{rz}}},\ \ \frac{m}{s}$$

gdzie:

n_rz – rzeczywista liczba prześwitów, szt.,

B_rz – rzeczywista szerokość komory krat, B_rz = 0, 6m,

s - grubość prętów według typoszeregu krat, s = 0, 01m,

v_rz - rzeczywista prędkość przepływu w przekroju krat, $\frac{m}{s}$,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 0,09\frac{\ m^{3}}{s}$,

b – szerokość prześwitów między prętami, b = 0, 01m,

h_max - wypełnienie kanału powierzchniowego przed kratą, przy przepływie Q_SM^{h max}, h_max = 0, 37m.

$$n_{\text{rz}} = \frac{0,6 + 0,01}{0,01 + 0,01} = 30,5\ szt. \approx 31szt.$$

$$v_{\text{rz}} = \frac{0,09}{0,01 \bullet 0,37 \bullet 31} = 0,78\frac{m}{s}$$

Strata ciśnienia przy przepływie przez kratę.

W wyniku przepływu przez kratę następuje spadek ciśnienia w postaci obniżenia się poziomu zwierciadła ścieków. Wielkość tej straty można oszacować na podstawie poniższej zależności:

$$h_{k} = K \bullet \xi \bullet \frac{v_{\text{rz}}^{2}}{2 \bullet g},\ \ m$$

gdzie:

h_k - strata ciśnienia przy przepływie przez kratę, przy Q_SM^{h max}, m,

v_rz - rzeczywista prędkość przepływu w przekroju krat, $v_{\text{rz}} = 0,78\frac{m}{s}$,

g - przyspieszenie ziemskie, $g = 9,81\frac{m}{s^{2}}$,

K - współczynnik oporu wywołanego zatrzymanymi skratkami, K = 3,

ξ - współczynnik oporu miejscowego, przy czym:

$$\xi = \beta \bullet \left( \frac{s}{b} \right)^{\frac{4}{3}}$$

gdzie:

β - współczynnik o wartości zależnej od kształtu prętów, dla przekroju prętów prostokątnego

z zaokrąglonymi krawędziami β = 1, 83,

s - grubość prętów według typoszeregu krat, s = 0, 01m,

b – szerokość prześwitów między prętami, b = 0, 01m.

$$\xi = 1,83 \bullet \left( \frac{0,01}{0,01} \right)^{\frac{4}{3}} = 1,83$$

$$h_{k} = 3 \bullet 1,83 \bullet \frac{\left( 0,78 \right)^{2}}{2 \bullet 9,81} = 0,17m \approx 0,20m$$

Obliczenie piaskownika o przepływie poziomym.

Urządzeniem służącym do usuwania ze ścieków zawiesiny ziarnistej jest piaskownik, który, spośród szerokiej gamy rozwiązań konstrukcyjnych, będzie miał przepływ poziomy. Dzięki temu zostanie utrzymana, niezależnie od zmian natężenia przepływu ścieków, stała prędkość przepływu ścieków. Ważne jest to, by prędkość ta była tak dobrana, aby wydzieleniu podlegała wyłącznie zawiesina ziarnista(piasek) a zawiesina kłaczkowata została przetransportowana w ściekach do następnego urządzenia projektowanej oczyszczalni ścieków-zwłaszcza do osadników wstępnych. Warunek ten jest spełniony przy prędkości przepływu wynoszącej około $0,3\frac{m}{s}$.

Jednym z rozwiązań technicznych pozwalających na utrzymanie względnie stałej prędkości przepływu jest zastosowanie regulatora prędkości. W tym celu służą przewężenia piętrzące, tj. koryta Venturiego, które współpracują
z parabolicznym(w praktyce trapezowym) przekrojem komory piaskownika.

Dobór kanału zwężkowego Venturiego.

Podstawą dobory kanału zwężkowego Venturiego jest zakres przepływów ścieków, jakie będą występować
w projektowanej oczyszczalni ścieków(Q_SM^{h min}, Q_SM^hsr, Q_SM^{h max}), i które będą się mieścić w wybranym typie zwężki.

Charakterystyka wybranej zwężki dla charakterystycznych przepływów projektowanej oczyszczalni ścieków zawarto
w tabeli B3.

Tabela B3 Charakterystyczne wypełnienia w kanale przed zwężką numer 9.

Przepływ ścieków, Q_SM	Wypełnienie, H
$$\frac{\ \text{dm}^{3}}{s}$$	cm
Minimalny godzinowy Q_SM^{h min} = 21, 93	18
I przepływ pośredni Q_SM^posr I = 37, 70	26
Średni godzinowy Q_SM^h_sr = 53, 47	32
II przepływ pośredni Q_SM^posr II = 72, 46	37
Maksymalny godzinowy Q_SM^{h max} = 91, 44	45

Współczynnik dobranej zwężki da się wyliczyć z poniższej zależności:

$$k = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n_{k} \bullet B_{2} \bullet H_{\max}^{\frac{3}{2}}}$$

gdzie:

k - współczynnik zwężki,

n_k - liczba komór przepływowych piaskownika, n_k = 1,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 0,09\frac{\ m^{3}}{s}$,

B₂ – szerokość przewężenia zwężki, B₂ = 0, 16m,

H_max - wypełnienie kanału przed zwężką, przy przepływie Q_SM^{h max}, H_max = 0, 45m.

$$k = \frac{0,09}{1 \bullet 0,16 \bullet \left( 0,45 \right)^{\frac{3}{2}}} = 1,86$$

Projekt przekroju poprzecznego piaskownika.

Projekt przekroju poprzecznego piaskownika o przepływie poziomym polega na:

wyznaczeniu przekroju parabolicznego, z warunku zachowania prędkości,
przybliżeniu parabolicznego kształtu przekroju poprzecznego piaskownika kształtem trapezowym,
sprawdzeniu zakresu zmienności prędkości przepływu w pełnym zakresie przepływów charakterystycznych.

Formułę opisującą paraboliczny przekrój piaskownika, wynikający z warunku zachowania stałej prędkości przepływu przy zmiennym dopływie ścieków, przedstawiono poniżej:

$$B = \frac{3}{2} \bullet \frac{k \bullet B_{2}}{v_{p}} \bullet H^{\frac{1}{2}},\ \ m$$

gdzie:

B - szerokość komory piaskownika, m,

k - współczynnik zwężki, k = 1, 86,

B₂ – szerokość przewężenia dobranej zwężki, B₂ = 0, 16m,

v_p - zalecana prędkość przepływu ścieków w piaskowniku, $v_{p} = 0,3\frac{m}{s}$,

H - wypełnienie kanału przed zwężką, m.

Wszelkie dane odnośnie wyznaczenia przekroju parabolicznego zawarto w tabeli B4.

Tabela B4 Współrzędne parabolicznego kształtu przekroju poprzecznego komory piaskownika, wyznaczone według powyższego równania.

Obliczeniowy przepływ ścieków $Q_{\text{obl}} = \frac{Q_{SM}}{n_{k}}$	Wypełnienie, H	Szerokość komory
		B
$$\frac{\text{\ d}m^{3}}{s}$$	m	m
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ min}}}{n_{k}} = \frac{21,93}{1} = 21,93$$	0,18	0,63
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ I}}{n_{k}} = \frac{37,70}{1} = 37,70$$	0,26	0,76
$$\frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n_{k}} = \frac{53,47}{1} = 53,47$$	0,32	0,84
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ II}}{n_{k}} = \frac{72,46}{1} = 72,46$$	0,37	0,91
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n_{k}} = \frac{91,44}{1} = 91,44$$	0,45	1,00

Następnym krokiem jest aproksymacja trapezem parabolicznego kształtu przekroju poprzecznego piaskownika
i sprawdzenie poziomej prędkości przepływu w piaskowniku, gdzie wszelkie wyniki zestawiono w tabeli B5.

Tabela B5 Sprawdzenie poziomej prędkości przepływu w piaskowniku($v_{p} = 0,25 \div 0,35\frac{m}{s}$).

Obliczeniowy przepływ ścieków $Q_{\text{obl}} = \frac{Q_{SM}}{n_{k}}$	Wypełnienie, H	Przekrój przepływowy, $$F = \frac{b_{d} + b_{g}}{2} \bullet H$$	Prędkość przepływu, $$v_{p} = \frac{Q_{\text{obl}}}{F}$$
$$\frac{\ m^{3}}{s}$$	m	m²	$$\frac{m}{s}$$
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ min}}}{n_{k}} = \frac{0,02}{1} = 0,02$$	0,18	0,08	0,25
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ I}}{n_{k}} = \frac{0,04}{1} = 0,04$$	0,26	0,14	0,29
$$\frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n_{k}} = \frac{0,05}{1} = 0,05$$	0,32	0,18	0,28
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ II}}{n_{k}} = \frac{0,07}{1} = 0,07$$	0,37	0,23	0,30
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n_{k}} = \frac{0,09}{1} = 0,09$$	0,45	0,30	0,30

Podane wartości prędkości oraz pola przekroju poprzecznego w projektowanym piaskowniku odnoszą się do trapezu o podstawie b_d = 0, 34m i b_g = B_max = 1, 00m.

Wyznaczenie powierzchni rzutu poziomego i długości piaskownika.

Powierzchnia rzutu poziomego piaskownika jest zależna od maksymalnego przepływu ścieków i obliczeniowej prędkości opadania. Wyrazić ją można wzorem:

$$A_{r} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ min}}}{v_{\text{obl}}},\ \ m^{2}$$

gdzie:

A_r - powierzchnia rzutu poziomego piaskownika, m²,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 0,09\frac{\ m^{3}}{s}$,

v_obl - obliczeniowa prędkość opadania ziaren piasku, dla sprawności usuwania nie mniejszej niż 90% przy średnicy ziaren piasku 0,16mm $v_{\text{obl}} = 0,0044\frac{m}{s}$.

$$A_{r} = \frac{0,09}{0,0044} = 20,45m^{2}$$

Długość piaskownika wynika z jego powierzchni oraz przyjętej szerokości maksymalnej. Poniżej określono formułę wyznaczającą długość piaskownika:

gdzie: $L = \frac{A_{r}}{n_{k} \bullet B_{\max}},\ \ m$

L - długość piaskownika, m,

A_r - powierzchnia rzutu poziomego piaskownika, A_r = 20, 45m²,

n_k - liczba komór przepływowych piaskownika, n_k = 1,

B_max - przyjęta maksymalna szerokość komory piaskownika, B_max = 1, 0m.

$$L = \frac{20,45}{1 \bullet 1,0} = 20,45m \approx 20,5m$$

W celu zweryfikowania poprawności doboru długości piaskownika, wykonuje się sprawdzenie czasu przepływu ścieków przez piaskownik, który powinien wynosić t_p = 60 ÷ 120s. Sprawdzenie wykonuje się na podstawie poniższego wzoru:

$$t_{p} = \frac{n_{k} \bullet F_{\max} \bullet L}{Q_{SM}^{\text{h\ max}}},\ \ s$$

gdzie:

t_p - czas przepływu ścieków przez piaskownik, s,

n_k - liczba komór przepływowych piaskownika, n_k = 1,

F_max - maksymalna powierzchnia przekroju poprzecznego komory piaskownika odpowiadająca największemu
z przepływów obliczeniowych, F_max = 0, 30m²,

L - długość piaskownika, L = 20, 5m,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 0,09\frac{\ m^{3}}{s}$.

$$t_{p} = \frac{1 \bullet 0,30 \bullet 20,5}{0,09} = 68,33s$$

Dobór osadnika wstępnego o przepływie poziomym.

Zadaniem osadników wstępnych jest wydzielenie z ścieków łatwo opadających zawiesin kłaczkowatych. Najczęściej stosowane są:

osadniki podłużne-mają prostokątny kształt rzutu poziomego,
osadniki radialne-mają kołowy kształt rzutu poziomego.

W osadniku podłużnym ścieki przepływają na całej jego długości, a osad gromadzony jest w leju znajdującym się
w dopływowej części osadnika. W osadnikach radialnych ścieki dopływają do części centralnej urządzenia, po czym promieniście płyną w kierunku krawędzi przelewowej usytuowanej na obwodzie tego obiektu.

Zaleca się stosowanie osadników radialnych z powodu ich eksploatacji, ale dla mniejszych oczyszczalni ścieków, ze względu ekonomicznego, stosowane są osadniki podłużne.

Parametry projektowe osadnika wstępnego.

Do głównych parametrów osadników wstępnych zalicza się:

czas przetrzymania ścieków w osadniku τ = 2h,
obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika $O_{h} = 1,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$.

Ponadto, w zależności od rodzaju osadnika, wymagane jest aby to urządzenie:

gwarantowało utrzymanie prędkości przepływu poniżej $10\frac{\text{mm}}{s}$,
spełniało warunki stabilności hydraulicznej-sprowadzające się do odpowiednich relacji między szerokością, długością i głębokością,
miało wystarczającą długość krawędzi przelewowej, tzn. taką, która zapewni obciążenie hydrauliczne krawędzi przelewowej mniejsze niż $20,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ w czasie trwania maksymalnego godzinowego przepływu ścieków.
1. Dobór osadnika.

Dobór osadnika wstępnego oparty jest na wyznaczeniu wymaganej jego:

powierzchni czynnej F_cz^os: objętości czynnej V_cz^os: głębokości czynnej H_cz^os:

$F_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{O_{h}},\ \ m^{2}\ $ V_cz^os = Q_SM^h_sr • τ, m³ $H_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{V_{\text{cz}}^{\text{os}}}{F_{\text{cz}}^{\text{os}}},\ \ m$

gdzie:

F_cz^os - wymagana powierzchnia czynna osadników wstępnych, m²,

V_cz^os - wymagana objętość czynna osadników wstępnych, m³,

H_cz^os - wymagana głębokość czynna osadnika wstępnego, m,

Q_SM^h_sr - średni godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = 192,50\frac{\ m^{3}}{h}$,

O_h - obciążenie hydrauliczne powierzchni osadników wstępnych, $O_{h} = 1,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$,

τ - czas przetrzymywania w osadnikach wstępnych, τ = 2h.

