Uniwersytet Warmińsko - Mazurski 5.01.2006 r.

Wydział Nauk Technicznych

Inżynieria Środowiska

Rok III, Grupa II

PROJEKT OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

Prowadzący: mgr Krzysztof Kozak

Projekt wykonał: Michał Wawiel

1. Podstawa opracowania.

• zlecenie: Zakład Gospodarki Komunalnej i Mieszkaniowej w Lidzbarku Warmińskim, ul. Szklista 9.

• mapa sytuacyjno-wysokościowa w skali 1:500, zatwierdzona przez geodetę inż. A. Karasia.

• decyzja NR I -121/2005 z dnia 05.XII.2005 o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu, wydana przez Urząd Miasta w Lidzbarku Warmińskim.

• dokumentacja techniczna z badań podłoża gruntowego opracowana przez geologa mgr inż. R. Nowaka nr upr.0005560, wg obowiązującej normy technicznej.

• projekt wykonany jest w oparciu o założenia wydane przez pana dr inż. K. Kozaka, pracownika Katedry Oczyszczania Wody i Ścieków w Olsztynie.

Lokalizacja i ogólna charakterystyka obiektu

Teren budowy zlokalizowany jest na obrzeżach miasta, przy ulicy Kwiatowej w Lidzbarku Warmińskim, na terenie niezamieszkałym, na nieużytkach rolnych. Zaprojektowano oczyszczalnię ścieków mechaniczno - biologiczną. Oczyszczalnia składa się z części mechanicznej i biologicznej oraz przeróbki osadów. Ścieki na oczyszczalnię dopływają w pierwszej kolejności do części mechanicznej. Składa się ona z krat, piaskownika i osadnika wstępnego. Część biologiczna oczyszczalni to: komory osadu czynnego i osadników wtórnych. Ostatni etap przeróbki osadów na zneutralizowaniu i rozłożeniu materii pozostałej z procesu oczyszczania doprowadzonych ścieków.

2. Cel opracowania.

Celem opracowania jest opracowanie technologii oczyszczalni ścieków dla miasta Lidzbarka Warmińskiego o liczbie mieszkańców 38500. Dodatkowo oczyszczalnia przyjmuje zanieczyszczenia pochodzące z dwóch zakładów przemysłowych - mleczarni i browaru.

3. Charakterystyka ścieków.

3.1.Charakterystyka przepływu ścieków:

a) przepływ średni godzinny

- ścieki bytowo gospodarcze:

- wskaźnik ilości ścieków bytowo gospodarczych [m³/M]

- ścieki przemysłowe

a) mleczarnia

- jednostkowa ilość ścieków [m³/m³ mleka]

-liczba dni pracy zakładu w ciągu roku

b) browar

- wody infiltracyjne

- dopływ wód infiltracyjnych [m³/d·ha]

- powierzchnia skanalizowana [ha]

c) przepływ sumaryczny

b) Przepływ maksymalny godzinowy:

- ścieki bytowo-gospodarcze

- przepływ średni godzinowy ścieków bytowo gospodarczych [m³/h]

- max godzinowy współczynnik nierównomierności dopływu ścieków

- ścieki przemysłowe

a) mleczarnia

- max produkcja ścieków na zmianie [m³]

- czas zmiany [h]

b) browar

c) przepływ sumaryczny

c) Przepływ minimalny godzinowy

- ścieki bytowo gospodarcze

- przepływ średni godzinowy ścieków bytowo gospodarczych [m³/h]

- min godzinowy współczynnik nierównomierności dopływu ścieków

- ścieki przemysłowe

a) mleczarnia

- min produkcja ścieków na zmianie [m³]

- czas zmiany [h]

b) browar

c) przepływ sumaryczny

3.2 Ładunki i stężenia.

