EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE
CUPRINS
I. ARGUMENT II.1. II.1. DATELE DATELE STATI STATIEI EI DE EPURAR EPURARE E SI ALEGE ALEGEREA REA TEHNOL TEHNOLOGI OGIEI EI DE EPURARE 2. PROIECTAREA GRATARULUI; 3. PROIECTAREA DEZNISIPATORULUI; DEZNISIPATORULUI; 4. PROIECTAREA SEPARATORULUI DE GRASIMI; 5. PROIECTAREA PROIECTAREA DECANTORULUI DECANTORULUI PRIMAR DE TIP LONGITUDINAL; 6. PROIECTAREA TREPTEI DE EPURARE BIOLOGICA; 7. PROIECTARE DECANTOR SECUNDAR . III.1. IMPACTUL STATIEI DE EPURARE EPURARE ASUPRA ASUPRA MEDIULUI 2. TEHNOLOGIA DE DE TRATARE A NAMOLULUI; 3. BILA BILANT NTUL UL ENER ENERGE GETI TIC C PE STAT STATIE IE SI SOLU SOLUTI TIII DE REDU REDUCE CERE RE A CONSUMULUI ENERGETIC 4. COSTUL APEI EPURATE; 5. ALEGER ALEGEREA EA UNEI UNEI TEHNOL TEHNOLOGI OGIEI EI DE EPURAR EPURARE E AVANS AVANSATA ATA CU JUSTIFICARE; 6. MANAGEMENTUL STATIEI DE EPURARE A APELOR UZATE. IV. BIBLIOGRAFIE
I. ARGUMENT Epurarea apelor uzate constituie ansamblul procedeelor fizice, chimice, biologice şi bacteriologice prin care se reduce încărcarea în substanţe poluante organice sau anorganice şi în bacterii în scopul protecţiei mediului înconjurător.(aer, sol, emisar etc.). Ea are ca rezultat obţinerea unor ape curate, în diferite grade de purificare funcţie de tehnologiile şi 2
echipamentele folosite, şi un amestec de corpuri şi substanţe care sunt denumite generic nămoluri. Staţiile de epurare reprezintă ansamblul de construcţii şi instalaţii, în care apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modifică în aşa mod calităţile, încât să îndeplinească condiţiile prescrise, de primire în emisar şi de îndepărtare a substanţelor reţinute din aceste ape. În prezent, staţiile de epurare pot fi clasificate în două mari categorii:
• Orăşeneşti; • Industriale. Staţiile de epurare orăşeneşti primesc spre epurare ape uzate menajere, industriale, meteorice, de drenaj şi de suprafaţă, în proporţii variabile. O dată cu industrializarea puternică a centrelor populate, se poate considera că nu mai există staţii de epurare care tratează numai ape uzate menajere. Procesele de epurare se clasifică în funcţie de principalele fenomene pe care se bazează în 3 categorii : a) procedeul de epurare fizică denumite în lucrările mai vechi şi mecanice b) procedeul de epurare biologică c) procedeul de epurare chimică a) Tehnologii de epurare mecanică , bazate pe procese de epurare mecanică, au ca scop:
• reţinerea corpurilor şi suspensiilor mari, operaţie realizată în instalaţii ca grătare;
• flotarea (separarea) grăsimilor şi uleiurilor, realizată în separatoare de grăsimi şi în decantoare, cu dispozitive de reţinere a grăsimilor şi uleiurilor;
• sedimentarea sau decantarea pentru separarea materiilor solide în suspensie
din apa uzată, prin instalaţii de deznisipare, decantare, fose septice şi decantoare cu etaj;
• prelucrarea nămolurilor, după cum se arată la procedeele de epurare mecano-biologice.
b) Tehnologii de epurare mecano-chimică
se bazează, în special, pe acţiunea
substanţelor chimice asupra apelor uzate şi au ca scop: epurarea mecanică, aşa cum a fost descrisă anterior;
• coagularea suspensiilor din apă, realizată în camerele de preparare şi dozare a reactivilor, de amestec şi de reacţie;
• dezinfectarea apelor uzate, realizată în staţiile de clorinare şi bazinelor de contact.
c) Tehnologii de epurare mecano-biologică ,
a proceselor mecanice şi biologice, având ca scop: 3
care se bazează pe acţiunea comună
• epurarea mecanică, aşa cum s-a arătat mai înainte; • epurarea naturală a apelor uzate şi a nămolurilor, realizată pe câmpuri de irigare şi filtrare, iazuri biologice, pentru apele uzate, şi în bazine deschise, de fermentare naturală a nămolurilor, pentru nămoluri;
• epurarea artificială a apelor uzate şi a nămolurilor, realizată în filtre biologice, bazine cu nămol activ, aerofiltre, filtre biologice scufundate şi turn etc. (pentru apele uzate), iar pentru nămoluri, în fose septice, concentratoare sau îngroşătoare de nămol, platforme pentru uscarea nămolului, filtre vacuum şi presă, incineratoare.
