Ćwiczenie 4.

Temat: Obliczanie parametrów technicznych przydomowej mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków z wykorzystaniem drenażu rozsączającego.

Ćwiczenie zawiera:

1. Zestawienie danych do obliczeń.

   1. Liczba mieszkańców - 8 osób.

   2. Jednostkowa objętość ścieków od jednego mieszkańca :

Q=0,14m³/ mieszkańców/dobę.

1. Rodzaj gruntu – piasek gliniasty - kategorii B.

1. Ustalenie ilości oraz jakości ścieków.

   1. Obliczenie dobowej ilości ścieków dopływających do przydomowej oczyszczalni.

   2. Obliczenie maksymalnej dobowej ilości ścieków dopływających na przydomową oczyszczalnię.

   3. Przyjecie podstawowych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach bytowo gospodarczych.

2. Obliczenie parametrów osadnika gnilnego.

3. Obliczenie parametrów drenażu rozsączającego.

4. Podanie schematu technologicznego zwymiarowanej i obliczonej przydomowej oczyszczalni ścieków (osadnik + drenaż).

5. Dyskusja uzyskanych wyników i obliczeń.

Tab. 1. Średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha ]

Lp.	Nazwa wskaźnika	Jednostka	Przedział wartości
1	BZT5	g O2/m^3	300÷420
2	Zawiesina ogólna	g / m^3	250÷450
3	Fosfor ogólny	g PO4/m^3	65÷80
4	Azot ogólny	g N og./m^3	60÷70
5	ChZT	g O2/m^3	300÷400

Tab. 2. Klasyfikacja i charakterystyka gruntu:

Czas wsiąkania 12,5 dm^3 wody [min]	Przesiąkalność [min/cm]	Rodzaj gruntu	Kategoria gruntu
< 20	< 1,4	Pospółka, żwir, gruby piasek	A- bardzo dobra przepuszczalność
20 ÷ 30	1,4 ÷ 2,1	Średnie i drobno ziarniste piaski, piasek gliniasty	B- dobra przepuszczalność
30 ÷ 180	2,1 ÷ 12,8	Gliny piaszczyste	C- umiarkowana przepuszczalność
> 180	> 12,8	Glina lub ił z domieszką piasku	D- zła przepuszczalność

Tab.3.Dopuszczalne obciążenie drenów w [dm³/mb. * doba] dla różnych kategorii gruntu.

Głębokość zalegania wody gruntowej od drenu [m]	Dopuszczalne obciążenie hydrauliczne [dm^3/mb * doba] dla kategorii gruntu.
	A
1,0÷1,5	12÷18
>1,5	15÷25

2.1. Ustalenie średniej dobowej ilości ścieków odpływających od 8 mieszkańców do oczyszczalni przydomowej.

Q _śr.dob.= Q_jedn. * M [m³/ dobę]

q_jedn.- jednostkowa ilość ścieków powstająca od 1 mieszkańca,

M - ilość mieszkańców odprowadzających ścieki do przydomowej oczyszczalni.

Q _śr.dob= 0,14 * 8 = 1,12 [m³ / dobę]

2.2. Ustalenie maksymalnej dobowej ilości ścieków odpływających na oczyszczalnię przydomową

Q _{max dob.} = Q _śr.dob.* N_d [m³/ dobę]

N_d - współczynnik nierównomierności dobowej dopływu ścieków 1,30 - 1,35.

• Do obliczeń przyjęto wartość 1,32.

Q _{max dob.} = 1,12m³/ dob. * 1,32 = 1,48 [m³ / dobę]

3.Obliczenie parametru osadnika gnilnego.

Osadnik gnilny –urządzenie , w którym zachodzą procesy sedymentacji i flotacji zanieczyszczeń zawartych w ściekach.

Podstawą parametru każdego osadnika jest ustalenie całkowitej pojemności czynnej.

1. Pojemność przepływowa – zachodzą procesy sedymentacji zawiesin.

2. Pojemność fermentacyjna – zachodzą w niej procesy fermentacji.

Pojemność fermentacji zależy od :

• Ilości zatrzymywanego osadu.

• Częstości usuwania osadu.

W osadnikach gnilnych można uzyskać zmniejszenie stężenia:

• Zawiesin – 40%-70%

• BZT₅ - 25%-50%

• CHZT - 20%-40%

• Azot ogólny - 10%-15%

Do ustalenia pojemności czynnej osadnika gnilnego najczęściej stosuje się wzór Osmólskiej –Mróz. V_cz = M (Q_jedn. ∙ t + 0,365 ∙ V_os ) [m³]

M - liczba mieszkańców korzystająca z danego osadnika,

q - ilość średnich dobowych ścieków powstająca od 1 mieszkańca,

t - czas zatrzymywania ścieków w osadniku gnilnym zaleca się przyjmować od 2-3 doby [doba]

V_os - objętość osadu i kożuchów w [l/M/dobę] przy założeniach ,że osady będą wywożone z osadników co 6 lub 12 miesięcy przyjmuje się wartości z przedziału liczb 0, 3 - 0, 5 l/ mieszk./ dobę

*do obliczeń przyjęto V_os =0,4 [l/M/dobę]

V_cz= 8 * (0,14 * 2 + 0,365 * 0,4)= 3,41 m³

W pierwszej komorze następują zjawiska turbulencji i mieszania a w następnej komorze, gdzie dopływają ścieki pozbawia zawiesin – panują ustabilizowane warunki dla dalszego oczyszczania.

