POLITECHNIKA WROCŁAWSKA.

WYDZIAŁ INŻYNIERII OCHRONY ŚRODOWISKA.

STUDIA DZIENNE

ĆWICZENIA PROJEKTOWE

Z OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW.

Opracował:

Cezary Pochroń

Rok IV. SOWiG

Rok akademicki 2002/2003.

1. Wstęp.

1.1. Przedmiot opracowania

Niniejsze opracowanie obejmuje projekt koncepcyjny oczyszczalni ścieków miejskich. Przedmiotem opracowania jest dobór technologii i urządzeń stosowanych do oczyszczania ścieków i gospodarki osadami w zakładzie, oraz analiza kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych związanych z budową oczyszczalni.

1.2. Podstawa opracowania.

Podstawę opracowania stanowi temat ćwiczeń projektowych wydany przez prowadzącego.

1.3. Wykorzystane materiały.

Podczas wykonywania niniejszego opracowania skorzystano z następujących materiałów:

[1] Oczyszczanie ścieków. Bohdan Cywiński, Arkady Warszawa 1983r.

[2] Notatki i materiały do wykładu z oczyszczania ścieków u profesora Ryszarda Szeteli.

[3] systemy oczyszczania ścieków. Krzysztof Bartoszewski, Wrocław 1981.

2. Ogólna charakterystyka ścieków miejskich dopływających do oczyszczalni.

2.1. Skład surowych ścieków miejskich.

Ścieki miejskie charakteryzować się będą następującym składem

Tabela 1. Skład ścieków surowych.

Wskaźnik	Wartość
Odczyn	7,2
Zawiesina	186
BZT5	215
ChZT	420
Azot ogólny	46
Azot Kiejdahla	43
Azot amonowy	22
Fosfor ogólny	8,5

2.2. Obliczenie charakterystycznych natężeń przepływów ścieków miejskich.

Dane do obliczeń

Liczba mieszkańców w okresie perspektywicznym - 46 400

Średni jednostkowy dopływ ścieków,
- 235

Średnie dobowe natężenie dopływu ścieków:

Średnie godzinowe natężenie dopływu ścieków:

Maksymalne godzinowe natężenie dopływu ścieków:

gdzie
- ogólny współczynnik nierównomierności przepływu ścieków. Współczynnik przyjęto zgodnie z wytycznymi zawartymi w [1].
= 1,78

Minimalne godzinowe natężenie dopływu ścieków:

gdzie
- minimalny współczynnik nierównomierności przepływu ścieków. Współczynnik przyjąłem zgodnie z wytycznymi z [1].

2.3. Obliczenie ładunku dobowego BZT₅ w ściekach miejskich dopływających do oczyszczalni.

Ładunek dobowy BZT₅

gdzie
- stężenie BZT₅ w ściekach miejskich.

2.4. Obliczenie równoważnej liczby mieszkańców ze względu na BZT₅.

Równoważna liczba mieszkańców ze względu na BZT₅

gdzie
- Wskaźnik jednostkowego ładunku BZT₅,
. Wartość tego wskaźnika przyjąłem na

podstawie [2].

2.5. Obliczenie niezbędnego stopnia oczyszczenia ścieków miejskich.

Niezbędny stopień oczyszczenia ścieków miejskich wyznaczyłem na podstawie rozporządzenia Ministra Ochrony Środowiska i Zasobów Leśnych z dnia 22 listopada 2002 roku w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy odprowadzaniu ścieków do ziemi.

Tabela 2. Zestawienie wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków ze względu na RLM

Lp	Nazwa wskaźnika	Jednostka	Największe dopuszczalne wartości wskaźników lub minimalny procent usunięcia zanieczyszczeń przy RLM ze względu na BZT5
						<2000	2000 - 9999	10000 - 14999	15000 - 99999	>100000
1.	BZT5	mgO2/dm^3 %	40 -	25 lub 70 - 90	25 lub 70 - 90	15 lub 90	15 lub 90^*
2.	ChZT	mgO2/dm^3 %	150 -	125 lub 75	125 lub 75	125 lub 75	125 lub 75
3.	Zawiesina ogólna	mg/dm^3 %	50 -	35 lub 90	35 lub 90	35 lub 90	35 lub 90
4.	Azot ogólny	mgN/dm^3 %	30^* -	15^* -	15^* 35	15 lub 80	10 lub 85
5.	Fosfor ogólny	mgP/dm^3 %	5^* -	2^* -	2^* 40	2 lub 85	1 lub 90

* Wartości wymagane w ściekach odprowadzanych do jezior i ich odpływów.

a) BZT₅

b) ChZT

c) Zawiesina ogólna

d) Azot ogólny

e) Fosfor ogólny

2.6. Wymagany skład ścieków oczyszczonych.

Wartości wskaźników ścieków oczyszczonych, odprowadzanych do odbiornika, nie będą przekraczać wartości zawartych w tabeli 3.

Tabela 3. Skład ścieków oczyszczonych

Wskaźnik	Stężenie
BZT5	21,5gO2/m^3
ChZT	125gO2/m^3
Zawiesina ogólna	35g/m^3
Azot ogólny	15gN/m^3
Fosfor ogólny	2gP/m^3

Część mechaniczna oczyszczalni ścieków.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków odbywać się będzie w kolejnych urządzeniach:

- Kratach

- Piaskowniku

- Osadniku wstępnym

1. Obliczenia części mechanicznej oczyszczalni ścieków.

1.1. Kolektor doprowadzający ścieki do oczyszczalni.

Ścieki miejskie dopływać będą do oczyszczalni podziemnym kanałem zamkniętym. Kanał dobrano tak, by spełnione były warunki prędkości przepływu i napełnienia kolektora

Tabela 4. Kryteria doboru kolektora doprowadzającego ścieki do oczyszczalni

Przepływ
Prędkość przepływu
Napełnienie kanału

Dobrano betonowy kanał kołowy   0,70m

Przyjęto spadek dna kanału i = 2‰

Dla takich danych odczytano z nomogramu wartości napełnienia kanału i prędkości przepływu ścieków

1.2. Dobór kanału prostokątnego otwartego do transportu ścieków na terenie oczyszczalni.

Ścieki na terenie oczyszczalni będą transportowane prostokątnym kanałem otwartym. Kanał dobrano zakładając prędkość przepływu, przy
, równą
.

Na tej podstawie dobrano otwarty kanał prostokątny B = 400mm o spadku i = 3‰.

Dla odpowiednich przepływów odczytano z nomogramu prędkości i napełnienia kanału.

1.3. Dobór krat.

Celem instalacji krat jest oddzielenie skratek ze ścieków miejskich.

Kraty wybrano korzystając ze schematu obliczeniowego i typoszeregu krat zamieszczonego w [1].

1.3.1. Obliczenie ogólnej liczby prześwitów n.

gdzie: Q_max - przepływ godzinowy maksymalny, m³/s

b - szerokość prześwitów miedzy prętami b = 0,01m

h - napełnienie kanału przed kratami przy Q_max, h = 0,5m

v_k - założona prędkość przepływu w przekroju krat v_k = 0,7m/s

1.3.2. Obliczenie całkowitej szerokości komory krat.

gdzie: s - grubość prętów s = 0,01m

Na tej podstawie dobrano kratę KUMP-1200-2,2.

Ponieważ rzeczywista szerokość komory krat różni się od obliczeniowej o mniej niż 10% (
), przyjęto, że prędkość rzeczywista w przekroju krat równa jest prędkości założonej v_k = 0,7m/s.

1.3.3. Obliczenie wysokości strat ciśnienia przy przepływie ścieków przez kratę.

gdzie: K - współczynnik oporu wywołanego zatrzymanymi skratkami K=4

 - współczynnik oporu miejscowego

- dla prętów okrągłych

Obniżenie dna kanału za kratami wyniesie 18cm.

W projekcie przyjęto drugą identyczną kratę rezerwową.

1.4. Dobór piaskownika.

Celem instalacji piaskownika jest oddzielenie ze ścieków ciał ziarnistych.

W projektowanej oczyszczalni ścieków wybrano piaskownik o przepływie poziomym. Podstawowym parametrem prawidłowego działania piaskownika jest stała prędkość przepływu. W celu jej uzyskania zaprojektowano kanał zwężkowy, który będzie służył również do pomiaru natężenia przepływu ścieków.

1.4.1. Dobór kanału zwężkowego za piaskownikiem.

Wyboru kanału zwężkowego dokonano na podstawie nomogramu zgodnie z wytycznymi z [3]. Dobrano kanał zwężkowy Venturiego oznaczony numerem 7, o przewężeniu B₂ = 0,27m. Wysokość napełnienia ścieków przed zwężką na podstawie nomogramu dla
wynosi H = 0,58m.

Współczynnik zwężki policzono ze wzoru:

1.4.2. Szerokość piaskownika.

Szerokość piaskownika policzono ze wzoru:

Dla H_max= 0,58m

Przyjęto 2 koryta piaskownika. Wobec tego dla każdej komory
.

Skąd

Dla H_max= 0,58m

1.4.3. Rozwiązanie kształtu piaskownika.

Kształt piaskownika zaprojektowano dla 5 przepływów, tzn.
oraz dwóch pośrednich. Ponieważ zaprojektowano dwa koryta piaskownika, przepływy podzielono przez dwa.

Tabela 5. Rozwiązanie kształtu piaskownika.

Qobl [m^3/s]	H [m]	H^1/2	B = 1,27H^1/2	½ B
0,225:2=0,113	0,58	0,76	0,97	0,48
0,175:2=0,088	0,50	0,71	0,90	0,45
0,126:2=0,063	0,40	0,63	0,80	0,40
0,075:2=0,038	0,29	0,54	0,68	0,34
0,047:2=0,024	0,22	0,47	0,60	0,30

Na podstawie danych z tabeli 5 sporządzono rysunek1. Na rysunku tym parabolę aproksymowano prostą. Korzystając z rysunku 1, wyznaczono rzeczywiste prędkości przepływu ścieków przez piaskownik. Prędkości te zamieszczono w tabeli 6.

Tabela 6. Prędkość przepływu ścieków przez piaskownik przy różnych natężeniach przepływu.

Qobl [m^3/s]	Przekrój przepływowy, [m^2]	V [m/s]
0,113		0,30
0,088		0,29
0,063		0,29
0,038		0,27
0,024		0,25

1.4.4. Szerokość kinety piaskownika.

Szerokość kinety zaprojektowano posługując się rysunkiem 1. Szerokość kinety zbierającej piasek wyniesie 0,30m.

1.4.5. Pole powierzchni rzutu osadnika.

Pole powierzchni rzutu osadnika obliczono na podstawie formuły Kalbskopfa

gdzie: V₀ - prędkość opadania ziaren piasku.

Dla ziaren piasku o średnicy d = 0,16mm V₀ = 0,0044m/s

Stąd

1.4.6. Długość piaskownika.

gdzie: A - powierzchnia rzutu osadnika

B - szerokość osadnika

n - liczba osadników

1.4.7. Sprawdzenie czasu przepływu przez piaskownik.

1.5. Dobór osadnika wstępnego.

1.5.1. Powierzchnia czynna osadnika.

gdzie: O_h - obciążenie hydrauliczne osadnika. Przyjęto

stąd

1.5.2. Średnica osadnika.

gdzie: n - liczba osadników. Założono liczbę osadników n = 2.

Przyjęto 2 osadniki wstępne radialne o średnicy D = 18 metrów.

1.5.3. Objętość czynna osadnika.

gdzie:  - czas przetrzymania w osadniku. Przyjęto  = 2h

1.5.4. Głębokość czynna osadnika.

1.5.5. Średnica komory centralnej osadnika.

1.5.6. Powierzchnia komory centralnej osadnika.

1.5.7. Powierzchnia osadnika brutto.

1.5.8. Średnica osadnika brutto.

1.5.9. Głębokość całkowita na obwodzie osadnika.

gdzie: H - głębokość czynna

H_z - głębokość strefy zaburzeń

H_s - Wysokość warstwy osadowej.

1.5.10. Głębokość całkowita przy komorze centralnej.

gdzie: i - spadek dna osadnika, przyjęto i = 5‰.

1.5.11. Długość krawędzi przelewowej.

gdzie: B - szerokość koryta przelewowego, przyjęto B = 0,5m.

1.5.12. Obciążenie przelewów.

Obciążenie hydrauliczne przelewów wyniesie
, co jest zgodne z wytycznymi [1].

1.5.13. Dobór typowego osadnika wtórnego.

Na podstawie wyliczonych parametrów, zaprojektowano 2 osadniki wtórne OR_wt24, o parametrach:

Średnica osadnika	D = 18 m
Średnica komory centralnej	Dz = 3 m
Średnica leja osadowego	D1 = 3 m
Wysokość czynna	Hcz = 2 m
Wysokość strefy zaburzeń	Hz = 0,6 m
Wysokość warstwy osadowej	Hs =0,45 m
Wysokość ściany bocznej	H = 3,3 m
Wysokość komory osadowej	H2 = 3 m
Powierzchnia czynna	A = 247 m^2
Pojemność czynna	Vcz = 495 m^3
Pojemność leja osadowego	V = 12,5 m^3

1.5.14. Sprawdzenie obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania.

Obciążenie hydrauliczne osadnika:

Czas przetrzymania w osadniku:

Rzeczywiste obciążenie hydrauliczne różni się od założonego o:

1.5.14. Częstotliwość spustu osadu.

Na podstawie objętości osadu odprowadzanego z leja osadnika wstępnego, wyznaczonej w punkcie 1.4. obliczeń gospodarki osadowej, obliczono ilość spustów osadu z osadnika wstępnego w czasie doby.

gdzie: V_os - objętość osadu zmieszanego powstającego w ciągu doby

n - liczba osadników

V_leja - objętość leja osadowego.

Przyjęto liczbę spustów osadu w ciągu doby n_sp = 3.

1.6. Skład ścieków po oczyszczaniu mechanicznym.

Efektywność usuwania zanieczyszczeń w części mechanicznej oczyszczalni ścieków przyjęto zgodnie z wytycznymi w [1]. Procentowe zmniejszenie stężeń odpowiednich wskaźników zamieszczono w tabeli 7.

Tabela 7. Efektywność usuwania zanieczyszczeń w podczas oczyszczania mechanicznego

Wskaźnik	Procent usunięcia
Zawiesiny ogólne	70%
BZT5	30%
ChZT	40%
Azot ogólny	20%
Fosfor ogólny	10%

Zgodnie z tymi wytycznymi obliczono stężenia zanieczyszczeń w ściekach miejskich po mechanicznej oczyszczalni ścieków.

Zawiesiny ogólne

BZT₅

ChZT

Azot ogólny

Azot azotanowy

Azot Kiejdahla

Azot amonowy

Fosfor ogólny

Skład ścieków po oczyszczeniu mechanicznym przedstawiono w tabeli 8.

Tabel 8. Skład ścieków po oczyszczeniu mechanicznym

Wskaźnik	Wartość
Zawiesina ogólna
BZT5
ChZT
Azot ogólny
Azot azotanowy
Azot Kiejdahla
Azot amonowy
Fosfor ogólny

Część biologiczna oczyszczalni ścieków.

1. Parametry kinetyczne procesu osadu czynnego.

Podczas obliczeń procesów zachodzących w komorze osadu czynnego posługiwano się następującymi parametrami:

1.
- Współczynnik właściwej szybkości przyrostu biomasy,
;

2.
- Współczynnik maksymalnej właściwej szybkości przyrostu biomasy,
;

3.
- Współczynnik właściwej szybkości usuwania substratu,
;

4.
- Współczynnik wydajności przyrostu biomasy,
;

5.
- Współczynnik szybkości obumierania biomasy,
;

6.
- Stała substratowa,
;

Wartości parametrów zebrano w tabeli 9.

Tabela 9. Wartości parametrów procesu osadu czynnego.

-	Biodegradacja	Nitryfikacja	Denitryfikacja
	-	-
			-
	-	-

3. Obliczenia komory tlenowej.

3.1. Stężenie obliczeniowe BZT₅.

3.2. Objętość komory tlenowej.

Objętość komory nitryfikacji:

gdzie: t_n - Czas napowietrzania

Czas napowietrzania:

gdzie:
- Stężenie suchej masy heterotrofów, przyjęto
=

q^H - Współczynnik właściwej szybkości usuwania substratu dla heterotrofów,

Stąd:

Stąd:

3.3. Wymagany wiek osadu tlenowego.

3.4. Przyrost masy heterotrofów.

3.5. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

Gdzie:

a₁ - udział azotu w biomasie, przyjęto a₁ = 12,3% smo

- Wskaźnik zawartości suchej masy organicznej w suchej masie, przyjęto f_v = 70%

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

Minimalny wiek osadu, warunkujący zachodzenie nitryfikacji, jest dłuższy od wieku osadu wyliczonego ze względu na usunięcie BZT₅ - WO_min > WO_T. Wobec tego zaprojektowano komorę nitryfikacji na dłuższy wiek osadu WO_T = WO_min = 7d.

3.1. Stężenie obliczeniowe BZT₅.

Gdzie:

Stąd:

Przyjęto

3.2. Objętość komory nitryfikacji.

Współczynnik właściwej szybkości usuwania substratu dla heterotrofów.

Czas napowietrzania.

Objętość komory nitryfikacji.

3.3. Wymagany wiek osadu tlenowego.

3.4. Przyrost biomasy heterotrofów.

3.5. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

Ponieważ założony wiek osadu tlenowego jest dłuższy od wymaganego przez bakterie nitryfikacyjne, proces nitryfikacji będzie mógł zachodzić.

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji.

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.


- Współczynnik przeliczeniowy suchej masy organicznej na suchą masę.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12. Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek zakończenia obliczeń nie jest spełniony. Wobec czego za wartość azotu wbudowanego w masę heterotrofów - N_1, przyjęto wartość N₂ =
, i powtórzono obliczenia parametrów komory tlenowej.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12. Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek jest spełniony, wobec czego zakończono obliczenia komory tlenowej.

3.13. Skład ścieków po komorze tlenowej.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

Azot ogólny

2. Obliczenia komory anoksycznej.

2.1. Skład ścieków dopływających do komory anoksycznej.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

2.2. Wyznaczenie masy azotu do denitryfikacji.

Masa azotu azotanowego w dopływie do komory denitryfikacji:

Dopuszczalna masa azotu w odpływie z oczyszczalni:

Masa azotu do denitryfikacji:

2.3. Parametry technologiczne komory anoksycznej.

Wymagana masa biomasy w komorze anoksycznej:

Wymagana objętość komory anoksycznej:

gdzie: X_D - stężenie biomasy w komorze denitryfikacji,

Czas przetrzymania w komorze anoksycznej:

Przyrost biomasy w komorze anoksycznej:

2.4. Bilans związków azotu po komorze anoksycznej.

Azot wbudowany w biomasę w komorze anoksycznej:

Azot zdenitryfikowany:

Azot w dopływie do komory tlenowej:

2.5. Bilans związków węgla po komorze anoksycznej.

BZT₅ usunięte w komorze anoksycznej:

gdzie: n₁ - jednostka zużycia BZT₅ podczas denitryfikacji

BZT₅w dopływie do komory tlenowej:

2.6. Skład ścieków po komorze anoksycznej.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

3.1. Stężenie obliczeniowe BZT_5.

3.2. Objętość komory tlenowej.

Objętość komory tlenowej:

gdzie: t_n - Czas napowietrzania

Czas napowietrzania:

gdzie:
- Stężenie suchej masy heterotrofów, przyjęto
=

q^H - Współczynnik właściwej szybkości usuwania substratu dla heterotrofów,

Stąd:

Stąd:

3.3. Wymagany wiek osadu tlenowego.

3.4. Przyrost biomasy heterotrofów.

3.5. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

Ponieważ założony wiek osadu tlenowego jest dłuższy od wymaganego przez bakterie nitryfikacyjne, proces nitryfikacji będzie mógł zachodzić.

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji.

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12. Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek zakończenia obliczeń nie jest spełniony. Wobec czego za wartość azotu wbudowanego w masę heterotrofów - N_1, przyjęto wartość N₂ =
, i powtórzono obliczenia parametrów komory tlenowej.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji.