II.1. DATELE STAŢIEI DE EPURARE ŞI ALEGEREA TEHNOLOGIEI DE EPURARE Să se proiecteze o staţie de epurare pentru un oraş cu un număr de locuitori de 145 000. Se consideră următoarele date:
• • • • •
Debitul orar minim Q0 min= 108 l/s; Debitul orar maxim Q0 max= 255 l/s; Debitul zilnic mediu Qzi med= 155 l/s; Debitul zilnic maxim Qzi max= 185 l/s; Concentraţia de suspensii gravitaţionalCSSG=355 mg/l;
solide
separabile
• Încărcarea organică CBO 5= 649 l/s; • Concentraţia suspensiilor neseparabile gravitaţional C SS= 108 mg/l;
• Concentraţia de grăsimi şi uleiuri C G= 209 mg/l; • Concentraţia de substanţe anorganice dizolvate C diz= 304 mg/l;
• Concentraţia de compuşi de N C N= 53 mg/l; • Concentraţia de compuşi de P C P= 26 mg/l. Ţinând cont de datele de mai sus pentru staţia de epurare voi alege tehnologia de epurare mecano - biologică. Această tehnologie are următoarea schemă: II.2. Proiectarea grătarului
4
Construcţiile specifice reţinerii corpurilor şi suspensiilor mari sunt gratarele şi sitele, în care se reţîn hârtii, cârpe, materiale plestice etc. Dacă apa este pompată in staţia de epurare, sitele şi grătarele sunt aşezate înainte staţiilor de pompare. Grătarele sunt echipamente destinate reţinerii prin blocare a corpurilor mari, a flotanţilor şi a semiflotanţilor din apă. Ele reţin circa 3..5% din cantitatea de corpuri transportate ceea ce reprezintă 6…20 dm 3/locuitor şi an. Grătare sunt formate din panouri cu bare paralele, echidistante, amplasate în calea apei uzate. Proiectarea se realizează la debitul de calcul: Qc=2Q0 max=2*255=510 l/s
Distanţa dintre barele grătarelor (lumina grătarului) are valori diferite pentru cele două cazuri: - pentru grătarele rare distanţa dintre bare este: b= 2,5….5 cm; - pentru grătarele dese distanţa dintre bare este: b= 1,5….2,5 cm. Grătarele rare au rolul de a reţine materii grosiere din apa uzată intrată în staţie. Grătarele dese au rolul de a reţine corpurile grosiere din apa uzată. Am ales dinstanţa dintre bare b = 2,5 cm şi un grătar des. Lăţimea barelor este s=0,8….1,2 cm şi am ales s=1 cm. Camera grătarelor trebuie să aibă o lăţime mai mare decât canalul de acces, iar, imediat în aval de grătar, radierul trebuie să fie coborât cu 7,5-15 cm. Lăţimea camerei grătarului este:
B =
∑
b
s + b b Qc
∑b = v
g max
× hmax
vg max = 0,4…1 m/s şi am ales vg max= 1 m/s. hmax= înălţimea apei în faţa grătarului care se alege ≈ 500-600 mm = 0,6 m
B= este o lăţime standard după ce e calculat se ia din catalog un B st
∑b = v
Qc
g max
× hmax
=
5
510 × 10 1 × 0,6
−3
= 0,85 m
hmax=600mm
B =
∑
s + b b x b
= 0,85 x
1 + 2,5 2,5
= 1,19 m
B standardizat = 1,250 m Numărul de bare:
N bare
2 B 1,250 ×10 = = = 35 ,71bare ≈ 36 bare 2,5 +1 b + s
Verificare: Vg max = 0,4 …1 m/s Vg max
Oc
∑ b xh
=
max
0,510 =1 m / s 0,850 x 0,6
Viteza apei în amonte de grătar, V a, trebuie să fie suficient de mare, pentru a nu se
produce depunerea suspensiilor din apă şi, în acelaşi timp, să nu depăşească anumite limite, pentru a nu disloca reţinerile de pe grătar. Viteza apei în amonte de grătartrebuie să se încadreze în intervalul Va = 0,4 ÷ 0,9 m/s V a = C Rh I unde:
C =
1
1
Rh6 , (1/n se ia din catalog în Îndreptarul de calcule hidraulice pentru
n cazul betonului de condiţie medie). B × hmax A 1,250 x 0,6 Rh = = = = 0,306 B + 2hmax B + 2hmax 1,250 + 2 x 0,6 I=0,001. Se alege din îndrumar n=0,016 Va
= 51,305 x 0,306 x
c = 1/0,016 x 0,3061/6 = 51,305
