OBLICZENIA CZĘŚCI BIOLOGICZNEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW REALIZOWANEJ W TECHNOLOGII SBR

Założenia wstępne Procesy oczyszczania ścieków w sekwencyjnych reaktorach biologicznych obejmują przede wszystkim: Usuwanie organicznych związków węgla, Usuwanie związków azotowych w procesach nitryfikacji i denitryfikacji, Usuwanie związków fosforu na drodze biologicznej wspomaganej chemicznym strącaniem, Symultaniczną stabilizację tlenową osadu nadmiernego.

Założenia wstępne Czas trwania cyklu, Charakterystyczne parametry w procesie sekwencyjnych reaktorów biologicznych to: Czas trwania cyklu, Czas trwania pojedynczej fazy w cyklu, Liczba cykli w ciągu doby w pojedynczym reaktorze, Objętość porcji dekantowanych ścieków, Objętość porcji osadu nadmiernego odprowadzanego z reaktora, Pojemność czynna reaktora, Współczynnik wymiany, rozumiany jako iloraz objętości napełniania reaktora do pojemności czynnej reaktora.

Bilans azotu Stężenie azotu amonowego do usunięcia na drodze nitryfikacji [mg/l]: Sp-TKN – stężenie azotu Kieldahla w dopływie do oczyszczalni [mg/l] STKN-ON – azot Kieldahla usuwany z osadem nadmiernym [mg/l] Sk-Norg – azot organiczny w odpływie z oczyszczalni [mg/l] STKN-ON = 0,04 SpBZT5 Sk-Norg = 1 - 2 [mg/l]

Bilans azotu Stężenie azotu azotanowego do usunięcia na drodze denitryfikacji [mg/l]: Sk-NO3 – azot azotanowy w odpływie z oczyszczalni [mg/l] Sk-NO3 = Sk-Nog – Sk-Norg

Bilans azotu Zdolność denitryfikacji: ZDENIT Vd/VR Na podstawie obliczonej zdolności denitryfikacyjnej dobieramy współczynnik Vd/VR: ZDENIT Vd/VR 0,11 0,2 0,13 0,3 0,14 0,4 0,15 0,5

Wiek osadu Wymagany wiek osadu (WO), temperatura obliczeniowa: T = 10 0 C: a) WO z uwagi na przyrost mikroorganizmów: WOmin = 2,3 · 2,13 · 1,103 (15-T) [d] b) WO z uwagi na nitryfikację i denitryfikację gdzie: VD / VR - iloraz objętości strefy denitryfikacji i objętości reaktora   c) WO z uwagi na stabilizację – dla małych oczyszczalni przyjmuje się WOstab = 25 d Do dalszych obliczeń przyjmuje się wartość najwyższą z wyliczonych wyżej - WOproj

Dobowy przyrost osadu wskutek rozkładu związków węgla gdzie: Łśr BZT5 – średni ładunek BZT5 w dopływie do oczyszczalni [kg/d] SP BZT5 - stężenie BZT5 w dopływie do oczyszczalni [g/m3] SP Zog - stężenie zawiesiny ogólnej w dopływie do oczyszczalni [g/m3] WOproj – projektowany wiek osadu FT – współczynnik oddychania endogennego

Dobowy przyrost osadu wskutek rozkładu związków węgla gdzie: T – temperatura (10 °C)

Bilans fosforu Fosfor usuwany na drodze biologicznej [mg/l]: Pmikroorg - fosfor potrzebny do budowy komórek mikroorganizmów heterotroficznych [mg/l] Pdefosf - fosfor usuwany w procesie defosfatacji biologicznej [mg/l]

Bilans fosforu Fosfor do strącenia na drodze chemicznej [mg/l]: Pchem = Sp-Pog - Pbio - Sk-Pog Sk-Pog – stężenie fosforu całkowitego w ściekach oczyszczonych [mg/l]

Dobowy przyrost osadu wskutek biologicznej defosfatacji gdzie: PBIO – ilość fosforu usunięta na drodze biologicznej [g/m3] Qdśr – średni dobowy dopływ ścieków do oczyszczalni [m3/d]

Dobowy przyrost osadu wskutek strącania chemicznego gdzie: PCHEM – ilość fosforu usunięta na drodze strącania chemicznego [g/m3] Qdśr – średni dobowy dopływ ścieków do oczyszczalni [m3/d]

Dobowy przyrost osadu Wymagana sumaryczna sucha masa osadu w reaktorze:

Objętość reaktora SBR Cykl pracy reaktora SBR [h]: tC - czas trwania cyklu pracy reaktora SBR (6-8h) tR - czas reakcji (czas nitryfikacji tnit + czas denitryfikacji tdenit ) tsed - czas sedymentacji tdek - czas dekantacji tnap - czas napełniania tBioP - czas fazy anaerobowej (biologiczna defosfatacja) tocz - czas fazy oczekiwania

Objętość reaktora SBR Objętość z uwagi na masę osadu czynnego [m3]: G – sucha masa osadu zgromadzonego w reaktorze [kg] ZRP - stężenie osadu czynnego [kg sm/m3], zazwyczaj 3,5 - 5 n – liczba reaktorów

Objętość reaktora SBR Objętość z uwagi na ilość ścieków dopływających do oczyszczalni: fDmax - współczynnik objętości dekantacji DVmax - objętość ścieków odprowadzanych z reaktora podczas jednego cyklu, VR - objętość reaktora przy pełnym napełnieniu

Objętość reaktora SBR Skorygowane stężenie osadu czynnego : Skorygowany współczynnik objętości dekantacji:

Objętość reaktora SBR hR = 4,0 – 6,0 m hmin = hR (1 - fDmax) Sprawdzenie współczynnika objętości dekantacji: hos Dh hmin hR hR = 4,0 – 6,0 m hmin = hR (1 - fDmax) Jeśli Dh mieści się w przedziale 0,5 – 1,0m, to współczynnik fDmax został dobrany prawidłowo.

Wymiarowanie reaktorów SBR Objętość zbiornika-zagęszczacza osadu nadmiernego Masa osadu nadmiernego magazynowanego w zbiorniku-zagęszczaczu osadu nadmiernego: gdzie: tmag - czas magazynowania osadu w zbiorniku [d],

Wymiarowanie reaktorów SBR Objętość zbiornika-zagęszczacza osadu nadmiernego Objętość brutto osadu nadmiernego magazynowanego w zbiorniku-zagęszczaczu osadu: gdzie: IO - indeks osadu [ml/g], Objętość zagęszczonego osadu nadmiernego magazynowanego w zbiorniku-zagęszczaczu osadu: gdzie: U - obniżka uwodnienia [%],

Zdolność natleniania Zapotrzebowanie na tlen w procesach biodegradacji związków węgla [kg O2/d]: Zużycie tlenu w procesie nitryfikacji [kg O2/d]: Dobowe zużycie tlenu w procesie rozkładu związków węgla pokrywane przez proces denitryfikacji [kg O2/d]:

Zdolność natleniania Maksymalna dobowa wymagana ilość tlenu doprowadzanego do komór osadu czynnego [kg O2/d]: gdzie: fc – współczynnik uwzględniający zapotrzebowanie na tlen przy obciążeniach uderzeniowych związkami węgla = 1,1 fN – współczynnik uwzględniający zapotrzebowanie na tlen przy obciążeniach uderzeniowych azotem amonowym = 1,5 Cx – stężenie tlenu w komorze osadu czynnego = 2,0 [g/m3] Cs – stężenie w stanie pełnego nasycenia wody tlenem = 11,3 [g/m3] (T=10°C)

Zdolność natleniania Maksymalna godzinowa wymagana ilość tlenu doprowadzanego do komór osadu czynnego [kg O2/h]:

Zdolność natleniania Rzeczywista maksymalna godzinowa wymagana ilość tlenu doprowadzanego do komór osadu czynnego [kg O2/h]: a = 0,9

Zdolność natleniania Zapotrzebowanie na powietrze doprowadzane do komór osadu czynnego [m3 /h]: