Европейския съюз


Проектиране на процеса (санитарни и механични) изчисления



бет11/11
Дата18.07.2016
өлшемі1.98 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

1.3 Проектиране на процеса (санитарни и механични) изчисления

1.3.1 Технически характеристики на отпадъчните води за проектиране на инсталацията:


Характеристиките на входящия поток в пречиствателната станция за отпадъчни води (ПСОВ) и пределнодопустимите стойности за изходящия поток третирани отпадъчни води, са показани в таблицата по-долу:

ПАРАМЕТЪР

Входящ инфилтрат

Входящи отпадъчни води

Общо

Пределно допустими концентрации, изходящ поток

дебит на потока, m3/d

19

14.5

33.5

_

pH

7,5

6.5-8.5

6,5 – 8,5

6 - 9

BOD5(mg/l)

5000

414

3100

25

COD (mg/l)

9000

1000

5600

250

Суспендирани твърди вещества (mg/l)

1200

807

1100

35

NH4 (mg N/l)

1000

43

600

10

Общ N (mg/l)

1050

45

615

15

Общ P (mg N/l)

6

11

8

2

Фекални колиформи (ml-1)

-

1 x 106

1 x 106

50

Температури

Температурите на сместа от отпадъчни води и инфитрат(w/w), за изчисления при проектирането на процеса, за периодите зимата и лятото са следните:

Τ зима=12° C

Τ лято=23° C

The parameter Total N, listed in the above table includes the following nitrogen forms:

Параметърът Общ N, посочен в таблицата по-горе, включва следните форми азот:



  • Амониев азот N-NH4+ or N-NH3.

  • Нитратен азот, NO3-N

  • Нитритен азот, ΝΟ2-N

  • Органичен азот

Сумарно амониевия азот и органичния азот са посочени като "Общ Kjeldahl азот (TKN)».

1.3.2 Събирателен (изравнителен) резервоар


Капацитетът на изравнителния резервоар се изчислява по следната формула::

V=Q*(1-t/24)

където,

Q= максимален дневен дебит (зимен период), 33.5 m3/d



t= време на напълване на резервоара с отпадъчни води от различни източници, прибл. 4 h/d.

Като се заместят стойностите по-горе, обема на резервоара се оценява на V = 27,9 Μ3.

От съображения за безопасност (потенциално преливане на отпадъчни води при обилни валежи) трябва да бъде изграден изравнителен резервоар с време на престой 7 дни - при максимален дневен дебит.

По тази причина, капацитета на резервоара трябва да бъде 7Χ33.5 = 234,5 м3.

Размерите на резервоара и обема, трябва да бъдат съответно LXWXDw=8Χ7Χ4,3 m и 241 m3.

Смесване и предварителна аерация

За добро смесване и хомогенизиране на сместа от отпадъчни води и инфилтрат (w/w) в изравнителния резервоар, трябва да бъде инсталиран потопяем струен аератор тип Вентури. Горепосоченото оборудване трябва да може, също така, предварително да аерира отпадъчните води, така че да не се получат анаеробни условия, преди да водите да постъпят в биологичните единици надолу по веригата на третиране.

За получаване на подходяща суспензия от твърди вещества, включени в сместа от отпадъчни води и инфилтрат, трябва да бъде осигурена смесителна мощност от 5 w/m3. Следователно мощността на вала в миксера / аератора трябва да бъде най-малко 5Χ241=1205 w~1.2 kw. За резервоара трябва да се осигури струен аератор тип Вентури с инсталирана мощност от 1,5 kW.

Трябва бъдат инсталирани две (1 в режим на готовност) потопяеми помпи с дебит 20 m3/h всяка, и също така 1 потопяема помпа от 15 m3 /h в случай на извънредна ситуация, така че излишъкът от сместа от отпадъчни води и инфилтрат да се връща в депото преди потенциално преливане на резервоара.


1.3.3 Непроточен реактор с циклично действие, SBR


Характеристиките на входящия поток в SBR резервоара и изходящия поток пречистени отпадъчни води трябва да бъдат следните:

ПАРАМЕТЪР

Входящ поток в SBR

Изходящ поток от SBR

Дебит, m3/d

33.5

33.5

pH

6,5 – 8,5

6 – 9

BOD5(mg/l)

3100

<25

COD (mg/l)

5600

<400

Суспендирани твърди вещества (mg/l)

1100

30

NH4 (mg N/l)

600

1

Общ N (mg/l)

615

2

Общ P (mg N/l)

31

<2

Фекални колиформи (ml-1)

1 x 106

1 x 106


1.3.3.1 Проектни критерии


Критериите за проектиране на процеса са изброени по-долу:

  • Съотношение хранителни вещества/ микроорганизми:

F/Mν = 0,0574 kgΒΟD5, rem/kgMLVSS.day

  • Концентрация на смесените с разтвора суспендирани твърди вещества:

MLSS = 6000 mg/lt

  • Концентрация на смесените с разтвора летливи суспендирани твърди вещества:

ΜLVSS = 70% MLVSS = 4200 mg/lt

  • Коефициенти:

Коефициенти за добив на утайки

a = 1,1 b = 0,05

Коефициенти за потребност от кислород:

a' = 1 b' = 0,104374

Коефициент на денитрификационно възстановятване на кислород

c’ = 0,75

Коефициент на нитрификация = 4,57 kgO2/kgNH3-N.

Биологичната единица се изчислява за максимален дневен дебит, напр. 33,5 m3 / d.

От съображения за безопасност и предвид факта, че различни микроорганизми, отглеждани в SBR системите, са много ефективни при биоразграждане на субстрата, повече от 50% от масата на COD трябва да се смятат за биоразградими, т.е. равнява на действителните BOD5.

В това проучване, BOD5/COD = 3100/5600 = 0.55 = 55% (приемливо).

