PODSTAWY PROJEKTOWANIA OCZYSZCZALNI

1. Obliczenia wstępne

Liczba mieszkańców: 40tys.

Materiał: beton

Odbiornikiem są wody: stojące

RLM = LM + 0, 4 * LM =  40000 + 0, 4 * 40000 = 56000

$${Qdsr}^{'} = \left( LM*q_{j} + 0,3Q_{byt - gosp} \right)*0,95 = \left( 40000*100 + 0,3*4000000 \right)*0,95 = 4940000\frac{dm3}{d} = 4940\frac{m3}{d} = 57,18\ l/s$$

$$Q_{\inf} = 0,7{Q_{dsr}}^{'} = 3458\frac{m3}{d} = 144,08\ m3/h$$

Q_dsr = Q_dsr^′ + Q_inf = 8398 m3/d

-Zabudowa jednorodzinna,

-Na terenie znajdują się drobne przedsiębiorstwa,

-Transport odbywa się za pomocą samochodów osobowych.

$$\text{Nh}_{\max} = 1 + \frac{2,7}{{Odsr}^{0,259}} = 1,95$$

Nh_min = 0, 146 * Qdsr^0, 136 = 0, 25

Q_hmax = Q_hsr^′ * N_hmax + Q_inf(h) = 205, 83 * 1, 95 + 144, 08 = 545, 45 m3/h

Q_hmin = Q_hsr^′ * N_hmin + Q_inf(h) = 205, 83 * 0, 25 + 144, 08 = 195, 54 m3/h

N_d = 1, 4

Ładunek średni dobowy:

$$L_{dsr}\left( \text{BZT}_{5} \right) = 56000*60 = 3360000\frac{g}{d} = 3360\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{dsr}\left( \text{zaw.og.} \right) = 56000*65 = 3640000\frac{g}{d} = 3640\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{dsr}\left( N_{\text{og}} \right) = 56000*10 = 560000\frac{g}{d} = 560\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{dsr}\left( P_{\text{og}} \right) = 56000*2 = 112000\frac{g}{d} = 112\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{\text{dmax}}\left( \text{BZT}_{5} \right) = 3360*1,4 = 4704\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{\text{dmax}}\left( \text{zaw.og.} \right) = 3640*1,4 = 5096\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{\text{dmax}}\left( N_{\text{og}} \right) = 560*1,4 = 784\frac{\text{kg}}{d}$$

$$L_{\text{dmax}}\left( P_{\text{og}} \right) = 112*1,4 = 156,8\frac{\text{kg}}{d}$$

Zestawienie wyników:

	Zawiesina og.	BZT5	Nog	Pog
Ldsr [kg/d]	3640	3360	560	112
Ldmax [kg/d]	5096	4704	784	156,8
Sdop [g/m3]	35	15	15	2
Ssr [g/m3]	433,4	400,1	66,68	13,3
Smax [g/m3]	563,42	520,13	86,68	17,29
Lhmax[kg/h]	307,3	283,7	47,3	9,4
Stopień usunięcia [%]	91,9	96,3	77,5	85

• Q_hmax = 151, 51 l/s

$$Q_{k} = \frac{Q_{\text{hmax}}}{\propto} = \frac{151,51}{1,6} = 94,7\frac{l}{s}$$

Przyjęto Q_k(t) = 100 l/s

Φ400

V=0,85 m/s

I=2,7‰

Założenie h/D=1 $\propto = \frac{Q_{\text{hmax}}}{Q_{k\left( t \right)}} = \frac{151,51}{100} = 1,51$

h = 1, 0 * 0, 40 = 0, 40 m

β = 1, 21

v_rz = v * β = 0, 85 * 1, 21 = 1, 02 m/s

• $1,2*Q_{\text{hmax}} = 1,2*151,51 = 181,81\frac{l}{s}$

$$\propto^{'} = \frac{Q_{\text{hmax}}}{Q_{k(t)}} = \frac{181,81}{100} = 1,82$$

h/D= 1,18

h = 1, 18 * 0, 40 = 0, 47 m

β = 1, 25

v_rz = v * β = 0, 85 * 1, 25 = 1, 06 m/s

• $Q_{hsr} = 57,18\ \frac{l}{s}$

$$\propto^{''} = \frac{Q_{\text{hmax}}}{Q_{k(t)}} = \frac{57,18}{100} = 0,58$$

h/D= 0,5

h = 0, 5 * 0, 4 = 0, 20 m

β = 1, 0

v_rz = v * β = 1, 0 * 0, 85 = 0, 85 m/s

• $Q_{\text{hmin}} = 54,32\ \frac{l}{s}$

$$\propto^{'''} = \frac{Q_{\text{hmax}}}{Q_{k(t)}} = \frac{54,32}{100} = 0,54$$

h/D= 0,42

h = 0, 42 * 0, 4 = 0, 17 m

β = 0, 95

v_rz = v * β = 0, 85 * 0, 95 = 0, 81 m/s

Zestawienie wyników:

	Q [l/s]	H [m]	V [m/s]
1, 2 * Qhmax	181,81	0,47	1,06
Qhmax	151,51	0,40	1,02
Qhsr	57,18	0,20	0,85
Qhmin	54,32	0,17	0,81

1. Dobór kraty

Dane:

$$Q_{\text{hmax}} = 545,45\frac{m3}{h} = 151,51\frac{l}{s} = 0,152\frac{m3}{s}$$

• Ilość prześwitów między prętami krat:

Dane:

α = 60°

h_max = 0,40 m

b = 10 mm = 0,01 m

v_kr = 1,02 m/s

$$n = \frac{Q_{\text{hmax}}*sin \propto}{h_{\max}*b*v_{\text{kr}}} = \frac{0,152*sin(60)}{0,40*0,01*1,02} = 32,26 \approx 33$$

• Szerokość kraty:

Dane:

S = 0,02 m (grubość prętów)

n =33

b = 15 mm = 0,015 m

B_kr  =  (n−1) * S  +  n * b = (33−1) * 0, 02 + 33 * 0, 01 = 0, 97m

• Długość rozszerzającego się odcinka kanału przed komorą krat:

Dane:

B = 0,50 m

B_kr = 0,97 m

α =20°

$$L_{1} = \frac{B_{\text{kr}} - B}{2\ tg \propto} = \frac{0,97 - 0,50}{2*tg(20)} = 0,11m$$

• Prędkość rzeczywista:

Dane:

Q_hmax = 0,152 m³/s

n = 33

b = 0,01 m

h_max = 0,40 m

$$V_{\text{rz}} = \frac{Q_{h\max}}{n\ \bullet b\ \bullet \ h_{\max}} = \frac{0,152}{33*0,01*0,40} = 1,16\ m/s$$

1. Dobór piaskownika

1. Obliczenia i dobór piaskownika

   1. Dane wyjściowe do doboru piaskownika:

• maksymalny godzinowy przepływ ścieków Q_hmax

• Równoważna liczba mieszkańców RLM

• Pozioma prędkość przepływu ścieków w piaskowniku v_p [m/s] (powinna mieścić się w przedziale 0,25÷0,4 m/s);

  1. Określenie wymaganej długości piaskownika L_p przy uwzględnieniu czasu zatrzymania ścieków:

gdzie :

t_p – czas zatrzymania ścieków w piaskowniku [s], (zaleca się przyjmować

t_p = 45÷90s)

1. Określenie przekroju czynnego piaskownika A_p:

gdzie :

Q_hmax - maksymalny godzinowy przepływ ścieków [m³/s]

v_p - prędkość przepływu ścieków w piaskowniku [m/s]

n – liczba jednocześnie czynnych koryt piaskownika

Przyjęto n = 1

1. Przyjęcie piaskownika i podanie jego parametrów technicznych:

Tab. 1. Podstawowe parametry i wymiary piaskowników poziomych z ręcznym usuwaniem piasku

1. Przyjęcie piaskownika i podanie jego parametrów technicznych

2. Określenie rzeczywistego napełnienia piaskownika H_prz:

gdzie :

A_p – przekrój czynny piaskownika [m²]

B – szerokość komory piaskownika [m]

b – szerokość komory piaskowej [m]

H_t – wysokość części trapezowej piaskownika [m]

H_crz – wysokość wypełnienia ściekami części prostokątnej piaskownika piaskownika [m]

1. Określenie rzeczywistego czasu zatrzymania ścieków w piaskowniku:

gdzie :

L_prz – rzeczywista długość piaskownika[m]

v_p - prędkość przepływu ścieków w piaskowniku [m/s]

1. Określenie ilości zatrzymanego piasku V_OSp i częstotliwości usuwania piasku T_US:

T_US – częstotliwość usuwania piasku z piaskownika należy przyjmować 1÷5 dni (T_US = 3 d)

Obliczenie ilości osadów powstających w ciągu doby w piaskowniku G_OSp

gdzie :

a_p – jednostkowa ilość piasku zatrzymywanego w piaskowniku od jednego mieszkańca [l/d·M]

RLM – równoważna liczba mieszkańców [M]

Obliczenie ilości zatrzymywanego piasku w piaskowniku V_OSp

1. Określenie wysokości komory osadowej h_o:

gdzie :

V_OSp – objętość zatrzymanego piasku w piaskowniku [m³]

b – szerokość komory piaskowej piaskownika [m]

L_prz – długość komory piaskownika [m]

1. Określenie powierzchni poletka filtracyjnego A_{PF oraz} przyjęcie jego wymiarów:

Czas opróżniania poletka filtracyjnego T_PF z osadów po piaskowniku należy przyjąć równy 3 miesiące, czyli 90 dni.

Obliczenie ilości osadów powstających pomiędzy opróżnianiem poletka filtracyjnego w piaskowniku V_PF:

gdzie :

G_OSp – objętość osadów powstających w ciągu doby w piaskowniku [m³/d]

T_PF - czas zatrzymania osadów na poletku filtracyjnym

Obliczenie powierzchni poletka filtracyjnego A_PF :

gdzie :

V_PF – objętość osadów powstających pomiędzy opróżnianiem poletka filtracyjnego [m³]

h_PF - wysokość pryzmy poletka filtracyjnego (maks. 30cm);

1. Określenie powierzchni poletka filtracyjnego A_{PF oraz} przyjęcie jego wymiarów:

Przyjęcie następujących parametrów poletka filtracyjnego:

• wysokość pryzmy poletka filtracyjnego h_PF

• szerokość poletka filtracyjnego b_PF

• długość poletka filtracyjnego L_PF

• rzeczywista powierzchnia poletka filtracyjnego A_PFrz

1. Obliczenia i dobór osadnika Imhoffa:

   1. Obliczenie wymaganej pojemności koryt przepływowych:

Q_hśr – średni godzinowy dopływ do oczyszczalni [m³/d]

t_p – czas zatrzymania ścieków w osadniku wtórnym [h]

t_p = 1,5 h

1. Określenie warunku jaki powinna spełnić powierzchnia koryt w planie

Q_hśr – średni godzinowy dopływ do oczyszczalni [m³/d]

q- obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika w planie [m³/m^2·h]

q = 1,5 m³/m²·h

1. Określenie warunku jaki powinna spełnić powierzchnia poprzecznego przekroju koryt przepływowych

Q_hśr – średni godzinowy dopływ do oczyszczalni [m³/d]

v_k - pozioma prędkość przepływu ścieków [m/s]

1. Obliczenie powierzchni przekroju poprzecznego koryta przepływowego

Q_hśr – średni godzinowy dopływ do oczyszczalni [m³/d]

t_p – czas zatrzymania ścieków w osadniku wtórnym [h]

L - przyjęta długość koryta , zależna od wymiarów gabarytowych osadnika Imhoffa

n - liczba osadników Imhoffa

n_k - liczba koryt przepływowych w jednym osadniku

1. Obliczenie wysokości części trapezowej przekroju poprzecznego

b_k - szerokość koryta przepływowego (b_k < )

b_k =

α - kąt pochylenia dolnej części koryta względem poziomu

α = 50 ^o

1. Obliczenie wysokości prostokątnej części koryta przepływowego

f_k - powierzchnia przekroju poprzecznego koryta przepływowego

b_k - szerokość koryta przepływowego (b_k < )

α - kąt pochylenia dolnej części koryta względem poziomu

1. Obliczenie całkowitej wysokości koryta przepływowego

h_p - wysokość prostokątnej części koryta przepływowego

h_t - wysokość części trapezowej przekroju poprzecznego

h_z - wysokość położenia górnej krawędzi koryta ponad zwierciadłem ścieków [m]

1. Obliczenie prędkości przepływu ścieków w korycie przepływowym

Q_hśr – średni godzinowy dopływ do oczyszczalni [m³/d]

f_k - powierzchnia przekroju poprzecznego koryta przepływowego

n - liczba osadników Imhoffa

n_k - liczba koryt przepływowych w jednym osadniku

1. Obliczenie promienia hydraulicznego

f_k - powierzchnia przekroju poprzecznego koryta przepływowego

b_k - szerokość koryta przepływowego (b_k < )

α - kąt pochylenia dolnej części koryta względem poziomu

h_p - wysokość prostokątnej części koryta przepływowego

h_t - wysokość części trapezowej przekroju poprzecznego

1. Obliczenie liczby Reynoldsa i sprawdzenie spełnienia wymagań wartości liczby Reynoldsa dla osadników pionowych

v_k - pozioma prędkość przepływu ścieków [m/s]

R_h - promień hydrauliczny [m]

ν - współczynnik lepkości kinematycznej ścieków bytowych ( przyjęty dla temperatury ścieków 10°C i stężenia zawiesiny 380g/m³) [m²/s]

ν = 1,385·10^-6 m²/s

Sprawdzenie warunku :

1. Obliczenie liczby Froude'a i sprawdzenie spełnienia wymagań wartości liczby Froude'a dla osadników pionowych

v_k - pozioma prędkość przepływu ścieków [m/s]

R_h - promień hydrauliczny [m]

g – przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s²

Sprawdzenie Warunku :

1. Obliczenie jednostkowej objętości komory fermentacyjnej

v_kf - jednostkowa objętość komory fermentacyjnej bez objętości przeznaczonej na magazynowanie osadu [l/M]

v_ossr -średnia obliczeniowa jednostkowa objętość osadu [l/M·d]

T_f - czas fermentacji [d]

1. Obliczenie objętości komory fermentacyjnej

v_kf - jednostkowa objętość komory fermentacyjnej bez objętości przeznaczonej na magazynowanie osadu [l/M]

RLM - równoważna liczba mieszkańców

1. Obliczenie ilości osadu po osadniku Imhoffa

Q_dśr - średni dobowy dopływ ścieków do oczyszczalni [m³/d]

S_zo - stężenie zawiesiny na wlocie do osadnika Imhoffa

skuteczność usuwania zawiesiny ogólnej w osadnikach wstępnych dla tp = 1,5 h

()

1. Obliczenie objętości osadu po osadniku Imhoffa

ρ_os – gęstość osadu [kg/m³]

ρ_os = 1000 kg/m³

W – uwodnienie osadu [%]

1. Dobór osadnika Imhoffa

Dobrano osadnik Imhoffa o następujących parametrach technicznych :

• Średnica D [m]

• Głębokość H [m]

• Pojemność czynna koryta przepływowego

• Pojemność czynna komory fermentacyjnej

• Przepustowość koryta przepływowego przy t_p = 1,5 h