Przy całkowitej objętości czynnej osadnik od 3-4 m³ przyjmuje się osadnik dwukomorowy przy czym komora pierwsza ma 2/3 objętości czynnej a druga 1/3.Przy całkowitej pojemności czynnej od 4 – 15 m³ przyjmuje się osadnik trójkomorowy przy czym pierwsza komora 1,2 , druga i trzecia komora 1/4 objętości.

Drenaż rozsączający jest to układ perforowanych drenów przy pomocy których wyprowadzamy mechanicznie oczyszczone ścieki do gruntu w celu dalszego biologicznego ich oczyszczenia w środowisku naturalnym.

Absorpcja zanieczyszczeń na powierzchnie ziaren gruntu powoduje intensywny rozwój mikroorganizmów które tworzą tzw. błonę biologiczną w kontakcie z którą zanieczyszczenia ulegają mineralizacji.Warunkiem ograniczającym stosowanie drenażu jest objętość ścieków. W zasadzie objętość ścieków nie powinna przekraczać 5 m³/d. Drugim ograniczeniem jest poziom zwierciadła wody gruntowej który powinien się znajdować 1,5 m poniżej przewidywalnego poziomu ułożenia drenażu. Najistotniejszym parametrem drenażu jest dopuszczalne hydrauliczne obciążenie drenażu. Wyrażane jest ono w dm³/m³/dobę

Odległości między ciągami drenażowymi :

Dla gruntu A – 1m,

Dla gruntu B – 1,5m,

Dla gruntu C – 2m.

Średnica nie mniejsza niż 80mm, otwory (perforacja) 8mm. Długość pojedynczego ciągu drenażowego nie powinna przekraczać 20mb.Przyjąć długość ciągu od 8-16m.

Dopuszczalne obciążenie drenu przyjmuje się od 12-20 l /M / dobę

4. Obliczenie parametrów drenażu rozsączającego.

Długość drenażu obliczamy ze wzoru:

L_dren. = $\frac{\text{Qmax}.\text{dob}\text{.\ }*1000}{\text{Qdren}.}$= [mb]

Pozycja	Nazwa wskaźnika	W osadniku	W drenażu
1	BZT5	25 – 50%	95 -98%
2	Zawiesina ogólna	40 – 70%	98 -99%
3	Fosfor ogólny	10 - 15%	97- 99%
4	Azot ogólny	10 – 15%	97- 99%
5	ChZT	20 – 40 %	99 – 99%

L – całkowita długość w [mb],

Q_max - całkowita ilość ścieków w m/dobę jaka ma być rozprowadzona przez drenaż,

Q_dren. – dopuszczalne obciążenie drenów w zależności od kategorii gruntów w tabeli.

L= $\frac{1,48*1000}{10}$ = = 148 mb

* dopuszczalne obciążenie drenów Q_dren=10 [dm³/mb. ∙ doba]przyjęto z tab.3.”Dopuszczalne obciążenie drenów w [dm³/mb. ∙ doba] dla różnych kategorii gruntu” uwzględniając kategorie gleby B.

Tab. 4. Teoretyczne % redukcji wybranych zanieczyszczeń w osadniku gnilnym i w drenażu rozsączającym.

Obliczenie procentu obniżenia wybranych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach przy zastosowaniu przy domowej oczyszczalni.

S = S₁ - (S ₁∙ $\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{100}}$) [g/m³]

S - stężenie analizowanego wskaźnika zanieczyszczeń w odpływie z danego urządzenia oczyszczającego(osadnik , drenaż rozsączający ) g/m³

S₁ - stężenie analizowanego wskaźnika zanieczyszczeń w dopływie do danego urządzenia oczyszczającego( osadnik lub drenaż)

P – założony % redukcji analizowanego wskaźnika zanieczyszczeń w danym urządzenie (osadnik lub drenaż)

1. Dla BZT₅

dla osadnika :

S = 300 - (300 ∙ $\ \frac{25}{100})$ = 225 [g O₂/m³]

*wartość S₁= 300 przyjęto z zakresu dla BZT₅ z tabeli nr. 1. średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha]

Dla drenażu :

S = 225 - (225 ∙ $\ \frac{95}{100})$ = 11,25 [g O₂/m³]

1. Zawiesina ogólna

Dla osadnika :

S = 250 - (250 ∙ $\ \frac{40}{100})$ = 150 [g/m³]

*wartość S₁=250 przyjęto z zakresu dla zawiesiny ogólnej z tabeli nr. 1. średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha]

Dla drenażu :

S = 150 - (150∙ $\ \frac{98}{100})$ = 3 [g /m³]