1.3.3.2 Проектиране на SBR реактора


Общо BOD5 натоварване (Fο, KgBOD5/day)

Fο= (33.5Χ3100/1000)= 103.85 kg/day

ПремахнатоBOD5 натоварване

F = (Fo Kg/d) - [(Qd m3/d)X(BODout Kg/m3)]



F = 103.85-33.5x250/1000 = 91.5 kg/day

Маса на летливите твърди вещества в SBR резервоара (Mv, Kg MLVSS)

Μν = F/ (F/Mv) = 95.5/0,0574 = 1663 kg MLVSS

Обем на резервоара за аерация (V, m3)

F (KgBOD5/day)

V (m3) = ------------------------------------------------------------

MLVSS(Kg/m3) X F/Mv(KgBOD5/KgMLVSS.day)



V = (95.5/0,0574X4.2) = 396 m3

Според направените по-горе изчисление, SBR обем на аериранетрябва да бъде 396 м3.

Освен това, в SBR реактора, освен аерация (последователни аноксични/аеробни условия) се извършва също и утаяване.

Следователно, трябва да бъде направена оценка на обема на утайките и на дневното количество смес от отпадъчни води и инфилтрат (обемът, третиран при всеки SBR цикъл) и той да се добави към горния обем.

Vo е обемът, зает от образуваната утайка.

Тогава,

Vo=SF Χ M Χ SVI X 10-3



където,

SF= коефициент на безопасност, взет под внимание за предотвратяване на преливане на утайки по време на SBR фаза на декантиране, напр. 1,2.

Μ= смесена течност и суха маса, 1663/0,7=2376 kg.

SVI (Индекс на обема на утайките)= напр.макс. 120 ml/g (съгласно ΑΤV: German Association for Water, Wastewater and Waste - Германска асоциация по водите, отпадъчните води и отпадъците).

Като заместим стойностите в горната формула: Vο=342 m3.

Така че необходимия обем на SBR резервоара трябва бъде: 342+33.5=375.5 m3.

Избраният обем е най-големият от изчислените по-горе обеми, т.е. 396 m3.

Резервоарът трябва да има размери LXWXDw =11Χ8Χ4.5 m и обем 396 m3.

Нетен променлив добив на утайка (сухо тегло)


Μw=Mν[a(F/Mν)-b]= 1663 X[1,1X0,0574-0,05] = 21.9 KgVSS/day

Общ добив на утайка (Ms, Kg/day)

Ms = Mw / (%VSS) = 21.9/0,70 = 31.2 KgSS/day

Концентрацията на образуваната утайка се изчислява по формулата ATV::

700 Χ tp(1/3)

DS= ------------------------------

SVI

Където,

SVI= индекса на обема утайка, трябва да бъде >70 ml/g (съгласно ATV), т.е. 75 ml/g

tp= време за утаяване, 2h

Като се замени DS=11,8 kg/m3.

Плътността на утайките, образувани при вторичната аерация е приблизително 1 g/cm3.

Следователно, обемът, зает от дневния излишък образувани утайки е 2,6 m3 / d. Това количество трябва да бъде отстранено и изпратено в резервоар за уплътняване на утайки.

След отстраняване на излишъците от утайка, количеството на сместта от отпадъчни води и инфилтрат, което остава да бъде третирано, е 33.5-2.6 = 30.9 м3 / дневно, или за по-сигурно, 33,5 м3 / дневно от съображения за безопасност при проектиране на инсталацията.

Масов баланс на азота

Изходящата концентрация трябва да бъде:



  • SSout ~ 30 mg/l

  • (ΝΟ3-Ν)out ~ 1 mg/l και

  • (NH3-N)out ~ 1 mg/l

Изчисленията са направени съгласно следните формули:

ПАРАМЕТЪР

ФОРМУЛА ЗА ИЗЧИСЛЕНИЕ

Общо входящ азот

NTKin=Q*Nin

Общо изходящ азот

NTKout=Q*Nout

Изходящ ΝΟ3

(NO3)out=Q*(N-NO3)out

Изходящ ΝΗ3

(NH3)out=Q*(N-NH3)in

Азот за усвояване

Nass=5%*F

Азот за нитрификация

Nnitr=NTKin-[(NH3)out+Nass]

Азот в изходящи суспендирани твърди вещества

Nss/out=Q*7%*SSout

Азот денитрифициран

Ndenitr=Nnitr-[(NO3)outss/out]

Като се заменят съответните стойности в горната формула, резултатите по-долу са следните::

Общо входящ азот = NTKin = 20.6 KgN/day

Общо изходящ азот = NTKout = 0.06 KgN/day

Изходящ ΝΟ3-Ν = (NO3)out =0.03 KgNΟ3-N/day

Изходящ ΝΗ3-Ν = (NH3)out = 0.03 KgNH3-N/day

Азот за усвояване = Nass = 4.77 KgN/day

Азот за нитрификация = Nnitr = 15.8 Kg/day

Азот в изходящи суспендирани твърди вещества = Nss/out = 0.07 KgN/day

Азот денитрифициран = Ndenitr = 15.69 KgN/day

Изчисления за общия необходим обем за денитрификация

Общиото входящо BOD5 натоварване е 103,85 kg BOD /ден и количеството на денитрифициран азот се оценява на 15.69 kgN / ден или 468 mg/lt.

Степента на биоразграждане на нитратите, когато сместта отпадъчни води и инфилтрат BOD5 се използва като източник на въглерод, е свързана с температура и концентрация на разтворен кислород и се изчислява по следната формула:


VDT = VD20 x (1 - DO) x K(T-20)

Където,

VDT = степен на денитрификация вΤοC (KgN-NO3/KgVSS.h)

VD20 =степен на денитрификация вT=20o C, 0.0021 KgN-NO3/KgVSS.h

K=1.05 (коефициент на температурна активност)

DO=0.1mg/lit (мин. концентрация на разтворен кислород)

Τ= w/w температури* (зима 12oC - лято 23οC)

*Температурите на сместа от отпадъчни води и инфитрат(w/w),

Резултатите са следните:



VD(12) = 0.00128 KgN-NO3/KgVSS.h

VD(23) = 0.00219 KgN-NO3/KgVSS.h



and

V’D(12) = 0.0307 KgN-NO3/KgVSS.d

V’D(23) = 0.05251 KgN-NO3/KgVSS.d



Ето защо, според степента на денитрификация посочена по-горе и като се вземе предвид, че масата на смесени разтвор и суспендирани твърди вещества в аерацията е 1663 KgVSS, обема, необходими за денитрификация се равнява на:

за зимни условия (12°C) :



15.69 KgNO3-N/day

VDN = -------------------------------------------------------------------

(0.0307 KgN-NO3/KgVSS.day).(6KgSS/m3X0.7)



VDN,12 = 122 m3

за летни условия (23°C) :

15.69KgNO3-N/day

VDN = -----------------------------------------------------------------------

(0.05251KgN-NO3/KgVSS.day).(6 KgSS/m3X0.7)



VDN,23= 71 m3

Изчисленият денитрификационен обем (VDN) съответства на денитрификация в отделен аноксичен резервоар, в които концентрацията на разтворен кислород е постоянно равна на 0,1 mg / l.

Изчисления за потребност от кислород

Кислородът, необходим за окислението на въглерода е, (ORC, kgO2/d)



ORC=[a'(F/Mν)+b']XΜν



ORC=[0.50x0.0574+0.095]X1663 = 269.1 kgO2/d

Кислородът, необходим за нитрификация, (ORN, kgO2/day)

ORN=(KgO2/KgNH3-N)X(ΚgNnitrification/d)



ORN=4.57X15.8 = 72.2 kgO2/d

Кислород, получен при денитрификацията (ON, KgO2/d)

ON = 2.85Xc'XNdenitr



ON = 2.85X0.75X15.69 = 33.7 kgO2/d

Обща потребност от кислород в летни условия, (OR, KgO2/d)

OR =ORC+ORN-ON



OR = 307.6 KgΟ2/d

Повтаряне на изчисления за зимата (12 ° С), потребността от кислород се равнява на:

OR = 216.5 KgΟ2/day

Аерацията при стандартни условия:

Nf (β.Csw-CL)

----- = ----------------- x 1,024(T-20)x a

No Cs

където :

No = потребност от кислород при стандартни условиа (kgO2/d)

Cs = концентрация на нацищане за O2 при стандартни условия (mg/l)

Csw = концентрация на нацищане за O2 в реални условия (mg/l)

CL = 1,5 mg/lt (минимална необходима концентрация за разтворен кислород)

a = 0,9 και β = 0,95 (коефициенти за отпадъчни води)

Nf = 307.6 кgO2/d за летен период и 216.5 кgO2/d за зимен период (реални условия)

Температура на отпадъчните води = зима 12oC, лято 220 C

При зимни условия 12°C : Csw = 10,77 mg/lt, и No се определя:

Nf (0,95*10,77-1,5)

----- = ------------------------ X 1,024(12-20)X 0,9

No 9,08



Νο(зима) = 321 кgO2/d

При летни условия 23°C : Csw = 8,56 mg/lt , и No се определя:

Nf (0,95*8,56-1,5)

----- = ------------------------ X 1,024(23-20)X 0,9

No 9,08



Νο(лято) = 471 кgO2/d

Преноса на кислород в SBR се извършва чрез един подводен аератор.

Всеки SBR цикъл на третиране трябва да продължи 24 ч. Във всеки цикъл трябва да се третират 33,5 m3/d,.

При изчисленията за потребност от кислород се разглежда най-лошия случай, т.е. 33,5 m3/d, и в двата случая - летни и зимни условия, независимо от това, че горепосоченият дебит се очаква през зимата, когато потребността от кислород е по-малка от лятото, поради ниските температури на сместта отпадъчни води/инфилтрат.

SBR цикъл се анализира, както следва:

Фаза 1: Пълнене и първа аноксична фаза (~2 h)

Фаза 2: Аноксична (денитрификационна) фаза. (напр. t1 h/d)

Фаза 3: Аерационна фаза (t2 h/d)

Фаза 4: Фаза на утаяване (2 h/d) (и фаза за периодично отстраняване на излишъка от утайка) (само за 5 минути на ден, на практика се приема за ~0 h/d)

Фаза 5: Фаза на изпомпване (отстраняване на отпадъчните води) (<1 h/d)

Фаза 6: Фаза на престой/готовност

Така че максимално допустимият срок за биологично третиране (окисляване на въглерод и азот и денитрификация) е равен на 24-2-1 = 21 h/d (процес на денитрификация протича и по време на фаза на пълнен, когато преобладават аноксичните условия).

Поради факта, че всички процеси се извършват в същия резервоар, в последователни фази, очевидно е, че горепосочените изчислени обеми за нитрификация и денитрификация (396-71 = 325 m3 и 71 m3 съответно за лятото) отговарят на съответните фази и периоди от време в рамките на цикъла на третиране в SBR резервоара.

Поради това максималното време, необходимо за аериране в рамките на един цикъл SBR, през лятото, се равнява на:

21 h/d X (325 m3/396 m3)~17.2 h/d

и съответното време за денитрификация се равнява на 21-17.2 = 3,8 h/d.

Максималния необходим дневен трансфер на кислород е през лятото и се оценява на 471 kg/d.

Следователно минималната часова ставка за входящ кислород за един SBR цикъл е:

471/17.2=27.4 kg/h

Трябва да бъде инсталиран един потопяем аератор, осигуряващ 28 кг O2/h за 4.5 m височина/дълбочина на водата.

Изисквания за смесване в SBR за денитрификация

В резервоара трябва да бъде инсталиран един потопяем миксер, за да се осигури достатъчно смесване на течността по време на аноксичната фаза.

Според нашия опит (опита на консултанта) в подобни работи по пречиствателни станции за отпадъчни води и международна техническа библиография, смесителната мощност трябва да бъде приблизително 5 W/m3 резервоар, и следователно общата необходима смесителна мощност се равнява на:


(5 W/m3) X (396 m3) = 1980 w

В резервоара трябва да бъде осигурен един потопяем миксер с 2.8 kw инсталирана мощност,.

1.3.3.3 Изчисленията за инсталацията за подготовка и дозиране на хранителни вещества (нутриенти)


Добавянето на хранителни вещества е необходимо за достатъчно пълно биологично третиране, поради липса на хранителни вещества в инфилтрата от депото.

Съотношението между основата/субстрата и хранителните вещества, което трябва да се изпълни за формиране на желаните колонии микроорганизми (бактерии, образуващи флок) в системи с активирана утайка, като цяло, трябва да се BOD5:N:P=100:5:1

Концентрацията на общия P във входящия поток е 8 mg/l, докато концентрацията на общ азот се равнява на 615 mg/l.

Концентрацията на P при нетретирана смес от отпадъчни води и инфилтрат (w/w) се приема за 0 по съображения за безопасност.

Съотношението BOD:N във входящия поток е 3100:615 = 5 <20, така че има достатъчно количество азот.

Също така, масата на P във входящия поток трябва да бъде:

(3100Χ1/100) g/m3X33.5 m3/d=1039 g/d~1.04 kg/d

Разтвор на 30%фосфорна киселина се дозира в SBR.

Молекулното тегло на Η3ΡΟ4 е 98 и един мол вещество съдържа 31 грама Ρ.

За добавяне на 1,04 кg P/d, е необходимо добавянето на 1.04Χ98/31 = 3,29 кг Η3ΡΟ4/d.

Дозирането на фосфорната киселина трябва да се извършва в 3 h/d

Макс. обем разтвор, добавян дневно, трябва да възлиза на:

3.29Χ100/30=11 l/d

и необходимият дебит на дозиращата помпа се равнява на 3.11 = 3,7 l/h..

Трябва да се осигури един PE резервоар с мин. 15 дена срок на съхранение за H3PO4.

Обемът на резервоара трябва да е поне 11Χ15 = 165 литра.

Трябва да се инсталират две (1 в режим на готовност) дозиращи помпи с дебит от 0-10 л / час, един PE резервоар с обем 200 литра и един миксер за резервоара 0,37 KW, 100 об / мин, за приготвяне на разтвор.

1.3.3.4 Оценка на биологично отстранения фосфор


По време на отстраняване на излишната утайка от SBR, известно количество P впоследствие се изважда.

Това количество P се свързва от микроорганизмите в структурата на клетъчните си маси и се оценява на около 2,5-3%, да речем 2,8% от теглото на дневната маса отстранени излишъци от VSS.

Следователно, отстраненото количеството P чрез отстранените излишъци от утайка, се равнява на

21.9 Χ 2.8% = 0.61 kg/d

Масата на P при третираните отпадъчни води от SBR се оценява на 1.02-0.61 = 0,41 kg/d

Концентрацията на P в третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат се изчислява чрез следното уравнение:

(0,41Χ1000000 mg)/(33.5Χ1000 l)=12.2 mg/l P (>2 mg/l)

На практика, добавянето на 1,02 kg/d P не е необходимо, тъй като единственото необходимо количество P е това за образуването на необходимата клетъчна маса от микроорганизмите, т.е. ~ 0,4 мг / л.

На практика, по време на експлоатацията на пречиствателната станция, ако химически анализ покажеа, че има остатъчен P при третираният изходящ поток пречистени води, след това ежедневното добавяне на H3PO4 трябва да бъде намалено до такава степен, че концентрацията на P в пречистените води винаги да е <2 mg/l. .

1.3.3.5 Изчисления за инсталацията за натриева основа (сода каустик)


Натриева основа (сода каустик) за алкалност

РН на инфилтрата, по време на първите години от експлоатацията на депото е около 6, докато необходимото рН за адекватна нитрификация и денитрификация е 7.

По тази причина понякога е необходимо добавянето на алкални съединения,за да се повиши ефективността на съоръжението.

Също така, окисляване на амоняка до нитрати следва уравнението:

NH4+ + 2O2NO3- + 2H+ + H2O

От горното уравнение, стехиометричнит изчисления показват, че 7,14 mg/l алкалност 1 се консумира и 4,57 mg/l O2 са необходими за окисляването на 1 mg/l NH4-N до NO3-N (Benninger R., Sherrard J., Nitrification and Alcalinity Relationship in Activated Sludge, Water Pollution Control Federation, 1978).

Ето защо, за нитрификация на 15,8 kg NH4-N, 15.8X7.14 = 112,8 kg необходима алкалност.

Алкалността на конкретен инфилтрат не е известна, така че допълнително въведената алкалност не може да се изчисли.

Водородните катиони, получени от горното уравнение, могат да бъдат неутрализирани с NaOH в съответствие с уравнението:

NaOH + H+ Na+ + H2O

Според стехиометричните изчисления са необходими 40 g NaOH, за да се неутрализират 1H +.

Следователно, 2x40 = 80 гр. NaOH са необходими за неутрализиране на 2 H +, образувани от 14 g NH4-N (моля, вижте уравнението по-горе).

Ако теоретично не съществува алкалност в инфилтрата, то за нитрификация от 15,8 kg NH4-N, количеството на въведената NaOH се изчислява :

15.8X80/14=90.3 kg/d NaOH

Разтвор на натриев хидроксид от 50% w / w, който има относително тегло от приблизително 1,3 kg/l, трябва да бъде приготвен в сградата на ПСОВ.

Следователно, дневният дебит на необходимият разтвор е:

90.3X(100/50)/1,3=139 l/d

Разтворът, в случай, че е необходимо, трябва да бъде добавян 3 часа дневно с дебит 139/3= 46.3 l/h.