$F_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{192,50}{1,0} = 192,50\ \ m^{2}\ $ V_cz^os = 192, 50 • 2 = 385, 00 m³ $H_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{385,00}{192,50} = 2,0m$

Na podstawie wyznaczonych parametrów dobrano wartości parametrów kształtu podłużnego osadnika wstępnego
i ich ilość, w wysokości n = 2, według danych zawartych w typoszeregu osadników wstępnych podłużnych.

Parametry dobranego osadnika wstępnego podłużnego zestawiono w tabeli B6.

Tabela B6 Parametry dobranego osadnika wstępnego podłużnego.

Dobrano osadnik wstępny podłużny typu OPW-4,5(1)

Wymiary poziome


Wysokość



Powierzchnia czynna, F_cz = L_cz • B^os
Pojemność czynna, , V_cz = F_cz • H_cz
Pojemność leja osadowego, V_L

Sprawdzenie poprawności doboru osadnika podłużnego.

Dobrany osadnik podłużny wymaga zweryfikowania poprawności wyboru, z podanego typoszeregu,
poprzez sprawdzenie:

poziomej prędkości przepływu:

$$v_{p}^{\max} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{3,6 \bullet n \bullet B^{\text{os}} \bullet H_{\text{cz}}},\ \ \frac{\text{mm}}{s} \leq 10\frac{\text{mm}}{s}$$

gdzie:

v_p^max - pozioma prędkość przepływu ścieków przy przepływie maksymalnym, $\frac{\text{mm}}{s}$,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 329,18\frac{m^{3}}{h}$,

n - ilość dobranych osadników wstępnych, n = 2,

B^os - szerokość dobranego osadnika, B^os = 4, 50m,

H_cz - głębokość czynna dobranego osadnika, H_cz = 2, 00m.

$$v_{p}^{\max} = \frac{329,18}{3,6 \bullet 2 \bullet 4,50 \bullet 2,00} = 5,08\frac{\text{mm}}{s} \leq 10\frac{\text{mm}}{s}$$

Osadnik dobrano poprawnie pod względem jego szerokości B^os i głębokości czynnej H_cz, a także liczby jednostek n = 2.

minimalnej długości krawędzi przelewowej osadnika:

$$L_{p}^{\min} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n \bullet O_{\text{hp}}^{\max}},\ \ m$$

gdzie:

L_p^min - minimalna długość krawędzi przelewowej osadnika, m,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 329,18\frac{m^{3}}{h}$,

n - ilość dobranych osadników wstępnych, n = 2,

O_hp^max - maksymalne obciążenie krawędzi przelewowej osadnika wstępnego,$O_{\text{hp}}^{\max} = 20,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$.

$$L_{p}^{\min} = \frac{329,18}{2 \bullet 20,0} = 8,23m$$

Minimalna długość krawędzi przelewowej jest większa od szerokości osadnika L_p^min > B^os, co oznacza, że wystąpiło przekroczenie dopuszczalnej wartości obciążenia hydraulicznego krawędzi przelewowej, a tym samym jest wymagane zaprojektowanie rozwinięcia krawędzi przelewowej.

Dlatego też długość osadnika zajęta przez przelewy L₀ jest równa L₀ = 1, 5m. Tym samym długość czynna osadnika uległa zmianie i nie jest już ona równa długości osadnika:

L_cz = L^os − L₀ = 24, 00 − 1, 50 = 22, 50m

czynnej powierzchni i objętości:

F_cz = L_cz • B^os, m²

V_cz = F_cz • H_cz, m³

gdzie:

F_cz – powierzchnia czynna dobranego osadnika wstępnego, m²,

L_cz - długość czynna osadnika wstępnego, L_cz = 22, 50m,

B^os - szerokość dobranego osadnika, B^os = 4, 50m,

V_cz - objętość czynna dobranego osadnika wstępnego, m³,

H_cz - wysokość czynna dobranego osadnika wstępnego, H_cz = 2, 00m.

F_cz = 22, 50 • 4, 50 = 101, 25m²

V_cz = 101, 25 • 2, 00 = 202, 5m³

rzeczywistych wartości obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania:

$O_{\text{hr}} = \frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n \bullet F_{\text{cz}}},\ \ \frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ $\tau_{r} = \frac{n \bullet V_{\text{cz}}}{Q_{SM}^{\text{hsr}}},\ \ h$

gdzie:

O_hr - rzeczywiste obciążenie hydrauliczne powierzchni osadników wstępnych, $\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$,

τ_r - rzeczywisty czas przetrzymania w osadnikach wstępnych, h,

n - ilość dobranych osadników wstępnych, n = 2,

F_cz – powierzchnia czynna dobranego osadnika wstępnego, F_cz = 101, 25m²,

V_cz - objętość czynna dobranego osadnika wstępnego, V_cz = 202, 5m³,

Q_SM^h_sr - średni godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = 192,50\frac{m^{3}}{h}$.

$O_{\text{hr}} = \frac{192,50}{2 \bullet 101,25} = 0,95\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ $\tau_{r} = \frac{2 \bullet 202,5}{192,50} = 2,10h$

Osadnik wstępny jest poprawnie dobrany, jeżeli wartości obciążenia hydraulicznego oraz czasu przetrzymania są
w przybliżeniu równe wartościom zalecanym:

$$O_{h} = 1,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}\ \curlywedge \ O_{\text{hr}} = 0,95\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)} = > \ O_{h} \approx O_{\text{hr}}$$

τ = 2h ⋏ τ_r = 2, 10h = > τ ≈ τ_r

Częstotliwość spustu osadów z osadników wstępnych.

Dobową liczbę spustów osadu wyznacza się w następujący sposób:

$$N_{\text{OS}} = \frac{V_{\text{OS}}}{n \bullet V_{L}},\ \ d^{- 1} \geq 3$$

gdzie:

N_OS - wymagana liczba spustów w ciągu doby, d⁻¹,

V_OS - dobowa objętość osadów zgromadzonych w leju osadnika wstępnego, $V_{\text{OS}} = 18,88\frac{m^{3}}{d}$,

n - ilość dobranych osadników wstępnych, n = 2,

V_L - objętość leja osadowego przyjętego osadnika wstępnego, V_L = 8, 10m³.

$$N_{\text{OS}} = \frac{18,88}{2 \bullet 8,10} \approx 1,17d^{- 1} = 3d^{- 1}$$

Cześć C: Oczyszczanie biologiczne

Schemat blokowy obliczeń

I^o KD KN

C_OM: C_OBN:

C_OM^BZT₅, C_OM^N_kh, C_OM^NO₃⁻ C_OBN^BZT₅, C_OBN₁^NO₃⁻

II^o KD KN

C_OM: C_OBN:

C_OM^BZT₅, C_OM^N_kh, C_OBN^BZT₅, C_OBN₂^NO₃⁻

C_OM^NO₃⁻ = C_OBN₁^NO₃⁻

$$\begin{bmatrix} C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{zal} \\ C_{2}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OBN}_{1}} \\ \end{bmatrix}$$

Sprawdzenie: $C_{\text{OBN}_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{zal} + 0,5\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

jeśli: $C_{\text{OBN}_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{zal} \pm 0,5\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

III^o KD KN

C_OM: C_OBN:

C_OM^BZT₅, C_OM^N_kh, C_OBN^BZT₅, C_OBN₃^NO₃⁻

C_OM^NO₃⁻ = C_OBN₂^NO₃⁻

[C₃^NO₃⁻=C₂^NO₃⁻+(C_OBN₂^NO₃⁻−C_zal)] C_OBD^BZT₅

C_OBD^N_kh

Sprawdzenie: $C_{\text{OBN}_{3}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{zal} \pm 0,5\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

Jeśli nie → IV^o

Dane do obliczeń

nominalna przepustowość bloku biologicznego: $Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = 4620\frac{m^{3}}{d}$,
skład ścieków oczyszczonych mechanicznie: $C_{\text{OM}}^{\text{zaw}} = 115,5\frac{\text{\ g}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} = 210\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{P_{\text{og}}} = 10,8\frac{\text{\ gP}}{m^{3}}$,

parametry kinetyczne osadu czynnego:

heterotrofy:

q^H - właściwa szybkość usuwania związków węgla, $\frac{g\text{BZT}_{5}}{gsm \bullet d}$,

μ_max^H - współczynnik maksymalnej, właściwej szybkości przyrostu heterotrofów, μ_max^H = 1, 711d⁻¹,

Y_t^H - współczynnik wydajności przyrostu heterotrofów, $Y_{t}^{H} = 1,0\frac{\text{gsm}}{g\text{BZT}_{5us}}$,

K^H - stała Michaelisa-Menten dla heterotrofów, $K^{H} = 76\frac{gO_{2}}{m^{3}}$,

k_d^H - współczynnik szybkości obumierania heterotrofów, k_d^H = 0, 0175d⁻¹,

nitryfikanty:

μ_max^N - współczynnik maksymalnej, właściwej szybkości przyrostu nitryfikantów, μ_max^N = 0, 1612d⁻¹,

Y_t^N - współczynnik wydajności przyrostu nitryfikantów, $Y_{t}^{N} = 0,1\frac{\text{gsmo}}{gN_{\text{utl.}}}$,

K^N - stała Michaelisa-Menten dla nitryfikantów, $K^{N} = 0,0214\frac{\text{gN}}{m^{3}}$,

k_d^N - współczynnik szybkości obumierania nitryfikantów, k_d^N = 0, 0175d⁻¹,

denitryfikanty:

q_D - właściwa szybkość denitryfikacji, $q_{D} = 0,0395\frac{gN - \text{NO}_{3}^{-}}{gsmo \bullet d}$,

Y_D - współczynnik syntezy denitryfikantów, $Y_{D} = 0,456\frac{\text{gsmo}}{gN - \text{NO}_{3}^{-}}$.

Obliczenia

Iteracja I^o – obliczenie komory napowietrzania

Obliczenie komory denitryfikacji (KD)-pomijane na tym etapie.
Obliczenie komory napowietrzania (KN).
1. Stężenie obliczeniowe BZT₅.

C_OB^BZT₅ = C_obl^BZT₅ + C_ref^BZT₅ + C_zaw^BZT₅ ≤ C_d^BZT₅

$$C_{d}^{\text{BZT}_{5}} = 30\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

$$C_{\text{ref}}^{\text{BZT}_{5}} = 4 \div 6\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

$$C_{\text{zaw}}^{\text{BZT}_{5}} = 4 \div 7\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

C_obl^BZT₅ ≤ C_d^BZT₅ − C_ref^BZT₅ − C_zaw^BZT₅

C_obl^BZT₅ ≤ 30 − 4 − 6

$C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} \leq 20\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}} \rightarrow$ przyjęto: $C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} = 15\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$

Czas napowietrzania.

$$q^{H} = \frac{\mu_{\max}^{H} \bullet C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{Y_{t}^{H} \bullet \left( K^{H} + C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} \right)} = \frac{1,711 \bullet 15}{1,0 \bullet \left( 76 + 15 \right)} = 0,2820\frac{gO_{2}}{gsm \bullet d}$$

$$q^{H} = \frac{C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} - C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{X_{a}^{H} \bullet t_{n}} \rightarrow t_{n} = \frac{C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} - C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{X_{a}^{H} \bullet q^{H}} = \frac{210 - 15}{3000 \bullet 0,2820} = 0,2305d \approx 5,53h$$

Objętość komór napowietrzania.

V_KN = Q_SM^d_sr • t_n = 4620 • 0, 2305 = 1064, 9m³

Wiek osadu tlenowego.

$$\text{WO}_{T} = \frac{1}{Y_{t}^{H} \bullet q^{H} - k_{d}^{H}} = \frac{1}{1,0 \bullet 0,2820 - 0,0175} = 3,78d$$

Przyrost heterotrofów.

$$X_{a}^{H} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a}^{H}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,2305 \bullet 3000}{10^{3} \bullet 3,78} = 845,2\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

$$N_{1} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet X_{a}^{H} = 0,123 \bullet 0,7 \bullet 845,2 = 72,77\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

$$C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{1}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{1}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 51 - 10^{3} \bullet 72,77}{4620} = 35,25\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 35,25 \bullet \left( 0,0214 + 35,25 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T < WO_min - warunek nie spełniony

przyjęto: $\text{WO}_{T} = 7,0d = > q^{H^{'}} = 0,1604\frac{g\text{BZT}_{5}}{gsm \bullet d} = > C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}^{'}} = \frac{q^{H^{'}} \bullet Y_{t}^{H} \bullet K^{H}}{\mu_{\max}^{H} - q^{H^{'}} \bullet Y_{t}^{H}} = \frac{0,1604 \bullet 1,0 \bullet 76}{1,711 - 0,1604 \bullet 1,0} = 7,86\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$

przyjęto: $C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}^{'}} = 7,0\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$

Wykonano następnie powtórzenie obliczeń 2.2-2.8

2.2’ Czas napowietrzania.

$$q^{H} = \frac{\mu_{\max}^{H} \bullet C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{Y_{t}^{H} \bullet \left( K^{H} + C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} \right)} = \frac{1,711 \bullet 7}{1,0 \bullet \left( 76 + 7 \right)} = 0,1443\frac{gO_{2}}{gsm \bullet d}$$

2.3’ Objętość komór napowietrzania.