1 = 0,897 m / s care aparţine intervalului 0,4÷ 0,9 m/s 1000
Deci, am observat ca s-au verificat condiţiile urmând sa-mi aleg gratarul : Tip grătar 1,25 M Putere P = 0,75 KW
6
Cantitatea de reţineri pe grătar se determină în funcţie de distanţa dintre barele grătarelor conform tabelului următor: b[cm]
1,6
2
2,5
3
4
5
[dm3/loc.an]
6
5
3,5
3
2,5
2
Pentru b=2,5 cm 145 000 x 3,5= 507500 dm 3/loc.an. Pierderea de sarcină prin grătare, Δh, trebuie aleasă astfel încât să nu se producă un remuu prea mare, care să pună sub presiune vanalul de ape uzate, care intră în staţie. Pierderea de sarcină se calculează cu relaţia:
∆h = ξ
V a2 2 g
sin α
α = unghi de înclinare a grătarului 60 0-700 (aleg α=600); ξ = în funcţie de mai mulţi parametri; ξ = k1k2k3, 2 100 unde: k 1 = m = 60% ÷ 80% ⇒ m = 75% ⇒ k 1 = 1,78
m
k2- coeficient în funcţie de forma barelor: -secţiune rotundă 0,74 se alege valoare pentru secţiune rotundă
b=
k3=f(a,b)
e e + s
k 2=0,74;
2 h 0,25 + e hmax
a =
e=2,5 cm; hmax= 0,6 m; s=1 cm; h= 1m b=0,714 şi a = 0,616 prin interpolare din tabelul de mai jos k 3= 0,728
0 0,2 0,4
0,1 245 230 221
0,2 51,5 48 46
0,3 18,2 17,4 16,6
0,4 8,25 7,7 7,4
0,5 4 3,75 3,6
7
0,6 2 1,87 1,8
0,7 0,97 0,91 0,88
0,8 0,42 0,4 0,39
0,9 0,13 0,13 0,13
1,0 0 0,01 0,01
0,6 0,8 1,0 1,4 2 3
199 164 149 137 134 132
42 34 31 28,4 27,4 27,5
15 12,2 11,1 10,3 9,9 10
6,6 5,5 5,0 4,6 4,4 4,5
3,2 2,7 2,4 2,25 2,2 2,24
1,6 1,34 1,2 1,15 1,15 1,17
0,8 0,66 0,61 0,58 0,58 0,61
0,36 0,31 0,29 0,28 0,28 0,31
0,13 0,12 0,11 0,11 0,12 0,15
Cu cele 3 valori pentru k se obţinem ξ= 0,959
∆h = 0,959
0,897
2
2 × 10
sin 60
0
= 0,0372
Grătar plan cu curăţire manuală: 1. umplutură din beton; 2. bară LT 60X8; 3. traversă; 4. pasarelă
8
0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,06
Schema grătarului GPM
II.3. Proiectarea deznisipatorului
9
Deznisipatoarele sunt bazine care se folosesc pentru separarea din apele uzate a particulelor minerale mai mari ca 0,2 mm. Deznisipatoarele sunt folosite,în prezent, în mod curent, pentru apele uzate provenite din reţele dimensionate atât în sistem divizor, cât şi unitar. Deznisipatoarele care tratează ape uzate provenite din sistemul unitar sunt folosite, de obicei, numai pentru debite care depăşesc 3000 m 3/zi(circa 10000 loc). Noi avem un debit de 15984 m 3/zi cu 145 000 locuitori. În realitate, pe lângă substantele minerale se reţin în deznisipatoare şi cantitaţi reduse de substantr organice care sunt purtate de particulele minerale sau sunt antrenate de către acestea în tinpul căderii sau care având o viteză de sedimentare egală cu aceea a particulelor minerale se depun înpreună cu acestea, în special la viteze mici. Proiectarea deznisipatorului se realizează la debitul de calcul egal cu de 2 ori debitul orar maxim. Qc=2Q0 max= 2*255 = 510 l/s Adâncimea H este între 1,5 şi 4 m cu pasul de 0,25. La un deznisipator, trebuie prevăzute minim 2 compartimente, ele fiind exploatate periodic, alternativ. Se recomandă ca lăţimea unui compartiment să nu depăşească 3,0 m, n compartimente = 2. Secţiunea transversală a deznisipatoarelor orizontale se determină cu relaţia:
Atr
=
Qc V 0
unde: Qc – este debitul de calcul al deznisipatorului, [m 3/s]; V0 – viteza orizontală, [m/s]; Viteza orizontală se va determina în funcţie de diametrul particulelor reţinute în deznisipator. Se consideră ca diametrul particulelor reţinute este de 0,2mm şi din tabelul următor va rezulta viteza orizontală.
V0=19
V[cm/s]
41
30
19
13
d[mm]
1
0,5
0,2
0,1
cm/s = 0,19 m/s
Qc 0,510 = = 2,684 m 2 2 Atr B + b V o 0,19 H ⇒ B = − b = 1,684 m ⇒ Atr = 2 H H = 2m Atr =
B=2
m (din catalog) se alege din catalog curăţătorul deznisipator tip NA->Nd2-2 cu o suflantă tip SRD 20-7,5 Secţiunea orizontală a deznisipatorului se calculează după formula: 10
Ao = α
Qc V s
unde: α = coeficient ce ţine seama de mai mulţi parametri, şi de aceea se ia 2,2 pentru o eficienţă de 85%; Vs = viteza de sedimentare, [m/s] care se determină tot în funcţie de diametrul particulelor reţinute în deznisipator; Vs[cm/s] d [mm] d=0,2
mm
14 1
7,2 0,5
2,3 0,2
0,7 0,1
Vs=2,3 cm/s= 0,023 m/s
Ao=48,78 m2
Lungimea deznisipatorului se calculează cu formula: L=Ao/B=48,78/2=24,39 m Se recomandă ca raportul între lungimea şi lăţimea deznisipatorului să fie cuprins între 10 şi 15. L/B=24,39/2=12,195
se încadrează între 10 şi 15.
Puterea pentru deznisipatorul de L=24,39 m şi B=2 m este de 0,63 kW cu o rotaţie de 750 rot/min. II.4.V.Proiectarea separatorului de grăsimi
Separatoarele grăsimi se prevăd adeseori la staţiile de epurare şi la unităţile care evacuează în reţeaua publică de canalizare ape cu concentraţii mari de uleiuri minerale, acizi graşi, grăsimi şi alte substanţe plutitoare. Scopul flotării este separarea din apele uzate, a uleiurilor, grăsimilor sau a altor substanţe, mai uşoare decât apa, care se ridică la suprafaţa acesteia, în zonele liniştite şi cu viteză orizontală mică. Proiectarea se realizează la un debit de calcul Qc = Qzi max = 0,185 m 3/s. Suprafaţa orizontală (de separare) se calculează cu formula:
Ao =
Qc va
Qc este debitul de calcul = Qzi max=185 l/s=0,185 m3/s. va reprezintă viteza ascensională minimă şi ia valori între 8 şi 14 m 3/m2h. va=12 m/h
Ao
= 0,185 × 3600 = 55,5m 2 12
11
Normativele prevăd un timp de separare de t a= 5…10 min; timpul mic se consideră în cazul insuflării de aer în bazin. Lăţimea bazinelor de separare se recomandă a fi B=2,0…4,0 m Adâncimea H=1,2…2,75 m, iar lungimea L<20 m. Se aleg următoarele valori: ta=8 min=480 sec
volumul separatorului: V=taQc=480*0,185=88,8 m3
B = 3m
⇒ Atr = H = 2m L =
V 2 Atr
=
88,8 2×4
B + b 2
H =
3 +1 2
2 = 4m
2
= 11,1 m
Se verifică viteza ascensională. Se calculează valorile efective pentru arii: Aoef = 2 × B × L = 2 × 3 ×11,1 = 66 ,6m 2 V ef = 2 × Atr × L = 2 × 4 ×11,1 = 88,8m 3 vaef =
Qc
=
0,185
= 2,77 ×10 −3 m / s ⇒ va = 10 m 3 / m 2 h
Aotr 66 ,6 Volumul de substanţe separate se apreciază la 1-5 dm 3/om şi an.
Pentru distribuţia prin plăci poroase, cantitatea de aer insuflată prin radier se ia 0,3m aer/m3apă uzată şi oră, iar în cazul distribuţiei prin tuburi perforate, 0,6m 3aer/m3apă uzată şi oră. Se optează pentru cazul când avem tuburi 0,3 m3aer/m3apă uzată şi oră. Qaer =0,185*0,3*3600= 199,8 m 3/h 3
Am ales din catalog o suflantă cu rotor de distribuţie SRD20-N 1000 rot/min cu o putere P= 2,7 kW. Conform tabelului pot alege o suflantă suflantă de la ASIO SRL tip LUTOS
DT 10/40 şi chiar mai multe în funcţie de pre
12
siunea dorită.
O suflantă LUTOS DT arată astfel:
13
14
II.5. Proiectarea decantorului primar
Decantorul longitudinal este în general folosit ca decantor primar pentru separarea particulelor din apele uzate brute, decantoare pentru ape de consum în procese de tratare, se paratoare pentru apele uzate din industra petrochimică şi, cu formă uşor modificată la deznisiparea apelor uzate. Ele se construiesc astfel încât să funcţioneze în flux continuu şi au scopul de a reţine suspensiile floculente din apele uzate. Proiectarea decantorului primar se calulează la Qc=Qzimax=185 l/s=0,185 m3/s. Concentraţia de suspensii solide separabile gravitaţional CSSG=355 mg/l. Pentru determinarea timpului de retenţie t r se va proceda astfel: -se alege o valoare pentru eficienţă, pentru ε şi din tabelul următor se determină valoarea pentru w [m3/m3h]; ε [%]
C ≤ 200
200≤C≤300
C ≥300
II.5. Proiectarea decantorului primar
Decantorul longitudinal este în general folosit ca decantor primar pentru separarea particulelor din apele uzate brute, decantoare pentru ape de consum în procese de tratare, se paratoare pentru apele uzate din industra petrochimică şi, cu formă uşor modificată la deznisiparea apelor uzate. Ele se construiesc astfel încât să funcţioneze în flux continuu şi au scopul de a reţine suspensiile floculente din apele uzate. Proiectarea decantorului primar se calulează la Qc=Qzimax=185 l/s=0,185 m3/s. Concentraţia de suspensii solide separabile gravitaţional CSSG=355 mg/l. Pentru determinarea timpului de retenţie t r se va proceda astfel: -se alege o valoare pentru eficienţă, pentru ε şi din tabelul următor se determină valoarea pentru w [m3/m3h];
ε = 55% - 60%
ε [%]
C ≤ 200
200≤C≤300
C ≥300
40…45
2,3
2,7
3
45…50
1,8
2,3
2,6
50…55
1,2
1,5
1,9
55…60
0,7
1,1
1,5
w=1,5 m3/m2h
- pentru w găsit se alege o valoare pentru H med şi din tabelul al doilea se va scoate valoarea
corespunzătoare pentru t r :
Hmed=
3m
w [m3/m2h]
Hmediu[m] 2
2,5
3
1
2
2,5
3
1,4
1,6
1,8
2,25
1,7
1,25
1,4
1,75
prin interpolare tr = 1,928 h
Volumul decantorului: V=Qc*tr= 0,185*3600*1,928 = 1041,12 m3 Aria orizontală: Ao
= Qc = 0,185 x3600 = 444 m 2 w
1,5
15
Aria transversală: Atr =
Qc
vo ≤ 10mm / s
vo
-se alege vo= 10 mm/s = 0,01 m/s
⇒ Atr =
0,185 0,01
= 18 ,5m 2
Lungimea decantorului : L=vo*tr= 0,01*1,928*3600 = 69,40 m Înălţimea utilă: hu=w*tr = 1,5*1,928 = 2,892 m Lăţimea decantorului: B =
Ao
444
=
= 6,377 m
din catalog avem lăţimea
L 69,40 standard Bst= 7 m cu Lmax= 60 m şi P=0,4 kW. Se alege din catalog Raclorul de tip
DLP7. Se recalculează: Atr = Bst*hu = 7*2,892 = 20,444 m2 Ao = Bst*L = 7*60 = 420 m2 V = Atr*L = 20,444*60 = 1214,64 m2
Verificare: 4*Bst ≤ L ≤ 10*Bst
28 ≤ 60 ≤ 70
L/10 ≥hu ≥ L/25
6 ≥ 2,892 ≥ 2,4
Volumul total de nămol depus: V n ρn= 1100 kg/m3
ε=55%
ε
=
×
ρ n
C S SG × Qc ×
1 00 1 0 0− p
Qc=0,185 m3/s
Pentru determinarea timpului t trebuiesc determinate: t= tCA+tCP+tm
=
t CA
- tCP timpul cursei pasive,
t CP =
L vCA L vCP
=
69,40 1,2
= 57,833min
= 69,40 = 28,916 min 2,4
- tm timpul mort = 5 min
t= tCA+tCP+tm = 57,833+28,916+5 = 91,749 min = 5504,94 sec
16
t
CSSG=355 mg/l = 0,355 kg/m3
p=95%
- tCA timpul cursei active,
×
Geometria nămolului: nămolul se depune în decantor sub forma unei pene cu pantă 0,008 determinată experimental
V n =
0,55 1100
× 0,355 × 0,185 ×
100 100 − 95
× 5504 ,94 = 3,615 m3
V = a + b × L × B 3,615 = a + b × 69,40 × 7 n 2 b = 0,2846 2 ⇒ ⇒ b a − b a − a = −0,2706 tg β = 0,008 = β ≈ 69,40 L
3,615 = 1 × h × L × 7 1 1 h1 = 0,0866 2 a<0⇒ ⇒ ⇒ h1 L 11 , 362 = 1 0,008 = L1 hlama
=
1
α
2 1
L
−
L12
αβ + 1
=
1 20
11,362
2
−
11,362
2
20 × 0,008 + 1
= 0,210 m
H=hu + hd + hs + hn = 2,892 + 0,0682 + 0,5 + 0,3 = 3,7602 m
Debitul de nămol: Q =
V n t CA
=
3,615 57,833 × 60
× 1000 = 3,75 l / s
II.6.Treapta de epurare biologică
Obiectivul principal al treptei biologice de epurare este îndepărtarea substanţelor solide organice nesedimentabile, precum şi stabilizarea materiilor organice din nămoluri. Este un proces flexibil care se poate adapta uşor la o multitudine de ape uzate, concentraţii şi compoziţii.Procesele biologice sunt precedate de o treaptă fizică de epurare care are rolul de a reţine substanţele sedimentabile şi sunt urmate de o decantare secundară destinată reţinerii produşilor rezultaţi din epurarea biologică. Treapta de epurare biologică se proiectează la debitul de calcul Q c=Qzi max => Qc=185 l/s=0,185 m3/s. Gradul de epurare: E = 1 −
CBO5 f CBO5i
= 1− 17
15 649
= 0,9768
Încărcarea organică a bazinului de aerare:
I ob = 5 1 − E = 5 1 − 0,976 = 0,760
kgCBO 5
m 3bazin zi
Încărcarea organică a nămolului activ:
I on
=
5(1 E ) −
=
5(1
0,9768 )
−
=
0,12
kg CBO
5
3 mbazin zi
Concentraţia de substanţă solidă uscată în amestecul din bazin: ρ
= 1000 ÷ 1200 kg / m 3
S =
I ob
6,334 S 100 = 0,760 = 6,334 kg SSU ⇒ × = × 100 ⇒ S = 0,5758% 3
0,12 ρ mbazin Se alege indicele de nămol IVN se alege 50…150 mg/l Rata de recirculare a nămolului:
I on
β =
Q R QC
=
100 × S [ %] × IVN 100 − S [ %] × IVN
=
1100
IVN= 60 mg/l.
100 × 0,5758 × 60 100 − 0,5758 × 60
= 52,671 %
Debitul total ce intră în bazin: QT = QC + Q R = QC (1 + β ) = 185 (1 + 0,52 ) = 281 ,2 l / s Încărcarea organică totală ce intră în bazin într-o zi: CBO 5T = CBO 5 × QT = 649 ×10 −6 × 281,2 × 24 × 3600 = 15767 ,896
kg CBO 5 zi
Nămolul în exces: N ex
=
4
5(1
E )
−
=
4
5(1
Oxigenul necesar:
18
0,976
−
)
=
0,588
kg SSU 3 mbazin zi
On
0,02 0,02 = CBO5T 0,5 E + = 20834,646 kgO2 / zi = 15767,896 0,5 × 0,976 + 1 − E 1 − 0 , 976
Capacitatea de oxigenare: 1,1 × On
1,1× 20834 ,646 kgO 2 = 868 ,1102 α × 24 ⇒ CO = 1,1 × 24 h α = 0,65 ÷1,2 ⇒α = 1,1 CO =
Debitul de aer:
0,21 × ρ ox10 C × η ox 868,1102 = 13149,241 kg aer η ox = 6%...25 % ⇒ η ox = 22 % ⇒ Qaer = 0, 21 × 1,429 × 0,22 h 3 1 , 429 / ρ = kg m ox 10 C Q aer
CO
=
0
0
ales o suflantă N-SRD-94 care merge pentru un debit Q aer =10595,68 m3aer/h cu un P = 143 Kw. Volumul bazinului de aerare: am
V =
CBO 5T
=
15767 ,896
= 20747 ,231 m 3 bazin
0,760 I ob -voi folosi 5 bazine, fiecare bazin având un volum V=4149,446 m3.
Timpul de aerare:
t a
=
V QT
=
20747,231 281,1× 10
−3
× 3600
= 20,49 h pentru 1 bazin ta= 4,1h
Vârsta nămolului: τ n
=
S × t a 24 × C SS
=
6,334× 20, 49 24 × 108× 10
−3
= 50,08 zile vârsta pentru 1 bazin 10,016 zile
Dimensionarea bazinului: H=3…5 m
H=5m
19
B = 10 m
Lungimea bazinului: L =
V Atr
=
V
= 4149,446 = 82,988 m B × H 5 × 10
Cantitatea maximă de aer: Qmax aer =
On qO2
qO = CO 10 × H ' 3 CO 10 = 10 gO 2 / m aer m ad bazin ⇒ qO H ' = H − h ' ⇒ H = 4,6m h = 0,4 m = 5,242 m 3 / s 2
2
20834 ,646 = ⇒ Qmax aer = −3 46 10 3600 24 × × × 3 = 46 gO 2 / m aer
Energia brută consumată: Pb=Qmax aer*H’*p,unde p= 6 Wh/m3aermadancime bazin=P=5,242*3600*4,6*6= =520,845 kW
20
II.7. Proiectare decantor secundar
Decantoarele secundare sunt o parte componentă deosebit de importantă a treptei de epurare biologică şi au scopul de a reţine nămolul, materiile solide în suspensie, separabile prin decantare (membrana biologică sau flocoanele de nămol activ, evacuate o dată cu apa uzată din filtrele biologice, respectiv din bazinele cu nămol activ). Proiectarea decantorului secundar de tip radial se realizează la debitul de calcul Q C egal debitul total calculat în treapta biologică. QC=Qzi max+QR =QT QC=QT=281,2 l/s=0,2812 m3/s=1012,32 m3/h= 24295,68 m3/zi.
Volumul decantorului este : 21
V=QT*tr , unde tr=2,5h…3h V=1012,32*1,76=1781,68 m3
tr=3h
Secţiunea orizontală este: Ao=QT/w, unde w=1,7m/h Ao=1781,68/1,7= 595,482 m2
Înălţimea utilă: hu=w*tr
hu= 1,7*3 = 2,992m
Ao =
D
π
4
2
⇒ D =
4 Ao
=
4 × 595,482
π
= 27,535m
π
Se alege din catalog diametrul standard D=28 m şi corespunzător acestui diametru se alege Raclor DRSH- 28 cu o putere P=0,37*2 kW.
Se verifică: 6≤
D hu
15 ≤
D
≤ 10 ≤ 20
pentru D
= 16...30m
pentru D
= 30...50m
hu D=28 m 6≤9,35≤10 se verifică prima condiţie condiţie. III.1. Impactul staţiei de epurare asupra mediului
Majoritatea staţiilor de epurare din ţara noastră dispun numai trepte de epurare mecanică şi biologică. În prezent treapta de epurare biologică a devenit necesară, aproape în toate staţiile de epurare, datorită numărului mare de industrii şi creşterii numărului pupulaţiei la oraşe.Pentru ca organismele să dezvolte o activitate maximă, biomasa trebuie să fie alimentată ritmic şi în cantităti suficiente. Procesul de epurare poate fi prejudiciat prin dezvoltarea peste măsură a biomasei; astfel, prin îngroşarea membranei sau prin mărirea volumului de flocoane, scade atât capacitatea de oxidare, cât şi gradul de epurare a apelor uzate şî de aici o serie de influente negative asupra mediului, Treapta mecanică permite reţinerea substanţelor în suspensie, decantabile şi grăsimile, în timp ce treapta biologică asigură îndepărtarea parţială a substanţei organice aflată fie sub formă dizolvată, fie sub formă coloidală. Din nefericire, nu sunt reţinute o serie de substanţe denumite rezistente sau refractare, ca de exemplu compuşi ai azotului
22
(N), fosforului (P), metale grele, micropoluanţi organici persistenţi, pesticide, anumiţi germeni patogeni, precum şi alte substanţe nebiodegradabile. Aceste substanţe sunt prezente în efluentul epurat mecano-biologic şi ajung în emisar. Dacă acesta constituie sursă de alimentare cu apă pentru comunităţile din aval de punctul de deversare, efectul lor cumulativ şi expunerea continuă a oamenilor la aceste substanţe, poate avea efecte negative (uneori chiar letale) asupra sănătăţii umane. În plus, unele dintre ele constituie hrană ideală pentru alge şi plante acvatice. Impactul descărcării apelor uzate epurate mecano-biologic (conţinând poluanţi reziduali de tipul celor amintiţi anterior) în emisarii naturali se manifestă pe planuri diverse, de la afectarea sănătăţii umane, până la probleme complexe de natură ecologică, tehnică şi economică. Germenii patogeni, viruşii, compuşii azotului din efluentul epurat mecano- biologic periclitează sănătatea oamenilor. Gazul amoniac este toxic, având efecte cumulative subletale, încetinind creşterea şi dezvoltarea copiilor şi a adolescenţilor. Cei mai periculoşi sunt azotiţii, atât pentru oameni (produce cancerul gastric), cât şi pentru fauna acvatică. Azotaţii reprezintă o formă mai puţin periculoasă, nederanjantă pentru adulţi (poate determina anumite afecţiuni gastrice); pentru nou-născuţi însă, provoacă methemoglobinemia (boala albastră). Existanţa poluanţilor reziduali în efluentul epurat mecano-biologic are efecte negative şi asupra mediului, asupra peisajului, deoarece: Se produce eutrofizarea lacurilor şi a râurilor cu curgere lentă (fenomen datorat compuşilor de azot şi de fosfor, substanţe nutritive pentru alge şi microplancton, constând în dezvoltarea accelerată şi masivă a microplanctonului şi vegetaţie acvatice); Consumă oxigenul dizolvat din apa lacurilor şi a râurilor cu curgere lentă, conţinututl în oxigen al straturilor de adâncime fiind şi aşa foarte sărac. Nămolul căzut pe fundul lacurilor intră în fermentaţie anaerobă şi la fluctuaţii de nivel se produc mirosuri neplăcute; Variaţia de pH modifică echilibrul ionic din apa emisarilor, apa devenind toxică pentru fauna piscicolă; Se modifică culoarea apei emisarilor cu toate consecinţele (în special asupra peisajului) care decurg din aceasta. Nu trebuie omise efectele tehnico-economice ale deversării efluenţilor epuraţi mecano-biologic, conţinând substanţe reziduale, în emisarii naturali, în sensul că: Se impun tehnologii de tratare a apei pentru potabilizare, complicate tehnic şi costisitoare din punct de vedere economic; Apele sunt îmbogăţite cu uleiuri eterice care imprimă gust neplăcut şi sunt foarte greu de îndepărtat în procesele de tratare pentru potabilizare; Datorită eutrofizării sunt împiedicate activităţile legate de navigaţie şi agrement. O dată cu dezvoltarea cunoaşterii ştiinţifice a elementelor poluante găsite în apa uzată, precum şi disponibilitatea unei baze informaţionale extinse, provenită din studiile de
23
monitorizare a mediului, cerinţele impuse pentru calitatea efluentului epurat descărcat în mediul înconjurător, au devenit tot mai stricte.
III.2. Tehnologia de tratare a nămolului
Scopul tratării nămolurilor este mineralizarea materiilor organice din acestea, pentru a obţine, astfel, atât reducerea volumului, respectiv posibilitatea de tratare mai uşoară a acestora, precum şi cantităţi importante de gaz metan, folosind în principal la nevoile staţiei de epurare. Nămolurile fermentate sunt aproape lipsite de miros şi pot fi folosite ca atare sau în diferite scopuri, după ce sunt tratate. Gazul de nămol este produsul cel mai important al fermentării nămolului. Utilizarea lui în staţia de epurare conduce la satisfacerea, aproape în totalitate, a energiei necesare epurării. Gazul de nămol conţine aproximativ 30% bioxid de carbon şi 70% metan şi, în cantităţi mici, câteva procente de azot, oxigen, hidrogen sulfurat, vapori de apă. El aste greu de identificat, deoarece nu are miros; amestecat cu mercaptan, care îi dă un miros specific, devine uşor detectabil. În urma fermentării nămolului rezultă gaze care sunt înmagazinate în rezervoare de gaz. Rezervoarele de gaz constau dintr-o cuvă circulară de beton armat, în care se aşează un clopot metalic cilindric, a cărui bază superioară este închisă. Principalele obiective ale tratării nămolului sunt: reducerea volumului acestuia, în continuare, prin deshidratare; stabilizarea, micşorarea sau reducerea completă a pericolului prezentat de nămolul fermentat, din punct de vedere sanitar; realizarea unor condiţii corespunzătoare utilizării lui. În procesul de tratare a nămolurilor se deosebesc trei faze sau tipuri de tratare: preliminare, în scopul pregătirii (îngroşării) nămolului, în vederea tratării ulterioare; deshidratare şi deshidratare avansată. Îngroşarea se produce în aşa numitele îngroşătoare sau concentratoare de nămol şi este practicată uneori, şi înainte de a se introduce nămolul în bazinele de fermentare. Îngroşătoarele de nămol sunt asemănătoare decantoarelor radiale având prevăzute, pentru accelerarea îngroşării, o serie de bare metalice, perpendiculare pe radier, care se rotesc cu o viteză de 1 rot/h. Elutrierea nămolului are scopul de a îndepărta din nămolul fermentat, coloizii şi particulele fin dispersate, ceea ce condice la scăderea rezistenţei specifice la filtrare, respectiv la o eficienţă mai mare a filtrării nămolului. Coagularea sau condiţionarea chimică a nămolului are drept scop modificarea structurii nămolului, aceasta conducând la micşorarea rezistenţei specifice la filtrare şi uşurarea sarcinii de deshidratare a nămolului în filtrele presă sau cu vacuum.
24
nămolurilor continuă procesul de reducere a procentului de umiditate a nămolului. Deshidratarea se realizează prin: - procedee naturale (pe platforme de uscare şi iazuri de nămol); - procedee artificiale (pe filtre presă, pe filtre cu vacuum, în centrifuge etc.). Platformele pentru uscarea nămolului sunt construcţii executate la suprafaţa solului, caracterizate prin natura stratului de susţinere. Referitor la proiectarea platformelor de uscare a nămolului, menţionăm că suprafaţa acestora este în funcţie de felul nămolului şi condiţiile climatice, sistemul de canalizare din care provin apele uzate şi caracteristicile acestor ape, alcătuirea staţiei de epurare. Deshidratarea avansată . După deshidratare nămolul mai conţine cantităţi importante de materii organice, umiditate, respective volumul acestuia este mare şi periculos din punct de vedere sanitar. Deshidratarea
mediului.
25