1. Fosfor ogólny

Dla osadnika :

S = 65 - (65 ∙ $\ \frac{10}{100})$ =58,5 [g PO₄/m³]

*wartość S₁= 65 przyjęto z zakresu dla fosforu ogólnego z tabeli nr. 1. średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha]

Dla drenażu :

S = 58,5- (58,5 ∙ $\ \frac{97}{100})$ =1,75 [g PO₄/m³]

1. Azot ogólny

Dla osadnika :

S = 60 - (60 ∙ $\ \frac{10}{100})$ = 54 [g N og /m³]

*wartość S₁= 60 przyjęto z zakresu dla azotu ogólnego z tabeli nr. 1. średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha]

Dla drenażu:

S = 54 - (54 ∙ $\ \frac{97}{100})$ =1,62 [g N og /m³]

1. ChZT

Dla osadnika :

S = 300 - (300 * $\ \frac{20}{100})$ = 60 [g O₂ /m³]

*wartość S₁= 300 przyjęto z zakresu dla ChZT z tabeli nr. 1. średnie stężenie wybranych zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych [wg. Z. Heindricha]

Dla drenażu :

S = 60 - (60 ∙ $\ \frac{99}{100})$ =0,6 [g O₂ /m³]

Obliczenie sprawności oczyszczalni przy domowej :

𝛈=$\frac{\mathbf{scieki\ surowe - scieki\ oczyszczone}}{\mathbf{scieki\ surowe}}$∙100% [%]

_Dla BZT₅ : 𝛈=$\frac{300 - 11,25}{300}$∙100% = 96%

Dla Zawiesiny ogólnej : 𝛈=$\frac{\mathbf{150 - 3}}{\mathbf{150}}$∙100%= 98 %

Dla Fosforu ogólnego : 𝛈=$\frac{\mathbf{58,5 - 1,75}}{\mathbf{58,5}}$∙100%= 97 %

Dla Azotu ogólnego : 𝛈=$\frac{\mathbf{54 - 1,62}}{\mathbf{54}}$∙100% = 97 %

Dla ChZT : 𝛈=$\frac{\mathbf{60 - 0,6}}{\mathbf{60}}$∙100%= 99%

5.Podanie schematu technologicznego zwymiarowanej i obliczonej przydomowej oczyszczalni ścieków (osadnik + drenaż).

Układ dwugałęziowy drenażu rozsączającego

1. Doprowadzenie ścieków z osadnika gnilnego

2. Studzienka

3. Przewody drenażowe

4. Wywietrzniki

6.Podsumowanie:

Ilość mieszkańców korzystających z przydomowej mechaniczno - biologicznej oczyszczalni ścieków to 8 osób, a objętość ścieków odprowadzana od jednego mieszkańca na dobę wynosi 0,14 m³ na dobę. Rodzaj gruntu na jakim znajduje się oczyszczalnia to piasek gliniasty kategorii B. Całkowita pojemność czynna osadnika wynosi 3,41 m³ co oznacza zastosowanie osadnika gnilnego dwukomorowego. Dla pojemności osadnika znajdującej się w przedziale 3- 4 m³ występuje osadnik gnilny 2 - komorowy, komora 1 - pojemność $\frac{2}{3}$, a 2 komora $\frac{1}{3}$. Natomiast przy pojemności czynnej osadnika gnilnego od 4 - 5 m³ (górna granica) przyjmuje się osadnik trójkomorowy gdzie: komora - 1 pojemność $\frac{1}{2}$; komora-2 pojemność $\frac{1}{4}$; komora - 3 pojemność $\frac{1}{4}$.Dopuszczalne obciążenie drenu przyjmuje się od 12-20 l /M / dobę

Średnia dobowa ilość ścieków odpływająca do oczyszczalni wynosi 1,12 m³ / dobę, zaś maksymalna dobowa ilość wynosi 1, 48 m³ / dobę.

Wartości stężeni analizowanych wskaźników zanieczyszczeń w odpływie z danego urządzenia oczyszczającego wynoszą odpowiednio dla osadnika : BZT₅ = 225[gO₂/m³], zawiesina ogólna = 150 [g/m³], fosfor ogólny = 58,5[g PO₄/m³], azot ogólny = 54 [g N.org/m³], ChZT = 60 [g O₂/m³].Natomiast dla drenażu wartości te mają się następująco : BZT₅ = 11,25[gO₂/m³], zawiesina ogólna = 3 [g/m³], fosfor ogólny = 1,75[g PO₄/m³], azot ogólny = 1,62 [g/m³], ChZT = 0,6 [g O₂ /m³].

Sprawność oczyszczalni przy domowej dla poszczególnych wskaźników zanieczyszczeń ma następujące wartości : _Dla BZT₅ 𝛈= 96% ,dla zawiesiny ogólnej 𝛈=98 % ,dla fosforu ogólnego 𝛈=97 % ,dla azotu ogólnego 𝛈= 97 % ,natomiast dla ChZT 𝛈=99%.