V_KN = Q_SM^d_sr • t_n = 4620 • 0, 4689 = 2166, 3m³

2.4’ Wiek osadu tlenowego.

$$\text{WO}_{T} = \frac{1}{Y_{t}^{H} \bullet q^{H} - k_{d}^{H}} = \frac{1}{1,0 \bullet 0,1443 - 0,0175} = 7,89d$$

2.5’ Przyrost heterotrofów.

$$X_{a}^{H} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a}^{H}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 3000}{10^{3} \bullet 7,89} = 823,7\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.6’ Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

$$N_{1} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet X_{a}^{H} = 0,123 \bullet 0,7 \bullet 823,7 = 70,92\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.7’ Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

2.8’ Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 35,65 \bullet \left( 0,0214 + 35,65 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

$$C_{n_{1}}^{N_{\text{kh}}} = C_{n_{1}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{K^{N} \bullet \left( k_{d}^{N} + \frac{1}{\text{WO}_{T}} \right)}{\mu_{\max}^{N} - \left( k_{d}^{N} + \frac{1}{\text{WO}_{T}} \right)} = \frac{0,0214 \bullet \left( 0,0175 + \frac{1}{7,89} \right)}{0,1612 - \left( 0,0175 + \frac{1}{7,89} \right)} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{1}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 35,65 - 0,18 \right) + 0 = 35,47\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Stężenie nitryfikantów w KN.

$X_{a_{1}}^{N} = \frac{z_{1} \bullet WO \bullet Y_{t}^{N} \bullet \left( C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right)}{t_{n} \bullet \left( 1 + k_{d}^{N} \bullet WO \right)}\ \curlywedge \ z_{1} = \frac{1}{f_{v}} = \frac{1}{0,7} = 1,42\frac{\text{gsm}}{\text{gsmo}}\ $(współczynnik przeliczeniowy z smo na sm)

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 35,65 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 74,47\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{1}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 74,47}{10^{3} \bullet 7,89} = 20,45\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{2} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{1}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 20,45 \right) = 72,68\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{2}}{N_{1}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{72,68}{70,92} = 1,025 > 1,001$$

Warunek niespełniony-wykonano drugie przybliżenie dotyczące usuwania związków azotu.

2.7’ Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{2}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 51 - 10^{3} \bullet 72,68}{4620} = 35,27\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.8’ Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 35,27 \bullet \left( 0,0214 + 35,27 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

2.9’ Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

$$C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{n_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{K^{N} \bullet \left( k_{d}^{N} + \frac{1}{\text{WO}_{T}} \right)}{\mu_{\max}^{N} - \left( k_{d}^{N} + \frac{1}{\text{WO}_{T}} \right)} = \frac{0,0214 \bullet \left( 0,0175 + \frac{1}{7,89} \right)}{0,1612 - \left( 0,0175 + \frac{1}{7,89} \right)} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.10’ Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 35,27 - 0,18 \right) + 0 = 35,09\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.11’ Stężenie nitryfikantów w KN.

$X_{a_{2}}^{N} = \frac{z_{1} \bullet WO \bullet Y_{t}^{N} \bullet \left( C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right)}{t_{n} \bullet \left( 1 + k_{d}^{N} \bullet WO \right)}\ \curlywedge \ z_{1} = \frac{1}{f_{v}} = \frac{1}{0,7} = 1,42\frac{\text{gsm}}{\text{gsmo}}\ $(współczynnik przeliczeniowy z smo na sm)

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 35,27 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 73,67\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

2.12’ Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{2}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 73,67}{10^{3} \bullet 7,89} = 20,23\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.13’ Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{3} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{2}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 20,23 \right) = 72,66\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.14’ Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{3}}{N_{2}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{3}}{N_{2}} = \frac{72,66}{72,68} = 0,9997 > 0,999$$

Skład ścieków po KN.

$C_{\text{OBN}}^{\text{BZT}_{5}} = 7\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{n_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} - C_{\text{DN}}^{N} = 35,09 - 0 = 35,09\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$

Iteracja II^o - obliczenie KD-KN

Obliczenie komory denitryfikacji(KD).
1. Skład ścieków dopływających do KD.

$C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} = 210\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 35,09\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$

Masa azotu do denitryfikacji.

masa N − NO₃⁻ w dopływie do KD:

$$L_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet 10^{- 3} = 35,09 \bullet 4620 \bullet 10^{- 3} = 162,1\frac{\text{kgN}}{d}$$

dopuszczalna masa N_og w odpływie z oczyszczalni:

$$L_{\text{OB}}^{N_{\text{og}}} = \left( C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} + C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} \right) \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet 10^{- 3} = \underset{C^{N_{\text{og}}} < C_{d}^{N_{\text{og}}}}{} \bullet 4620 \bullet 10^{- 3} = \underset{L_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}}}{} + 9,24 = 101,64\frac{\text{kgN}}{d}$$

przyjęto: $C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} = 2\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{d}^{N_{\text{og}}} = 30\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

masa azotu do denitryfikacji:

$$L_{\text{DN}}^{N} = L_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} - L_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 162,1 - 92,40 = 69,7\frac{\text{kgN}}{d}$$

Parametry technologiczne KD.

wymagana ilość biomasy w KD:

$$\sum_{}^{}X_{D} = \frac{L_{\text{DN}}^{N}}{q_{D}} = \frac{69,7}{0,0395} = 1764,56kgsmo$$

objętość KD:

$V_{\text{KD}} = \frac{\sum_{}^{}X_{D}}{f_{v} \bullet X_{D} \bullet 10^{- 3}}$ przyjęto: $X_{D} = 3000\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$

$$V_{\text{KD}} = \frac{1764,56}{0,7 \bullet 3000 \bullet 10^{- 3}} = 840,27m^{3}$$

czas przetrzymania w KD:

$$t_{D} = \frac{V_{\text{KD}}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{840,27}{4620} = 0,182d \approx 4,37h$$

przyrost masy osadu w KD:

$$X_{D} = Y_{D} \bullet L_{\text{DN}}^{N} = 0,456 \bullet 69,7 = 31,78\frac{\text{kgsmo}}{d} < = > 45,40\frac{\text{kgsm}}{d}\left( \frac{31,78}{f_{v}} \right)$$

Bilans związków azotu po denitryfikacji.

azot wbudowany w biomasę w KD:

$$C_{D}^{N} = \frac{a_{1} \bullet X_{D} \bullet 10^{3}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{0,123 \bullet 31,78 \bullet 10^{3}}{4620} = 0,85\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

azot zdenitryfikowany:

$$C_{\text{DN}}^{N} = \frac{L_{\text{DN}}^{N} \bullet 10^{3}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{69,7 \bullet 10^{3}}{4620} = 15,09\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

azot w dopływie do KN:

$$C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} - C_{D}^{N} = 51 - 0,85 = 50,15\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

Bilans związków węgla po denitryfikacji.

ubytek BZT₅ w wyniku denitryfikacji:

$C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = \frac{L_{\text{DN}}^{N} \bullet n_{1} \bullet 10^{3}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}}\ \curlywedge \ n_{1} = 2,3\frac{g\text{BZT}_{5}}{gN - \text{NO}_{3}^{-}}$ - jednostkowe zużycie BZT₅ w procesie denitryfikacji

$$C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = \frac{69,7 \bullet 2,3 \bullet 10^{3}}{4620} = 34,70\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

BZT₅ po denitryfikacji:

$$C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} - C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = 210 - 34,70 = 175,30\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

Skład ścieków po KD.

$C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = 175,30\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = 50,15\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$

Obliczenie komory napowietrzania (KN).
1. Skład ścieków dopływających do KN.

Czas napowietrzania.

$$q^{H} = \frac{\mu_{\max}^{H} \bullet C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{Y_{t}^{H} \bullet \left( K^{H} + C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} \right)} = \frac{1,711 \bullet 7}{1,0 \bullet \left( 76 + 7 \right)} = 0,1443\frac{gO_{2}}{gsm \bullet d}$$

Objętość komór napowietrzania.

V_KN = Q_SM^d_sr • t_n = 4620 • 0, 4689 = 2166, 3m³

Wiek osadu tlenowego.

$$\text{WO}_{T} = \frac{1}{Y_{t}^{H} \bullet q^{H} - k_{d}^{H}} = \frac{1}{1,0 \bullet 0,1443 - 0,0175} = 7,89d$$

Przyrost heterotrofów.

$$X_{a}^{H} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a}^{H}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 3000}{10^{3} \bullet 7,89} = 823,7\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

$$N_{1} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet X_{a}^{H} = 0,123 \bullet 0,7 \bullet 823,7 = 70,92\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

$$C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{1}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{1}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 50,15 - 10^{3} \bullet 70,92}{4620} = 34,80\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 34,80 \bullet \left( 0,0214 + 34,80 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{1}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 34,80 - 0,18 \right) + 0 = 34,62\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Stężenie nitryfikantów w KN.

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 34,80 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 72,68\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{1}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 72,68}{10^{3} \bullet 7,89} = 19,96\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{2} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{1}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 19,96 \right) = 72,64\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{2}}{N_{1}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{72,64}{70,92} = 1,025 > 1,001$$

Warunek niespełniony-wykonano drugie przybliżenie dotyczące usuwania związków azotu.

2.7’ Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{2}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 50,15 - 10^{3} \bullet 72,64}{4620} = 34,43\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.8’ Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 34,43 \bullet \left( 0,0214 + 34,43 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

2.9’ Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

2.10’ Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 34,43 - 0,18 \right) + 0 = 34,25\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.11’ Stężenie nitryfikantów w KN.

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 34,43 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 71,91\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

2.12’ Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{2}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 71,91}{10^{3} \bullet 7,89} = 19,74\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.13’ Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{3} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{2}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 19,74 \right) = 72,62\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.14’ Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{3}}{N_{2}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{3}}{N_{2}} = \frac{72,62}{72,64} = 0,9997 > 0,999$$

Skład ścieków po KN.

$$\left| C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} - C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \right| = \left| 19,16 - 20,00 \right| = 0,84\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}\left( > 0,5\frac{\text{\ gN}}{m^{3}} \right)$$

C_OBN^NO₃⁻ > C_OB^NO₃⁻ → zmniejszono masę azotu do denitryfikacji o:

$L_{\text{DN}}^{N} = \left( 19,16 - 20,00 \right) \bullet 4620 \bullet 10^{- 3} = - 3,88\frac{\text{kgN}}{d}$

Iteracja III^o - obliczenie KD-KN

Obliczenie komory denitryfikacji(KD).

1.1 Skład ścieków dopływających do KD.

Masa azotu do denitryfikacji.

masa N − NO₃⁻ w dopływie do KD:

$$L_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet 10^{- 3} = 34,25 \bullet 4620 \bullet 10^{- 3} = 158,24\frac{\text{kgN}}{d}$$

dopuszczalna masa N_og w odpływie z oczyszczalni:

przyjęto: $C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} = 2\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{d}^{N_{\text{og}}} = 30\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

masa azotu do denitryfikacji:

$$L_{\text{DN}}^{N} = L_{DN_{\text{II}}}^{N} - L_{\text{DN}}^{N} = 69,7 - 3,88 = 65,82\frac{\text{kgN}}{d}$$

Parametry technologiczne KD.

wymagana ilość biomasy w KD:

$$\sum_{}^{}X_{D} = \frac{L_{\text{DN}}^{N}}{q_{D}} = \frac{65,82}{0,0395} = 1666,33kgsmo$$

objętość KD:

$V_{\text{KD}} = \frac{\sum_{}^{}X_{D}}{f_{v} \bullet X_{D} \bullet 10^{- 3}}$ przyjęto: $X_{D} = 3000\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$

$$V_{\text{KD}} = \frac{1666,33}{0,7 \bullet 3000 \bullet 10^{- 3}} = 793,5m^{3}$$

czas przetrzymania w KD:

$$t_{D} = \frac{V_{\text{KD}}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{793,5}{4620} = 0,172d \approx 4,13h$$

przyrost masy osadu w KD:

$$X_{D} = Y_{D} \bullet L_{\text{DN}}^{N} = 0,456 \bullet 65,82 = 30,01\frac{\text{kgsmo}}{d} < = > 42,87\frac{\text{kgsm}}{d}\left( \frac{30,01}{f_{v}} \right)$$

Bilans związków azotu po denitryfikacji.

azot wbudowany w biomasę w KD:

$$C_{D}^{N} = \frac{a_{1} \bullet X_{D} \bullet 10^{3}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{0,123 \bullet 30,01 \bullet 10^{3}}{4620} = 0,80\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

azot zdenitryfikowany:

$$C_{\text{DN}}^{N} = \frac{L_{\text{DN}}^{N} \bullet 10^{3}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{65,82 \bullet 10^{3}}{4620} = 14,25\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

azot w dopływie do KN:

$$C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} - C_{D}^{N} = 51 - 0,80 = 50,20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$

Bilans związków węgla po denitryfikacji.

ubytek BZT₅ w wyniku denitryfikacji:

$$C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = \frac{65,82 \bullet 2,3 \bullet 10^{3}}{4620} = 32,77\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

BZT₅ po denitryfikacji:

$$C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} - C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = 210 - 32,77 = 177,23\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$$

Skład ścieków po KD.

$C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = 177,23\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = 50,20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$

Obliczenie komory napowietrzania (KN).
1. Skład ścieków dopływających do KN.

$C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = 177,23\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = 50,20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBD}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$

Czas napowietrzania.

$$q^{H} = \frac{\mu_{\max}^{H} \bullet C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}}}{Y_{t}^{H} \bullet \left( K^{H} + C_{\text{obl}}^{\text{BZT}_{5}} \right)} = \frac{1,711 \bullet 7}{1,0 \bullet \left( 76 + 7 \right)} = 0,1443\frac{gO_{2}}{gsm \bullet d}$$

Objętość komór napowietrzania.

V_KN = Q_SM^d_sr • t_n = 4620 • 0, 4689 = 2166, 3m³

Wiek osadu tlenowego.

$$\text{WO}_{T} = \frac{1}{Y_{t}^{H} \bullet q^{H} - k_{d}^{H}} = \frac{1}{1,0 \bullet 0,1443 - 0,0175} = 7,89d$$

Przyrost heterotrofów.

$$X_{a}^{H} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a}^{H}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 3000}{10^{3} \bullet 7,89} = 823,7\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

$$N_{1} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet X_{a}^{H} = 0,123 \bullet 0,7 \bullet 823,7 = 70,92\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

$$C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{1}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{1}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 50,20 - 10^{3} \bullet 70,92}{4620} = 34,85\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 34,85 \bullet \left( 0,0214 + 34,85 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{1}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{1}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 34,85 - 0,18 \right) + 0 = 34,67\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

Stężenie nitryfikantów w KN.