3.2.1. Równoważna liczba mieszkańców.

- jednostkowa równoważna liczba mieszkańców [M/m³ piwa lub M/m³ mleka]

3.2.2. Średni dobowy ładunek zanieczyszczeń.

a) dla BZT₅

s = 60
- dobowa ilość zanieczyszczeń odprowadzanych przez 1 człowieka

b) dla zawiesin ogólnych

c) dla azotu

d) dla fosforu

s - jednostkowe ilości zanieczyszczeń [g wskaźnika zanieczyszczeń/M·d]

3.2.3. Średnie BZT5 mieszaniny ścieków

a) BZT₅:

b) zawiesiny ogólne:

c) azot ogólny:

d) fosfor:

3.2.4 Średnie BZT₅ poszczególnych rodzajów ścieków.

a) BZT₅

b) zawiesiny ogólne

c) azot ogólny:

d) fosfor:

4. Charakterystyka urządzeń.

4.1 Komory Krat.

4.1.1 Przeciętna dobowa objętość skratek.

Założono prześwit pomiędzy prętami kraty: b = 0,02m

a - jednostkowa ilość skratek [dm³/M·a] - prześwit 0,020m, czyszczenie mechaniczne

Zmiana jednostek:

4.1.2 Przekrój czynny kraty

V_kr - prędkość przepływu ścieków między prętami kraty [m/s]

4.1.3 Maksymalna szerokość komory kraty.

Z nomogramu „Szerokość kanału 0,80m” - przyjmujemy:

-

-

Q_hmin - przepływ godzinowy minimalny [m³/h]

v_min - minimalna prędkość przepływu [m/s]

h_min - minimalna wysokość napełniania komory krat [m]

4.1.4. Liczba prześwitów i szerokość komory kraty:

s - szerokość prześwitów

- przyjęto n = 22 otwory

- szerokość komory krat ze względu na ilość prześwitów:

Przyjęto kratę KUMP - 900 - 1,9

4.1.5. Poprzeczne wymiary komory krat.

- liczba prześwitów

B'_kr - rzeczywista szerokość kraty [m]

Zakładamy n = 30

- prędkość przepływu ścieków między prętami Q_hmax

4.1.6. Długość komory krat:

- długość rozszerzającego się odcinka

B - szerokość komory przed rozszerzeniem [m]

- długość zwężającego się odcinka

- całkowita długość komory krat

L₃ - długość części prostokątnej [m]

4.1.7. Wysokość straty ciśnienia.

- rzeczywista prędkość przepływu bezpośrednio przed kratą

- wysokość straty ciśnienia

4.2. Piaskownik.

Dobór kanału zwężkowego Venturiego na podstawie maksymalnego i minimalnego godzinowego dopływu ścieków.

- Dobrano zwężkę nr 7

H - napełnienie kanału przed zwężką [cm]

4.2.1 Liczba komór piaskownika.

Z wykresu „charakterystyka hydrauliczna piaskowników poziomych” odczytano wartość Q₁

PP - 60

przyjmujemy 1 komorę

4.2.4. Czas przebywania ścieków w piaskowniku.

4.2.5. Prędkość opadania piasku.

4.2.6. Ilość zatrzymanego piasku.

a_p - jednostkowa ilość zatrzymanego piasku - 8 dm³/M∙a

T_us - częstotliwość usuwania piasku z komory - 3 d

4.2.7. Wysokość komory osadowej.

b - szerokość komory osadowej - 0,3m

4.3. Osadnik wstępny.

Założenia:

a)

b) t - czas przepływu - 1.5 [h]

c) q - obciążenie hydrauliczne ≤ 4 [m/h]

d) H - 1,5 ÷ 2,5 [m] - średnia głębokość osadnika poziomego

e) h₁ ≥ 0,3 m - wysokość części nie wypełnionej ściekami

f) h₂ = 0.4 ÷ 0.7 m - wysokość sfery osadu i zgrzebła zgarniacza

4.3.1. Sumaryczna objętość osadników.

4.3.2. Sumaryczna powierzchnia osadników w planie.

przejmujemy q = 2

4.3.3. Czynna (przepływowa) głębokość osadników.

4.3.4. Poprawiona sumaryczna powierzchnia osadników w planie.

przejmujemy H=2,5m

4.3.5. Sprawdzenie obciążenia hydraulicznego.

4.3.6. Sumaryczny przekrój poprzeczny osadników.

v = [m/h] - średnia prędkość przepływu w przekroju poprzecznym

4.3.7. Całkowita szerokość osadników, ilość i szerokość pojedynczych osadników.

- liczba osadników

przyjęto 2 osadniki

B - szerokość pojedynczego osadnika

4.3.8. Długość osadnika.

4.3.9. Sprawdzenie wyników, proporcji między nimi i wartości liczb kryterialnych.

a) L > 30 53> 30

b)

c)

d) Liczba Reynolds'a

v = 0,01 [m/s] - prędkość przepływu ścieków

wartość współczynnika lepkości kinematycznej dla t=10^oC

R_h - promień hydrauliczny pojedynczego osadnika
, który wynosi:

e) liczba Froude^'a

4.3.10. Całkowita wysokość osadnika.

h₁ = 0,5

h₂ = 0,6

- wysokość osadnika na dopływie

i - spadek dna zbiornika, i = 1÷2%

- wysokość osadnika na odpływie

4.3.11. Pojemność i głębokość komory osadowej.

- głębokość komory osadowej

- pojemność komory osadowej

4.3.12. Doprowadzenie ścieków do osadnika.

Zaprojektowano doprowadzenie ścieków do osadnika w formie wylotów typu Stengel.

- wymagana powierzchnia otworów

V_o = 0,8[m/s] - prędkość przepływu ścieków w otworach

- wymagana liczba otworów

d_o = 0.1 ÷ 0.2m - średnica otworów

- rozstaw otworów wzdłuż szerokości

- średnica tarczy przykrywającej otwory

- odsunięcie otworów od komory wlotowej na odległość

4.3.13. Odprowadzenie ścieków sklarowanych z osadników - obliczenia przeprowadza się dla jednego osadnika.

- długość krawędzi przelewowych

- liczba krawędzi przelewowych

przyjęto 3 krawędzie przelewowe

4.4. Komora osadu czynnego.

4.4.1. Ustalenie podstawowych parametrów technologicznych.

4.4.2. Stężenie ścieków dopływających do komór osadu czynnego.

S = 0,254 - stężenie BZT₅ w ściekach dopływających do oczyszczalni [kg/m³]

Sprawność części mechanicznej η_m = 0,3

4.4.3. Objętość komory osadu czynnego.

4.4.4. Dobór komory według danych normatywnych (tabela).

Przyjęto komorę typu KNSPF 9/3 o objętości 2142 m³ o wymiarach 9x3x42 [m]

4.4.5. Sprawdzenie czasu napowietrzania.

4.4.6. Wymagana wydajność urządzeń napowietrzających.

a) jednostkowa dobowa wydajność

- przyjęto stopień natlenienia k = 1,5

b) jednostkowa godzinowa wydajność

c) całkowita dobowa wydajność

d) całkowita godzinowa wydajność

4.4.7. Wymagana ilość sprężonego powietrza.

4.4.8. Zużycie energii.

- dobowe zużycie energii

- godzinowe zużycie energii

4.5. Osadnik wtórny.

Obliczanie osadników poziomych radialnych pracujących jako osadniki wtórne za urządzeniami osadu czynnego przy obliczeniowym przepływie ścieków.

4.5.1. Sumaryczna objętość osadników.

4.5.2. Sumaryczna powierzchnia osadników w planie.

Założenie: H = 2,5m

4.5.3. Obciążenie hydrauliczne przy obliczonej powierzchni.

4.5.4. Dobór ilości osadników i średnica pojedynczego osadnika.

n = 1 liczba osadników

- średnica pojedynczego osadnika

przyjmujemy 1 osadnik o średnicy D = 25 m

4.5.5. Sprawdzenie parametrów technologicznych korekty wymiarów.

- sumaryczna objętość osadników przy średniej głębokości czynnej 2.5 m

- sprawdzenie czasu zatrzymania

- sprawdzenie obciążenia hydraulicznego

4.5.6. Sprawdzenie proporcji między wymiarami i warunków przepływu.

średnica - 15m ≤ D ≤ 50m D = 25m

głębokość - 1,5m ≤ H ≤ 2,5m H = 2,5m

- liczba Reynoldsa

- prędkość przepływu mierzona w połowie drogi przepływu

- liczba Froude'a

4.5.7. Całkowita głębokość osadnika.

H_c =H + h₁ + h₂

h₁ = 0,4m h­₂ = 0,5m

H_c = 2,5 + 0,4 + 0,5 = 3,4 m

h₁ - wysokość części nie wypełnionej ściekami 0,4 [m]

h₂ - wysokość części osadowej 0,5 [m]

4.5.8. Całkowita głębokość osadnika przy studzience wlotowej i przy obwodzie osadnika.

H = H_c ± i ∙
[m]

i - spadek dna zbiornika, i = 3 %

H = 3,4 ± 0.03 ∙
[m]

H = 3,21 m (wylot) ,3,59 (wlot)

4.5.9. Doprowadzenie ścieków do osadnika.

Ścieki doprowadzone są rurą do studzienki wlotowej o średnicy 3m. Prędkość przepływu ścieków w przewodzie doprowadzającym V_d = 1 m/s.

- wymagana liczba otworów

przyjmujemy 16 otworów

- odległość pomiędzy osiami otworów

- średnica tarczy przysłaniającej

- odległość tarczy od otworu

4.5.10. Odprowadzanie ścieków z osadnika.

Sklarowane ścieki odpłyną z osadnika poprzez przelewy pilaste do koryta umieszczonego na obwodzie osadnika. Prędkość przepływu ścieków w korycie zbiorczym V_k = 0.8 m/s

- długość komory osadowej

- obciążenie krawędzi przelewowej

4.5.11. Komora osadowa.

- średnica większej podstawy stożka

d₁ = d_rz2 + 1,2 m

d_rz2 = 3,0 m

d₁ = 3,0 + 1,2 = 4.2 m

- średnica mniejszej podstawy stożka d₂ = 0.8m

- kąt nachylenia α = 50^o

- wysokość stożka

- objętość komory osadowej

4.6. Wydzielone komory fermentacji.

Założenia:

a) Średnia koncentracja zawiesin w ściekach dopływających do oczyszczalni z = 0,28 [kg/m³]

b) Efekt zatrzymania zawiesin w osadnikach wstępnych η_z = 0,67

c) BZT₅ ścieków doprowadzanych do oczyszczalni S = 0,254kg/m³]

d) Efekt obniżenia BZT₅ w części mechanicznej oczyszczalni η_m = 0,3

e) Efekt obniżenia BZT₅ w części biologicznej η_b = 0,95

f) Obciążenie osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń organicznych A' = 0,2 [kg BZT₅/kg sm·d]

4.6.1. Ilość osadu wydzielonego w osadnikach wstępnych w przeliczeniu na suchą masę.

4.6.2. Objętość osadu zatrzymanego w osadnikach wstępnych.

- przyjęto W₁=94% dla osadu z osadników wstępnych

4.6.3. Ilość osadu wydzielonego w osadnikach wtórnych w przeliczeniu na suchą masę.

4.6.4. Objętość osadu zatrzymanego w osadnikach wtórnych.

- przyjęto W₂ = 95%

4.6.5. Ilość osadów mieszanych z osadników wstępnych i wtórnych.

4.6.6. Objętość osadów mieszanych doprowadzanych do komór fermentacyjnych.

4.6.7. Sucha masa osadu przefermentowanego.

p - zawartość subst. organicznych w suchej masie osadu w % ; p = 70-75%

η_f - efekt fermentacji ; η_f = 0.45 - 0.50

4.6.8. Objętość osadu przefermentowanego, przy założeniu jego uwodnienia.

W_f - uwodnienie osadu przefermentowanego 94%

4.6.9. Średnia obliczeniowa objętość osadu.

4.6.10. Objętość komór fermentacyjnych.

T_f - czas fermentacji - mezofilowej - 25-30 dni

4.6.11. Dobór liczby i wymiarów komór fermentacyjnych na podstawie tabeli.

Przyjęto 3 komory WKFZ 10,50 o pojemności 730 m³ każda

4.6.12. Sprawdzenie czasu fermentacji.

4.6.13. Obciążenie komór fermentacyjnych masą substancji organicznych.

4.6.14. Roczna ilość osadów.

4.6.15. Wymagana powierzchnia poletek osadowych.

H - roczna wysokość zalewu poletek warstwą osadu

Uniwersytet Warmińsko - Mazurski

Wydział Nauk Technicznych

Projekt Oczyszczalni Ścieków

- 16 -

---