CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

1. BILANS ŚCIEKÓW:

Obliczenie charakterystycznych przepływów ścieków.

Przepływ	Jednostka	Rok 2010	Rok 2020
		3200	4800
		4160	6240
		277	416
		2500

1. ODBIORNIK ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH I WYMAGANY STOPIEŃ OCZYSZCZENIA ŚCIEKÓW:

2.1. Średni niski przepływ SNQ

Q_śrd=6,17% SNQ

2.2. Bilans zanieczyszczeń

	Ścieki	Wymagany stopień oczyszczenia [%]
	Surowe	Oczyszczone
pH	–	6.8-7.8
BZT5		290.0
ChZTCr		550.0
Zawiesina ogólna		440.0
Pogl.		7.8
Nogl.		49.5

*Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń lub minimalne procenty redukcji zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków bytowych i komunalnych wprowadzanych do wód i do ziemi przy RLM=28800.

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

Efektywność oczyszczania:

2.3. Równoważna liczba mieszkańców

Równoważną liczbą mieszkańców określono wg następujących zależności:

1. BILANS ŁADUNKÓW ZANIECZYSZCZEŃ:

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

a) Rok 2010

Ładunek zanieczysz.	Jednostka
		1152	1498	99,72	900
		1920	2496	166,2	1500
		800	1040	69,25	625
		22	29	1,94	17,5
		192	250	16,6	150

b) Rok 2020

Ładunek zanieczysz.	Jednostka
		1728	2246	149,8	900
		2880	3744	249,6	1500
		1200	1560	104	625
		34	44	2,9	17,5
		289	374	25	150

1. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE (CZĘŚĆ MECHANICZNA):

4.1. Krata:

Kanał przed kratą mechaniczną

Kanał dobrano na podstawie nomogramów do obliczania prostokątnych koryt ściekowych

Przyjęto kanał o przekroju prostokątnym, szerokości B = 400mm i spadku i = 2.5‰

a) rok 2010

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	3200	37	400	0.0025	0.14	0.68
	4160	48			0.16	0.72
	277	77			0.23	0.82
	2500	29			0.12	0.63

b) rok 2020

Przepływ	[-]	Q	B [mm]	i	H [m]	v [m/s]
	4800	56	400	0.0025	0.18	0.75
	6240	72			0.22	0.81
	416	116			0.32	0.88
	2500	29			0.12	0.63

Krata mechaniczna:

a) objętość skratek:

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

Kraty będą czyszczone mechanicznie.

Dobieram kratę koszową o objętości kosza: 0.2

Wymiary: Długość 0.5 m

Szerokość 0.5 m

Wysokość 0.8 m

b) powierzchnia czynna kraty koszowej

• Ilość prześwitów

• Przyjmuję ilość prześwitów na jednym boku kosza 14, co daje długość czynną na jednym boku równą:

• Zaś powierzchnia czynna na jednym boku równa jest:

• całkowita powierzchnia czynna kosza:

c) obliczenie ilości opróżnień kosza:

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

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

d) prędkość średnia w prześwitach krat:

• rok 2010

• rok 2020

e) prędkość minimalna przed kratą:

1. Dobór kraty mechanicznej:

Na podstawie obliczeń dobrano kratę mechaniczną koszową.

Krata ręczna - awaryjna na obejściu w kanale B=500mm

4.2. Piaskownik pionowy:

4.2.1. Założenia do obliczeń:

• Obciążenie hydrauliczne piaskownika powinno wynosić

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

• Obciążenie hydrauliczne koryta przelewowego

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

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

• Przyjęto liczbę piaskowników – 1

4.2.2. Dobór urządzenia:

Sitopiaskownik typ NSI – COMBI firmy NOGGERATH

Parametry techniczne (podstawowe):

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

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

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

4.2.3. Objętość piasku

Przyjmuję jednostkową ilość piasku

• rok 2010

• rok 2020

Piasek usuwany mechanicznie.

4.2.4. Objętość skratek:

Prześwit wynosi 6mm więc

1. OBLICZENIA URZĄDZEŃ CZĘŚCI BIOLOGICZNEJ:

( BLOK BIOLOGICZNY - A₂0 )

5.1 Komora osadu czynnego -> system A2/O

a) defosfatacja:

• Pojemność komory:

b) nitryfikacja i denitryfikacja:

• Ilość azotanów do denitryfikacji:

Przyjęto współczynnik bezpieczeństwa

• Określenie udziału objętościowego strefy nitryfikacji:

Z tabeli odczytuję stosunek

• Określenie wielkości przyrostu osadu w procesie oczyszczania biologicznego:

Stężenie zawiesiny ogólnej w dopływie do reaktora biologicznego

Z tabeli odczytuję:

dla

Porównując iloraz oraz odczytuję wartość

Minimalny tlenowy wiek osadu:

Przyjmuje współczynnik bezpieczeństwa SF=1.8

dla

Minimalny obliczeniowy wiek osadu:

dla

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

Przyrost osadu z biologicznej i chemicznej defostacji:

Stąd:

Całkowity przyrost suchej masy osadu wynosi:

• Potrzebna pojemność komór:

Wymagana ilość osadu w komorze:

dla

Przyjmuję

c) Obliczenie zapotrzebowania na tlen:

obliczenia przeprowadzono dla temperatury

• Całkowite zapotrzebowanie na tlen:

Zapotrzebowanie tlenu dla rozkładu związków organicznych

Zapotrzebowanie tlenu dla nitryfikacji

Odzysk tlenu w procesie denitryfikacji

• Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie tlenu

dla

• Obliczenie OC

1)

2)

3)

• Obliczenie zapotrzebowania powietrza

Sprawność napowietrzania drobnopęcherzykowego wynosi 2% na głębokość 0.305m.

Stąd:

powietrza zawiera

Przy sprawności 32.78% ilości wykorzystywanego tlenu z powietrza wynosi:

Zapotrzebowanie powietrza wynosi więc:

d) Parametry pracy reaktora:

5.2 Osadnik wtórny:

a) założenia wstępne:

• 2 osadniki poziome

• Czas zatrzymania 2.2 h

• Obciążenie hydrauliczne 1.3 m/h

• Uwodnienie osadu wstępnego 96%

• Sprawność osadnika 80%

b) wymiary osadnika:

• Objętość osadnika:

• Powierzchnia osadnika:

• Obliczenie czynnej głębokości H

• Wymiary osadnika wtórnego

Założenia wówczas

• Szerokość osadnika

Przyjęto 2 osadniki o szerokości 3.75 każdy.

• Sumaryczny przekrój poprzeczny osadnika

2010 2020

• Prędkość przepływu w osadniku

2010 2020

Przyjęto 2 osadniki o wymiarach L x B x H: 42.75m x 3.75m x 2.85m

• Sprawdzenie hydrauliczne osadnika:

1. liczba Reynoldsa

2010. 2020

1. liczba Froude’a

   2010. 2020

Osadnik działa prawidłowo.

• Wysokość całkowita osadnika:

• Głębokość osadnika na dopływie i odpływie:

Spadek dna osadnika i=2%

• Komora osadowa

Pojemność i głębokość dotyczy dwóch komór osadowych.

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

Nachylenie ścianek komory

• Doprowadzenie ścieków do osadnika

Wlot do pojedynczego osadnika typu Stengel.

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

Przyjmuję średnicę otworów 0.15 m, zatem liczba otworów wynosi:

Dla B=7.50m rozstaw otworów w jednym rzędzie wzdłuż szerokości osadnika:

Każdy z otworów przysłonięty jest tarczą w kształcie czaszy o średnicy: 1.5*0.15=0.23m, odsunięty od ściany komory wlotowej na odległość: 1.5*0.15=0.23m

• Odprowadzenie ścieków z osadnika:

Obciążenie krawędzi przelewowej:

Długość krawędzi przelewowych:

Przyjęto 2 koryta obustronnie zasilane – 4 krawędzie przelewowe.

c) osady:

W osadniku nie przewiduje się zbierania części pływających.

• Ilość osadów po osadniku

• Objętość osadów

Q_rz=416/(4*B)≈14

6. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE

(GOSPODARKA OSADOWA)

6.1. Poletka ociekowe:

Dobową ilość usuwanego piasku wynosi:

• w 2010 r.

• w 2020 r.

Zaprojektowano poletko ociekowe dla którego przyjęto wysokość zalewową h = 0,3m/d.