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 34,85 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 72,79\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{1}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{1}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 72,79}{10^{3} \bullet 7,89} = 19,99\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{2} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{1}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 19,99 \right) = 72,64\frac{\text{kgsm}}{d}$$

Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{2}}{N_{1}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{72,64}{70,92} = 1,024 > 1,001$$

Warunek niespełniony-wykonano drugie przybliżenie dotyczące usuwania związków azotu.

2.7’ Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} - 10^{3} \bullet N_{2}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{4620 \bullet 50,20 - 10^{3} \bullet 72,64}{4620} = 34,48\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.8’ Sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji.

$$\text{WO}_{\min} = \frac{1}{\mu_{\max}^{N} \bullet C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \bullet \left( K^{N} + C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right)^{- 1} - k_{d}^{N}} = \frac{1}{0,1612 \bullet 34,48 \bullet \left( 0,0214 + 34,48 \right)^{- 1} - 0,0175} = 6,96d$$

WO_T > WO_min - warunek spełniony

2.9’ Stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji.

2.10’ Stężenie azotanów po nitryfikacji.

$$C_{n_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} - C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} \right) + C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \left( 34,48 - 0,18 \right) + 0 = 34,30\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

2.11’ Stężenie nitryfikantów w KN.

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{1,42 \bullet 7,89 \bullet 0,1 \bullet \left( 34,48 - 0,18 \right)}{0,4689 \bullet \left( 1 + 0,0175 \bullet 7,89 \right)} = 72,01\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}$$

2.12’ Przyrost nitryfikantów.

$$X_{a_{2}}^{N} = \frac{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet t_{n} \bullet X_{a_{2}}^{N}}{10^{3} \bullet \text{WO}_{T}} = \frac{4620 \bullet 0,4689 \bullet 72,01}{10^{3} \bullet 7,89} = 19,77\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.13’ Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

$$N_{3} = a_{1} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a_{2}}^{N} \right) = 0,123 \bullet 0,7 \bullet \left( 823,7 + 19,77 \right) = 72,62\frac{\text{kgsm}}{d}$$

2.14’ Sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN.

$$0,999 < \frac{N_{3}}{N_{2}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{3}}{N_{2}} = \frac{72,62}{72,64} = 0,9997 > 0,999$$

Skład ścieków po KN.

$$\left| C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} - C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \right| = \left| 20,05 - 20,00 \right| = 0,05\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}\left( < 0,5\frac{\text{\ gN}}{m^{3}} \right)$$

Dobór gabarytów komór.

Zaprojektowano dwa ciągi technologiczne biologicznego oczyszczania ścieków miejskich w projektowanej oczyszczalni ścieków o następujących parametrach zamieszczonych w tabeli C1.

Tabela C1 Dobór gabarytów komór w ciągu technologicznym komory osadu czynnego.

Rodzaj komory w ciągu biologicznego oczyszczania	Komora beztlenowa KB	Komora denitryfikacyjna KD	Komora nitryfikacyjna KN
Wymagana objętość ogółem komory, m³	383,50	793,50	2166,30
1 ciąg	Wymagana objętość komory w ciągu, m³	191,75	396,75
	Długość, m	10,25	21,00
	Szerokość, m	5,00	5,00
	Głębokość, m	3,80	3,80
	Zaprojektowana objętość komory w ciągu, m³	194,75	399,00
2 ciąg	Wymagana objętość komory w ciągu, m³	191,75	396,75
	Długość, m	10,25	21,00
	Szerokość, m	5,00	5,00
	Głębokość, m	3,80	3,80
	Zaprojektowana objętość komory w ciągu, m³	194,75	399,00

Całkowita długość poszczególnego ciągu wynosi 88, 50m, tak więc spełnia wymagania odnośnie całkowitej długości ciągu, która ma nie przekraczać 100m. Ponadto zaprojektowano tak komory, że mają one identyczną głębokość i szerokość co korzystnie wpływa na przepływ ścieków w tych komorach.

3.Usuwanie fosforu na drodze biologicznej.

3.1 Fosfor wbudowany w przyrastającą biomasę w KD i KN.

$$P = a_{2} \bullet f_{v} \bullet \left( X_{D} + X_{a}^{H} + X_{a}^{N} \right),\ \ \frac{\text{kgP}}{d}$$

$$P = 0,05 \bullet 0,7 \bullet \left( 42,87 + 823,7 + 19,77 \right) = 31,02\frac{\text{kgP}}{d}$$

3.2 Fosfor pozostały po wbudowaniu w biomasę.

$$C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} = \left( C_{\text{OM}}^{P_{\text{og}}} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} - P \bullet 10^{3} \right) \bullet \frac{1}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}},\ \ \frac{\text{gP}}{m^{3}}$$

$$C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} = \left( 10,8 \bullet 4620 - 22,53 \bullet 10^{3} \right) \bullet \frac{1}{4620} = 5,92\frac{\text{gP}}{m^{3}}$$

4. Stężenia zanieczyszczeń po biologicznym oczyszczaniu.

4.1 Zawiesina.

$$C_{\text{OB}_{r}}^{\text{zaw}} = f\left( O_{z} \right) = f\left( O_{z} = 2\frac{\text{kg}}{m^{2} \bullet h} \right) = 20\frac{g}{m^{3}}\left( < C_{\text{dop}}^{\text{zaw}} \right)$$

O_z - obciążenie powierzchni osadnika wtórnego zawiesinami, $\frac{\text{kg}}{m^{2} \bullet h}$,

4.2 BZT₅.

C_OB^BZT₅ = C_obl^BZT₅ + C_ref^BZT₅ + C_zaw^BZT₅

$$C_{\text{zaw}}^{\text{BZT}_{5}} = f_{z} \bullet C_{\text{OB}}^{\text{zaw}}\ \curlywedge \ f_{z} = f\left( \text{WO} \right) = > WO = 7,89d \rightarrow f_{z} = \frac{0,18gO_{2}}{\text{gsm}}$$

$$C_{\text{OB}}^{\text{BZT}_{5}} = 7 + 4 + \left( 0,18 \bullet 20 \right) = \frac{\ 14,6gO_{2}}{m^{3}}\left( < C_{d}^{\text{BZT}_{5}} \right)$$

4.3 Azot amonowy.

$$C_{\text{OB}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = C_{n}^{N_{\text{kh}}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

4.4 Azot Kjeldahla.

$$C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} = C_{\text{OB}}^{\text{NH}_{4}^{+}} + a_{1} \bullet f_{v} \bullet C_{\text{OB}}^{\text{zaw}} = 0,18 + 0,123 \bullet 0,7 \bullet 20 = 1,90\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$$

4.5 Azot azotanowy.

$$C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \frac{20,05\ gN}{m^{3}}$$

4.6 Azot ogólny.

$$C_{\text{OB}}^{N_{\text{og}}} = C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} + C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 1,90 + 20,05 = \frac{\ 21,95gN}{m^{3}\left( < C_{d}^{N_{\text{og}}} \right)}$$

4.7 Fosfor ogólny.

$$C_{\text{OB}}^{P_{\text{og}}} = C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} + C_{\text{zaw}}^{P_{\text{og}}} = C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} + a_{2} \bullet f_{v} \bullet C_{\text{OB}}^{\text{zaw}} = 5,92 + 0,05 \bullet 0,7 \bullet 20 = 6,62\frac{\text{\ gP}}{m^{3}\left( < C_{\text{OB}}^{P_{\text{og}}} \right)}$$

5. Usuwanie fosforu w procesie chemicznego strącania.

Dawka i zapotrzebowanie koagulantu.

Koagulant: Fe₂(SO₄)x9H₂O

Zapotrzebowanie teoretyczne: 2 mole metalu / 1 mol P_us

(w tym: 1 mol metalu - strącanie fosforanów oraz 1 mol metalu – hydroliza soli i koagulacja);

odpowiada temu: 1 mol koagulantu - 1 mol P_us

Zapotrzebowanie rzeczywiste: 0,5 mol koagulantu / 1 mol P_us

( z powodu recyrkulacji osady, który zawiera Fe(OH)₃ i FePO₄)

$$D_{K} = 0,5 \bullet \frac{M_{\text{cz}}^{K}}{M_{\text{cz}}^{P}} \bullet \left( C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} - C_{S}^{P_{\text{og}}} \right),\ \ \frac{\text{\ g}}{m^{3}}$$

$$Z_{K} = Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet D_{K} \bullet 10^{- 3},\ \ \frac{\text{kg}}{d}$$

$$D_{K} = 0,5 \bullet \frac{562}{31} \bullet \left( 5,92 - 1,0 \right) \cong 44,60\frac{\text{\ g}}{m^{3}}$$

$$Z_{K} = 4620 \bullet 44,60 \bullet 10^{- 3} = 206,05\frac{\text{kg}}{d}$$

Stężenie fosforu ogólnego po chemicznym strącaniu.

$$C_{\text{OBC}}^{P_{\text{og}}} = C_{S}^{P_{\text{og}}} + a_{2} \bullet f_{v} \bullet C_{\text{OB}}^{\text{zaw}} = 1,0 + 0,05 \bullet 0,7 \bullet 20 = 1,70\frac{\text{\ gP}}{m^{3}\left( < C_{d}^{P_{\text{og}}} \right)}$$

5.3 Przyrost osadu z chemicznego strącania.

$$X_{p} = Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet p_{1} \bullet \left( C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} - C_{S}^{P_{\text{og}}} \right) \bullet 10^{- 3},\ \ \frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

p₁ - jednostkowa ilość osadu, $\frac{\text{gsm}}{g}P_{\text{us}}$

$p_{1} = 4,87\frac{\text{gsm}}{g}P_{\text{us}}$ (dla D_K = 1molFe³⁺/gP_us)

$$X_{p} = 4620 \bullet 4,87 \bullet \left( 5,92 - 1,0 \right) \bullet 10^{- 3} = 110,70\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

5.4 Przyrost osadu w KOCZ (KD i KN) po chemicznym strącaniu.

$$X = X_{a} + X_{p} = X_{D} + X_{a}^{H} + X_{a}^{N} + X_{p} = \underset{X_{a} = 886,34}{} + X_{p} = 886,34 + X_{p}$$

$$X = 886,34 + 110,70 = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

5.5 Stężenie osadu w KOCZ po chemicznym strącaniu.

$$X = \frac{\text{WO}_{c} \bullet X}{V_{c}},\ \ \frac{\text{gsm}}{m^{3}}$$

WO_c - całkowity wiek osadu aktywnego biologicznie, d

$$\text{WO}_{c} = \frac{V_{c} \bullet \left( X_{a}^{H} + X_{a}^{N} \right) \bullet 10^{- 3}}{X_{a}} = \frac{2959,8 \bullet \left( 3000 + 72,01 \right) \bullet 10^{- 3}}{886,34} = 10,26d$$

V_c = V_KD + V_KN = 793, 5 + 2166, 3 = 2959, 8m³

V_c - objętość komór, w których zachodzi przyrost osadu czynnego, m³

$$X = \frac{10,26 \bullet 997,04}{2959,8} = 3,46\frac{\text{kgsm}}{m^{3}} = 3460\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$$

Sedymentacja osadu oraz recyrkulacja osadu (α) i azotanów (β).
1. Obciążenie hydrauliczne osadnika wtórnego.

$$O_{h} = \frac{O_{z}}{X},\ \ \frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$$

$$O_{h} = \frac{2,0}{3,46} = 0,58\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$$

Na podstawie wartości O_h zaprojektowano, w dalszej części tej pracy, niezbędną ilość i typ osadników wtórnych według określonych typoszeregów.

6.2 Zawartość suchej masy w osadzie recyrkulowanym.

$X_{r} = \frac{10^{6}}{\text{IO}}$ przyjęto: $IO = 100\frac{\text{cm}^{3}}{\text{gsm}}$ ($IO = 80 \div 150\frac{\text{cm}^{3}}{g}$)

$$X_{r} = \frac{10^{6}}{100} = 10000\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$$

6.3 Stopień recyrkulacji i przepływ osadu recyrkulowanego.

$$\alpha = \frac{Q_{\alpha}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{X}{X_{r} - X}$$

$$Q_{\alpha} = \alpha \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}},\ \ \frac{\ m^{3}}{d}$$

$$\alpha = \frac{3460}{10000 - 3460} = 0,53$$

$$Q_{\alpha} = 0,53 \bullet 4620 = 2448,6\frac{\ m^{3}}{d}$$

6.4 Stopień recyrkulacji i przepływ strumienia azotanów.

$$\left( \alpha + \beta \right) = \frac{Q_{\alpha + \beta}}{Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{L_{\text{DN}}^{N} \bullet 10^{3}}{C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}}} = \frac{65,82 \bullet 10^{3}}{20,50 \bullet 4620} = 0,69$$

β = (α+β) − α

$$Q_{\beta} = \beta \bullet Q_{SM}^{d_{\text{sr}}},\ \ \frac{\ m^{3}}{d}\ $$

β = (α+β) − α = 0, 69 − 0, 53 = 0, 16

$$Q_{\beta} = 0,16 \bullet 4620 = 739,2\frac{\ m^{3}}{d}\ $$

7. Komora beztlenowa.

V_KB = t_KB • Q_SM^d_sr = 0, 083 • 4620 = 383, 5m³

t_KB = 1, 5 ÷ 2h, przyjęto t_KB = 2h = 0, 083d

8. Dobór osadnika wtórnego o przepływie poziomym.

Zadaniem osadników wtórnych jest zebranie, z powierzchni ścieków oczyszczonych biologicznie, pozostałości osadu czynnego i zawrócenie go na początek reaktora biologicznego. Proces ten znany jest jako recyrkulacja α. Najczęściej stosowane są:

osadniki podłużne-mają prostokątny kształt rzutu poziomego,
osadniki radialne-mają kołowy kształt rzutu poziomego.