Натриева основа (сода каустик) за утаяване на фосфора

Концентрацията на натриева основа (сода каустик) за утаяване на P в отпадъчните води, е между 200 и 300 mg/l, да приемем 300 mg/l.

Необходимото количество за 33,5 m3/d е:

33.5 m3/dX250 g/m3=8375 g/d~8.4 kg/d

Следователно, дневната дебит на необходимият разтвор е:

8.4X(100/33,3)/1,2=21 l/d

За разтвора на натриев хидроксид трябва да бъдат инсталирани един резервоар от PE с капацитет от 200 литра и две (една в режим на готовност) дозиращи помпи с дебит 00-50 l/h,.

1.3.3.6 Изчисления за инсталацията за добавяне на метанол


Метанолът не е необходим за третиране на отпадъчните води, но обикновено се използва като източник на лесно биоразградим въглерод за стимулиране на денитрификацията, в случай, че такъв източник не се съдържа във входящия поток.

На практика, за тази цел могат да бъдат необходими малки количества (по-малко от 50 литра на ден).

За метанола трябва да бъдат инсталирани един резервоар от PE с капацитет от 200 литра и две (един в режим на готовност) дозаторни помпи с дебит 00-20 l/h.

1.3.4 SBR изходящ резервоар


Пречистените отпадъчни се изпомпват от SBR резервоара по време на фазата на декантиране посредством една плаваща потопяема помпа за по-малко от един час (с дебит 50 m3/h).

Следователно, капацитета на SBR изходящ резервоар трябва да бъде поне 33,5 m3 за да бъде достатъчен за съхранение.

Трябва да бъде изграден един резервоар с капацитет от 73,1 m3 и размери LXWXDw = 6.5X2.5X4.5 m.

Две (1 в режим на готовност) повърхностни помпи, всяка с дебит 5 m3/h, ще бъдат инсталирани да подават третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат към пясъчен филтър под налягане и активен въглен филтър под налягане.


1.3.5 Пясъчен филтър под налягане


Концентрацията на суспендирани твърди частици, пречистени отпадъчните води в SBR трябва да е около 30 mg/l и COD концентрация 400 mg/l (макс). На практика COD концентрация се очаква да бъде много по-малко.

При всички случаи, остатъчните COD се отстраняват с филтър с активен въглен. За да се предотврати задръстването на активния въглен с неразтворени вещества, преди него се инсталира един пясъчен филтър.

Средното хидравлично повърхностно натоварване за пясъчния филтър под налягане е 10 m3/m2/h.

Захранващия дебит е 5 m3/h, както бе посочено.

Следователно необходимата повърхност на филтъра е 10/05 = 0,5 m2 и необходимия диаметър е равен на D = (0,5 X4/3.14) 1/2 = 0.8 m.

Трябва да бъде инсталиран един автоматичен филтър с диаметър 0.9 m и повърхност 0.64 m2.

Повърхностното натоварване на водите за обратно промиване трябва да бъде 30 m3/m2/h, т.е. дебита на помпата за обратно промиване трябва да бъде 0.64X30 = 19.2 m3 / h.

Трябва да бъде инсталирана една помпа за обратно промиване с дебит 20 m3/h. Засмукване на помпата се осъществява от резервоар за за събиране на пречистените отпадъчни води (вж. по-долу).


1.3.6 Филтър с активен въглен под налягане


Средното хидравлично повърхностно натоварване за филтъра с активен въглен под налягане е 10 m3/m2/h.

В такъв случай, както и при споменатия по-горе пясъчен филтър, необходимата повърхност на филтъра е 5/10=0.5 m2 и необходимия диаметър е равен на D=(0,5X4/3.14)1/2=0.8 m.

Трябва да бъде инсталиран един автоматичен филтър с диаметър 0.9 m и повърхност 0.64 m2.

Минималното време за задържане на входящия поток върху филтъра трябва да е 5 минути.

В такъв случай, обемът на активния въглен трябва да бъде най-малко 5min/60min/hΧ5 m3/h=0,417 m3.

Във филтъра трябва да бъде инсталиран активен въглен с обем най-малко 650 l.

Характеристиките на сместта отпадъчни води и инфилтрат преди и след филтъра с активен въглен са, както следва:


Параметър

Входящ поток A/C филтър

Изходящ поток A/C филтър

Дебит, m3/d

33.5

33.5

pH

6 - 9

6 - 9

BOD5(mg/l)

<25

<10

COD (mg/l)

<400

<100

Суспендирани твърди вещества (mg/l)

<10

<10

NH4 (mg N/l)

1

1

Общ N (mg/l)

2

2

Общ P (mg N/l)

<2

<2

Фекални колиформи (ml-1)

1 x 106

1 x 106

Потребление/консумация на активен въглен

Точнотопотребление на активен въглен зависи от капацитета на абсорбция, което средно е 3 kg COD/кg активен въглен.

Относително тегло на активния въглен зависи главно от вида на въглерода и размера на зърната.

Среднатото относително тегло на a/c е 0,6 kg/l..

Входящи и изходящи COD от a/c филтър са, съответно, 400 и 100 mg/l..

Следователно, отстранени COD са 33,5 m3/dX (0.4-0.1) kg/m3 = 10,05 kg/d.

Масата на a / c филтър, използвана за усвояване на посоченото по-горе количество COD, е 10,05 / 3 = 3,35 kg/d

Инсталираният филтър трябва да съдържа най-малко 650 литра активен въглен, т.е.

650lX0,6kg/l= 390 kg a/c

Ето защо, ако приемем, че дневния дебит е 33,5 m3 / d, тогава подмяната на активния въглен (от филтъра) се извършва на всеки:

390kg/3.35kg/d=116 d

Всъщност подмяната на активния въглен няма да се извършва толкова често, тъй като 33,5 m3 / d не е средния, а максимално очаквания дневен дебит.


1.3.6 Резервоар за чиста (и промивна)вода


Пречистената отпадъчна вода, която преминава през филтърите с пясък и активен въглен трябва да се доведе до резервоара за чиста вода.

Определен обем вода трябва да бъде винаги на разположение в резервоара за обратно промиване на пясъчния филтър и филтъра с активен въглен.

Този обем съответства на 10 мин. време за обратно промиване.

Тъй като дебита за обратно промиване трябва да бъде 20 m3/h, тогава обемът на водата за обратно промиване за всеки филтър трябва да бъде:

20X10/60=3.33 m3

Трябва да се осигурят обеми вода за обратно промиване за двата филтъра т.е. 2X3.33 = 6,66 m 3.

Трябва да бъде изграден един резервоар с капацитет от 73,1 m3 и размери LXWXDw = 6.5X2.5X4.5 m.

Обемът на резервоара трябва да бъде достатъчнен за съхранение на вода от най-малко един ден.

Водата за обратно промиване трябва да се връща след това в изравнителен резервоар.

Трябва да бъдат инсталирани две (1 в режим на готовност) повърхностни помпи и съд под налягане, с дебит от 8 m3/h, да води подава третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат в напоителния резервоар.

Характерисиките на водната помпа за обратно промиване са определени в предходния параграф.

Трябва да бъде добавен 14% разтвор на NaClO директно в отвеждащата тръба на резервоара за напояване, за дезинфекция на третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат.

Времето за реагиране за ефективно хлориране в резервоара напояване трябва да бъде най-малко 20 минути.

За дезинфекция на биологично третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат са необходими 8 грама Cl за m3 от сместа.

За 33,5 m3/d (макс) дневен дебит на 14%разтвор от NaClO се оценява на:

8Χ33.5Χ100/14/1000 = 1,9 l/d

Трябва да бъдат инсталирани един резервоар от РЕ с обем от 200 литра и две (една в режим на готовност) дозаторни помпи с дебит 0-4 l/h, за разтвора NaClO.

1.3.7 Уплътняване на утайки


Резервоарът трябва да се натовари максимално с 2,6 m3/d от стабилизирани (аеробно третиране), с продължителна аерация, биологични утайки от SBR реактора.

Времето на престой за уплътняване трябва да бъде най-малко 2-3 дни.

Съответно, капацитетът/обемът на резервоара трябва да бъде 3X2.6 = 7,8 m3.

След уплътняване, плътността утайките трябва да бъде най-малко 2-3%, да приемем 3%, а дневният дебит на уплътнените утайки трябва да бъде 2.6X1.2 / 3 = 1,04 m3/d.

Трябва да бъде изграден един резервоар с форма на обърната пресечена пирамида с размери на дънното E1 = 4.5X1 m, размери на повърхността E2 = 6.5X2.6 m, и обща височина на водния стълб 4,5 m.

Височината на коничната част трябва да бъде Η = 1 m, а височината на водния стълб в паралелепипедната част трябва да бъде h = 3,5 m.

В такъв случай обемът на резервоара се изчислява по следния начин:

V=E2*h+ 1/3*H*E1+E2+(E1*E2)0,5

Следователно, водния обем е равен на V = 69,2 m3.

Общото хидравлично време на задържане (време на престой, ферментационен цикъл) на утайките в съда се оценява на 69.2/2.6 = 26,6 d

Повърхностното хидравлично натоварване в резервоара трябва да бъде:

2.6/16.9=0.15 m3/m2/d (must be <33 m3/m2/d).

Повърхностното натоварване на твърдите частици трябва да бъде:

31.2/16.9=1.85 kgSS/m2/d (must be <35 kgSS/m2/d).

Уплътнената утайка се изпомпва чрез 2 (1 в режим на готовност) моно помпи с дебит от 4 m3/h до сградата за обезводняване на утайки.

1.3.8 Уплътняване на утайки


Около 1,04 m3/d (или ~ 31,2 kg/d DS) уплътнена утайка се изпомпва до сградата за обезводняване на утайки.

Оборудването за обезводняване, от съображения за безопасност, се изчислява, като се вземе под внимание, че теоретично биологичното производство на утайките в SBR е макс. 1kg DS/kg BOD5rem (а не изчисленото количеството на 31.2 kg DS/d, което ще се образува на практика).

BOD5rem е 95,5 kg/d, така че излишъкът от биологична утайка за обезводняване в съоръжението за обезводняване се приема, че е 95.5 kg DS/d.

Концентрацията на уплътнените утайки трябва да бъде най-малко 3%, относителната плътност на уплътнените утайки е ~ 1 kg/l, така че дневното входящо количество утайки към сградата за обезводняване трябва (теоретично) да бъде 95.5X100 / 3 = 3,183 l/d.

Утайката първоначално трябва да се изпомпва до PE резервоар с обем ~3400 l и размери диаметър = 1400 mm, H = 2200 мм.

Полиелектролитът, необходими за коагулация, флокулация и накрая обезводняване на утайки от биологичната вторична утайка от звеното за продължителна аерация е приблизително. 3-4.0x10-3 кg полиелектрилит / кg DS.

Концентрацията на полиелектролитния разтвор е обикновено 3g/l.

Следователно, дневното количество необходим разтвор на полиелектролит се изчислява по следния начин:



(3.5x10-3 Kg/KgDS) x (95.5 KgDS/d)

----------------------------------------------------- = 111.4 l/d

(3x10-3 g/l)

Трябва да бъде инсталиран един резервоар от РЕ с обем от 330 l (~ 3 дни капацитет за разтвор на полиелектролит), оборудвани с решетка с централно задвижване 0,25 kW и 1 дозаторнапомпа с дебит 150 l/h, за разтвора на полиелектролит.

Обезводнената утайка трябва да има плътност около 25-30% DS (смес отпадъчни води и инфилтрат). Относителната плътност на обезводнената утайката е около 1,25 kg/l..

Очакваният излишък (свръхпроизводство) на утайки е 31.2 kgDS/d (95.5 kgDS/d е само теоретична стойност за оразмеряване на оборудването за обезводняване).

Така че, на практика максималният дневен обем на обезводнената утайка трябва да бъде 31.2X(100/25)/1.25=99.8~100 l/d



1.4 Експлоатационни разходи

1.4.1. Разходи за персонал

Since the WWTP is highly automated, it is assumed that one qualified technician will work part-time, 1 hour per day, for an overall supervision. This technician is the same for all Waste Management Facilities and therefore personnel cost is already included in the total cost.

Тъй като пречиствателната станция е силно автоматизирана, се приема, че един квалифициран специалист ще работи на непълно работно време, на 1 час на ден, за цялостното наблюдение. Този техник е един за цялото съоръжение за управление на отпадъците и следователно разходите за персонал са е включени в общите разходи.

1.4.2. Потребление/консумация на енергия

Оценката консумация на енергия е направена, като се приема, че ще се третират 33,5 m3/d смес от отпадъчни води и инфилтрат.



Очевидно е, че посоченият по-горе дневен дебит е максималния третиран дебит в ПСОВ. Следователно, максималната очаквана дневна консумация на енергия (за 33,5 m3/d) е ~ 516 kwh т.е. потреблението на енергия за m3 е 516/33.5~15.4 kwh/m3 от сместта отпадъчни води/инфилтрат.

 

ПОТРЕБЛЕНИЕ/КОНСУМАЦИЯ НА ЕНЕРГИЯ - ПСОВ В ДЕПОТО МА РЕГИОН БОРОВО


КОД

НАИМЕНОВАНИЕ

No
ИНСТАЛИРАНИ


No
В ЕКСПЛОАТАЦИЯ


ИНАТАЛИРАНА МОЩНОСТ
(Kw) each


МОЩНОСТ НА ВАЛА
(Kw) each


ЧАСОВЕ НА ДЕН

КОНСУМАЦИЯ

(Kw)

 

1. W/W СТБИРАНЕ & ПРЕДВАРИТЕЛНО ТРЕТИРАНЕ

 

 

 

 

 

 

1.1

Струен аератор тип вентури/миксер за изравнителния резервоар

1

1

1,50

1,20

21,00

25,20

1.2

Потопяема SBR захранваща помпа

2

1

2,00

1,60

2,00

3,20

1.3

Аварийна помпа

1

1

7,00

5,60

0,00

0,00

1.4

Ротационно сито

1

1

0,37

0,30

2,00

0,60

 

2. SBR

 

 

 

 

 

 

2.1

SBR потопяем аератор

1

1

30,00

24,00

17,20

412,80

2.2

SBR денитрификационен миксер

1

1

2,80

2,20

5,80

12,76

2.3

Плаваща декантираща помпа

2

1

1,20

1,00

0,70

0,70

2.4

SBR помпа за утайки

1

1

1,20

1,00

0,08

0,08

2.5

Дозаторна помпа за противопенители

2

1

0,37

0,30

0,50

0,15

2.6

Дозаторна помпа за хранителни вещества (нутриенти)

2

1

0,37

0,30

1,10

0,33

2.7

Миксер за резервоара за хранителни вещества (нутриенти)

1

1

0,37

0,30

1,10

0,33

2.8

Дозаторни помпи за метанол

2

1

0,37

0,30

0,50

0,15

2.9

Дозаторна помпа за натриева основа (сода каустик)

2

1

0,37

0,30

2,00

0,60

2.10

Миксер за резервоара за подготовка на натриева основаr

1

1

0,37

0,30

2,00

0,60

 

3. SBR ИЗХОДЯЩ РЕЗЕРВОАР

 

 

 

 

 

 

3.1

Захранваща помпа за филтрите

2

1

0,75

0,60

7,00

4,20

 

4. ФИЛТРИРАНЕ

 

 

 

 

 

 

4.1

Автоматичен пясъчен филтър с PLC

1

1

0,10

0,10

24,00

2,40

4.2

Автоматичен филтър с активен въглен с PLC

1

1

0,10

0,10

24,00

2,40

4.3

Въздушен компресор за мембранните клапани на филтрите

1

1

1,00

0,80

0,50

0,40

 

5. РЕЗЕРВОАР ЗА ЧИСТА ВОДА

 

 

 

 

 

 

5.1

Дозаторна помпа за NaClO

2

1

0,37

0,30

7,00

2,10

5.2

Помпи за чиста вода - напояване

2

1

3,00

2,40

4,20

10,08

5.3

Помпа за обратно промиване

2

1

2,20

1,80

0,10

0,18

 

6. УТАЙКОУПЛЪТНИТЕЛ

 

 

 

 

 

 

6.1

Захранваща помпа за утайки към PE резервоар за утайки

2

1

0,75

0,60

1,30

0,78

 

7. ОБЕЗВОДНЯВАНЕ НА УТАЙКИ

 

 

 

 

 

 

7.1

Камерна филтърпреса

1

1

2,20

1,80

5,00

9,00

7.2

Миксер за пластмасовия резервоар за утайки

1

1

0,25

0,20

5,00

1,00

7.3

Дозаторна помпа за полиелектрролит

2

1

0,37

0,30

1,30

0,39

7.4

Миксер за резервоара за поготовка на полиелектролит

1

1

0,37

0,30

1,30

0,39

7.5

Захранваща помпа за утайка за камерната филтърпреса

1

1

4,00

3,20

5,00

16,00

7.6

Въздушен компресор

1

1

2,25

1,80

5,00

9,00

 

ОБЩО

40

28

66

53

 

515,82

Очаквано количество на отпадъчните води, третирани годишно се изчислява по следния начин:

  • инфилтрат: 3566 m3/годишно

  • отпадъчни води : 365 x 14.5 = 5290 m3/ годишно

  • Общо: 8856 m3/ годишно

Следователно, годишното потребление на електроенергия възлиза на 8856 m3 отпадъчни води / годишно X 15.4 kwh/m3 отпадъчни води = 136382 kwh/y.

1.4.3. Разходи по подръжка

Разходите по подръжка се приема, че възлизат приблизително на 4% от M/E разходи годишно.

1.4.4. Потребление/косумация на химикали



  1. H3PO4

Като е изчислено, 3,29 kg H3PO4 / d е необходимо да се прибавят към 33,5 m3 / г смес от отпадъчни води и инфилтрат.

Следователно са необходими 3.29/33.5 ~ 0,1 kg H3PO4 за м3 смес от отпадъчни води и инфилтрат. При общо 8856 m3 годишен обем на сместа от отпадъчни води и инфилтрат, са необходими 0.1X8856 = 885,6 kg H3PO4 (сухо тегло).



  1. Сода каустик (NaOH)

Както вече споменахме, добавянето на NaOH зависи от алкалността и рН на отпадъчни води. Обикновено след няколко години на експлоатация стойностите на рН за сместа от отпадъчни води и инфилтрат са 6.5-8.5, което означава, че не е необходимо да се добавя NaOH.

Ако, теоретично, изобщо не съществува алкалност в инфилтрата, то за да протече процесът на нитрификация NH4-N, съдържащи се в 33,5 m3 / d смес от отпадъчни води и инфилтрат, количеството на добавената NaOH се равнява на 90,3 kg/d NaOH, като вече беше изчислено, т.е. 90.3/33.5 = 2,7 кг NaOH/m3 за сместа от отпадъчни води и инфилтрат

Общата годишна необходима маса е 2.7X8856 = 23872 kg NaOH (суха маса) / годишно.


  1. Метанол

Метанолът се използва периодично в случай на недостиг на субстрата. Ето защо, годишното необходимо количество метанол не може да бъде предварително изчислено.

D. Противопенител

Обикновено е необходимо добавянето на противопенители, когато утайка се "млади" и не може да се избягва образуването напяна поради колоидния характер на биомасата.

След около 1 месец експлоатация, не е необходимо повече да се добавят противопенители.

Два литра противопенители на m3 от сместа от отпадъчни води и инфилтрат по принцип е достатъчно за прекратяване на образуването на пяна в активираната утайка.

Да предположим, че в началния период ПСОВ има дебит от 33.5 m3/d в продължение на един месец, тогава годишният обем на противопенителите е необходимо да бъде 2X33.5X30 = 2010 литра годишно.

E. Натриев хипохлорит (NaClO)

Годишния обем от NaClO (14%) необходим за дезинфекция на третираната смес от отпадъчни води и инфилтрат е 8856X(8X100/14/1000)= 506 l/y (литра годишно).

F. Полиелектролит

31.2 kg DS излишък от утайки се образуват на ден от 33.5 m3/d от смес от отпадъчни води и инфилтрат, т.е.. 31.2/33.5=0.93 kg DS/m3 смес от отпадъчни води и инфилтрат.

Годишния обем от излишък от утайки е 0.93X8856=8248 kg DS /y.

Годишното количество суха маса на полиектролита, необходим за обезводняване на биологичните утайки, възлиза на прибл. (3.5X10-3 кg полиелектролит/Kg DS)X(8248 kgDS/y)~29 kg DS/y.

По този начин общите експлоатационни разходи за ПСОВ се изчисляват , както следва, на годишна база:

G. Активен въглен

Изчислява се, че са необходими 3,35 кг активен въглен годишно, които да бъдат добавени към 33.5 m3/d смес от отпадъчни води и инфилтрат.

Ето защо са необходими 3.35/33.5 ~ 0,1 kg активен въглен за m3 смес от отпадъчни води и инфилтрат. При общ годишен обем на сместа от отпадъчни води и инфилтрат 8856 m3, са необходими 0.1X8856 = 885,6 kg активен въглен (сухо вещество).



ГОДИШНИ ЕКСПЛОАТАЦИОННИ РАЗХОДИ

ПАРАМЕТЪР

КОЛИЧЕСТВО

ЕДИНИЧЕН РАЗХОД



ОБЩО РАЗХОДИ



Енергия

136.382 kwh

0,078 €

10.638

ПОдръжка

1

10.300 €

10.300

H3PO4

~900 kg

445 €/tn

400

Натриева основа (сода каустик)

~24.000 kg

445 €/tn

10.680

Противопенител

~2.000 l

2.800 €/ m3

5.600

NaClO (14%)

~500 l

250 €/ m3

125

Активен въглен

~900 kg

2.400 €/tn

2.160

Полиелектролит (сухо вещество)

~30 kg

2.700 €/tn

80

ОБЩО







40.000


1.6 Строителни чертежи –приложени конструктивни чертежи


Тъй като изискванията за оборудване, избрано от Изпълнителя, могат да се различават от типичното оразмеряване на строителни работи в този работен проект, Изпълнителят трябва да представи за одобрение ревизирани версии на всички чертежи, които ще трябва да се променят / модифицират в съответствие с производителите на оборудване.

Строително-монтажните работи не може да започнат преди одобряването на всички изменения / модификации, предложени от Изпълнителя. Всички размери, посочени в работните чертежи, са типични и се смятат за минимални изисквания.

Отговорност на Изпълнителя е и представянето на "приложени" чертежи на всички строителни дейности, ръководство за общите дейности, както и подробни ръководства за всяко отделно оборудване. Отделните ръководства трябва да са ясно изброени.


1 Алкалност на водата е мярка за способността и да неутрализира киселината. Карбонати, бикарбонати и хидроксиди представляват основни форми на алкалност (Sawyer C., McCarty P. Chemistry for Environmental Engineering, Third Edition, McGraw Hill Int. Editions,1993, p.364)

CONSORTIUM ENVIROPLAN S.A. – N.T.U.A. – KOCKS CONSULT GmbH

BT – ENGINEERING Ltd



Каталог: projects


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет