2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Bilans zanieczyszczeń dopływających do
Bilans zanieczyszczeń dopływających do
reaktora biologicznego
reaktora biologicznego
Nog = (1-0,05) �" 67,7 = 64,3 [gN/m3]
Stopień usunięcia zanieczyszczeń w I� oczyszczania ścieków
Pog = (1-0,05) �" 13,8 = 13,1 [gP/m3]
(oczyszczanie mechaniczne) przyjęto wg krzywych Sierpa
Zawiesina ogólna � = 50% (50 � 60)
BZT5
BZT5
BZT5 � = 28% (25 � 30)
> 25(20)
> 5(4)
Pog
Nog
Nog � = 5% (5 � 10)
Pog � = 5% (5 � 10)
310,6
310,6
= 23,7 > 25(20)
= 4,8 > 5(4)
13,1
64,3
Stężenie zanieczyszczeń w dopływie do reaktora
Zog = (1- 0,50) �" 355,5 = 177,8 [g/m3]
BZT5 = (1- 0,28) �" 431,3 = 310,6 [gO2 /m3]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Bilans azotu
Bilans azotu
Denitryfikacja
Nitryfikacja
Stężenie azotu w dopływie do reaktora
64,3 [gN/m3]
Stężenie azotu przed denitryfikacją 48,4 [gN/m3]
Stężenie Norg w odpływie
- 2,0 [gN/m3]
Stężenie N-NO3 w odpływie* - 4,5 [gN/m3]
Stężenie N-NH4 w odpływie
- 1,5 [gN/m3]
Stężenie azotu przyswojonego
Stężenie azotu do denitryfikacji 43,9 [gN/m3]
- 12,4 [gN/m3]
(4,0%�SBZT5 doprowadzone do reaktora)
Saldo azotu do nitryfikacji 48,4 [gN/m3]
Saldo azotu do nitryfikacji
Stopień denitryfikacji
Stopień nitryfikacji
43,9
� = �"100% = 68,3%
48,4
64,3
� = �"100% = 75,3%
64,3
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Wymiarowanie reaktora BARDENPHO
Wymiarowanie reaktora BARDENPHO
Denitryfikacja Denitryfikacja
z predenitryfikacją osadu recyrkulowanego
z predenitryfikacją osadu recyrkulowanego
wstępna symultaniczna
(metodyka wg ATV 131P)
(metodyka wg ATV 131P)
Potencjał denitryfikacji PD (T=12�C)
(VD/VR) Potencjał denitryfikacji PD (T=12�C)
0,2 0,11 0,06
Temperatura procesu T=12�C
0,3 0,13 0,09
0,4 0,14
0,4 0,14 0,12
0,5 0,15 0,15
Potencjał denitryfikacji
przyjęto VD/VR = 0,4
�ł łł
"Nden 43,9 kgN - NO3
= = 0,14�ł śł
Wartość potencjału denitryfikacji PD > 0,15 oznacza niedobór związków
BZT5 310,6 kgBZT5 �ł
�ł
organicznych; należy rozważyć skrócenie czasu sedymentacji/usunięcie
osadników wstępnych i/lub dawkowanie zewnętrznego z
ródła węgla
w postaci np. metanolu.