Zaleca się stosowanie osadników radialnych z powodu ich eksploatacji, ale dla mniejszych oczyszczalni ścieków, ze względu ekonomicznego, stosowane są osadniki podłużne.

Parametry projektowe osadnika wtórnego.

Do głównych parametrów osadników wtórnych, projektowanych w tym ćwiczeniu, zalicza się:

czas przetrzymania ścieków w osadniku τ = 4h,
obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika $O_{h} = 0,58\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$.

Ponadto, w zależności od rodzaju osadnika, wymagane jest aby to urządzenie:

gwarantowało utrzymanie prędkości przepływu poniżej $10\frac{\text{mm}}{s}$,
spełniało warunki stabilności hydraulicznej-sprowadzające się do odpowiednich relacji między szerokością, długością
i głębokością,
miało wystarczającą długość krawędzi przelewowej, tzn. taką, która zapewni obciążenie hydrauliczne krawędzi przelewowej mniejsze niż $10,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ w czasie trwania maksymalnego godzinowego przepływu ścieków.
1. Dobór osadnika.

Dobór osadnika wtórnego oparty jest na wyznaczeniu wymaganej jego:

powierzchni czynnej F_cz^os: objętości czynnej V_cz^os: głębokości czynnej H_cz^os:

gdzie:

F_cz^os - wymagana powierzchnia czynna osadników wtórnych, m²,

V_cz^os - wymagana objętość czynna osadników wtórnych, m³,

H_cz^os - wymagana głębokość czynna osadnika wtórnych, m,

Q_SM^h_sr - średni godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = 192,50\frac{\ m^{3}}{h}$,

O_h - obciążenie hydrauliczne powierzchni osadników wtórnych, $O_{h} = 0,58\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$,

τ - czas przetrzymywania w osadnikach wtórnych, τ = 4h.

$F_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{192,50}{0,58} = 331,90\ \ m^{2}\ $ V_cz^os = 192, 50 • 4 = 770, 00 m³ $H_{\text{cz}}^{\text{os}} = \frac{770,00}{331,90} = 2,32m$

Na podstawie wyznaczonych parametrów dobrano wartości parametrów kształtu podłużnego osadnika wtórnego i ich ilość, w wysokości n = 2, według danych zawartych w typoszeregu osadników wtórnych podłużnych.

Parametry dobranego osadnika wtórnego podłużnego zestawiono w tabeli C2.

Tabela C2 Parametry dobranego osadnika wstępnego podłużnego.

Dobrano osadnik wtórny podłużny typu OP_Owt-4,5

Wymiary poziome


Wysokość


Powierzchnia czynna, F_cz = L_cz • B^os
Pojemność czynna, , V_cz = F_cz • H_cz

Sprawdzenie poprawności doboru osadnika podłużnego.

Dobrany osadnik podłużny wymaga zweryfikowania poprawności wyboru, z podanego typoszeregu, poprzez sprawdzenie:

poziomej prędkości przepływu:

$$v_{p}^{\max} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{3,6 \bullet n \bullet B^{\text{os}} \bullet H_{\text{cz}}},\ \ \frac{\text{mm}}{s} \leq 10\frac{\text{mm}}{s}$$

gdzie:

v_p^max - pozioma prędkość przepływu ścieków przy przepływie maksymalnym, $\frac{\text{mm}}{s}$,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 329,18\frac{m^{3}}{h}$,

n - ilość dobranych osadników wtórnych, n = 2,

B^os - szerokość dobranego osadnika, B^os = 4, 50m,

H_cz - głębokość czynna dobranego osadnika, H_cz = 2, 50m.

$$v_{p}^{\max} = \frac{329,18}{3,6 \bullet 2 \bullet 4,5 \bullet 2,5} = 4,06\frac{\text{mm}}{s} \leq 10\frac{\text{mm}}{s}$$

Osadnik dobrano poprawnie pod względem jego szerokości B^os i głębokości czynnej H_cz, a także liczby jednostek n = 2.

minimalnej długości krawędzi przelewowej osadnika:

$$L_{p}^{\min} = \frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n \bullet O_{\text{hp}}^{\max}},\ \ m$$

gdzie:

L_p^min - minimalna długość krawędzi przelewowej osadnika, m,

Q_SM^{h max} - maksymalny godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{\text{h\ max}} = 329,18\frac{m^{3}}{h}$,

n - ilość dobranych osadników wtórnych, n = 2,

O_hp^max - maksymalne obciążenie krawędzi przelewowej osadnika wtórnego,$O_{\text{hp}}^{\max} = 10,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$.

$$L_{p}^{\min} = \frac{329,18}{2 \bullet 10,0} = 16,46m$$

Dlatego też długość osadnika zajęta przez przelewy L₀ jest równa L₀ = 2, 5m. Tym samym długość czynna osadnika uległa zmianie i nie jest już ona równa długości osadnika:

L_cz = L^os − L₀ = 48, 00 − 2, 50 = 45, 50m

czynnej powierzchni i objętości:

F_cz = L_cz • B^os, m²

V_cz = F_cz • H_cz, m³

gdzie:

F_cz – powierzchnia czynna dobranego osadnika wtórnego, m²,

L_cz - długość czynna osadnika wtórnego, L_cz = 45, 50m,

B^os - szerokość dobranego osadnika, B^os = 4, 50m,

V_cz - objętość czynna dobranego osadnika wtórnego, m³,

H_cz - wysokość czynna dobranego osadnika wtórnego, H_cz = 2, 50m.

F_cz = 45, 50 • 4, 50 = 204, 75m²

V_cz = 204, 75 • 2, 50 = 511, 88m³

rzeczywistych wartości obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania:

$O_{\text{hr}} = \frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n \bullet F_{\text{cz}}},\ \ \frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ $\tau_{r} = \frac{n \bullet V_{\text{cz}}}{Q_{SM}^{\text{hsr}}},\ \ h$

gdzie:

O_hr - rzeczywiste obciążenie hydrauliczne powierzchni osadników wtórnych, $\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$,

τ_r - rzeczywisty czas przetrzymania w osadnikach wtórnych, h,

n - ilość dobranych osadników wtórnych, n = 2,

F_cz – powierzchnia czynna dobranego osadnika wtórnego, F_cz = 204, 75m²,

V_cz - objętość czynna dobranego osadnika wtórnego, V_cz = 511, 88m³,

Q_SM^h_sr - średni godzinowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{h_{\text{sr}}} = 192,50\frac{m^{3}}{h}$.

$O_{\text{hr}} = \frac{192,50}{2 \bullet 204,75} = 0,47\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ $\tau_{r} = \frac{2 \bullet 511,88}{192,50} = 5,32h$

Osadnik wtórny jest poprawnie dobrany, jeżeli wartości obciążenia hydraulicznego oraz czasu przetrzymania są
w przybliżeniu równe wartościom zalecanym:

$$O_{h} < 1,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}\ \curlywedge \ O_{\text{hr}} = 0,47\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)} = > \ O_{h} > O_{\text{hr}}$$

τ = 4h ⋏ τ_r = 5, 32h τ ∼ τ_r

Osad z osadników wtórnych odbierany jest w sposób ciągły i zawracany na początek układu biologicznego. Proces ten uznawany jest jako recyrkulacja α.

Część D: Gospodarka osadowa

Bilans mas i objętości osadów.

W typowych oczyszczalniach ścieków występują dwa główne strumienie osadów, dla których wykonany został bilans mas oraz objętości. Do tych osadów zalicza się osad wstępny i nadmierny, który jest częścią osadu czynnego, jaka zostaje usuwana z układu oczyszczalni ścieków.

Przyrost suchej masy osadu wstępnego i wtórnego tj. osadu nadmiernego.

$$X_{\text{wst}} = Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} \bullet \left( C_{SM}^{\text{zaw}} - C_{\text{OM}}^{\text{zaw}} \right) \bullet 10^{- 3},\ \ \frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

$$X_{\text{wt}} = X,\ \ \frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

gdzie:

X_wst - przyrost suchej masy osadu wstępnego, $\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

Q_SM^d_sr - średni dobowy przepływ ścieków miejskich, $Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = 4620,00\frac{\ m^{3}}{d}$,

C_SM^zaw - stężenie zawiesiny ogólnej w surowych ściekach miejskich, $C_{SM}^{\text{zaw}} = 330\frac{g}{m^{3}}$,

C_OM^zaw - stężenie zawiesiny ogólnej w ściekach oczyszczonych mechanicznie, $C_{\text{OM}}^{\text{zaw}} = 115,5\frac{g}{m^{3}}$,

X_wt - przyrost suchej masy osadu wtórnego, $\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

X - łączny przyrost osadu w KOCZ, $X = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$.

$$X_{\text{wst}} = 4620 \bullet \left( 330 - 115,5 \right) \bullet 10^{- 3} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

$$X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$$

1.2 Objętość(przepływ) osadów surowych.

Do urządzeń przeróbki osadów trafiają dwa strumienie osadów: surowych odprowadzanych z lejów osadników wstępnych(Q_wst) i osadników wtórnych. Z tych drugich, do urządzeń przeróbki osadów, trafia tylko osad nadmierny(Q_n).

$$Q_{\text{wst}} = X_{\text{wst}} \bullet \eta_{\text{wst}} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{\text{wst}} \right) \bullet \rho_{\text{wst}}},\ \ \frac{m^{3}}{d}$$

$$Q_{n} = X_{\text{wt}} \bullet \eta_{\text{wt}} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{\text{wt}} \right) \bullet \rho_{\text{wt}}},\ \ \frac{m^{3}}{d}$$

gdzie:

Q_wst - dobowa objętość surowego osadu wstępnego, $\frac{m^{3}}{d}$,

Q_n - dobowa objętość surowego osadu nadmiernego, $\frac{m^{3}}{d}$,

X_wst - przyrost suchej masy osadu wstępnego, $X_{\text{wst}} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

X_wt - przyrost suchej masy osadu wtórnego, $X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

η_wst, η_wt - współczynnik ubytku masy w danym procesie przeróbki osadów, η_wst = 1, 0, η_wt = 1, 0,

ϖ_wst, ϖ_wt - uwodnienie osadu, ϖ_wst = 95, 0%, ϖ_wt = 98, 5%,

ρ_wst, ρ_wt - gęstość osadu, $\rho_{\text{wst}} = 1050\frac{\text{kg}}{m^{3}}$, $\rho_{\text{wt}} = 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}$.

$$Q_{\text{wst}} = 990,99 \bullet 1,0 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 95 \right) \bullet 1050} = 18,88\frac{m^{3}}{d}$$

$$Q_{n} = 997,04 \bullet 1,0 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 98,5 \right) \bullet 1000} = 66,47\frac{m^{3}}{d}$$

1.3 Objętość(przepływ) osadów wstępnie zagęszczonych.

Osady wstępne zagęszczane są w zagęszczaczu grawitacyjnym(Q_wst^zg), osad nadmierny w zagęszczaczu bębnowym(Q_n^zb), a następnie wszystkie osady wstępnie zagęszczone trafiają do zbiorników czerpnych komór fermentacyjnych, gdzie ulegają zmieszaniu. Objętość osadu zmieszanego, zagęszczonego można wyliczyć z poniższej zależności:

$$Q_{\text{zm}}^{z} = \left( Q_{\text{wst}}^{\text{zg}} + Q_{n}^{\text{zb}} \right) = X_{\text{wst}} \bullet \eta_{\text{zg}} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{\text{wst}}^{\text{zg}} \right) \bullet \rho_{\text{wst}}^{\text{zg}}} + X_{\text{wt}} \bullet \eta_{\text{zb}} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{\text{wt}}^{\text{zb}} \right) \bullet \rho_{\text{wt}}^{\text{zb}}},\ \ \frac{m^{3}}{d}$$

gdzie:

Q_zm^z - dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego i nadmiernego, $\frac{m^{3}}{d}$,

Q_wst^zg - dobowa objętość osadu wstępnego, zagęszczonego w zagęszczaczu grawitacyjnym, $\frac{m^{3}}{d}$,

Q_n^zb – dobowa objętość osadu nadmiernego, zagęszczonego w zagęszczaczu bębnowym, $\frac{m^{3}}{d}$,

X_wst - przyrost suchej masy osadu wstępnego, $X_{\text{wst}} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

X_wt - przyrost suchej masy osadu wtórnego, $X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

η_zg, η_zb - współczynnik ubytku masy w procesie zagęszczania osadów, η_zg = 0, 99, η_zb = 0, 97,

ϖ_wst^zg, ϖ_wt^zb - uwodnienie osadu zagęszczonego, ϖ_wst^zg = 92, 0%, ϖ_wt^zb = 93, 0%,

ρ_wst^zg, ρ_wt^zb - gęstość osadu, $\rho_{\text{wst}}^{\text{zg}} = 1100\frac{\text{kg}}{m^{3}}$, $\rho_{\text{wt}}^{\text{zb}} = 1100\frac{\text{kg}}{m^{3}}$.

$$Q_{\text{zm}}^{z} = \left( Q_{\text{wst}}^{\text{zg}} + Q_{n}^{\text{zb}} \right) = 990,99 \bullet 0,99 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 92,0 \right) \bullet 1100} + 997,04 \bullet 0,97 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 93,0 \right) \bullet 1100}$$

$$Q_{\text{zm}}^{z} = \left( Q_{\text{wst}}^{\text{zg}} + Q_{n}^{\text{zb}} \right) = 11,15 + 12,56 = 23,81\frac{m^{3}}{d}$$

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

Zanim osad przefermentowany podda się odwadnianiu, trafia on do zbiornika magazynującego, który również pełni funkcję zagęszczacza. Objętość osadu opuszczającego to urządzenie, służące do przeróbki osadów, wynosi:

$$Q_{f} = \left( X_{\text{wst}} \bullet \eta_{\text{zg}} + X_{\text{wt}} \bullet \eta_{\text{zb}} \right) \bullet \eta_{f} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{f} \right) \bullet \rho_{f}},\ \ \frac{m^{3}}{d}$$

gdzie:

Q_f - dobowa objętość osadu zmieszanego, przefermentowanego, $\frac{m^{3}}{d}$,

X_wst - przyrost suchej masy osadu wstępnego, $X_{\text{wst}} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

X_wt - przyrost suchej masy osadu wtórnego, $X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

η_zg, η_zb - współczynnik ubytku masy w procesie zagęszczania osadów, η_zg = 0, 99, η_zb = 0, 97,

η_f - współczynnik ubytku masy w procesie fermentacji osadów, η_f = 0, 65,

ϖ_f – uwodnienie osadu zmieszanego, przefermentowanego, ϖ_f = 92, 5%,

ρ_f - gęstość osadu zmieszanego, przefermentowanego, $\rho_{f} = 1100\frac{\text{kg}}{m^{3}}$.

$$Q_{f} = \left( 990,99 \bullet 0,99 + 997,04 \bullet 0,97 \right) \bullet 0,65 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 92,5 \right) \bullet 1100} = 15,35\frac{m^{3}}{d}$$

1.5 Ilość osadu przefermentowanego, odwodnionego.

Do stacji odwadniania mechanicznego trafia, z zbiornika magazynującego, osad przefermentowany. Jest on już na tyle ciężki, że transportuje się go za pomocą przenośników taśmowych. Objętość jego można wyliczyć za pomocą formuły:

$$Q_{\text{ws}} = \left( X_{\text{wst}} \bullet \eta_{\text{zg}} + X_{\text{wt}} \bullet \eta_{\text{zb}} \right) \bullet \eta_{f} \bullet \eta_{\text{ws}} \bullet \frac{100}{\left( 100 - \varpi_{\text{ws}} \right) \bullet \rho_{\text{ws}}},\ \ \frac{m^{3}}{d}$$

gdzie:

Q_ws - dobowa objętość osadu odwodnionego, $\frac{m^{3}}{d}$,

X_wst - przyrost suchej masy osadu wstępnego, $X_{\text{wst}} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

X_wt - przyrost suchej masy osadu wtórnego, $X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,

η_zg, η_zb - współczynnik ubytku masy w procesie zagęszczania osadów, η_zg = 0, 99, η_zb = 0, 97,

η_f - współczynnik ubytku masy w procesie fermentacji osadów, η_f = 0, 65,

η_ws - współczynnik ubytku masy w procesie odwadniania osadów, η_ws = 0, 98,

ϖ_ws – uwodnienie osadu odwodnionego, ϖ_ws = 75, 0%,

ρ_ws - gęstość osadu odwodnionego, $\rho_{\text{ws}} = 1250\frac{\text{kg}}{m^{3}}$.

$$Q_{\text{ws}} = \left( 990,99 \bullet 0,99 + 997,04 \bullet 0,97 \right) \bullet 0,65 \bullet 0,98 \bullet \frac{100}{\left( 100 - 75 \right) \bullet 1250} = 3,97\frac{m^{3}}{d}$$

Dobór urządzeń.

W projektowanej oczyszczalni ścieków, w której zastosowano proces trójfazowego osadu czynnego, ilość powstałych osadów wymaga przeróbki. W tym celu dobrano odpowiednie urządzenia, na podstawie ich charakterystycznych, wyliczonych wartości:

zagęszczacz grawitacyjny,
zagęszczacz bębnowy,
wydzielona komora fermentacyjna, zamknięta(WKF_z),
zbiornik magazynujący,
wirówka sedymentacyjna,
magazyn osadu.

2.1 Zagęszczacz grawitacyjny do pracy ciągłej.

To urządzenie służy do wstępnego zagęszczenia(odwodnienia) osadu wstępnego. Jego dobór oparty jest na wyliczeniu wymaganej, niezbędnej pojemności czynnej:

V_zg = Q_wst • t_p, m³

gdzie:

V_zg - wymagana pojemność czynna zagęszczacza grawitacyjnego, m³,

Q_wst - dobowa objętość surowego osadu wstępnego, $\frac{{Q_{\text{wst}} = 18,88m}^{3}}{d}$,

t_p - wymagany czas przetrzymania osadu w zagęszczaczu, t_p = 1d.

V_zg = 18, 88 • 1 = 18, 88m³

Na podstawie wyliczonej wymaganej objętości czynnej zagęszczacza grawitacyjnego dobrano dwa zagęszczacze grawitacyjne pionowe z dnem stożkowym ZGP_S-3 o pojemności czynnej V_zg = 12, 8m³ każdy. Informacje o dobranym urządzeniu zestawiono w tabeli D1.

Tabela D1 Charakterystyka zagęszczacza grawitacyjnego pionowego z dnem stożkowym ZGP_S-3.

Typ	ZGP_S-3
Średnica D, [m]	3,0
Wysokości	ściany bocznej H, [m]
	części stożkowej H_s, [m]
	czynna sedymentacji H_c, [m]
Pojemność czynna V_cz, [m³]	12,8
Przepustowość $Q,\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$	10,2-25,6

2.2 Zagęszczacz bębnowy.

To urządzenie służy do wstępnego zagęszczenia(odwodnienia) osadu nadmiernego. Jego dobór oparty jest na wyliczeniu wymaganej, niezbędnej przepustowości:

$$Q_{\text{zb}} = \frac{t_{\text{os}}}{t_{\text{zb}}} \bullet \frac{Q_{n}}{t_{p}},\ \ \frac{m^{3}}{h}$$

gdzie:

Q_zb - wymagana przepustowość zagęszczacza bębnowego, $\frac{m^{3}}{h}$,

t_os - liczba dni pracy oczyszczalni w tygodniu, t_os = 7d,

t_zb - liczba dni pracy zagęszczacza bębnowego w tygodniu, t_zb = 6d,

Q_n - dobowa objętość surowego osadu nadmiernego, $\frac{Q_{n} = 66,47m^{3}}{d}$,

t_p - czas pracy zagęszczacza, $t_{p} = 12\frac{h}{d}$.

$$Q_{\text{zb}} = \frac{7}{6} \bullet \frac{66,47}{12} = 6,46\frac{m^{3}}{h}$$

Na podstawie wyliczonej wymaganej przepustowości zagęszczacza bębnowego dobrano jeden zagęszczacz bębnowy, firmy Huber, ROTAMAT RoS2 o wielkości I, o maksymalnej przepustowości do $Q_{\text{zb}_{\max}} = 15,0\frac{m^{3}}{h}$.

2.3 Wydzielona komora fermentacyjna, zamknięta(WKF_z).

To urządzenie ma za zadanie doprowadzenie osadów ściekowych do stabilizacji biologicznej w warunkach beztlenowych. Wynikiem tego procesu jest znaczny ubytek suchej masy osadu, wspomniana wyżej stabilizacja biologiczna, oraz gaz fermentacyjny. Ostatni produkt tego procesu uważany jest za uboczny skutek fermentacji. Wykorzystywany jest jako źródło energii. Istnieje wiele rozwiązań komór fermentacyjnych. W projektowanej oczyszczalni dobrano, na podstawie wymaganej pojemności, komory fermentacyjne zamknięte bez odprowadzania cieczy nadosadowej, które będą pracować
w temperaturze t = 30, tj. fermentacja mezofilowa.

V_{WKF_z} = Q_zm^z • t_f, m³

gdzie:

V_{WKF_z} - wymagana pojemność czynna WKF_z, m³,

Q_zm^z - dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego i nadmiernego, $\frac{{Q_{\text{zm}}^{z} = 23,71m}^{3}}{d}$,

t_f - czas fermentacji, t_f = 27d(dla t = 30).

V_{WKF_z} = 23, 71 • 27 = 640, 17m³

Na podstawie wyliczonej wymaganej pojemności czynnej WKF_z, dobrano jedną wydzieloną komorę fermentacyjną WKF_z-10,5. Parametry tego urządzenia zestawiono w tabeli D2.

Tabela D2 Charakterystyka wydzielonej komory fermentacyjnej WKF_z-10,5.

Typ	WKF_z-10,5
Średnica D, [m]	10,5
Wysokości	stożka górnego H_g, [m]
	części cylindrycznej H_c, [m]
	stożka dolnego H_d, [m]
Pojemność czynna V_cz, [m³]	710,0

2.4 Zbiornik magazynujący – zagęszczacz grawitacyjny do pracy okresowej.

Z komór fermentacyjnych osad przenoszony jest do zbiornika magazynującego, z którego zasilana jest pracująca okresowo stacja odwadniania mechanicznego. Tę funkcję najczęściej sprawuje zagęszczacz grawitacyjny z płaskim dnem, przeznaczony do pracy okresowej. Dobiera się go na podstawie wymaganej pojemności czynnej:

V_zm = Q_zm^z • t_m, m³

gdzie:

V_zm - wymagana pojemność czynna zbiornika magazynującego, m³,

Q_zm^z - dobowa objętość zmieszanych i zagęszczonych osadów: wstępnego i nadmiernego, $\frac{{Q_{\text{zm}}^{z} = 23,71m}^{3}}{d}$,

t_m - czas magazynowania osadu, t_m = 3d.

V_zm = 23, 71 • 3 = 71, 13m³

Na podstawie wyliczonej wymaganej pojemności czynnej zbiornika magazynującego dobrano dwa zbiorniki magazynujące grawitacyjne pionowe z dnem płaskim ZGP_p-4,5, a ich charakterystykę przedstawiono w tabeli D3.

Tabela D3 Charakterystyka zagęszczacza grawitacyjnego do pracy okresowej, tj. zbiornika magazynującego grawitacyjnego pionowego z dnem płaskim ZGP_p-4,5.

Typ	ZGP_p-4,5
Średnica D, [m]	4,5
Wysokości	ściany bocznej H, [m]
	części stożkowej H_s, [m]
	napełnienia H_c, [m]
Pojemność maksymalna V_m, [m³]	42,4
Przepustowość $Q,\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$	12,7-63,5

2.5 Wirówka sedymentacyjna.

Dla końcowego odwodnienia osadu ustabilizowanego, który w ostateczności przyjmuje postać ciała stałego
o konsystencji wilgotnej ziemi, stosuje się wirówki sedymentacyjne, dobierane na zasadzie wyznaczenia wymaganej przepustowości:

$$Q_{w} = \frac{t_{\text{os}}}{t_{w}} \bullet \frac{Q_{f}}{t_{p}},\ \ \frac{m^{3}}{h}$$

gdzie:

Q_w - wymagana przepustowość wirówki, $\frac{m^{3}}{h}$,

t_os - liczba dni pracy oczyszczalni w tygodniu, t_os = 7d,

t_w - liczba dni pracy wirówki w tygodniu, t_w = 5d,

Q_f - dobowa objętość osadu zmieszanego, przefermentowanego, $\frac{{Q_{f} = 15,35m}^{3}}{d}$,

t_p - czas pracy wirówki, $t_{p} = 6\frac{h}{d}$.

$$Q_{w} = \frac{7}{5} \bullet \frac{15,35}{6} = 3,58\frac{m^{3}}{h}$$

Na podstawie wyliczonej wymaganej przepustowości wirówki sedymentacyjnej dobrano jedną wirówkę sedymentacyjną Noxon DC-3 o przepustowości $Q_{w} = 1 \div 4\frac{m^{3}}{h}$.

2.6 Magazyn osadu odwodnionego.

Do magazynu osadu przetransportowywany jest osad odwodniony z wirówki. Tutaj jest on gromadzony w kontenerach i okresowo wywożony poza teren oczyszczalni w celu unieszkodliwienia go. Na podstawie średniej dobowej ilości osadu trafiającego do magazynu $Q_{\text{ws}} = 3,97\frac{m^{3}}{d}$ i minimalnego czasu magazynowania t_m = 5 ÷ 7d, można określić gabaryty magazynu osadu.

Zakładając, że wywóz osadu odbywa się raz na tydzień, t_m = 7d, to ilość składowanego osadu będzie wynosić ok. V_{skl_os} = 27, 79 ≅ 28,00m³. Zakładając, że jeden kontener będzie miał pojemność ok. 7, 0m³, to potrzebnych będzie cztery kontenery. Każdy kontener ma wymiary ok. 1, 25x2, 8x2, 0m, tak więc każdy z nich będzie zajmował powierzchnię ok. 3, 50m², łącznie 14, 0m². Dokładając do tego przestrzeń do swobodnego poruszania się pojazdami, przewiduje się, że przestrzeń magazynu może mieć wartość ok. 25, 00m² i wysokość ok. 3, 50m.

Część E: Rysunki

Plan sytuacyjny:

Na podstawie wyliczonych parametrów pracy urządzeń i obiektów potrzebnych do prawidłowego funkcjonowania projektowanej oczyszczalni ścieków miejskich, sporządzono plan sytuacyjnym, w skali 1:500, z proponowanym rozmieszczeniem poszczególnych urządzeń, całą infrastrukturą rurociągów, niezbędnymi budynkami dla poszczególnych maszyn, jak również budynki socjalne, administracyjne, warsztaty. Na planie umieszczono:

Pompownia główna.
Budynek krat.
Piaskownik.
Pomieszczenie na piasek.
Zwężka Venturiego.
Osadnik wstępny.
Komora osadu czynnego.
Osadnik wtórny.
Stacja pomiarowa.
Pompownia osadu.
Zagęszczacz grawitacyjny.
Zagęszczacz bębnowy.
Wydzielona komora fermentacyjna.
Wirówka sedymentacyjna.
Magazyn osadu.
Zbiornik gazu.
Stacja oczyszczania gazu.
Pochodnia.
Budynek administracyjny.
Laboratorium.
Warsztat.
Portiernia.
Stacja dmuchaw.
Magazyn koagulantu.
Magazyn osadu przefermentowanego.

Ponadto oznaczono rurociągi:

OWS – rurociąg osadu wstępnego,

OWT - rurociąg osadu wtórnego,

OP – rurociąg osadu przefermentowanego,

CN – rurociąg cieczy nadosadowej,

OM – ominięcie,

G – gazociąg,

W – wodociąg,

K – kanalizacja,

P – powietrze,

KG – koagulant.

Część F: Opis techniczny

Informacje wstępne:

Niniejsze ćwiczenie projektowe jest próbą zrealizowania projektu koncepcyjnego oczyszczalni ścieków miejskich dla liczby mieszkańców w okresie perspektywicznym w ilości LM = 28000szt. i średniego jednostkowego dopływu ścieków w ilości $q_{j} = 165\frac{\text{dm}^{3}}{\left( M \bullet d \right)}$. Dla takich parametrów, charakterystyczne przepływy ścieków miejskich, są następujące:

Rodzaj przepływu	Jednostka	Wartość
Średni dobowy Q_SM^d_sr	$$\frac{\ m^{3}}{d}$$	4620,00
Średni godzinowy Q_SM^h_sr	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	192,50
Maksymalny godzinowy Q_SM^{h max}	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	329,18
Minimalny godzinowy Q_SM^{h min}	$$\frac{\ m^{3}}{h}$$	78,93

Równoważna liczba mieszkańców ze względu na BZT₅ wynosi RLM_BZT₅ = 23100szt.. Skład ścieków miejskich, ich dopuszczalnych stężeń oraz skład ścieków oczyszczonych mechanicznie, jest następujący:

Wskaźnik	Jednostka	Stężenia zanieczyszczeń w surowych ściekach miejskich, C_SM	Stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych mechanicznie, C_OM	C_d
pH	-	7,5	-	-
Zasadowość M	$$\frac{\text{val}}{m^{3}}$$	-	-	-
Zawiesina ogólna	$$\frac{g}{m^{3}}$$	330	115,5	35
BZT₅	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	300	210	30
ChZT	$$\frac{gO_{2}}{m^{3}}$$	510	-	127,5
Azot ogólny	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60	51	15
Azot kjeldahla	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	60	51	-
Azot azotanowy	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	0	0	-
Azot amonowy	$$\frac{\text{gN}}{m^{3}}$$	30	0	-
Fosfor ogólny	$$\frac{\text{gP}}{m^{3}}$$	12	10,8	2

Część mechaniczna:

Pierwszym etapem oczyszczania ścieków jest część mechaniczna. Zanim ścieki dopłyną do pierwszych urządzeń są one transportowane w kolektorze, o przekroju kołowym, mający parametry przedstawione w poniższej tabelce:

Parametr	Jednostka	Q_SM^{h min}	Q_SM^h_sr	Q_SM^{h max}
Średnica, d	mm	500
Spadek dna, i	$$\frac{o}{\text{oo}}$$	3,0
Wysokość napełnienia, h	m	0,11	0,17	0,25
Prędkość przepływu, v	$$\frac{m}{s}$$	0,61	0,77	0,80

Innym ważnym kanałem jest kanał powierzchniowy o przekroju prostokątnym:

Parametr	Jednostka	Q_SM^{h min}	Q_SM^h_sr	Q_SM^{h max}
Średnica, d	mm	300
Spadek dna, i	$$\frac{o}{\text{oo}}$$	3,0
Wysokość napełnienia, h	m	0,11	0,23	0,37
Prędkość przepływu, v	$$\frac{m}{s}$$	0,61	0,78	0,87

Pierwszym urządzeniem, w części mechanicznej oczyszczania ścieków, jest krata. Zadaniem krat jest usuwanie ze ścieków większych zanieczyszczeń pływających lub wleczonych. Występuje wiele rodzajów konstrukcyjnych, np. kraty łukowe czy płaskie. Będą one czyszczone w sposób mechaniczny.

Dobrano jedną kratę łukową typu KŁ-600 o następujących parametrach:

A = 3575mm,
rzeczywistej szerokości komory krat B_rz = 600mm,
C = 1825mm,
D = 680mm,
E = 1580mm,
H_z = 1200mm,
H_{c max} = 800mm,
moc silnika elektrycznego N = 0, 6kW i obroty $n = 78,5\frac{\text{rad}}{s},$
zasilanie elektryczne $\frac{220}{380}V,\ 50Hz$,
masa kraty wynosi 640kg.

Oprócz jednej pracującej kraty, dobrano drugą zapasową tego samego typu, i o tych samych parametrach. Rzeczywista liczba prześwitów będzie wynosić n_rz = 31szt., a prędkość rzeczywista $v_{\text{rz}} = 0,78\frac{m}{s}$. Strata ciśnienia przy przepływie przez kratę będzie wynosić h_k = 0, 20m.

Kolejnym, bardzo ważnym urządzeniem jest piaskownik o przepływie poziomym. W celu utrzymania względnie stałej prędkości przepływu za piaskownikiem, stosuje się zwężki Venturiego. Dobrano taką zwężkę, nr 9, o parametrach zestawionych poniżej:

Przepływ ścieków, Q_SM	Wypełnienie, H
$$\frac{\ \text{dm}^{3}}{s}$$	cm
Minimalny godzinowy Q_SM^{h min} = 21, 93	18
I przepływ pośredni Q_SM^posr I = 37, 70	26
Średni godzinowy Q_SM^h_sr = 53, 47	32
II przepływ pośredni Q_SM^posr II = 72, 46	37
Maksymalny godzinowy Q_SM^{h max} = 91, 44	45

Współczynnik dobranej zwężki Venturiego wynosi k = 1, 86.

Współrzędne parabolicznego kształtu przekroju poprzecznego komory piaskownika są następujące:

Obliczeniowy przepływ ścieków $Q_{\text{obl}} = \frac{Q_{SM}}{n_{k}}$	Wypełnienie, H	Szerokość komory
		B
$$\frac{\text{\ d}m^{3}}{s}$$	m	m
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ min}}}{n_{k}} = \frac{21,93}{1} = 21,93$$	0,18	0,63
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ I}}{n_{k}} = \frac{37,70}{1} = 37,70$$	0,26	0,76
$$\frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n_{k}} = \frac{53,47}{1} = 53,47$$	0,32	0,84
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ II}}{n_{k}} = \frac{72,46}{1} = 72,46$$	0,37	0,91
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n_{k}} = \frac{91,44}{1} = 91,44$$	0,45	1,00

Kształt piaskownika zaproksymowano do kształtu trapezu parabolicznego, łatwiejszego do wykonania, o poziomych prędkościach przepływu:

Obliczeniowy przepływ ścieków $Q_{\text{obl}} = \frac{Q_{SM}}{n_{k}}$	Wypełnienie, H	Przekrój przepływowy, $$F = \frac{b_{d} + b_{g}}{2} \bullet H$$	Prędkość przepływu, $$v_{p} = \frac{Q_{\text{obl}}}{F}$$
$$\frac{\ m^{3}}{s}$$	m	m²	$$\frac{m}{s}$$
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ min}}}{n_{k}} = \frac{0,02}{1} = 0,02$$	0,18	0,08	0,25
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ I}}{n_{k}} = \frac{0,04}{1} = 0,04$$	0,26	0,14	0,29
$$\frac{Q_{SM}^{h_{\text{sr}}}}{n_{k}} = \frac{0,05}{1} = 0,05$$	0,32	0,18	0,28
$$\frac{Q_{SM}^{posr\ II}}{n_{k}} = \frac{0,07}{1} = 0,07$$	0,37	0,23	0,30
$$\frac{Q_{SM}^{\text{h\ max}}}{n_{k}} = \frac{0,09}{1} = 0,09$$	0,45	0,30	0,30

Podane wartości prędkości oraz pola przekroju poprzecznego w projektowanym piaskowniku odnoszą się do trapezu o podstawie b_d = 0, 34m i b_g = B_max = 1, 00m.

Powierzchnia rzutu poziomego piaskownika wynosi A_r = 20, 45m², a długość piaskownika L = 20, 50m. Czas przepływu ścieków przez piaskownik to t_p = 68, 33s.

Ścieki następnie wędrują do osadników wstępnych. Zaprojektowano ich w ilości sztuk 2 o następujących parametrach:

Dobrano osadnik wstępny podłużny typu OPW-4,5(1)

Wymiary poziome


Wysokość



Powierzchnia czynna, F_cz = L_cz • B^os
Pojemność czynna, , V_cz = F_cz • H_cz
Pojemność leja osadowego, V_L

Przez dobrany osadnik podłużny, ścieki będą przepływać z poziomą prędkością przepływu równą $v_{p}^{\max} = 5,08\frac{\text{mm}}{s}\ $. Długość czynna osadnika to L_cz = 22, 50m, rzeczywista wartość obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania to $O_{\text{hr}} = 0,95\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ i τ_r = 2, 10h.

Osad z osadnika wstępnego należy odprowadzać okresowo. Wykonuje się to po zapełnieniu leja osadowego, lub
w przypadku gdy upłynie dopuszczalny czas zalegania osadu pod powierzchnią ścieków, tzn. 8h. Dobową liczbę spustów osadu wyznacza się w ilości N_OS = 3d⁻¹, tj. trzech spustów na dobę.

Część biologiczna:

Parametry ścieków oczyszczonych mechanicznie, wstępnie przyjęte do obliczeń, oraz mikroorganizmów tworzących osad czynny:

nominalna przepustowość bloku biologicznego: $Q_{SM}^{d_{\text{sr}}} = 4620\frac{m^{3}}{d}$,
skład ścieków oczyszczonych mechanicznie: $C_{\text{OM}}^{\text{zaw}} = 115,5\frac{\text{\ g}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} = 210\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,

$C_{\text{OM}}^{P_{\text{og}}} = 10,8\frac{\text{\ gP}}{m^{3}}$,

parametry kinetyczne osadu czynnego:

heterotrofy:

q^H - właściwa szybkość usuwania związków węgla, $\frac{g\text{BZT}_{5}}{gsm \bullet d}$,

μ_max^H - współczynnik maksymalnej, właściwej szybkości przyrostu heterotrofów, μ_max^H = 1, 711d⁻¹,

Y_t^H - współczynnik wydajności przyrostu heterotrofów, $Y_{t}^{H} = 1,0\frac{\text{gsm}}{g\text{BZT}_{5us}}$,

K^H - stała Michaelisa-Menten dla heterotrofów, $K^{H} = 76\frac{gO_{2}}{m^{3}}$,

k_d^H - współczynnik szybkości obumierania heterotrofów, k_d^H = 0, 0175d⁻¹,

nitryfikanty:

μ_max^N - współczynnik maksymalnej, właściwej szybkości przyrostu nitryfikantów, μ_max^N = 0, 1612d⁻¹,

Y_t^N - współczynnik wydajności przyrostu nitryfikantów, $Y_{t}^{N} = 0,1\frac{\text{gsmo}}{gN_{\text{utl.}}}$,

K^N - stała Michaelisa-Menten dla nitryfikantów, $K^{N} = 0,0214\frac{\text{gN}}{m^{3}}$,

k_d^N - współczynnik szybkości obumierania nitryfikantów, k_d^N = 0, 0175d⁻¹,

denitryfikanty:

q_D - właściwa szybkość denitryfikacji, $q_{D} = 0,0395\frac{gN - \text{NO}_{3}^{-}}{gsmo \bullet d}$,

Y_D - współczynnik syntezy denitryfikantów, $Y_{D} = 0,456\frac{\text{gsmo}}{gN - \text{NO}_{3}^{-}}$.

Zaprojektowano dwa ciągi komór osadu czynnego składających się z komory beztlenowej, denitryfikacji i nitryfikacji. Gabaryty tych obiektów są następujące:

Rodzaj komory w ciągu biologicznego oczyszczania	Komora beztlenowa KB	Komora denitryfikacyjna KD	Komora nitryfikacyjna KN
Wymagana objętość ogółem komory, m³	383,50	793,50	2166,30
1 ciąg	Wymagana objętość komory w ciągu, m³	191,75	396,75
	Długość, m	10,25	21,00
	Szerokość, m	5,00	5,00
	Głębokość, m	3,80	3,80
	Zaprojektowana objętość komory w ciągu, m³	194,75	399,00
2 ciąg	Wymagana objętość komory w ciągu, m³	191,75	396,75
	Długość, m	10,25	21,00
	Szerokość, m	5,00	5,00
	Głębokość, m	3,80	3,80
	Zaprojektowana objętość komory w ciągu, m³	194,75	399,00

Parametry na wstępnie i zakończeniu biologicznego oczyszczania są następujące, wg przeprowadzonych obliczeń:

skład ścieków dopływających do KD: $C_{\text{OM}}^{\text{BZT}_{5}} = 210\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OM}}^{N_{\text{kh}}} = 51\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 34,25\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
masa azotu do denitryfikacji:

masa N − NO₃⁻ w dopływie do KD: $L_{\text{OM}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 158,24\frac{\text{kgN}}{d}$,
dopuszczalna masa N_og w odpływie z oczyszczalni: $L_{\text{OB}}^{N_{\text{og}}} = 101,64\frac{\text{kgN}}{d}$,

przyjęto: $C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} = 2\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{d}^{N_{\text{og}}} = 30\frac{\text{gN}}{m^{3}}$

masa azotu do denitryfikacji: $L_{\text{DN}}^{N} = 65,82\frac{\text{kgN}}{d}$,

parametry technologiczne KD:

wymagana ilość biomasy w KD: $\sum_{}^{}X_{D} = 1666,33kgsmo$,
objętość KD: V_KD = 793, 5m³ przyjęto: $X_{D} = 3000\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$,
czas przetrzymania w KD: t_D = 0, 172d ≈ 4, 13h,
przyrost masy osadu w KD: $X_{D} = 30,01\frac{\text{kgsmo}}{d} < = > 42,87\frac{\text{kgsm}}{d}$,

bilans związków azotu po denitryfikacji:

azot wbudowany w biomasę w KD: $C_{D}^{N} = 0,80\frac{\text{gN}}{m^{3}}$,
azot zdenitryfikowany: $C_{\text{DN}}^{N} = 14,25\frac{\text{gN}}{m^{3}}$,
azot w dopływie do KN: $C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = 50,20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$,

bilans związków węgla po denitryfikacji:

ubytek BZT₅ w wyniku denitryfikacji: $C_{D}^{\text{BZT}_{5}} = 32,77\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$,
$n_{1} = 2,3\frac{g\text{BZT}_{5}}{gN - \text{NO}_{3}^{-}}$- jednostkowe zużycie BZT₅ w procesie denitryfikacji,
BZT₅ po denitryfikacji: $C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = 177,23\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$,

skład ścieków po KD dopływających do KN: $C_{\text{OBD}}^{\text{BZT}_{5}} = 177,23\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBD}}^{N_{\text{kh}}} = 50,20\frac{\text{gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 0\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
czas napowietrzania: $q^{H} = 0,1443\frac{gO_{2}}{gsm \bullet d}$ i t_n = 0, 4689d ≈ 11, 25h,
objętość komór napowietrzania: V_KN = 2166, 3m³,
wiek osadu tlenowego: WO_T = 7, 89d,
przyrost heterotrofów: $X_{a}^{H} = 823,7\frac{\text{kgsm}}{d}$,
azot wbudowany w biomasę heterotrofów: $N_{1} = 70,92\frac{\text{kgsm}}{d}$,
azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów: $C_{b_{1}}^{N_{\text{kh}}} = 34,85\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji: WO_min = 6, 96d i WO_T > WO_min - warunek spełniony
stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji: $C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{n_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
stężenie azotanów po nitryfikacji: $C_{n_{1}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 34,67\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
stężenie nitryfikantów w KN: $X_{a_{1}}^{N} = 72,79\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}\text{\ \ }$ i $z_{1} = \frac{1}{f_{v}} = \frac{1}{0,7} = 1,42\frac{\text{gsm}}{\text{gsmo}}$ (współcz. przelicz. z smo na sm),
przyrost nitryfikantów: $X_{a_{1}}^{N} = 19,99\frac{\text{kgsm}}{d}$,
azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów: $N_{2} = 72,64\frac{\text{kgsm}}{d}$,
sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN: $0,999 < \frac{N_{2}}{N_{1}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{72,64}{70,92} = 1,024 > 1,001$

Warunek niespełniony-wykonano drugie przybliżenie dotyczące usuwania związków azotu.

‘azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów i nitryfikantów: $C_{b_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{b_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 34,48\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
‘sprawdzenie WO_min, tzn. WO wymaganego do nitryfikacji: WO_min = 6, 96d i WO_T > WO_min - warunek spełniony,
‘stężenie N_kh w ściekach po nitryfikacji: $C_{n_{2}}^{N_{\text{kh}}} = C_{n_{2}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
‘stężenie azotanów po nitryfikacji: $C_{n_{2}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 34,30\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
‘stężenie nitryfikantów w KN: $X_{a_{2}}^{N} = 72,01\frac{\text{\ gsm}}{m^{3}}\ \curlywedge \ z_{1} = \frac{1}{f_{v}} = \frac{1}{0,7} = 1,42\frac{\text{gsm}}{\text{gsmo}}\ $(współcz. przelicz. z smo na sm),
‘przyrost nitryfikantów: $X_{a_{2}}^{N} = 19,77\frac{\text{kgsm}}{d}$,
‘azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów: $N_{3} = 72,62\frac{\text{kgsm}}{d}$,
‘sprawdzenie warunku zakończenia obliczeń KN: $0,999 < \frac{N_{3}}{N_{2}} < 1,001\ \rightarrow \ \frac{N_{3}}{N_{2}} = \frac{72,62}{72,64} = 0,9997 > 0,999$
skład ścieków po KN: $C_{\text{OBN}}^{\text{BZT}_{5}} = 7\frac{\text{\ g}O_{2}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$, $C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = 20,05\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
$\left| C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} - C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} \right| = 0,05\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}\left( < 0,5\frac{\text{\ gN}}{m^{3}} \right)$,
usuwanie fosforu na drodze biologicznej:

fosfor wbudowany w przyrastającą biomasę w KD i KN: $P = 31,02\frac{\text{kgP}}{d}$,
fosfor pozostały po wbudowaniu w biomasę: $C_{\text{OB}_{r}}^{P_{\text{og}}} = 5,92\frac{\text{gP}}{m^{3}}$,

stężenia zanieczyszczeń po biologicznym oczyszczaniu:

zawiesina: $C_{\text{OB}_{r}}^{\text{zaw}} = f\left( O_{z} \right) = f\left( O_{z} = 2\frac{\text{kg}}{m^{2} \bullet h} \right) = 20\frac{g}{m^{3}}\left( < C_{\text{dop}}^{\text{zaw}} \right)$ i O_z - obciążenie powierzchni osadnika wtórnego zawiesinami, $\frac{\text{kg}}{m^{2} \bullet h}$,
BZT₅: $C_{\text{zaw}}^{\text{BZT}_{5}} = f_{z} \bullet C_{\text{OB}}^{\text{zaw}}\ \curlywedge \ f_{z} = f\left( \text{WO} \right) = > WO = 7,89d \rightarrow f_{z} = \frac{0,18gO_{2}}{\text{gsm}}$ i $C_{\text{OB}}^{\text{BZT}_{5}} = \frac{\ 14,6gO_{2}}{m^{3}}\left( < C_{d}^{\text{BZT}_{5}} \right)$,
azot amonowy: $C_{\text{OB}}^{\text{NH}_{4}^{+}} = C_{n}^{N_{\text{kh}}} = 0,18\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
azot Kjeldahla: $C_{\text{OB}}^{N_{\text{kh}}} = 1,90\frac{\text{\ gN}}{m^{3}}$,
azot azotanowy: $C_{\text{OB}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = C_{\text{OBN}}^{\text{NO}_{3}^{-}} = \frac{20,05\ gN}{m^{3}}$,
azot ogólny: $C_{\text{OB}}^{N_{\text{og}}} = \frac{\ 21,95gN}{m^{3}\left( < C_{d}^{N_{\text{og}}} \right)}$,
fosfor ogólny: $C_{\text{OB}}^{P_{\text{og}}} = 6,62\frac{\text{\ gP}}{m^{3}\left( < C_{\text{OB}}^{P_{\text{og}}} \right)}$,

usuwanie fosforu w procesie chemicznego strącania:

koagulant: Fe₂(SO₄)x9H₂O,
dawka koagulantu: $D_{K} \cong 44,60\frac{\text{\ g}}{m^{3}}$,
zapas koagulantu: $Z_{K} = 206,05\frac{\text{kg}}{d}$,

stężenie fosforu ogólnego po chemicznym strącaniu: $C_{\text{OBC}}^{P_{\text{og}}} = 1,70\frac{\text{\ gP}}{m^{3}\left( < C_{d}^{P_{\text{og}}} \right)}$,
przyrost osadu z chemicznego strącania: $X_{p} = 110,70\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$ i $p_{1} = 4,87\frac{\text{gsm}}{g}P_{\text{us}}$ (dla D_K = 1molFe³⁺/gP_us),
p₁ - jednostkowa ilość osadu, $\frac{\text{gsm}}{g}P_{\text{us}}$,
przyrost osadu w KOCZ (KD i KN) po chemicznym strącaniu: $X = X_{a} + X_{p} = 886,34 + 110,70 = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,
stężenie osadu w KOCZ po chemicznym strącaniu: WO_c = 10, 26d i V_c = V_KD + V_KN = 793, 5 + 2166, 3 = 2959, 8m³,

WO_c - całkowity wiek osadu aktywnego biologicznie, d,
V_c - objętość komór, w których zachodzi przyrost osadu czynnego, m³,

$X = 3,46\frac{\text{kgsm}}{m^{3}} = 3460\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$,

sedymentacja osadu oraz recyrkulacja osadu (α) i azotanów (β):

obciążenie hydrauliczne osadnika wtórnego: $O_{h} = 0,58\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$,

zawartość suchej masy w osadzie recyrkulowanym: $X_{r} = 10000\frac{\text{gsm}}{m^{3}}$ i $IO = 100\frac{\text{cm}^{3}}{\text{gsm}}$,
($IO = 80 \div 150\frac{\text{cm}^{3}}{g}$),

stopień recyrkulacji i przepływ osadu recyrkulowanego: α = 0, 53 i $Q_{\alpha} = 2448,6\frac{\ m^{3}}{d}$,

stopień recyrkulacji i przepływ strumienia azotanów: (α+β) = 0, 69 i β = 0, 16 i $Q_{\beta} = 739,2\frac{\ m^{3}}{d}\ ,$

komora beztlenowa: V_KB = 383, 5m³ i t_KB = 2h = 0, 083d.

Założono, że osadniki wtórne będą posiadać takie główne parametry:

czas przetrzymania ścieków w osadniku τ = 4h,
obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika $O_{h} = 0,58\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$.

Ponadto wymagane jest aby to urządzenie posiadało:

gwarantowało utrzymanie prędkości przepływu poniżej $10\frac{\text{mm}}{s}$,
spełniało warunki stabilności hydraulicznej-sprowadzające się do odpowiednich relacji między szerokością, długością i głębokością,

miało wystarczającą długość krawędzi przelewowej, tzn. taką, która zapewni obciążenie hydrauliczne krawędzi przelewowej mniejsze niż $10,0\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ w czasie trwania maksymalnego godzinowego przepływu ścieków.

powierzchni czynnej F_cz^os: objętości czynnej V_cz^os: głębokości czynnej H_cz^os:

F_cz^os = 331, 90 m² V_cz^os = 770, 00 m³ H_cz^os = 2, 32m

Dobrano osadnik wtórny podłużny typu OP_Owt-4,5

Wymiary poziome


Wysokość


Powierzchnia czynna, F_cz = L_cz • B^os
Pojemność czynna, , V_cz = F_cz • H_cz

Przez dobrany osadnik podłużny, ścieki będą przepływać z poziomą prędkością przepływu równą $v_{p}^{\max} = 4,06\frac{\text{mm}}{s}\ $. Długość czynna osadnika to L_cz = 45, 50m, rzeczywista wartość obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania to $O_{\text{hr}} = 0,47\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet h \right)}$ i τ_r = 5, 32h.

Osad z osadnika wtórnego należy odprowadzać w sposób ciągły i zawracać na początek układu biologicznego. Proces ten uznawany jest jako recyrkulacja α.

Gospodarka osadowa:

przyrost suchej masy osadu wstępnego i wtórnego: $X_{\text{wst}} = 990,99\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$ i $X_{\text{wt}} = 997,04\frac{\text{kg}_{\text{sm}}}{d}$,
objętość(przepływ) osadów surowych: $Q_{\text{wst}} = 18,88\frac{m^{3}}{d}$ i $Q_{n} = 66,47\frac{m^{3}}{d}$,
objętość(przepływ) osadów wstępnie zagęszczonych: $Q_{\text{zm}}^{z} = 23,81\frac{m^{3}}{d}$,
objętość(przepływ) osadu zmieszanego, przefermentowanego, zagęszcz. w zb. magazynującym: $Q_{f} = 15,35\frac{m^{3}}{d}$,
ilość osadu przefermentowanego, odwodnionego: $Q_{\text{ws}} = 3,97\frac{m^{3}}{d}$,
dobór urządzeń:

zagęszczacz grawitacyjny do pracy ciągłej: V_zg = 18, 88m³

Typ	ZGP_S-3
Średnica D, [m]	3,0
Wysokości	ściany bocznej H, [m]
	części stożkowej H_s, [m]
	czynna sedymentacji H_c, [m]
Pojemność czynna V_cz, [m³]	12,8
Przepustowość $Q,\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$	10,2-25,6

zagęszczacz bębnowy: $Q_{\text{zb}} = 6,46\frac{m^{3}}{h}$

wydzielona komora fermentacyjna, zamknięta(WKF_z): V_{WKF_z} = 640, 17m³

Na podstawie wyliczonej wymaganej pojemności czynnej WKF_z, dobrano jedną wydzieloną komorę fermentacyjną WKF_z-10,5. Parametry tego urządzenia zestawiono w tabeli:

Typ	WKF_z-10,5
Średnica D, [m]	10,5
Wysokości	stożka górnego H_g, [m]
	części cylindrycznej H_c, [m]
	stożka dolnego H_d, [m]
Pojemność czynna V_cz, [m³]	710,0

zbiornik magazynujący – zagęszczacz grawitacyjny do pracy okresowej: V_zm = 71, 13m³

Typ	ZGP_p-4,5
Średnica D, [m]	4,5
Wysokości	ściany bocznej H, [m]
	części stożkowej H_s, [m]
	napełnienia H_c, [m]
Pojemność maksymalna V_m, [m³]	42,4
Przepustowość $Q,\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$	12,7-63,5

wirówka sedymentacyjna: $Q_{w} = 3,58\frac{m^{3}}{h}$

Na podstawie wyliczonej wymaganej przepustowości wirówki sedymentacyjnej dobrano jedną wirówkę sedymentacyjną Noxon DC-3 o przepustowości $Q_{w} = 1 \div 4\frac{m^{3}}{h}$.

magazyn osadu odwodnionego:

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ścieki Projekt Spis treści
Ścieki Instrukcja do projektu 2
Ścieki Instrukcja do projektu
projekt scieki, Ekologia, Gospodarka odpadami, Energetyka, Gospodarka wodno- ściekowa w przemyśle sp
Sciaga na długopisy z Technologii scieków, Strefa Projektowa, studia-rożne, ścieki, Technologia ście
Ścieki przemysłowe projekt OŚ
Ścieki Instrukcja do projektu 4
projekt o narkomanii(1)
8 ścieki
!!! ETAPY CYKLU PROJEKTU !!!id 455 ppt
Wykład 3 Dokumentacja projektowa i STWiOR
Projekt nr 1piątek

więcej podobnych podstron