Powierzchnia wymagana poletka wynosi:

Przyjęto dwa poletka osadowe o następujących powierzchniach i wymiarach:

• dla roku 2010

- szerokość 1m

- długość 1m

• dla roku 2020 przewiduje się uruchomienie 2 poletka

- szerokość 0.65m

- długość 0.65m

6.2. Zagęszczacz grawitacyjny:

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

- prędkość przepływu V_o = 0,15 m/h

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

6.2.1. Określenie ilości i objętości osadów z osadnika wtórnego

- stężenie BZT₅ na dopływie do komory osadu czynnego

- założona sprawność części mechanicznej oczyszczalni

- założona sprawność części biologicznej oczyszczalni

- jednostkowy przyrost osadu

Ilości osadów określono wg wzoru:

• Ilości osadów dla roku 2010:

• Ilości osadów dla roku 2020:

Objętość osadów obliczono na podstawie następującej zależności:

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

• Objętość osadów dla roku 2010:

• Objętość osadów dla roku 2020:

6.2.2. Ilość osadu zagęszczanego i cieczy osadowej

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

- zawartość suchej masy po zagęszczaniu =4%

- zawartość suchej masy przed zagęszczaniem

Na podstawie zależności:

Określono następujące ilości zagęszczanego osadu:

- dla roku 2010

- dla roku 2020

Ilość cieczy osadowej odprowadzonej do wewnętrznej kanalizacji oczyszczalni

- dla roku 2010

- dla roku 2020

6.2.3. Powierzchnia, średnica i wysokość zagęszczacza:

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

Średnice zagęszczacza określono ze wzoru:

Wysokość komory przepływowej

6.2.4. Obliczenia rury centralnej:

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

Średnica rury na podstawie wymaganej powierzchni przekroju rury:

Zatem średnica wyniosła:

Wysokość wynikającą z prędkości przepływu:

6.2.5. Odprowadzenie odcieków:

Przyjęto odprowadzenie odcieków przelewem pilastym o parametrach:

- wysokość przelewu h=7,0cm,

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

- a=18,

- kąt α=45^o

.

Długość krawędzi przelewowych:

Przyjęto odprowadzenie odcieków na całym obwodzie zagęszczacza.

6.3. Prasa filtracyjna taśmowa:

6.3.1. Wydajność oraz ilość osadów po opuszczeniu prasy

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

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

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

• Dla 2010:

• Dla 2020:

Wydajność prasy dla ilości zagęszczanego osadu powinna wynosi:

• Dla 2010:

• Dla 2020:

6.3.2. Dobór prasy filtracyjnej

Na podstawie obliczeń dobrano prasę taśmową firmy Ekofinn MONOBELT Pol typ NP06 o następujących parametrach:

• przepływ roboczy do

• szerokość taśmy 600mm

• moc napędu prasy 0,3 kW

• moc pompy płuczącej 0,75kW

• masa 680 kg

6.4. Wapnowanie osadów i skratek:

6.4.1. Wapnowanie skratek:

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

• dla roku 2010:

• dla roku 2020:

6.4.2. Wapnowanie osadów:

6.4.2.1. Ilość i zapas wapna:

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

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

• dla roku 2010:

• dla roku 2020:

Zapas wapna na okres 30 dni:

• dla roku 2010:

• dla roku 2020:

6.4.2.2. Magazyn wapna:

Magazynowanie wapna – gaszone luzem

Powierzchnia magazynowania wynika z wzoru:

przyjmując:

• Wysokość składowania h_S =

• Gęstość nasypowa

Otrzymano:

6.4.2.3. Dozowania wapna do odwodnionego osadu:

Ilość dawkowanego wapna w ciągu godz.

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

• Wymiary (bez dozownika wapna): 1000x1000x1600 mm

• Pojemność komory zasypowej:

• Wydajność dozownika wapna: 12-70 kg/h

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

7. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE

(URZĄDZENIA TOWARZYSZĄCE)

7.1. Przepompownia ścieków za kratą:

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

Przyjęto komorę o wymiarach

- głębokość komory – 1,0m

- szerokość 6,0m

- długość komory – 6,0m

7.1.2. Pompy zatopione

Dobrano 2 pompy: ABS JT 200

Parametry pracy:

7.2. Dmuchawy do napowietrzania:

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

Wysokość strat ciśnienia

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

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

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

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

Competitor Plus firmy Roots. o wydajności oraz pracującą na nadciśnienie robocze do 1000 mbar.

7.3. Dyfuzory natleniające:

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

AKWATECH Przedsiębiorstwo Inżynierii Komunalnej Sp. z o.o.

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

7.4. Pompy:

• Pompy do recyrkulacji wewnętrznej:

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

dla roku 2020

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

• Pompy do recyrkulacji zewnętrznej

Strumień objętości recylkulowanego osadu wynosi

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

• Pompownia osadu, przed prasą filtracyjną

Dobrano pompy firmy Hydro – Vacum FZB.3