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12. Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek jest spełniony, wobec czego zakończono obliczenia komory tlenowej.

3.13. Skład ścieków po komorze tlenowej w układzie dwukomorowym.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

Wartość
powinna być równa
.

A więc
powinno się mieścić w granicach
.

Ponieważ warunek ten nie jest spełniony, należy przeprowadzić korektę masy azotu do denitryfikacji.

2.2. Wyznaczenie masy azotu do denitryfikacji.

Korekta masy azotu do denitryfikacji:

Masa azotu do denitryfikacji:

2.3. Parametry technologiczne komory anoksycznej.

Wymagana masa biomasy w komorze anoksycznej:

Wymagana objętość komory anoksycznej:

gdzie: X_D - stężenie biomasy w komorze denitryfikacji,

Czas przetrzymania w komorze anoksycznej:

Przyrost biomasy w komorze anoksycznej:

2.4. Bilans związków azotu po komorze anoksycznej.

Azot wbudowany w biomasę w komorze anoksycznej:

Azot zdenitryfikowany:

Azot w dopływie do komory tlenowej:

2.5. Bilans związków węgla po komorze anoksycznej.

BZT₅ usunięte w komorze anoksycznej:

gdzie: n₁ - jednostka zużycia BZT₅ podczas denitryfikacji

BZT₅w dopływie do komory tlenowej:

2.6. Skład ścieków po komorze anoksycznej.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

3.1. Stężenie obliczeniowe BZT_5.

3.2. Objętość komory tlenowej.

Objętość komory tlenowej:

gdzie: t_n - Czas napowietrzania

Czas napowietrzania:

gdzie:
- Stężenie suchej masy heterotrofów, przyjęto
=

q^H - Współczynnik właściwej szybkości usuwania substratu dla heterotrofów,

Stąd:

Stąd:

3.3. Wymagany wiek osadu tlenowego.

3.4. Przyrost biomasy heterotrofów.

3.5. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

Ponieważ założony wiek osadu tlenowego jest dłuższy od wymaganego przez bakterie nitryfikacyjne, proces nitryfikacji będzie mógł zachodzić.

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji.

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12. Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek zakończenia obliczeń nie jest spełniony. Wobec czego za wartość azotu wbudowanego w masę heterotrofów - N_1, przyjęto wartość N₂ =
, i powtórzono obliczenia parametrów komory tlenowej.

3.6. Azot pozostały po wbudowaniu w biomasę heterotrofów.

Minimalny wiek osadu warunkujący nitryfikację:

Nitryfikacja będzie zachodzić.

3.7. Stężenie azotu Kjeldahla po nitryfikacji

3.8. Stężenie azotanów w odpływie z komory tlenowej.

3.9. Stężenie biomasy nitryfikantów w komorze tlenowej.

3.10. Przyrost nitryfikantów.

3.11. Azot wbudowany w biomasę heterotrofów i nitryfikantów.

3.12.Warunek zakończenia obliczeń.

Warunek jest spełniony, wobec czego zakończono obliczenia komory tlenowej.

3.13. Skład ścieków po komorze tlenowej w układzie dwukomorowym.

BZT₅

Azot Kiejdahla

Azot azotanowy

Wartość
powinna być równa
.

A więc
powinno się mieścić w granicach
.

Warunek jest spełniony.

4. Usuwanie fosforanów na drodze biologicznej.

W projekcie rozpatrzono dwa warianty biologicznego oczyszczania ścieków.

WARIANT 1 - Układ dwukomorowy (komory tlenowa i anoksyczna).

WARIANT 2 - Układ trzykomorowy (komory tlenowa, anoksyczna i beztlenowa).

Stężenie fosforu ogólnego w formie rozpuszczonej po wbudowaniu w biomasę

gdzie a₂ to udział fosforu w biomasie.

4.1. Wariant 1.

Przyjęto a₂ = 2,3%

4.2. Wariant 2.

Przyjęto a₂ = 5,0%

Zarówno w pierwszym jak i w drugim wariancie obniżenie stężenia fosforu na drodze biologicznej jest niewystarczające. W obu przypadkach konieczne będzie chemiczne strącanie fosforu.

5. Stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych biologicznie.

5.1. Stężenie zawiesin.

gdzie O_Ł - obciążenie ładunkiem powierzchni osadnika,

Założono

Stąd

5.2. Stężenie BZT₅.

gdzie
jest to współczynnik określający wartość jednostkowego stężenia BZT₅ w zawiesinie wynoszonej z osadnika wtórnego. Współczynnik ten jest funkcją wieku osadu tlenowego.

Dla WO_T = 7,89d
.

Stąd

Stąd

Dopuszczalne stężenie BZT₅ wynosi
.

5.3. Stężenie azotu amonowego.

5.4. Stężenie azotu Kiejdahla.

5.5. Stężenie azotu azotanowego.

5.6. Stężenie azotu ogólnego.

Dopuszczalne stężenie azotu ogólnego wynosi
.

5.7. Stężenie fosforu ogólnego.

5.7.1. Wariant 1.

5.7.2. Wariant drugi.

Dopuszczalne stężenie fosforu ogólnego wynosi
.

W obu wariantach należy zastosować chemiczne strącanie fosforu.

6. Usuwanie fosforu w procesie chemicznego strącania.

6.1. Obliczenie dawki i dobowego zapotrzebowania koagulantu.

Do chemicznego strącania fosforu stosować się będzie siarczan żelazowy Fe₂(SO₄)₃ ∙ 9H₂O.

Dawka koagulantu

gdzie:
- masa cząsteczkowa koagulantu

- masa cząsteczkowa fosforu

- zakładane stężenie fosforu rozpuszczonego po strąceniu

-stosunek molowy koagulantu do fosforu usuwanego. Przyjęto

Dobowe zapotrzebowanie koagulantu

6.1.1. Wariant 1.

6.1.2. Wariant 2.

6.2. Stężenie fosforu po chemicznym strącaniu.

6.2.1. Wariant 1.

6.2.2. Wariant 2.

6.3. Przyrost osadu związany z chemicznym strącaniem.

gdzie: p₁ - jednostkowy przyrost zawiesin osadu chemicznego. Przyjęto
.

6.3.1. Wariant 1.

6.3.2. Wariant 2.

6.4. Całkowity przyrost osadu.

6.4.1. Wariant 1.

6.4.2. Wariant 2.

6.5. Stężenie osadu w komorze osadu czynnego po chemicznym strącaniu.

gdzie: WO_c - Łączny wiek osadu aktywnego biologicznie

V_c - Suma objętości komór anoksycznej i tlenowej

6.5.1. Wariant 1.

6.5.2. Wariant 2.

7. Sedymentacja osadu oraz recyrkulacja  i .

7.1. Obciążenie hydrauliczne powierzchni osadników wtórnych.

7.1.1. Wariant 1.

7.1.2. Wariant 2.

Przyjęto hydrauliczny czas przetrzymania w osadniku wtórnym równy 4 godziny.