1
2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Wymagany wiek osadu
Wymagany wiek osadu Jednostkowy przyrost osadu nadmiernego
dXj = f (WO, (Zog/BZT5))
Wielkość oczyszczalni
WO = 11 [d]
WO = 11 [d]
Cel oczyszczania <20000 RLM >100000 RLM
>100000 RLM
A
BZT5<1200[kg/d] A
BZT5>6000[kg/d] Zog 177,8
= = 0,57
Temperatura [�C] 10 12 10 12
12
BZT5 310,6
Usuwanie BZT5 bez
5 5 4 4
Jednostkowy przyrost osadu
nitryfikacji
Zog / BZT5
nadmiernego [kgsm/kg BZT5]
Usuwanie BZT5 z
10 8,2 8 6,6
nitryfikacją Wiek osadu [d] 4 8 10 15 20 25
Usuwanie BZT5 z nitryfikacją i denitryfikacją
Usuwanie BZT5 z nitryfikacją i denitryfikacją
0,4 0,79 0,69 0,65 0,59 0,56 0,53
(VD/VR) = 0,2 12,5 10,3 10,1 8,3
0,6 0,91 0,81 0,77 0,71 0,68 0,65
(VD/VR) = 0,3 14,3 11,7 11,4 9,4
0,8 1,03 0,93 0,89 0,83 0,80 0,77
(VD/VR) = 0,4 11,0
(VD/VR) = 0,4 16,7 13,7 13,3 11,0
1,0 1,15 1,05 1,01 0,95 0,92 0,89
(VD/VR) = 0,5 20,0 16,4 16,0 13,2
Usuwanie BZT5 z nitryf., 1,2 1,27 1,17 1,13 1,07 1,04 1,01
denitryf. i stabilizacją 25 Nie zalecane
osadu
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
dXj = 0,74 [kgsm/kg BZT5]
Dobowy przyrost osadu
"X = dxj � A
BZT5_us [kgsm/d]
A
BZT5_us= Qśr_d� (Sr - Se) [kg BZT5_us/d]
A
BZT5_us= 18445�(0,310 0,015)=5441,3 [kg BZT5_us/d]
"Xd = 0,74 � 5441,3= 4026,6[kgsm/d]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Usunięte stężenie fosforu
Biologiczne usuwanie fosforu
Biologiczne usuwanie fosforu
A
P
SP _ us = [gP / m3]
W wyniku nadmiarowego biologicznego usuwania
Qdsr
fosforu, zawartość fosforu w osadzie nadmiarowym
wynosi 3-5 % sm, przyjęto 5 % sm
201300
SP _ us = = 10,9[gP / m3]
18445
A
adunek fosforu usuwany z osadem
Pozostałe stężenie fosforu
nadmiernym
SP_b  SP_us = 13,1  10,9 = 2,2 [g P/m3] >1
A
P = 0,05 � "X [kg P/d]
konieczne strącanie chemiczne fosforu  zastosowano
A
P = 0,05 � 4026,6 = 201,3 [kg P/d]
strącanie symultaniczne za pomocą PIX-u
2
2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Ilość fosforu do chemicznego strącenia
Przyrost osadu z symultanicznym strącaniem
fosforu
SP_chem = 2,2 [g_P/m3]
*
Zog 192,8
Zapotrzebowanie żelaza
= = 0,62
BZT5 310,6
Fe = 3 � SP_chem [g_Fe/m3] = 3 � 2,2 = 6,6 [g_Fe/m3]
dXj = f (WO=11,0; (Zog*/BZT5= 0,62))
Ilość osadu chemicznego
= 0,78 [kgsm / kg BZT5]
TSchem = 6,8 � SP_chem [g/m3] = 6,8 � 2,2 = 15,0 [g/m3]
stąd: "Xd = 0,78� 5441,3= 4244,2[kg sm/d]
Zog*= Zog + TSchem = 177,8+ 15,0 = 192,8 [g/m3]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
WO �" "X
Objętość reaktora
Objętość reaktora
Wymiary reaktora
Wymiary reaktora
VR = [m3]
X
(przyjęto liczbę reaktorów n=2)
Stężenie osadu X [kgsm/m3]
VR
Metoda oczyszczania Z sedymentacją V1 = = 5835,8[m3]
Bez sedymentacji
2
wstępną
Bez nitryfikacji 2,5�3,5 2,5�3,5
przyjęto:
Z nitryfikacją
2,5�3,5 3,5�4,5
i denitryfikacją
głębokość reaktora H = 5[m]
R
Ze stabilizacją - 4�5
szerokość reaktora
BR = 36[m]
Z chemicznym
3,5�4,5 4�5
strącaniem fosforu
Powierzchnia reaktora
dla X = 4,0 [kgsm/m3]
11�" 4244,2
V1 5835,8
VR = =11671,6[m3] F1 = = = 1167,2[m2]
4,0 HR 5
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Komora beztlenowa (defosfatacji)
Długość reaktora
czas zatrzymania 1,5 [h]
F1 1167,2
L = = = 32[m]
Qd _ śr 18445
BR 36
V1_ B = �"tz = �"1,5 = 576,4[m3]
24 �" n 24 �"2
Rzeczywista objętość reaktora
Komora predenitryfikacji
V1_ R = L�" B �" H = 32�"36�"5 = 5760[m3]
czas zatrzymania 1,0 [h]
Qd _ śr 18445
V1_ PR = �"tz = �"1,0 = 384,3[m3]
Długość komory niedotlenionej (denitryfikacji)
24 �" n 24 �" 2
VD
* L = 0,4*32 = 12,8m]
A
ączna objętość komór
VR
Długość komory tlenowej
V1_ B +V1_ PR = 576,4 + 384,3 = 960,7[m3]
VD
(1- )* L = 0,6*32 =19,2[m]
przyjęto: HR= 5 m i LB+PR = 36 m
VR
3
2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Szerokość komór VB+ PR 960,7
BB+ PR = = = 5,3[m]
HR �" LB+PR 5�"36
Długość komory beztlenowej
1,5 1,5
LB = �" LB+PR = �"36 = 21,6[m] VB = 21,6�"5�"5,3 = 572,4[m3]
2,5 2,5
Długość komory predenitryfikacji
1,0 1,0
LPR = �" LB+PR = �"36 =14,4[m] VPR = 14,4 �"5�"5,3 = 381,6[m3]
2,5 2,5
Całkowita objętość reaktora
VC1 = V1_ R +VB +VPR = 5760 + 572,4 + 381,6 = 6714[m3]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
System mieszania
 W dużych zbiornikach z centralną System mieszania
System mieszania
System mieszania
przegrodą najczęściej stosuje się
W mniejszych zbiornikach o
mieszadła wolnoobrotowe, które
kształtach prostokątnym stosuje
ustawia się równolegle w osi
się głównie mieszadła
strumienia powstałego kanału
średnioobrotowe. Ustawia się je
obiegowego. Mieszadła wywołują
skośnie do ścian zbiornika aby
powolny, spokojny ruch cieczy w
wykorzystać w jak największym
jednym ustalonym kierunku.
stopniu odbicia strumienia cieczy
Zastosowanie kierownic na
od ścian. Wywołuje to w wielu
nawrotach zbiornika poprawia
miejscach zawirowania, które
cyrkulację w tych strefach
wspomagają proces mieszania.
Z reguły stosuje się w zbiorniku
jedno lub dwa mieszadła, na
prowadnicach umożliwiających
obrót mieszadła względem osi
prowadnicy.
www.redor.pl www.redor.pl
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Komora beztlenowa
Komora predenitryfikacji
(wskaz
nik mocy mieszania NJM = 5 [W/m3])
(wskaz
nik mocy mieszania NJM = 5 [W/m3])
Wymagana moc mieszania:
Wymagana moc mieszania:
NJM �"VPR 5�"381,6 NJM �"VB 5�"572,4
NM = = = 1,91[kW] NM = = = 2,86[kW]
1000 1000 1000 1000
Zastosowano mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR Zastosowano mieszadło średnioobrotowe firmy REDOR UMA
UMA 65/233/2,2-K-Cz o następujących parametrach: 80/263/4-K o następujących parametrach:
średnica śmigła  650 [mm] średnica śmigła  800 [mm]
obroty śmigła  232 [obr./min] obroty śmigła  263 [obr./min]
moc zainstalowanego silnika  Ns = 2,2 [kW] moc zainstalowanego silnika  Ns = 4 [kW]
4
2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Pompownie recyrkulacyjne
Pompownie recyrkulacyjne
Komora niedotleniona
Recyrkulacja wewnętrzna
(wskaz
nik mocy mieszania NJM = 4 [W/m3])
(Stopień recyrkulacji wewnętrznej NW = 300�400 [%],
przyjęto NW = 350 %, 2 mieszadła pompujące w reaktorze)
Wymagana moc mieszania:
Wydajność mieszadła
Qśr _ h _ dz �ł1055,5 �ł
NJM �"VD 4 �"2304 �ł �ł
NM = = = 9,22[kW ] QmP = �ł �łNW = �"350% = 923,6[m3 / h]= 0,26[m3 / s]
�ł �ł
�ł �ł
2 �" 2 2 �" 2
�ł łł
1000 1000 �ł łł
Zastosowano 2 mieszadła wolnoobrotowe firmy REDOR UMA Zastosowano mieszadła zanurzone pompujące firmy REDOR
125/80/4 o następujących parametrach: MPA 500/400/4,0 o następujących parametrach:
średnica śmigła  1250 [mm] średnica wirnika  500 [mm]
obroty śmigła  80 [obr./min] obroty śmigła  400 [obr./min]
moc zainstalowanego silnika  Ns = 4 [kW] moc zainstalowanego silnika  Ns = 4,0 [kW]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
System napowietrzania
System napowietrzania
Recyrkulacja zewnętrzna
(Stopień recyrkulacji zewnętrznej NZ = 50�100 [%],
Zapotrzebowanie na tlen (wg Eckenfeldera)
przyjęto NZ = 100 %, 2 pompy dla każdego reaktora)
Zapotrzebowanie tlenu na oddychanie biomasy
O2 = 0,1�"ŁX = 0,1�" X �"V1_ R �" 2 = 0,1�" 4 �"5760�" 2 = 4608[kgO2 / d]
Wydajność pompy
Zapotrzebowanie tlenu na usuwanie BZT5
Qśr _ h _ dz �ł1055,5 �ł�"100%
�ł �ł
O2 = 0,5�" A
BZT 5_ us = 0,5�"18445�" (0,310 - 0,015) = 2721[kgO2 / d]
QP = �ł �łNZ = �ł �ł = 263,9[m3 / h]= 73,3[dm3 / s]
�ł �ł
2�" 2 2 �" 2
�ł łł
�ł łł
Zapotrzebowanie tlenu na nitryfikację
O2 = 4,6�" A
N -NH 4 _ nit = 4,6 �"18445 �"0,0484 = 4107[kgO2 / d]
Zastosowano pompy firmy WILO typ EMU FA 25,31 Z
o następujących parametrach:
Odzysk tlenu w procesie denitryfikacji
O2 = -2,3�" A
N -NO2 _ D = -2,3�"18445 �"0,0439 = -1862[kgO2 / d ]
wydajność silnika 77,7 [m3/s]
wysokość podnoszenia H=9,1 [m H2O]
[kgO2 / d]
średnica wirnika: d=278 [mm] Razem średnie zapotrzebowanie na tlen: 9 574
masa pompy: m=120 [kg]
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Maksymalne zapotrzebowanie na tlen Zapotrzebowanie powietrza
ŁO2 9574
O2 _ max
O2 _ max = 1,25�"�ł �ł = 1,25�" = 498,6[kgO2 / h]
�ł �ł Qp = [m3 / h]
24 24
�ł łł O2 _1m3
498,6*1000
Zapotrzebowanie powietrza
Qp = = 10541[m3 / h]= 175,7[m3 / min]
47,3
Zastosowano dyfuzory SANITAIRE, dla których:
Stopień wykorzystania tlenu z powietrza dla H=4,7 [m]:
Wydajność 1 dmuchawy:
�=26-27[%]
Współczynnik dyfuzji: ą=0,65
Zawartość tlenu w powietrzu: 280 [g O2/m3]
Stacja dmuchaw (przyjęto, że w stacji będzie
zainstalowanych 7 dmuchaw, w tym 6 pracujących)
Wykorzystanie tlenu z 1 [m3] powietrza
Qp 10541
Q1_ dm = = = 1757[m3 / h] = 29,3[m3 / min]
O2_1m3 = 280 � 0,26 � 0,65 = 47,3 [g O2/m3]
6 6
5
2014-10-18
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych Katedra Technologii Środowiskowych
Wymagany przyrost ciśnienia "p (spręż):
Osadniki wtórne
Osadniki wtórne
Ciśnienie hydrostatyczne: 4,7 [m H2O]
Opory membrany dyfuzora: 0,3 [m H2O]
Przyjęto czas zatrzymania w osadniku wtórnym:
Straty w przewodach: 0,7 [m H2O]
tz = 4,0 [h]
Razem straty (spręż): 5,7 [m H2O]
Vcz _ os = tz �" Qsr _ h _ dz[m]
Dobrano dmuchawy firmy SPOMASZ Ostrów , typ DR 250 T
Vcz _ os = 4,0 �"1055,5 = 4222[m]
o parametrach:
Q = 31,0 [m3/min]
Objętość czynna jednego osadnika (przyjęto n=2)
"p = 600 [mbar]
n = 1480 [min-1] 4222
V1 = = 2111[m3]
p = 39,8 [kW]
2
ps = 45 [kW]
Katedra Technologii Środowiskowych
Katedra Technologii Środowiskowych
Z tabeli typoszeregu UNIKLAR-77 dobrano osadnik
wtórny typ ORwt-30:
Średnica osadnika D=30,0 [m],
Średnica komory centralnej D1=3,0[m],
Średnica leja osadowego D2=4,5[m],
Wysokość ściany bocznej H=3,9[m],
Pojemność czynna osadnika V=1750 [m3]
Rzeczywisty czas zatrzymania:
Vos 2�"1750
tz _ rz = = = 3,3[h]
Qśr _ h _ dz 1055,5
6