7.2. Zawartość suchej masy osadu w osadzie recyrkulowanym.

gdzie:
- stężenie osadu w recyrkulacie.

- indeks osadu, przyjęto

7.3. Stopień recyrkulacji osadu  i przepływ osadu recyrkulowanego.

7.3.1. Wariant 1.

7.3.2. Wariant 2.

7.4. Stopień recyrkulacji azotanów .

7.4.1. Wariant 1.

7.4.2. Wariant 2.

8. Zapotrzebowanie tlenu.

Sumaryczne zużycie tlenu w komorze napowietrzania wyniesie:

Gdzie poszczególne składowe oznaczają:

- zapotrzebowanie tlenu na utlenienie związków węgla dopływających do komory tlenowej.

- zmniejszenie zużycia tlenu, uwzględniające węgiel wbudowany w przyrastającą biomasę.

- zapotrzebowanie tlenu na oddychanie wewnątrzkomórkowe.

- zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację.

gdzie:
- stężenie BZT₅ po denitryfikacji

- współczynnik zapotrzebowania tlenu na oddychanie wewnątrzkomórkowe
, przyjęto

- objętość komory tlenowej.

9. Komora beztlenowa.

Komora beztlenowa występuje w wariancie 2 biologicznego oczyszczania ścieków niniejszego opracowania. Założono, że w komorze beztlenowej nie przebiegają żadne procesy biochemiczne. Jedynym jej zadaniem jest wywołanie szoku tlenowego w biomasie.

gdzie:
- objętość komory beztlenowej

- czas przetrzymania w komorze beztlenowej. Przyjęto

10. Dobór parametrów komór osadu czynnego.

10.1. Komora tlenowa.

Objętość komory tlenowej wynosi:

Zaprojektowano 4 jednakowe komory tlenowe o wymiarach:

Długość - 34,8m

Szerokość - 5,0m

Głębokość - 4,0m

Rzeczywista objętość pojedynczej komory tlenowej wyniesie:

Co da łączną objętość komór tlenowych:

10.2. Komora anoksyczna.

Objętość komory anoksycznej wynosi:

Zaprojektowano 4 jednakowe komory anoksyczne o wymiarach:

Długość - 23,8m

Szerokość - 5,0m

Głębokość - 4,0m

Rzeczywista objętość pojedynczej komory anoksycznej wyniesie:

Co da łączną objętość komór anoksycznych:

10.3. Komora beztlenowa.

Objętość komory beztlenowej wynosi:

Zaprojektowano 3 jednakowe komory beztlenowe o wymiarach:

Długość - 11,4m

Szerokość - 5,0m

Głębokość - 4,0m

Rzeczywista objętość pojedynczej komory beztlenowej wyniesie:

Co da łączną objętość komór beztlenowych:

Łączna długość komór osadu czynnego wyniesie:

11. Dobór osadnika wtórnego.

11.1. Powierzchnia czynna osadnika wtórnego.

11.1.1. Wariant 1.

11.1.2. Wariant 2.

11.2. Objętość czynna osadnika wtórnego.

11.2.1. Wariant 1.

11.2.2. Wariant 2.

11.3. Głębokość czynna osadnika wtórnego.

11.3.1. Wariant 1.

11.3.2. Wariant 2.

11.4. Średnica osadnika wtórnego.

gdzie: n - liczba osadników, przyjęto n = 2.

11.4.1. Wariant 1.

Przyjęto D = 24 metry.

11.4.2. Wariant 2.

Przyjęto D = 24 metry.

11.5. Wymiary komory centralnej (warianty 1 i 2).

11.5.1. Średnica komory centralnej.

11.5.2. Powierzchnia komory centralnej.

11.6. Wymiary jednego osadnika.

11.6.1. Powierzchnia osadnika brutto.

11.6.1.1. Wariant 1.

11.6.1.2. Wariant 2.

11.6.2. Średnica osadnika brutto.

11.6.2.1. Wariant 1.

Przyjęto

11.6.2.2. Wariant 2.

Przyjęto

11.6.3. Głębokość całkowita na obwodzie osadnika.

gdzie: H - głębokość czynna

H_z - głębokość strefy zaburzeń

H_s - Wysokość warstwy osadowej.

11.6.3.1. Wariant 1.

11.6.3.2. Wariant 2.

11.6.4. Głębokość całkowita przy komorze centralnej.

gdzie: i - spadek dna osadnika, przyjęto i = 5‰.

11.6.4.1. Wariant 1.

11.6.4.2. Wariant 2.

11.7. Długość krawędzi przelewowej (warianty 1 i 2).

gdzie: B - szerokość koryta przelewowego, przyjęto B = 0,5m.

11.8. Obciążenie przelewów.

Obciążenie hydrauliczne przelewów wyniesie
, co jest zgodne z wytycznymi [1].

12. Dobór typowego osadnika wtórnego.

Na podstawie wyliczonych parametrów, zaprojektowano 2 osadniki wtórne OR_wt24, o parametrach:

Średnica osadnika	D = 24 m
Średnica komory centralnej	Dz = 3 m
Średnica leja osadowego	D1 = 4,5 m
Wysokość czynna	Hcz = 2,5 m
Wysokość strefy zaburzeń	Hz = 0,7 m
Wysokość warstwy osadowej	Hs =0,6 m
Wysokość ściany bocznej	H = 3,9 m
Wysokość komory osadowej	H2 = 3,3 m
Powierzchnia czynna	A = 445 m^2
Pojemność czynna	Vcz = 1112 m^3
Pojemność leja osadowego	V = 20,1 m^3

13. Sprawdzenie obciążenia hydraulicznego i czasu przetrzymania.

Obciążenie hydrauliczne osadnika:

Czas przetrzymania w osadniku:

Rzeczywiste obciążenie hydrauliczne różni się od założonego o:

Wariant 1

Wariant 2

Analiza ekonomiczna.

1. Opłata za ścieki.

1.1 Zestawienie tabelaryczne dla analizowanych wariantów oczyszczania stężeń zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych:

Wskaźnik	Wariant 1	Wariant 2
	20	20
	14,6	14,6
	0,18	0,18
	9,87	9,87
	11,77	11,77
	1,32	1,40

1.2. Wyznaczenie opłaty za ścieki.

Opłatę za ścieki określono na podstawie ustawy: Prawo Ochrony Środowiska z dnia 27 kwietnia 2001r. stosując Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie opłat za korzystanie ze środowiska.

W artykule 295 określono, że opłaty ponosi się za wskaźniki: BZT₅, ChZT, zawiesinę ogólną, sumę chlorków i siarczków. Podstawą do wyznaczania opłaty jest wskaźnik o najwyższej wartości.

W projektowanej oczyszczalni opłatę za ścieki policzono ze względu na BZT₅, oraz zawiesinę ogólną.

Opłatę za ścieki policzono z formuły:

gdzie: Ł_OB. - ładunek zanieczyszczenia w ściekach oczyszczonych biologicznie,

O_j - opłata jednostkowa za 1 kg substancji wprowadzanych ze ściekami do wód lub do ziemi,

wg rozporządzenia z 18 marca 2003 wielkość tej opłaty wynosi:

• dla BZT₅ = 3,14 PLN / kg;

• dla ChZT = 1,25 PLN / kg;

• dla zawiesiny ogólnej = 0,39 PLN / kg;

• sumy Cl^- i SO₄^2- = 0,037 PLN / kg.

BZT₅:

zawiesina ogólna:

2. Koszty inwestycyjne

2.1 Koszty inwestycyjne K_I elementów ciągu technologicznego w oczyszczalni ścieków w analizowanych wariantach.

Pompownia ścieków surowych:

Koszt budowy pompowni ścieków surowych w oczyszczalni ścieków jest funkcją średniego dobowego przepływu ścieków. Koszt ten oszacowano na podstawie wykresu I.

Krata i piaskownik:

Koszt budowy kraty i piaskownika jest funkcją średniego dobowego przepływu ścieków. Koszt ten oszacowano na podstawie wykresu II.

Osadnik wstępny radialny:

Koszt budowy jednego osadnika podłużnego w oczyszczalni ścieków jest funkcją powierzchni rzutu osadnika oraz jego obciążenia hydraulicznego. Koszt ten oszacowano na podstawie wykresu III.

Ponieważ w projektowanej oczyszczalni zastosowano dwa osadniki radialne, to całkowity koszt inwestycyjny będzie wynosił:

Komora osadu czynnego z osadnikiem wtórnym i pompownią recyrkulacyjną osady czynnego:

Koszt ten oszacowano na podstawie wykresu IV.

Koszt komory osadu czynnego z osadnikiem wtórnym i pompownią recyrkulacyjną rozpatrzono dla dwóch wariantów oczyszczania:

Komora napowietrzania z klasycznym osadem czynnym i bez nitryfikacji:

Komora napowietrzania z nitryfikacją:

Licząc koszty inwestycyjne układu uwzględniono wpływ objętości komór bloku biologicznego na zwiększenie kosztów. Również w tym przypadku policzono dwa warianty oczyszczania.

Koszt inwestycyjny biologicznego oczyszczania ścieków w układzie wielofazowym wynosi:

gdzie: W - współczynnik zależny od wariantu oczyszczania:

Układ dwukomorowy z denitryfikacją:

gdzie: V_KD - objętość komory denitryfikacji

V_KN - objętość komory nitryfikacji

V_KN¹ⁱ - objętość komory napowietrzania z pierwszej iteracji

Podstawiając dane z obliczeń bloku biologicznej otrzymano:

Koszt inwestycyjny biologicznego oczyszczania w układzie dwukomorowym wynosi:

Układ trzykomorowy z nitryfikacją:

gdzie:

V_KD - objętość komory denitryfikacji

V_KN - objętość komory nitryfikacji

V_KB - objętość komory beztlenowej

V_KN¹ⁱ - objętość komory napowietrzania z pierwszej iteracji

Podstawiając dane z obliczeń bloku biologicznej otrzymano:

Koszt inwestycyjny biologicznego oczyszczania w układzie trzykomorowym wynosi:

Pompownia recyrkulacyjna strumienia azotanów:

Koszt pompowni recyrkulacyjnej jest funkcją przepływu recyrkulacyjnego. Koszt ten oszacowano na podstawie wykresu V.

W układzie dwukomorowym:

W układzie trzykomorowym:

Zbiorniki magazynowania i roztwarzania roztworu koagulantu:

Koagulant dostarczany jest do oczyszczalni 10 lub 20 tonową cysterną w postaci roztworu 11,8% stężenia Fe³⁺, co oznacza, że stężenie koagulantu wynosi 59%.

Zawartość koagulantu w roztworze:

Objętość zbiornika magazynująco-roztwarzającego, przy założeniu 5 krotnego rozcieńczenia:

Czas opróżniania zbiornika t_O1:

gdzie: Z_k - dobowe zużycie koagulantu.

W wariancie dwukomorowym:

W wariancie trzykomorowym:

Wymagana liczba zbiorników:

gdzie: t_m - czas magazynowania roztworu wynoszący 25 - 30 dób.

W wariancie dwukomorowym:

Przyjęto 3 zbiorniki.

W wariancie trzykomorowym:

Przyjęto 2 zbiorniki.

Koszt jednego zbiornika:

Koszt zbiornika jest funkcją jego objętości. Koszt zbiornika oszacowano na podstawie wykresu VI.

Dla trzech zbiorników n = 3, w wariancie 1:

Dla dwóch zbiorników w wariancie 2:

2.2. Całkowity koszt inwestycyjny ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków dla analizowanych wariantów.

Wariant 1:

Wariant 2:

Koszty te są wyrażone w dolarach kanadyjskich, a odnoszą się one do cen z roku 1992W celu przeliczenia na ceny dzisiejsze uwzględniono inflację, która w Kanadzie wynosiła średnio 2% rocznie.

Inflacja w okresie 1992 - 2003:

By przeliczyć koszty z dolarów kanadyjskich na złotówki posłużono się kursem sprzedaży dolara kanadyjskiego K_w w NBP z dnia 24 listopada 2003, który wynosił K_w = 3,0402 PLN.

Koszty inwestycyjne ciągu technologicznego w złotówkach wynoszą zatem:

Wariant 1:

Wariant 2:

2.3. Roczny koszt inwestycyjny.

Kredyty na budowę oczyszczalni zostaną udzielone przez:

1. Narodowy Fundusz Oczhrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Fundusz kredytuje 70% inwestycji, a stopa procentowa przy spłacie kredytu wynosi r₁ = 0,015. Zakładany czas spłaty kredytu to t_a = 15 lat.

2. Pozostała kwota pochodzić będzie ze środków własnych gminy. Kwota ta będzie obłożona stopą procentową wynoszącą r₂ = 0,03. Zakładany czas spłaty t_a = 15 lat.

- roczny koszt inwestycyjny kredytu z NFOŚiGW wynosie:

- roczny koszt inwestycyjny środków własnych wyniesie:

Całkowity koszt inwestycyjny wyniesie:

Wariant 1:

Wariant 2:

3. Koszty eksploatacyjne.

3.1. Zapotrzebowanie energii na podnoszenie ścieków i osadów.

gdzie: E^t - zapotrzebowanie energii

W_H - wskaźnik wysokości podnoszenia

_t - wskaźnik zużycia energii na transport hydrauliczny

przyjęto:

gdzie: Q_i - przepływ i - tego strumienia ścieków lub osadów

H_i - wysokość podnoszenia i - tego strumienia

t_i - czas trwania tłoczenia

Brano pod uwagę trzy strumienie ścieków:

1. Pompowanie ścieków surowych.

t₁ = 24 h/d

H₁ - różnica rzędnych zwierciadła ścieków w przewodzie tłocznym pompowni (w przybliżeniu równa zwierciadłu ścieków w kanale ścieków za pompownią) i komorze czerpnej pompowni. Wysokość ta powiększona została o 0,2 m ze względu na nadciśnienie panujące w przewodzie tłocznym pompowni.

2. Recyrkulacja azotanów .

t₂ = 24 h/d

H₂ - różnica rzędnych zwierciadła ścieków w przewodzie tłocznym doprowadzającym azotany do komory denitryfikacji oraz w komorze nitryfikacji powiększona o 0,2 m nadciśnienia w przewodzie tłocznym. Rzędna zwierciadła w przewodzie tłocznym jest określona jako rzędna zwierciadła ścieków w komorze denitryfikacji powiększona o 0,5 m.

3. Recyrkulacja osadów.

t₃ = 24 h/d

H₃ - jest to różnica rzędnych zwierciadła w przewodzie tłocznym osadu recyrkulowanego i zwierciadła w osadniku wtórnym powiększona. Wartość ta jest powiększona o 0,2 m z tytułu nadciśnienia panującego w przewodzie tłocznym.

Rzędna zwierciadła w przewodzie tłocznym osadu recyrkulowanego jest określona jako rzędna zwierciadła ścieków w kanale doprowadzającym ścieki do komory osadu czynnego powiększona o 0,5m.

Wariant 1:

1. Pompowanie ścieków surowych:

t₁ = 24 h/d

H₁ = 118,63m - 114,82m + 0,2m = 3,5m +0,2m = 4,01m

2. Recyrkulacja azotanów:

t₂ = 24 h/d

H₂ = 117,05m - 116,85m + 0,2m + 0,5m = 0,9m

3. Recyrkulacja osadów:

t₃ = 24 h/d

H₂ = 117,15m - 115,95 + 0,2m + 0,5m = 1,9m

Wariant 2:

1. Pompowanie ścieków surowych:

t₁ = 24 h/d

H₁ = 118,63m - 114,82m + 0,2m = 3,5m +0,2m = 4,01m

2. Recyrkulacja azotanów:

t₂ = 24 h/d

H₂ = 117,05m - 116,65m + 0,2m + 0,5m = 1,1m

3. Recyrkulacja osadów:

t₃ = 24 h/d

H₂ = 117,15m - 115,75 + 0,2m + 0,5m = 2,1m

3.2. Zapotrzebowanie energii na tłoczenie powietrza.

Z_O2 - zapotrzebowanie tlenu

- wskaźnik zużycia energii na tłoczenie powietrza. Przyjęto
= 0,5 KWh / kgO₂.

3.3. Koszty symultanicznego strącania.

gdzie:
roczny koszt strącania

K_k - całkowity roczny koszt koagulantu

K_T - roczny koszt transportu koagulantu

Z_k - zapotrzebowanie chemiczne czystego koagulantu

k_k - jednostkowy koszt koagulantu technicznego. Przyjęto 270PLN / tona

C_k - stężenie koagulantu technicznego

L - odległość między producentem a odbiorcą. Przyjęto odległość Police - Wrocław = 350 km

k_T - jednostkowy koszt transportu, k_T = 9 zł/za tonę kilometru ładownego

N_c - roczna liczba cystern

M₁ - zawartość koagulantu w cysternie 10T . W cysternie 10 tonowej mieści się 5,9 tony koagulantu czystego.

Wariant 1.

Wariant 2.

3.4. Roczne koszty eksploatacyjne.

Przyjęto jednostkowy koszt energii k_c = 0,42PLN / KWh

Wariant 1.

Wariant 2.

4. Wybór wariantu oczyszczania ścieków.

4.1. Roczne koszty działania oczyszczalni ścieków w okresie spłaty kredytu.

Wariant 1.

Wariant 2.

4.2. Roczne koszty działania oczyszczalni ścieków po okresie spłaty kredytu.

Wariant 1.

Wariant 2.

4.3. Obliczenie okresu zwrotu inwestycji poniesionej na wariant trzykomorowy.

gdzie: K_s - Różnica kosztów rocznych w okresie spłaty kredytu

K_ps - Różnica kosztów rocznych w okresie po spłacie kredytu

t_a - Czas spłaty kredytu

Ze względu na stosunkowo długi czas zwrotu inwestycji na droższy wariant oczyszczalni ścieków, przyjęto wariant 1.

Gospodarka osadowa.

1. Bilans masowy i objętościowy osadu.

gdzie: SM - Sumaryczna sucha masa osadu powstałego w czasie oczyszczania lub pozostałego po przeróbce

X_i - Przyrost suchej masy osadu powstałego w i -tym procesie

_i - Współczynnik ubytku masy w czasie przeróbki w i - tym procesie

Dla osadu surowego _i = 1,0

1.1. Przyrost suchej masy osadu wstępnego.

1.2. Przyrost suchej masy osadu wtórnego.

1.3. Charakterystyczne parametry osadów ściekowych.

Lp.	Osad po procesie	Symbol	i	wi[%]	ρ [kg/m^3]
1	Osad surowy wstępny		1,0	95	1050
2	Osad surowy wtórny		1,0	98,5	1000
3	Osad zmieszany wydzielony w leju osadnika wstępnego		1,0	95,5	1050
4	Osad wstępny zagęszczony grawitacyjnie		0,98-0,99	92	1100
5	Osad wtórny po zagęszczaczu bębnowym		0,93-0,98	92-93	1100
6	Osad zmieszany po zagęszczaczu grawitacyjnym		0,98-0,99	94	1050
7	Osad zmieszany przefermentowany po zagęszczeniu		0,64-0,66	92-93	1100
8	Osad zmieszany przefermentowany po odwodnieniu		0,95-0,98	75-80	1250

1.4. Przepływ osadu surowego zmieszanego.

1.5. Przepływ osadów zagęszczonych.

1.6. Przepływ osadu zmieszanego przefermentowanego.

1.7. Ilość osadu przefermentowanego odwodnionego.

2. Dobór urządzeń.

2.1. Dobór zagęszczacza grawitacyjnego przepływowego.

Zagęszczacz grawitacyjny dobrano kierując się jego wymaganą pojemnością czynną.

gdzie: t - czas retencji. Przyjęto t = 1 d.

Przyjęto zagęszczacz grawitacyjny pionowy ze stożkowym dnem i mieszadłem mechanicznym do pracy ciągłej typu ZGPs - 6.

Zagęszczacz charakteryzuje się następującymi parametrami:

Średnica D = 6,0m

Wysokość ściany bocznej H = 3,6m

Wysokość części stożkowej H_s = 3,0m

Wysokość czynna sedymentacji H_c = 2,5m

Pojemność czynna V = 70,7m³

2.2. Dobór Wydzielonej Komory Fermentacji.

Zaprojektowano zamkniętą wydzielona komorę fermentacji.

gdzie: t_f - czas fermentacji. Przyjęto t_f = 27d.

Przyjęto komorę typu WKFZ-15, charakteryzującą się następującymi parametrami:

Średnica D = 15m

Wysokość stożka górnego H_g = 3,6m

Wysokość części cylindrycznej H_c = 7,8m

Wysokość stożka dolnego H_d = 3,9m

Pojemność V = 1870m³

2.3. Dobór zbiornika magazynującego osad przefermentowany.

Zbiornik magazynujący osad przefermentowany będzie pracował, gdy z wyłączona będzie wirówka. Jako zbiornik przyjęto zagęszczacz grawitacyjny do pracy okresowej.

gdzie: t_m - czas magazynowania. Przyjęto t_m = 3d

Przyjęto jako zbiornik zagęszczacz grawitacyjny typu ZGPp - 7,5, charakteryzujący się parametrami:

Średnica D = 7,5m

Wysokość ściany bocznej H = 3,6m

Wysokość części stożkowej H_s = 0,4m

Wysokość napełnienia H_c = 3,2m

Pojemność maksymalna V = 147,2m³

2.4. Dobór wirówki sedymentacyjnej.

gdzie: t_ws - czas pracy wirówki sedymentacyjnej. Przyjęto t_ws = 4h

Przyjęto wirówkę firmy NOXON, współprądową typu DC-6, charakteryzującą się zakresem wydajności
.

Wirówka znajdować się będzie w budynku przylegającym do magazynu osadu odwodnionego.

2.5. Dobór magazynu osadu odwodnionego.

Magazyn oszacowano na podstawie czasu magazynowania t = 5d.

Osad odwodniony magazynowany będzie na powierzchni utwardzonej przykrytej wiatą. Przyjęto wysokość składowania 1,5m na powierzchni o wymiarach 3 x 6 m.

Opis techniczny.

Niniejsze opracowanie zawiera projekt koncepcyjny oczyszczalni ścieków. Zaprojektowana oczyszczalnia będzie obsługiwała miasto o liczbie mieszkańców, w okresie perspektywicznym, LM = 46 400. Średni jednostkowy dopływ ścieków wyniesie
, co da średni dobowy dopływ ścieków miejskich
. Ścieki charakteryzować się będą następującym składem:

Wskaźnik	Stężenie
Odczyn	7,2
Zawiesina	186 g/m^3
BZT5	215 O2/m^3
ChZT	420 O2/m^3
Azot ogólny	46 gN/m^3
Azot Kiejdahla	43 gN/m^3
Azot amonowy	22 gN/m^3
Fosfor ogólny	8,5 gP/m^3

Dla takich parametrów ścieków i ich natężenia dopływu obliczono niezbędny stopień oczyszczenia. Obliczenia te wykonano zgodnie z rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska i Zasobów Leśnych z dnia 22 listopada 2002 roku w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy odprowadzaniu ścieków do ziemi. Ścieki odprowadzone do odbiornika nie mogą przekraczać następujących wartości poszczególnych wskaźników:

Wskaźnik	Stężenie
BZT5	21,5gO2/m^3
ChZT	125gO2/m^3
Zawiesina ogólna	35g/m^3
Azot ogólny	15gN/m^3
Fosfor ogólny	2gP/m^3

Zaprojektowana oczyszczalnia będzie oczyszczalnią mechaniczno - biologiczną. W części mechanicznej występować będą następujące urządzenia:

- kraty

- piaskownik

- osadnik wstępny

Część biologiczną rozpatrzono, w tym opracowaniu, w dwóch wariantach.

Wariant 1 to biologiczne oczyszczanie ścieków w dwukomorowym układzie osadu czynnego ze wstępną denitryfikacją i symultanicznym strącaniem fosforanów w osadniku wstępnym.

Wariant 2 to biologiczne oczyszczanie ścieków w trzykomorowym układzie osadu czynnego. W wariancie tym występuje wzmożone biologiczne usuwanie fosforanów oraz w razie konieczności symultaniczne strącanie w osadniku wstępnym.

Projektując część mechaniczną dobrano następujące urządzenia:

1. Dwie kraty KUMP-1200-2,2 o parametrach:

- grubość prętów s = 0,01m

- szerokość komory krat B = 1,20 m

- liczba prześwitów n = 64

- szerokość prześwitów b = 0,01m

- prędkość przepływu w przekroju krat v = 0,7m/s

2. Dwa piaskowniki o parametrach:

- długość L = 25,6m

- szerokość B = 1,0m

- szerokość kinety b = 0,3m

- powierzchnia A = 51,1m²

- prędkość przepływu V = 0,25 - 0,3m/s

3. Za piaskownikiem występuje kanał zwężkowy Venturiego. Jego zadaniem jest regulacja prędkości w piaskowniku oraz pomiar natężenie dopływu ścieków do oczyszczalni. Dobrano kanał zwężkowy oznaczony numerem 7.

4. Osadniki wstępne:

Dobrano dwa osadniki wstępne radialne o średnicy D = 18m.

Obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika wyniesie O_h = 0,92 m³/m²h. Czas przetrzymania w osadniku będzie równy  = 2,18h.

Na podstawie wykonanej analizy ekonomicznej wybrano pierwszy wariant biologicznego oczyszczania ścieków. W skład układu komór osadu czynnego wejdą dwie komory o następujących wymiarach:

- komora anoksyczna 4,0 x 5,0 x 23,8m

- komora tlenowa 4,0 x 5,0 x 34,8m

Po komorach osadu czynnego występować będą dwa osadniki wtórne radialne. Dobrano osadniki o średnicy D = 24,0m. Obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika wyniesie O_h = 0,51 m³/m²h. Czas przetrzymania w osadniku będzie równy  = 4,90h.

Ścieki oczyszczone odprowadzane będą do rzeki.

W układzie komór osadu czynnego występować będą dwa strumienie recyrkulacji.

-  - recyrkulacja osadu powrotnego wyniesie Q_ = 6651 m³/d

-  - recyrkulacja azotanów wyniesie Q_ = 9377 m³/d

Osa nadmierny produkowany w osadniku wtórnym mieszany będzie z osadem wstępnym w osadniku wstępnym a następnie poddawany dalszej przeróbce. Osad zmieszany trafi najpierw do zagęszczaczy grawitacyjnych, następnie do wydzielonej komory fermentacyjnej a na końcu będzie odwodniony w wirówce sedymentacyjnej. Osad o konsystencji stałej będzie wywożony na składowisko odpadów.

Budowa oczyszczalni ścieków pochłonie
. Budowa finansowana będzie z dwóch źródeł:

- NFOŚ w wysokości 70%

- ze środków własnych gminy w wysokości 30%

Okres spłaty zaciągniętych kredytów wyniesie 15 lat

- 54 -

---