ATV-DVWK-A 131E ROM.pdf

ATV131 actualizat 2010 ATV-DWVK-A 131 PARAMETRI INSTALAŢIEI BIOLOGICE CU O SINGURĂ TREAPTĂ Mai 2000 ISBN 3-933707-41-2

Coautori

1

Instrucţiuni de utilizare Acest document este rezultatul muncii serioase tehnico/ecoomico-ştiinţifice care s-a reunit şi a fost bazată pe pincipiile din normele ATV şi ATV-A 400.Din această cauză există se consideră ca acest conţinut să fie corect şi recunoscut pe plan general. Fiecare este liber să folosească prevederile acestui document.Documentul poate deveni obligatoriu în cazul în care este inclus în documente cu acţuine juridică cum ar fi reglementări sau contracte etc.. Documentul nu este o sursă importantădar nu unică de informare pentru domeniu . Utilizarea sa nu eliberează pe nimeni de răspunderea utilizării corecte în cazuri concrete , în special pentru alegerea corectă a valorilor date cu intervale de variaţie PREFAŢĂ La momentul elaborării ediţiei de faţă (1988-90) existau doar sporadic instalaţii biologice cu eliminare de azot şi fosfor la care s-au efectuat măsurători din care s-au putut deduce date pentru dimensionsre şi funcţionare , multe probleme au trebuit să fie rezolvate doar pe baza rezultetelor cercetării. Întretimp sut în funcţiune un număr mare de astfel de instalaţii , acum avem la dispoziţie o bază de date rezultată din practică. Faţă de ATV-A 131 din februarie 1991 s-a efectuat următoarele modificări importante: • • •

Valabilitatea dimensionarea bazinelor biologice pentru ori ce capacitate (până acum se limita la ≥ 5 000 locuitori) Eliminarea determinării tipului incărcărilor ; pentru aceasta a fost întocmită o foaie de lucru pentru toate metodele de epurare a apei Determinarea temperaturii de eliminare a azotului T=12oC în corelaţie cu prevederile Anexei 1 din Reglementarea pentu epurarea apei(până acum T=10oC), cu condiţia abordări flexibile a configuraţiei bazinului biologic .

2

• • • • • • • •

Integrarea în dimensionare a parametrilor pentru eliminarea biologică a fosforului Modificarea capacităţii de denitrificare Modificarea calculului necesarului de oxigen Integrarea dimensionării unui selector . Opţiunea dimensionăriipe baza necesarului de oxigen (CSB) Creşterea volumului de nămol admisibilă în decantorul secundar Modificarea denumirilor adâncimilor parţiale şi a determinării adâncimii de îngroşare şi a zonei de evacuare a nămolului . Integrarea dimensionării volumelor din decantorul secundar .

Explicaţii la proceduri se găsesc în îndrumătoarele ATV "Epurarea biologică şi extinsă a apei”(1) şi”Prevederi pentru epurarea mecanică a apeli” (2).Cifrele suplimentare care apar în text se referă la capitole din acestea.

1.DOMENIUL DE APLICARE 1.1 AVRTISMENT Tratarea apei pluviale din reţeaua de canalizare şi a apei uzate în staţia de epurare formează o unitate pentru protecţia emisarului . Pentru dimensionarea staţiei de epurare şi a aportului pluvial sunt necesare detrminări/estimări pe timp lung pentru proiectare . Acestea vor fi pentru durate mai mici de 25 de ani. 1.2 SCOPUL Prin aplicarea dimensionării din această normă se asigură menţinerea parametrilor minimali ale valorilor de noxe din apa de efluire pentru apă uzată comunală cu instalaţii biologice cu otraptă .Parametrii obţinuţi corespund sau sunt valoric inferiori celor impuşi de Norma pentru ape uzate din 9.2.1999 anexa 1şi a metodelor de verificare . Dacă în canalizare pătrund ape industriale cu conţinut ridicat de material biologic greudegradabil sau nedegradabil se obţine un CSB-rezidual mai mare . Aceeaşi situaţie se obţine în cazul unor zone cu consum mic de apă şi cu un aport mic de apă externă , atunci creşte concentraţia de material biologic greu degradabil sau nedegradabil . Sunt prevăzute reguli tehnice pentru alegerea procedeelor adecvate pentru eliminarea carbonului , azotului şi fosforului şi dimensionarea diferitelor componente ale instalaţiei . Alegerea şi componenţa instalaţiei de aerare nu este tratată în această fascicolă . Normele acestea sunt aplicabile şi în afara teritoriului Germeniei şi dacă pe teritoriul altor state cerinţele sunt mai ridicate nu este suficient să se respecte valorile din anexa 1 pentru valorile de referinţă pentru azot .

3

Proiectarea instalaţiilor se va face conform cerinţelor de epurare a apelor , cerinţelor de construcţie de funcţionare şi în funcţie de sensibilitatea emisarului .Instalaţiile proiectate vor avea căi paralele , agregate de rzervă etc. pentru a asigura o siguranţă a menţinerii parametrilor ceruţi . O condiţie a funcţionării sigure a instalaţiei proiectate este şi asigurarea unui personal abilitat şi pregătit , vezi ATV-M 271 „Necesarul de personal pentru staţii de epurare orăşeneşti” . 1.2 APLICABILITATE Această normă se aplică proiectării staţiilor de epurare cu o traptă . Datorită particularităţilor staţiilor mici se fac trimiteri la ATV-A 122 ca şi ATV-A1262 precum şi la DIN 4261 . Fişa de lucru este aplicabilă pentru ape uzate menajeresau industriale sau agicole în cazul în care nocivitatea ascestora se poate reduce prin metode biologice cu acelaşi succes ca la apele menajere . 2. PRESCURTĂRI ANB

m2

Suprafaţa decantorului secundar

a

-

Numărul braţelor de evacuare a nămolului

aSR

m

Distanţa dintre braţele de evacuare, benzi de evacuare.

Bd,BSB

kg/d

Încărcare zilnică BSB5

Bd,XXX

kg/d

Încărcare zilnică alt parametru

BR,BSB

kg/d

Încărcare volumică BSB5

BR,XXX

kg/d

Încărcare volumică alt parametru

BTS,BSB

kg/d

Încărcare zilnlcă nămol şi BSB5

BTS,XXX

kg/d

Încărcare zilnlcă nămol şi alt parametru

b

d-1

Coeficient de degradare

bNB

m

Lăţimea bazinului de decantare secundar (dreptunghiular)

bSR

m

CS

mg/l

CX

mg/l

Lungimea scutului sau a barei de evacuare la decantor secundar dreptunghiular Concentraţia O2 , dependentă de temperatură şi de presiunea Parţială Concentraţia O2 , în trapta boilogică

4

DNB

m

Diametrul decantorului secundar

EWXXX XXX ,

E

Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul de ex. BSB5 , CSB etc.

fC

-

Factor de şoc pentru respiraţia carbonică

fN

-

Factor de şoc pentru oxidaţia azotului

fSR

-

Factor de evacuare dependent de tipul sistemului de evacuare a nămolului

FT

-

Factor de temperatură pentru respiraţia endogenă

hl

m

Adâncimea apei clare în decantorul secundar

h2

m

Adâncimea zonei de separaţie/recirculare în decantorul secundar

h3

m

Adâncimea zonei curgrii dense/înmagazinare în decantorul secundar

h4

m

Adâncimea zonei de îngroşare/evacuare în decantorul secundar

he

m

Adâncimea de afluire

hges

m

Adâncimea apei în decantorul secundar

hSR

m

ISV

l/kg

Indexul nămolului

lB

m

Lungimea barei de evacuare (lB ≈ lB)

Adâncimea de dispunere a scutului /barei de evacuare

lNB

m

Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW

m

Lungimea traseului barei de evacuare (lW ≈ lNB)

lSR

m

Distanţa scutului de evacuare la gura de extragere a nămolului pentru recirculare (lSR ≈ 15 hSR)

MTS,BB

kg

Masa substanţei solide în treapta biologică

5

OC αOC

kg/h kg/h

Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare în apă clară la Cx =0 , T = 20ºC und p = 1013hPa Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare în nămol activ la Cx = 0 , T = 20ºC und p = 1013hPa

OVC,BSB

kg/kg

Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului , raportat la BSB5

OVd,C

kg/d

Necesar zilnic de O2 în eliminarea carbonului

OVd,D

kg/d

Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVd,N

kg/d

Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh

kg/d

Necesar orar de O2

Q

m3/h

Debit volumic, afluent, debit prin staţia de epurare

QK

m3/h

Debit de scurtcircuitare de nîmol îndecantorul secundar

Qm

m3/h

Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR

m3/h

Debit de evacuare nămol

QRZ

m3/h

Recirculare internă în cazul denitrificării anterioare

QRF

m3/h

Reîntoarcere (QRS + QRZ) în cazul denitrificării anterioare

QRS

m3/h

Debitul nămolului recirculat

Qd

m3/d

Debit zilnlc pe timp uscat

Qt

m3/d

Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QÜS,d

m3/d

Debitul zilnic al nămolului în exces

qA

m/h

Încărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV

l/(m2h)

Încărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF

-

Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV

-

Raport de recirculare (QRS/Qt resp QRS/Qm)

SF

-

Factor de siguranţă pt. denitrificare

T

°C

Temperatura în bazinul biologic

TBem

°C

Temperatura în bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

TÜW

°C

Temperatura apei uzate la care trebuie urmărite valorile de control pentru conţinutul N2

TW

°C

Temperatura apei uzate iarna

tE

h

Timp necesar de îngroşare în decantorul secundar

tD

h,d

Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR

h,d

Timp de trecere de ex (tR=VBB:Qt)

tSR

h

Interval de evacuare

ts

h

Timpul de ridicare şi scufundare a scutului de evacuare

tT

h

Durata ciclului la procedeul intermitent

tTS

d

Vârsta nămolului în raport cu VBB

tTS,Bem

d

Vârsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTS,aerob

d

Vârsta aerobă a nămolului în raport cu VN

tTS,aerob,Bem d Vârsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare TSAB kg/m3

Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kg/m3

Conţinutul de substanţă uscată în bazinul biologic

TSBB,Kask kg/m3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare în cascadă(TSBB,casc>TSAB) TSBS

kg/m3 Conţinutul de substanţă uscată în nămolul de radier al decant. secundar

TSRS kg/m3

Conţinutul de subs uscată în mămolul recirculat

7

TSÜS kg/m3

Conţinutul de subst uscată în nămolul în exces

ÜSC,BSB kg/kg

Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

ÜSd

kg/d

Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

ÜSd,C

kg/d

Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

ÜSd,P

kg/d

Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de fosfor

VBB

m3

Volumul bazinului biologic

VN

m3

Volumul bazinului biologic folosit pentru nitrificare

VD

m3

Volumul bazinului biologic folosit pentru denitrificare

VSel

m3

Volumul selectorului aerob

m3

VBioP

Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB

m3

Volumul decantorului secundar

VSV

l/m3

Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTS,BB

kg

Masa substanţei uscate

vRück

m/h

Viteza de întoarcere a căruciorului de evacuare

vSR

m/h

Viteza de evacuare (periferică pt. bazine circulare)

Y

mg/mg Factor de productivitate(biomasa dată în mg CSB pe mg CSB eliminat)

α

-

Raport al aportului de O2 în nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii : CXXX SXXX XXXX

mg/l Concentraţia parametrului XXX în probă omogenizată mg/l mg/l

Concentraţia XXX în probă filtrată (filtru cu membrană 0,45 μm) Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des întâlniţi : CBSB

mg/l

Concentraţia BSB5 în probă omogenizată

SBSB

mg/l

Concentraţia BSB5 în probă cu filtru 0,45 μm

8

CCSB

mg/l

Concentraţia CSB în probă omogenozată

SCSB

mg/l

Concentraţia CSB în probă filtrată co filtru 0,45μm

SCSB,abb mg/l

CSB neutralizabil dizolvat

SCSB,inert mg/l CSB inert dizolvat SCSB,Dos mg/l

Concentraţia CSB înmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru îmbunătăţirea denitrificării

CN

mg/l Concentraţie N2 total în proba omogenizată ca N

CTKN SNH4 )

mg/l Concentraţia N KIELDAHL în proba omogenizată ( CTKN = CorgN +

CorgN sau

mg/l

Concentraţia N organic în proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4 CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 )

SanorgN mg/l

Concentraţie N anorg, ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4

mg/l

Concentraţia NH4 în probă filtrată ca N

SNO3

mg/l

Concentraţia nitraţi în probă filtrată ca N

SNO2

mg/l

Concentraţia nitriţi în probă filtrată ca N

SNO3,D mg/l

Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3,D,Ext mg/l

Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4,N mg/l

Azot amoniacal de nitrificat

CP

mg/l

Concentraţia P în proba omogenizată ca P

SPO4

mg/l

Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmol/l

Capacitate acidă

XCSB,BM

mg/l

CSB al biomasei

XCSB,abb

mg/l

Particular,CSB ce poate fi descompus

XCSB,inert

mg/l

Particular ,CSB inert

XorgN,BM mg/l

N2 organic înglobat în biomasă

XP;BM

P organic înglobat în biomasă

mg/l

9

XP;Fäll

mg/l

P eliminat prin reducere

XP,BioP

mg/l

P legat la eliminarea biologică a P

XTS

mg/l

Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 0,45 μm după uscare la 105 0C

XorgTS

mg/l

Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS

mg/l

Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( întotdeauna la urmă ) Z

Probe la intrare în staţie de ex. CBSB,Z , XTS,Z

ZB de ex.

Probe la intrarea bazinului biologic resp.la intrarea bazinului mixt anaerob, CCSB,ZB şi la intrarea reactorului biologic

AB

Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex. SNO3,AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB

Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex. SNO3,DB

NB

Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex. SNH4,NB

AN

Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSB,AN,TTS,AN

ÜS

Probe din nămolul escedentar

RS

Probe din nămolul recirculat

ÜS

Valoare de urmărire ( de control )

3.DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII 3.1 Generalităţi În procedeul cu bazin biologic ,bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar , legate prin circuitul de nămol recirculat , formează o unitate tehnologică. Sedimentarea nămolului biologic caracterizată prin indexul de nămol (ISV) determină prin cantitatea de substanţă uscată (TSBB) dimensiunile bazinului biologic şi a decantorului secundar . Parametrii apei uzate precum şi configuraţia bazinului biologic precum şi parametri de epurare determină indexul nămolului. Bazine biologice care pot fi considerat ca bazine mixte conduc la un indice de nămol mai ridicat şi tind spre formarea de bacterii filiforme faţă de bazinele cu gradient de concentraţie cum sunt cele constituite în cascadă sau în care există un contracurent. În cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea în aval a unui selector; bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector ,vezi fig.1,Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selector,poate fi parte a instalaţiei biologice.Se atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme în orice situaţie.

Fig.1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1) În locul procedeului prezentat în fig.1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic în combinaţie cu un selector aerob sau cu ujn bazin mixt anaerob. Volumul unui selector aerob (VSel) sau a unui bazin biologic anaerob mixt pentru eliminarea biologică a fosforului (VBio-P) nu vor fi adăugate la volumul bazinului biologic(VBB). În instalaţii care servesc numai pentru eliminarea carbonului organic ,volumul unui selector aerobic poate fi considerat ca parte a bazinului biologic. Determinantă pentru dimensionarea bazinului biologic (treptei biologice) este vârsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic. Este definit ca raport între masa uscată a nămolului din bazinul biologic (VBB x TSBB) şi producţia medie zilnică (şi extrasă) de nămol uscat. Dacă bazinul biologic mai prezintă şi zone anoxice de denitrificare (VD) ,vârsta nămolului aerob (tTS,aerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului în partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnică. Restul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format în mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic în suspensie care este transportat de apa epurată. Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar. Concentraţia de substanţă solidă de 1mg/l la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori; CBSB cu 0,3

până la 1,0 mg/l

CCSB cu 0,8

până la 1,4 mg/l

CN

cu 0,08 până la 0,1 mg/l

CP

cu 0,02 până la 0,04 mg/l

3.2 BAZINUL BIOLOGIC Epurarea apei uzate în bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzâură , funcţionare şi economice : • Îmbogăţirea suficientă cu biomasă, simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată în nămolul biologic (TSBB) • Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de încărcare

11

•

•

Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului; aceasta se asigură în bazinul de aerare de regulă prin aerare şi în anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare; se recomandă viteze de 0,15 m/s ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului în afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 0,3 m/s pentru nămolul greu. În bazine mixte ananerobe sau anoxice , amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare, se iau în considerare , în funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 până la 5 W/m3 Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri, aerosoli, zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate în consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice în fig.2; acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 5.2.5 şi 5.3.2) ţinându-se cont de cerinţele prezentate anterior : •

•

•

Denitrificarea anterioară :efluent, nămolului recirculat şi recircularea internă se petrec în bazinul de denitrificare.Astfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze în cascadă. Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice , bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare. Recircularea internă va fi restrânsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat. Denitrificarea în cascadă;două sau mai multe bazine biologice,fiecare cu denitrificare preliminară sau simultană,vor fi conectate unul după altul. Afluentul se va împărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificare.Prin aceasta se elimină de regulă recircularea. Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare îngreunează denitrificarea . Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară. Datorită împărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este în primul bazin mai ridicat decît în efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5.2.5.4. Denitrificarea simultană: se poate realiza practic numai în bazine cu recirculare.Apa parcurge zonele de denitrificare şi nitrificare din bazin. Denitrificarea simultană se poate considera ca un fel de denitrificare preliminară cu un raport mare de recirculare. Un reglaj al aerării de ex. după concentraţia de nitrat şi amoniu sau la frângerea curbei procesului Redox este necesar. Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale .

Fig.2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 ) •

Denitrificarea alternată: două bazine aerate intermitent sunt încărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar. Durata încărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare, nitrificare vor fi date de un releu de timp. Concentraţiile mari de O2 la sfârşitul fazei de nitrificare vor îngreuna

12

•

•

denitrificarea. Raportul de amestec va fi între cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent. Denitrificarea intermitentă : într-un bazin se alternează în timp fazele de nitrificare şi denitrificare.Durata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de ex.după concentraţia de nitrat, concentraţia de amoniu,frângerea curbei Redox sau a consumului de O2. Concentraţiile mari de O2 la sfârşitul fazei de nitrificare vor îngreuna denitrificarea. Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale . Denitrificarea ulterioară : procedeul se utilizează în situaţiile în care apa uzată prezintă un raport C/N foarte mic, situaţie în care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior. Bazinul de denitrificare este poziţionat în flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară.

În afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 5.2.5. Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului. Explicaţii se găsesc în facsimilul ATV-M 210 precum şi în [1] 5.3.3. La multe se observă instalaţii biologice pentru eliminarea N2 că se realizează şi o eliminare apreciabilă a P chiar şi fără un bazin anaerob preliminar. Pentru atingerea eliminării biologice a P, unui sau mai multor bazine biologice i se conectează în aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat. (compară[1], 5.2.6 şi 5.3.2.),fig.1. Randamentul se poate ridica în cazul în care bazinul anaerob este constituit în cascadă deoarece atunci într-unul dintre bazine nitratul conţinut în nămolul recirculat este eliminat şi în celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale. Ca procedură specială se prezintă doc. [1],5.2.6 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse în aval instalaţii pentru reducere simultană. Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat , caz în care se cere o zonă de reglaj până la intrarea în bazinnul biologic. Eliminarea biologică a P este posibilă şi în bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C în cazul în care vârsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile. 3.3 DECANTOARE SECUNDARE Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată. Încărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul în substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice. Conţinutul de substanţă uscată depinde în principal de funcţionarea decantoarelor secundare în situaţii de încărcare hidraulică variabilă, a indexului nămolului şi a evacuării nămolului, a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului îm exces. Dimensionarea, forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme: • Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantare • Îngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre bazinul biologic 13

•

Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică în cazul debitelor mărite în special la ploi Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea în zona de intrare, condiţiile hidraulice din decantorul secundar (printre altele construcţia de intrare şi de ieşire, debite de curgere) mărimea raportului de recirculare şi de tipul procesului volumic. Nămolul decantat se concentrează în zona de nămol de la radierul bazinului. Îngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV), adâncimea stratului de nămol, timpul de îngroşare şi modul de evacuare. Debitele pe timp ploios conduc la refularea de nămol activ din bazinul biologic către decantorul secundar. Decantorul secundar va trebui să poată prelua nămolul refulat din bazinul biologic.Pentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientă. Din punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe între decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală. Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare. Nămolul decantat şi îngroşat , în cazul în care nu curge singur către pâlnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune. 3.4 DIMENSIONAREA Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproc,comp.fig.3 Modul de calcul prezentat în ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfârşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noi.Se recomandă următorii paşi 1. determinarea încărcării date compră cap. 4. 2. alegegrea procedeului: În cazul în care este necesară eliminarea azotului (N2 ) se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificare/denitrificare,dacă se va alege un selector pentru îmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat în aval pentru eliminarea P 3. determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinând cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare. Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vârsta nămolului ( tTS,aerob,Bem) ţinând cont de temperatura de dimensionare. Se renunţă la aceste două cazuri în cazul stabilizării anaerobe a nămolului 4. la instalaţii cu eliminarea azotului N2 se va determina pe baza unui bilanţ al azotului masa nitratului de denitrificat. Dacă nu trebuie menţinută o valoare procentuală de eliminare a azotului ci menţinută o valoare de concentraţie şi valoare de intrare are influenţă mare;concentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de ex.în Germania există valori statistice conf.Ordinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă. 5. Ţinând cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VD/VBB). Vârsta nămolului ( tTS,Bem) se va calcula corespunzător.În cazul stabilizării aerobe a nămolului vîrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate Fig. 3 Etapele priectării şi dimensionprii 6. Estimarea indexului nămolului în funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologic,respectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat înaintea bazinuli biolog principal . 7. alegerea timpului de îngroşare (tE) în decantorul secundar , în funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate în nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE 8. determinarea substanţei uscate în nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată în nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat în funcţie de sistemul de evacuare (recirculare) 9. alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă în nămolul activ ( TSBB ). Conţinutul de substanţă uscată a nămolului activ determină volumele bazinului biologic şi a decantorului secundar. Se va ţine cont că volumul bazinului biologic scade cu creşterea TSBB în timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adâncimea suplimentară cresc . 10. determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ). Din încărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a încărcării volumice cu nămol ( qSV ) 11. determinarea adâncimii decantorului secundar din adâncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora. 12. dermonstrarea timpului de îngroşare ales pe baza capacităţii volumice. Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită 13. determinarea producţiei de nămol (ÜSd ) ţinând cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării în faza în care datorită încărcării se dozează C extern. 14. calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTS,BB) pentru calculul vârstei necesară a acestuia 15. calculul volumului bazinului biologic 16. determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P 17. calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a duratei ciclului în cazul procedeului cu denitrificare intermitentă 18. determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare 19. demonstraea acidităţii suplimentare, necesarul dozării de bază în funcţie de consumul şi câştigul în capacitate acidă din amonificare, nitrificare, denitrificare, reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adâncimii de insuflare . 20. dimensionarea unui selector aerob pentru îmbunătăţirea caracteristicilor de decantare ale nămolului biologic Parametri de dimensionare se pot determina pe baza modelelor ştiinţifice , pe baza experienşei , respectiv a experimentelor la faţa locului. 4

BAZELE DIMENSIONĂRII

4.1 Debitul de apă uzată Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare Bd,BSB,Z în kg/d BSB5 ( crud ) pentr încadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive în Normativul Apelor rezultă din apă afluită în staţia de epurare în 85% a zilelor cu vreme uscată cu valori de încărcare BSB5 sub limită şi adăugând o valoare planificată de capacitate de rezervă. Când

15

valoarea de dimensionare se ia conform numărului de locuitori echivalenţi conectaţi, atunci se ia valoarea corespunzătoare de BSB5 pentru valoarea corespunzătoare de apă crudă din tab .1. În principiu este valabil ca staţia de epurare şi canalizarea să fie dimensionate pentru aceeaşi cantitate de apă . Pentru dimensionare sunt necesare următoarele valori numerice pentru afluire în treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 4.2 ): - temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate. Determinare din curba mediei pe 2 săptămâni pentru 2 până la 3 ani - încărcare organică determinantă ( Bd,BSB ,Bd,CSB ),a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( Bd,TS) şi a fosforului ( Bd,P) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare. - încărcarea organică pentru dimensionare cât şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare . - încărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB , CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor. -încărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului . -debit maxim pe timp uscat Qt (m3/h) ptr.dimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne . - debit de dimensionare Qm (m3/h) ptr.dinensionarea decantorului secundar Încărcările zilnice vor fi formate numai în funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore . Încărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar întrucât sunt incluse în calcul zilele ploioase. Când în încărcarea anuală încărcările organice sau/şi proporţiile sarcinii organice î raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de încărcare. Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc în baza încărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată . Încărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vârsta nămolului . Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămâni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămâni . Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru încărcări zilnice pe săptămână ) nu se poate forma o medie săptămânală se consideră încărcările cu valoare mai mică din 85% din zile, din cel puţin 40 de probe . Dacă datele nu sunt relevante sau cercetările de ex. la instalaţii mici nu sunt utile putem stabili încărcarea în funcţie de nr.de locuitori echivalenţi sau de încărcări industrial – profesionale .

16

Detaliile stabilirii încărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse în ATV- „Bazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzată”[3]. Dacă încărcările sunt considerate în funcţie de nr. de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab.1. Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]. Până la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991). Tab.1:Încărcarea specifică în g/(E x d) pe locuitori echivalenţi , care este sub valoare în 85% din zile fără a considera apa cu nămol Parametru

BSB5 CSB TS TKN P

Apă uzată crudă

60 120 70 11 1,8

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt 0,5 la 1,0h 1,5 la 2,0h 45 40 90 80 35 25 10 10 1,6 1,6

Cercetările asupra apelor uzate şi a încărcării cu durate de peste 2 până la 4 săptămâni nu pot fi luate în consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat în calcul intervalul de timp potrivit . Ele sunt însă folositoare pentru a întregi baza de date . La asfel de cercetăritrebuiesc înglobate şi debitele aferente . Astfel se pot determina curbe – TKN pentru determinare valorii fN (vezi 5.2.8),sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTS,ZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKS,ZB) . Încărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea în aceste cercetări . 4.2 Încărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe Apa de ila îngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu în concentraţii ridicate . Sepoate considera că 50 %din azotul organic provenit din nămoluri putrezite este eliberat ăn formă de azot amniacal . Dacă apa de nămol este produsă puţine ore pe zi sau săptămânal doar în zile disparate , aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat . Încărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 ,şi CSB) este de regulă scăzută în cazul nămolurilor putrezite. De aeea încărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate încărcările apei uzate . În depozitul de nămol stabilizat aerob au loc mai mult sau mai puţin intens procese anaerobe . Aici poate fi eliberat amoniu şi eliberări de fosfor , dacă acesta a fost înlăturat pe cale biologică . Pentru ca să se evite îngreunarea epurării biologce trebuie : -să se extragă regulat apa tulbure în cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat , fitratul sau centratul să se depoziteze într-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp îndelungat .

17

Vor fi introduse alte nămoluri (dela alte staţii de epurare , nămol de fecale , sau asemenea ) este recomandată o depozitare intermediară care să permită o adăugare dozată a acestora . 5. DIMENSIONAREA BAZINULUI BIOLOGIC 5.1

Dimensionarea pe baza încercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii în funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii în condiţii practice . Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 : 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an în care să fie inclus şi anotimpul rece în condiţii apropiate cazului practc .Se poate face anterior cu ajutorul unei simulări dinamice o analiză a punctelor slabe din care rezultă repere valoroase pentru proiectarea experiemntului . Prin această cercetare dimensionarea devine mai precisă şi se pot redice costuri . Cu rezultatele obţinute se creează o bază mai solidă pentru simulare dinamicăpentru condiţii de funcţionare ce nu pot fi incluse în experimente . Unii din parmetrii de la 3.4 ce pot fi detrminaţi astfel : -producţia de nămol şi vârsta necesară a nămolului (maturarea nămolului) -distribuţia componentelor (anaerob,anoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri în funcţie de condiţiile de încărcare . -necesarul de oxigen şi cerinţene de reglare ale necesarului de oxigen pentru care de regulă este necesară măsurarea necesarului de oxigen . -restul de CSB (SCSB) dizolvat . 5.2 Dimensionare pe baza experienţei 5.2.1. Maturarea necesară a nămolului Tab.2: Dimensionarea maturării nămolului în zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima ) Mărimea instalaţiei Bd,BSB,Z Scopul de epurare Temperatura de dimensionare Fără nitrificare Cu nitrificare

până la 1.200kg/zi 100C

120C

peste 6.000 kg/zi 100C

5 10

120C 4

8,2

8

6,6

18

Cu eliminare de azot VD/VBB = 0,2 0,3 0,4 0,5 Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

12,5 14,3 16,7 20,0

10,3 11,7 13,7 16,4 25

10 11,4 13,3 16,0

8,3 9,4 11,0 13,2

Nu este recomandat

5.2.1.1. Instalaţii fără nitrificare Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab.2 5.2.1.2

Instalaţii cu nitrificare

Vâsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză : TTS,aerob,Bem=SF•3,4•1,103( 15-T) [d ]

( 5-1)

Valoarea de 3,4 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (2,13 d) împreună cu un factor 1,6 . Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi în nămolul biologic conform ( [1] ,5.2.4). La o maturare a nămolului de 2,13d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi îmbogăţiţi. Cu factorul de siguranţă (SF) se ţine cont de : - variaţile ratei maxime de creştere prin aportul de impurităţi din apa uzată , respectiv variaţii de temperatură de scurtă durată sau/şi deplasări ale pH-ului. -valoarea concentraţiei medii a amoniului la ieşire -efectul variaţiilor fracţiunilor azotate ale afluentului asupra variaţiilor concentraţiilor de ieşire. Pe baza experienţe de până acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de până la Bd,BSB,Z = 1.200 kg/zi (20.000 loc.ech.) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=1,8 şi de Bd,BSB,Z = 6.000kg/zi (100.000 loc.ech.) se recomandă să se calculeze cu SF=1,45 . Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4,AN=1,0 mg/l atâta timp cât nu intervine nici o influenţă negativă în rata maxime de creştere a nitrificanţilor . Dacă la instalaţii cu Bd,BSB,Z < 6.000 kg/zi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 1,8 ( cf. 5.2.8) valoarea SF se va putea diminua până la valoarea de 1,45. Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile , factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=1,45 . 19

Dacă temperatură în timpul iernii scade la ieşirea din bazinului biologic scade sub valoarea temperaturii ce trebuie menţinută pentru supravegherea amoniului (TUW), în ecuaţia 5-1 se va folosi temperatura de dimensionare TBem = ( TÜW – 2 ) pentru ca la temperatura de supraveghere să se obţină o nitrificare stabilă . Se recomandă să se adopte , la valoarea temperaturii de supraveghere TÜW = 12 °C corelată cu dimensiuea instalaţiei a factorului de siguranţă mai sus amintit să se ia în consideraţie următorii factori maturare ai nămplului : Instalaţii de până la

Bd,BSB,Z = 1.200 kg/zi tTS,aerob,Bem = 10 zile

Instalaţii peste

Bd,BSB,Z = 6.000 kg/zi tTS,aerob,Bem = 8 zile

Aceste valori sunt date în tab.2 . Valorile intermediare se deduc . Dacă temperatura apei uzate este întotdeauna mai mare decât temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămâni . Pentru a îngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 5,2,9) în timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5,2,1,3 ) . 5.2.1.3

Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5.2.1.2. ) . Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează : 1 tTS,Bem = tTS,aerob . ---------------[zile] ( 5-2) 1-( VD / VBB) Cu ec. 5-1 va fi : ( 15 – T )

tTS,Bem = SF • 3,4 • 1,103

1 • -----------------1-( VD / VBB)

[zile (d) ] ( 5 – 3 )

Pentru calculul VD / VBB se consideră 5.2.2 În ec. 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TÜW ) ; după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TÜW = 12 0C . Pentru temperaturile apei uzate din timpul iernii de regulă mai mici de de 120C trebuie făcută verificarea că la temperatura medie minimă pe 2 săptămâni nitrificarea nu se deterioreză . Pentru aceasta pentru calculul vârstei de maturare a nămolului aportul

20

VD /VBB pentru temperatura mai scăzută TW va fi calculatcu ec. 5-4. Dacă nu avem la dispoziţie alte valoari ale temperaturii apei uzate în ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C , ( 20C când răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămâni şi 40C când se iau în calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică) . Dacă la o temperatură scăzută încărcarea organică ( Bd,BSB,ZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării , atunci în ec. 5-4 în locul tTS,Bem trebuie introdusă valoarea reală a vârstei de maturare a nămolului . SF • 3,4 • 1,103( 15 – TW ) VD/VBB = 1 – ------------------------------TTS,Bem

[-]

(5–4)

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă ,prin care zona de denitrificare se poate micşora în favoarea zonei de nitrificare . Volumul unui alt bazin mixt anaerob , în cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD în cazul unei recirculări interne corespunzătoare . Rezultă din ec. 5-4 pentru VD / VBB o valoare negativă, în ec. 5-4 se va lua VD / VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă ; se poate merge până la SF = 1,2 ; dacă nu se obţine această valoare trebuie mărit a volumului bazinului . Dacă temperatura de dimensionare este sub 120C se va proceda corespunzător . Pentru dimensionarea unei instalaţii pentru o tenperatură de până la 80C nu există date . Trebuie probat în fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf . 5.2.9. Când valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4,ÜW < 10 mg/l sau încărcările în afluire pe timp uscat au oscilaţii mari şi supravegherea se face prin control aleator sau prin probă de amestec la 2 ore , factorul de siguranţă se va mări , sau se va demonstra cu ajutorul unei simulări dinamice . Aceasta detrmină alegerea liniei tehnologice . 5.2.1.4

Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vârsta de maturare a nămolului activ care ia în calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTS,Bem ≥ 20 zile . Pentru o denitrificare cerută vârsta nămolului va fi tTS,Bem ≥ 25 zile. Când temperatura medie pe 2 săptămâni din bazinul biologic este peste 12 0C vârsta nămolului se poate calcula după ec . 5 – 5 tTS,Bem ≥ 25 • 1,072( 12 – T )

(5–5)

Dacă încărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decât în anotimpul rece , necesară estimată a nămolului MTS,BB ( vezi 5.2.6 ) va fi calculată cu ec. 5 – 5 separat pentru ambele cazuri . Masa cea mai marea nămolului va determina voumul bazinului biologic .

21

Dacă există lagune de nămol sau alte bazine biologice cu o durată de depozitare mai mare de un an pentru stabilizarea anaerobă secundară a nămolului , durata de maturare a nămolului poate fi redusă la tTS,Bem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare . Calculul volumului VD / VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec. 5.2.2. VD / VBB nu are nici o influenţă asupra vârstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă .

5.2.2

Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD / VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este : SNO3,D = CN,ZB – SorgN,AN – SNH4,AN – SNO3,AN –XorgN,BM

[mg/l]

( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CN,ZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă . Dacă în cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari , şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CN,ZB : CCSB,ZB ) mai mari , se vor lua în calcul mai multe cazuri de încărcare . În afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3,ZB) sunt în general foarte mici , de neglijat . La un aflux de apă străin (apă subterană cu conţinut de nitraţi ) sau la aflux suplimentar din procese tehnologice , instalaţii industriale pot apărea situaţii în care valorile SNO3,ZB în CN,ZB trebuie luate în considerare . În concentraţia în afluire ( CN,ZB ) , azotului din apele uzate trebuie să fie inclus la instalaţii de epurare cu fermentarea ( putreuirea ) nămolului şi deshidratare mecanică dacă nu necesită o procesare separată a nămolului conform 4.2 . Concentraţia azotului organic în efluire se poate lua SorgN,AN = 2 mg/l . La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare . Pentru dimensionare valoarea amoniului în defluent va fi luată de regulă SNH4,AN = 0 din mitive de siguranţă . Încărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgN,BM = 0,04 până la 0,05 • CCBS,ZB sau 0,02 până la 0,025 • CCBS,ZB . Se întroduce concentraţiei nitraţilor în efluent medie zilnică . Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgN,ÜW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca în Germania . Se adoptă valoarea de SNO3,AN = 0,8 până la 0,6 • SanorgN ,ÜW , valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale încărcării de întrare . Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire în treapta biologică ( de ex. la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3,D / CBSB,ZB pe căruia obţinem capacitatea bazinului biologic de denitrificare . Pentru denitrificare simultană şi intermitentă , pot fi făcute următoarele consideraţii pentru calculul raportului VD / VBB , conform [ 1 ] , 5.2.5.3 : SNO3,D 0,75 •OVC,BSB VD --------- = ------------------- • -----CBSB,ZB 2,9 VBB

[ mgN/mg BSB5 ]

( 5-7 )

22

OVC,BSB pentru calculul valorii de maturare şi al valorii temperaturii este luat din tabelul 7 sau detrminat cu ec. 5-24 . Pentr domeniul de temperaturi cuprinse între 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec. 5-7 în tabelul 3. Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus în procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca în [1] figura 5.2.5-3. Condiţia este ca în afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mg/l . Pentru domeniul de temperaturi cuprinse între 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 . Volumele de denitrificare mai mici de VD/VBB = 0,2 şi mai mari de VD/VBB = 0,5 nu sunt recomandate pentru dimensionare . Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie între denitrificarea preliminară şi cea intermitentă . Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox.1% pe grad . Când dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB , atunci putem calcula cu SNO3,D/CCSB,ZB = 0,5SNO3,D/CBSB,ZB .

TABELUL 3:Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 până la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 întrodus ) SNO3,D/CBSB,ZB VD/VBB Denitrigficarea preliminară şi Denitrificarea simultană şi procedeele corespunzătoare intermitentă 0,2 0,11 0,06 0,3 0,13 0,09 O,4 0,14 0,12 0,5 0,15 0,15 Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VD/VBB = 0,1 cu SNO3,D/CBSB,ZB = 0,08 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3,D/CBSB,ZB = 0,03 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă . Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3,D/CBSB,ZB=0,15 nu se recomandă mărirea raportului VD/VBB . Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului . Ca soluţie alternativă se poate lua în considerare şi adăugarea de carbon extern .Construcţia instalaţiilor se va face numai în cazul unei experienţe corespunzătoare în domeniu . Necesarul de cărbuneexetrn este aproximativ de 5kg CSB pentru kg-mul de azot din nitraţi denitrificaţi . Cu aceasta se obţine valoarea acumulării de CSB :

23

SCSB.Dos = 5•SNO3,D,Ext

(5-8)

Valoarea CSB corespunzătoare compoziţiei compuşilor de carbon utilizaţi se pot lua din tab. 4 . Pentru alte surse de carbon trebuie apreciată val. CSB respectiv capacitatea de denitrificare anterior . Se atrage atenţia că metanolul este recomandat numai pentru o întrebuinţare de durată întrucât trebuie să se formeze denitrificanţi speciali . TABELUL 4 Parametru

Unitate de măsură

Metanol

Etanol

Acid acetic

Densitate

Kg/m3

790

780

1.060

CSB

Kg/kg

1,50

2,09

1,07

CSB

g/l

1.185

1.630

1.135

5.2.3

Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea – fällung ? ) simultană , prin eliminare biologică , de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante – sau post precipitare ( conform [1], 5.2.6 şi 7.4). Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului , sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 0,5 până la 0,75 ore la debit maxim pe vreme uscată şi debit de nămol recirculat ( Qt +QRS) . Gradul eliminării biologice a fosforului depinde in afara timpului de contact în mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor . Iarna, cînd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala în această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului. Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii : XP,Fall = CP,ZB – CP,AN - XP,BM - XP,BioP

[mg/l]

(5-9)

CP,ZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea în instalaţia biologică . Concentraţia la ieşire ( CP,AN ) se va adopta în raport cu valoarea de control (CP,UW), de ex. CP,AN = 0,6 până la 0,7 CP,ÜW .Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XP,BM) se poate considera 0,01CBSB,ZB până la 0,005CCSB,ZB.. Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua : -

XP,BioP = 0,01 la 0,015•CBSB,ZB respectiv la 0,005 la 0,007•CCSB,ZB cu bazin anaerob preliminar Când la temperaturi scăzute valoare SNO3,AN ≥ 15mg/l creşte se poate lua :

24

-

XP,BioP = 0,005 la 0,01•CBSB,ZB respectiv 0,0025 la 0,005 •CCSB,ZB cu bazin anaerob preliminar În instalaţiile cu denitrificare preliminară sau în cascadă,dar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XP,BioP ≤ 0,005CBSB,ZB până la 0,002CCSB,ZB Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă în bazinul anaerob este îngreunată,se poate considera oeliminare biologică fosforului de XP,BioP ≤ 0,005CBSB,ZB respectiv până la 0,002CCSB,ZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 1,5mol Me3+/molXP,Fall. Din care obţinem următoarele valori: Precipitare cu fier

2,7 kg Fe/kgPFall

Precipitare cu aluminiu

1,3

kg Al/kgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea în decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării . Necesarul de var se află în prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) ? . Se recomandă încercări preliminare fişă de lucru ATV – A 202. Pentru valoarea de control de CP,UW < 1,0mg/l de ex. CP,UW = 0,8mg/l într-o probă de sondaj calificată, nu se pot dimensiona instalaţii biologice . În practică în condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CP,AN < 1,0 . 5.2.4

Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs într-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului . Nămolul rezultat este dat de ecuaţia: ÜSd = ÜSd,C +ÜSd,P [kgTS/d] (5-10) Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem : MTS VBB•TSBB VBB•TSBB tTS = -------- = --------------- = ------------------------------ÜSd ÜSd QÜS,d•TSÜS + Qd•XTS,AN

[d] (5-11)

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (Qd•XTS,AN) este de regulă neglijabilă, producţia de nămol ( ÜSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolîn exces (QÜS,d•TSÜS) . Pentru calculul producţiei de nămol în urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1], 5.2.8.2 ) : XTS,ZB (1-0,2)•0,17•0,75•Tts•FT ÜSd,C = Bd,BSB•( 0,75 +0,6• ---------- - ------------------------------ ) 12) CBSB,ZB 1+0,17•tTS•FT

[kgTS/d] (5-

Factorul de temperatura ( FT ) pentru sechimbul de gaze endogen este :

25

FT = 1,072(T-15)

(5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru îmbunătăţirea denitrificării, atunci la valori SCSB,Dos ≥ 10 mg/l ( SCSB,Dos,Ext ≥ 2 mg/l ) în ec. 5-12 valoarea Bd,BSB se va mări cu valoarea Qd•0,5 •SCSB,Dos/1000 şi în ec. 5-12 ca şi tab.5 valoarea CBSB,ZB se va mări cu valoarea 0,5•SCSB,Dos . La valori SCSB,Dos ≤ 10 mg/l , producţia suplimentară de nămol va fi neglijată . Valorile din tab.5 au fost calculate cu ec. 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate . TABELUL 5 : Producţia specifică de nămol ÜSC,BSB [ kgTS/kg BSB5] la 10 până la 120C XTS,ZB / CBSB,ZB

Maturarea nămolului pe zile 4

8

10

15

20

25

0,4

0,79

0,69

0,65

0,59

0,56

0,53

0,6

0,91

0,81

0,77

0,71

0,68

0,65

0,8

1,03

0,93

0,89

0,83

0,80

0,77

1

1,15

1,05

1,01

0,95

0,92

0,89

1,2

1.27

1,17

1,13

1,07

1,04

1,01

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului îmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană . Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau în calcul 3g TS per gram de fosfor eliminat . Cantitatea de substanţă solidă din precipitarea simultană depinde de felul mijloacelor de precipitare şi de nivelul dozajului cf. 5.2.3. Se ia în calcul o producţie de nămol de 2,5 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat . Cantitatea de nămol excedentar rezultat în urma eliminării fosforului (ÜSd,P) este dat de : ÜSd,P = Qd•(3•XP,BioP + 6,8•XP,Fall,Fe+5,3•XP,Fall,Al )/1000 [kg/d] (5-14) Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 1,35 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202 . 5.2.5

Adoptarea indexului nămolului şi a conţinutului de substanţă uscată

Indexul nămolului depimde de compoziţia apei uzate şi de careacteristicile de amestec ale bazinul bilogic . Cantităţi mari de substanţa organică uşor degradabilă cum sunt în uele în ape menajere şi industriale pot duce la indici ridicaţi ai nămolului . Estimarea corectă a indexului nămolului este pentru dimensionare de o importanţă deosebită . Dacă este de proiectat numai extinderea decantării secundare fără modificări tehnologice în bazinul biologic, indexul nămolului pentru dimensionare se 26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic , sau se înlocuieşte cu 85% din zile care au valoare inferioară . Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic , valorile din tabelul 6 sunt de ajutor în selectarea indexurilui nămolului . Chiar dacă în trecut se măsurau indici de ISV > 180 l/m3 se vor lua măsuri de reducere . Dacă nu există nici un fel de date utilizabile se consideră valorile din tabelul 6 pentru indexului nămolului chiar pentru dimensionări în moduri critice de funcţionare . Se folosecs întotdeauna valorile mai mici ale indicelui nămolului (ISV) pentru cazurile : - Dacă se renunţă la epurare preliminară - Dacă este conectat un bazin mixt anaerob sau un selector înaintea treptei biologice - Dacă treapta biologică este construit în cascadă (flux în trepte ) În timpul dimensionării decantoruli secundar va fi calculat conţinutul de substanţă uscată din nămol va fi (TSBB) . Pentru o predimensionare a bazinului biologic TSBB poate fi luat din tab. 4 . Tabelul 6 : Valori orientative pentru inexul nămolului ISV (l/kg) Flux de producţie Avantajos Dezavantajos 100-150 120-180 100-150 120-180 75-120 100-150

Scopul epurării Fără nitrificare Nitrificare (şi denitrificare) Stabilizarea nămolului

Figura 4 : Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului în trapta biologică în funcţie de indexul nămolului pt. TSRS = 0,7 •TSBS(4)

5.2.6

Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec. 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă în bazinul biologic : MTS,BB = tTS,Bem •ÜSd

[ kg]

( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează : MTS,BB VBB = --------------TSB

[m3]

(5-16 )

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 – încărcare volumică ( BR) şi încărcarea cu nămol (BTS) : Bd,BSB BR = -----------------VBB

[kg BSB5/(m3•d)]

( 5-17)

27

BR BTS = ---------------TSBB

[kgBSB5/(kgTS•d)]

( 5-18)

La bazinele cu denitrificare în cascadă se introduc în ec. 5-15 până la 5-16 şi 5-18 TSBB,Kask în loc de TSBB . Astfel TSBB,Kask > TSAB respectiv TSBB, ca în cap [1] , 5.2.5.4. 5.2.7

Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr. denitrificare preliminară rezultă cu SNH4,N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu , după cum urmează (veui [1], 5.2.5.4) SNH4,N RF = ----------- - 1 SNO3,AN

(5-19)

Se consideră QRS QRZ RF = -------- + -------Qt Qt

[-] (5-20)

Cu ec. 5-19 se determină RF şi cu ec. 5-20 se obţine recircularea internă QRZ. Rezultă randamentul maxim al denitrificării : 1 çD ≤ 1 - ------------1 + RF

[ - ] ( 5-21)

La denitrificarea în cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de încărcare (x) adăugată la ultima treaptă ; respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă . Se folosec ec. ( vezi [1], 5.2.5.4 ) : 1 çD ≤ 1 - -------------x•(1 + RV )

[ - ] ( 5-22 )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1], 5.2.5.2 ) : SNO3,AN tT = tR • ----------SNH4,N

[ d (zile) sau h] ( 5-23 )

Timpul de trecere tR = V/Qt şi durata ciclului (tT) au aceeaşi unitate de măsură . Nu este recomandată o durată a ciclului mai mică de 2 ore .

28

5.2.8

Alimentarea cu oxigen

Necesarul de oxigen se compune din consumul pentru eliminarea carbonului ( inclusiv pentru respiraţia endogenă) şi necesarul pentru nitrificare ca şi economia de oxigen la denitrificare , vezi [1], 5.2.8.3 . Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1], 5.2.8.3. Cu sunt calculate şi valorile din tab.7 : 0,15•tTS•FT OVd,C = Bd,BSB• ( 0,56 + ----------------------- ) 1 + 0,17•tTS•FT

[kgO2/zi] (5-24)

Carbonul extern dozat nu va fi luat în consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul . Coeficienţii de la ec. 5-24 sunt valabili pentru CCSB,ZB /CBSB,ZB ≤ 2,2 . Când în urma măsurătorilor rezultă un raport mai înalt, este necesar să se calculeze necesarul de oxigen pentru dimensionarea aerări cu ajutorul CSB , vezi anexa . Pentru nitrificare, necesarul de oxigen va fi luat cu 4,3 kg O2 per kg substanţă azot oxidat , ţinând cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5.2.4.1. La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 2,9 kg O2 per kg azot denitrificat . OVd,N = Qd . 4,3 . ( SNO3,D – SNO3,ZB + SNO3,AN ) / 1000

[kgO2/zi]

(5-25)

OVd,D = Qd . 2,9 . SNO3,D / 1000 [ kgO2 /zi]

(5-26)

Tabelul 7 : Consumul specific de oxigen OVC,BSB [ kgO2/kg BSB5 ] valabil ptr.CCSB,ZB / CBSB,ZB ≤ 2,2 T 0C 10 12 15 18 20

4 0,85 0,87 0,92 0,96 0,99

8 0,99 1,02 1,07 1,11 1,14

Vârsta nămolului în zile 10 15 1,o4 1,13 1,o7 1,15 1,12 1,19 1,16 1,23 1,18 1,25

20 1,18 1,21 1,24 1,27 1,29

25 1,22 1,24 1,27 1,30 1,32

Necesarul de oxigen ptr. vârful de zi ( OVh ) se obţine : fC .(OVd,C – OVd,D) + fN . OVd,N OVh = ---------------------------------------24

[kgO2/h]

(5-27)

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului în orele de vârf la necesarul mediu de oxigen . Aceasta , datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul încărcăturii BSB5 . Pentru detalii de calcul vezi [1], 5.2.8.3. Factorul dinamic fN este egal raportului încărcăturii TKN în 2 ore de vârf mediată din perioada de 24 de ore . Pentru că vârful de consum de oxigen pentru nitrificare apare înaintea vârfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec. 5-27, odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilită/adoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC adoptată (calculată) . Valoarea cea mai înaltă a OVh este detrminantă . Tabelul 8 : Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vârf mediată din perioada de 24 de ore, când nu avem la dispoziţie valori măsurate ). Vârsta nămolului în zile 4 1,3

fC fN ptr.Bd,BSB,Z ≤ 1200 kg/zi fN ptr.Bd,BSB,Z > 6000 kg/zi

-

6 1,25 -

8 1,2

10 1,2

15 1,15

25 1,1

-

2,5

2,0

1,5

2,0

1,8

1,5

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab. 8 . Necesarul de oxigen în bazinele aerate continuu este dat de : CS OC = --------- . OVh [ kgO2/h] (5-28) CS-Cx Pentru bazinele care sunt aerate intermitent , sunt timpi morţi în aerare care trebuie luaţi în considerare după cum urmează : CS 1 OC = ------------------ . OVh . ---------------- [kgO2/h ] (5-29) CS - Cx 1 – VD/ VBB Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mg/l . La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 0,5mg/l din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă în formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen . Este atrage atenţia că în funcţionare se va putea lucra şi cu alte încărcături de oxigen decât cele rezultate din dimensionare . Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate încărcărcările importante . În instalaţiile fără variaţie anuală a încărcărcări se înregistrează cea mai mare cerere de oxigen vara . Este admis, ca vara să se lucreze cu o maturare inferioară a nămolului şi conţinut

30

corespunzător mai redus de substanţă uscată şi să se ia aceasta în consideraţie la calcule . Dacă nu există rezultate ale unei măsurători , se calculează pentru T = 20 0C . Dacă pe timpul ierii se va lucra cu volumul de denitrificare micşorat şi prin urmare cu concentraţie mai mare a nitraţilor în evacuare , se va face o verificare şi pentru acest caz . Când nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C . Când încărcarea instalaţiei la punerea în funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30% din capacitatea de dimensionare , alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luând fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare . La diferenţe mari între alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea în funcţiune poate fi adecvat să se lase la început la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionare. Capacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen în apa curată .Valoarea α pentru transferul asupra funcţionării depinde de tipul apei uzate şi de caracteristicile nămoluului biologic ca şi de sistemul de aerare. Indicaţii se iau din [1] , 5.4.2.4. Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare . Pe parcursul unei săptămâni , consumul de oxigen orar oscilează cel puţin în proporţie de 7:1 . Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul în funcţionare în cazul instalaţiei încărcate incomplet va fi şi mai mare , vezi mai sus . Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfârşitul săptămânii în care N : BSB5 raportul este defavorabil . Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară în anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen în bazinul de denitrificare. În ambele cazuri , capacitatea de denitrificare va fi redusă . 5.2.9

Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

În timpul nitrificării ca şi prin adaosul de săruri metalice (Fe2+ , Fe3+ , Al3+ ) pentru eliminarea fosforului capacitatea acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat , determinată conform DIN 38 409 partea 7 ) va fi redusă . Aceasta poate conduce la o scădere a valorii pH-ului . Capcitaea acidă in admisia în trapta biologică ( SKS,ZB în mol/l ) rezultă în primul rând din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic . Capcitaea acidă scade în urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează : SKS,AB = SKS,ZB - [ 0,07 · ( SNH4,ZB - SNH4,AN + SNO3,,AN – SNO3,ZB )+0,06 · SFe3 + + 0,04· SFe2 + 0,11 · SAl3 – 0,03·XP,Fall ] [mmol/l] (5-30) Unde ,valorile capacităţii acide este exprimată în mmol/l iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate în mg/l . Se va avea în vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate în calcul separat . Capacitatea acidă medie zilnică se ia pentru cazul cel mai defavorabil deoarece de regulă se stabileşte dozarea cea mai mare a precipitatului la o nitrificare avansată şi o

31

denitrificare restrînsă . Dacă nu sunt îndeplinite condiţiile simultan , se vor controla următoarele încărcări . Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKS,AB = 1,5 mmol/l , respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var . În bazinue biologice adânci ( ≥ 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă îndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 6,6 . Valori orientative se vor lua din tab . 9 , se recomandă un calcul mai precis cf.[1], 5.2.11 sau [4] , în anumite cazuri va trebui să fie neutralizat . Tabelul 9 : Valorile pH-ului din trapta biologică în funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide , calculat conform [4] . U utilizarea oxigenulu se va determina în funcţie de condiţiile de funcţionare . SKS,AB [mmol/l] 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 5.3

Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de 6% 6,6 6,8 6,9 7,0 7,1

9% 6,4 6,6 6,7 6,8 6,9

12% 6,3 6,5 6,6 6,7 6,8

18% 6,1 6,3 6,4 6,5 6,6

24% 6,0 6,2 6,3 6,4 6,5

Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu încărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi înaintea bazinelor biologice complet mixte . Ele servesc amestecului intensiv al nămolului recirculat şi a apei uzate . Reducerea BSB5 ca şi a CSB se poate manifesta negativ asupra denitrificării . Bazinul mixt anaerob pentru eliminarea biologică a fosforului are efect similar asupra indexului nămolului ca şi selectoarele aerobe . Ca valoare orientativă pentru volumul unui selector aerob se ia o încărcare volumică de : BR,BSB = 10kg BSB5/(m3.d)

respectiv

BR,CSB = 20kgCSB/(m3.d) recomandat . Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2/m3 bazin şi zi . Bazinul trebuie împărţit cel puţin într-o cascadă dublă . Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc în raportul de lucru „ Nămol de expandare , nămol în suspensie , cauzele spumării în instalaţiile biologice şi eliminarea acestora „ [6] . 6.

DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE 32

6.1 Limitele utilizări şi constituţia efluentului Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3/h) ca în cap.4, indexul de nămol ISV ( 1/kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol în admisia în decantorul secundar TSAB (kg/m3) . Cu excepţia denitrificării în cascadă , este TsAB = TSBB. Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate : -forma şi dimensiunea decantorului secundar -timpul admis pentru staţionarea şi îngroşarea nămolului -fluxul de recirculare a nămolului ca şi reglarea acestuia -felul şi funcţionarea instalaţiilor de evacuare -construcţia şi poziţionarea intrării şi ieşirii Următoarele reguli de dimensionare sunt valabile pentru : -decantor secundar cu lungimi , respectiv diametre până la aprox.60m -index de nămol 50 l/kg ≤ ISV ≤ 200 l/kg -volum comparativ al nămolului VSV ≤ 600 l/m3 -flux de nămol de recirculare QRS ≤ 0,75 · Qm ( debit circulant orizontal ) QRS ≤ 1,0 · Qm ( debit circulant vertical ) -conţinut de substanţă uscată la intrarea în decantorul secundar TSBB respectiv TSAB > 1,0 kg/m3. În cazul în care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară, se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile în admisia de apă în bazinul de decantare secundară . De aceea sunt posibile încărcări volumine cu nămol şi încărcări pe suprafaţă mai mari .Condiţia este ca în treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată . Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face în raport cu încărcarea de suprafaţă şi a adâncimilor minime conform acestei fişe de lucru . La instalaţii biologice cu recircularea independentă a nămolului se va asigura constructiv un flux suficient de nămol recirculat . Bazele pentru dimensionare şi construcţie se găsesc în îndrumarul ATV [2] şi în raportul IAWQ nr.6 [7] . 6.2 Indexul nămolului şi timpul admis pentru îngroşare Indexul de nămolului vezi cap.5.2.5 determină în corelaţie cu timpul de îngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată în nămolul de fund ( TSBB ) . Pentru evitarea formării nămolului în suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite în decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat în zona de îngroşare şi evacuare să fie cât mai scurt . Pe de altă parte , nămolul se îngroaşă mai bine cu cât este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung .

33

Datorită importanţei timpului de îngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar , în tab.10 se dă dependenţa în funcţie de gradul de epurare al apei . Tabelul10 : Timpul de îngroşare recomandat în funcţie de tipul epurării apei Felul epurării Inst . biologică fără nitrificare Inst . biologică cu nitrificare Inst . biologică cu denitrificare

Timp de îngroşare în ore 1,5 -2,0 1,0 - 1,5 2,0 - (2,5)

O depăşire a timpului de îngroşare de tE = 2,0 h presupune o denitrificare foarte avansată în bazinul biologic . Aceşti timpi de îngroşare vor fi atinşi numai în cazul în care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic . Instalaţia de evacuare va fi dimensionată în aşa fel ca timpul admis de îngroşare să nu fie depăşit . 6.3 Conţimutul de substanţă uscată în nămolul recirculat Debitul de nămol recirculat QRS se compune din debitul volumic QSR a fiecărui sistem de evacuare şi un debit de nămol care se constituie ca un circuit de scurtcircuitare QK în cazul evacuării cu scut , de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de îngroşare . Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare. Valoarea conţinutului de substanţă uscată în nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS (conţinut mediu în volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de îngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig.5) 100 TSBS= ------ . 3√tE [kg/m3] ( 6-1) ISV Fig. 5. Conţinutul de substanţă uscată în nămolul sedimentat în funcţie de indexul nămolului şi de timpul de îngroţare (5) . Este posibil conform [7] un calcul al TSBB în scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului în bazinul biologic . Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) în funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră : Scuturi de evacuare

TSRS ~ 0,7 · TSBS

Evacuare prin aspiraţie

TSRS ~ 0,5 până la 0,7 · TSBS

În decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS . 6.4 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea în decantorul secundar 34

Condiţiile de funcţionare din bazinul biologic şi din decantorul secundar sunt influenţate alternativ de corespondenţa dintre conţinutul de substanţă uscată la intrarea în decantorul secundar TSBB şi de conţinutul de substabţă uscată din nămolul de recirculare TSRS ca şi de raportul de recirculare RV = QRS /Q . Pentru starea de echilibru rezultă din bilanţul total de substanţă solidă cu neglijarea valorii XTS,AN : RV . TSRS TSBB = ------------1 + RV

[ kg/m3]

(6–2)

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 0,75 · Qm . Capacitatea globală de transport a pompelor de recirculare a nămolului , inclusiv rezerva se deduce se ia astfel ca fluxul de recirculare al nămolului să poată atnge valoarea de 1,0 · Qm . Trebuie considerate mai multe trepte ale puterii pompelor de recirculare pentru a putra regla rapoartele de recirculare . Nu este necesar un reglaj continuu al fluxului de nămol către intrare deoarece valorile anterioare vor fi necesare numai în cazuri excepţionale . La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru max. QRS = 1,0 · Qm ; Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 1,5 . Qm . Pentru trecerea de la bazine preponderent orizontale la cele preponderent verticale se va lua RV din tab. 11 . Rapoartele mari de recirculare şi creşterile în salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute . Rapoartele de recirculare sub RV=0,5 trebuie să fie evitate , deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată în nămolul de recirculare , care se va obţine numai printrun index de nămol scăzut şi un timp de îngroşare îndelungat . 6.5 Încărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol Încărcarea de suprafaţă qA se calculează din încărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV : qSV qSV qA = ---------- = --------------VSV TSBB . ISV

[m/h] ( 6-3)

Pentru a menţine conţinutul de substanţă uscată XTS ,AN şi CSB-ul corespunzător respectiv din nivelul scăzut al fosforului din decantorul secundar cu flux orizontal , trebuie păstrăt următorul nivel de încărcare al nămolului qSV : qSV ≤ 500 l/(m2 · h) pentru XTS,AN ≤ 20 mg/l

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane închis sau în cazul unui nămol biologic care se floculează uşor : qSV ≤ 650 l/(m2 · h) pentru XTS,AN ≤ 20 mg/l Se recomandă să se facă o optimizare între mărimea încărcării volumice cu nămol şi adâncimea bazinului . Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal , când raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) până la marginea bazinului ca înălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 1:3 , la bazine cu circulaţie preponderent verticală , raportul este mai mare de 1:2. Pentru rapoarte între aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a încărcării cu nămol prin interpolare liniară , pentru dimensionare se recomandă întrebuinţarea valorilor din tab. 11 . Încărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 1,6 m/h şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 2,0 m/h . Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab. 11 . Tab. 11 : Valori admisibile pentru zona de trcere între decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale RAPORT*) qsv (l/m2.h) QA (m/h) RV ( - )

≥0,33 ≤500 ≤1,60 ≤0,75

≥0,36 ≤525 ≤1,65 ≤0,80

≥0,39 ≤550 ≤1,75 ≤0,85

≥0,42 ≤575 ≤1,80 ≤0,90

≥0,44 ≤600 ≤1,85 ≤0,90

≥0,47 ≤625 ≤1,90 ≤0,95

≥0,5 ≤650 ≤2,00 ≤1,00

*Componenta verticală pe componenta orizontală de ex. 1:2,5 = 0,4 6.6 Suprafaţa bazinului Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează : Qm ANB = -----qA

[m2]

( 6-4 )

De regulă sunt necesare numai pentru decantoare secundare rectangulare cu flux orizontal adaosuri pentru zona de perturbaţie la admisie . Lungimea acestei zone de perturbaţie se aproximează cu adâncimea marginii bazinului . Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateîa înălţimi între planul de admisie şi oglinda apei , fig .8 . Prin aceasta se ia în consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz .

36

6.7 Adâncimea bazinului Diferitele procese în decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale în fig.6 şi 7 . Fig. 6 . Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6) . Fig.7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) . Adâncimea necesară a decantorului secundar se compune din adâncimile parţiale pentru următoarele zone . h1 : zona de apă clară h2 : zona de separaţie / zonă de recirculare h3 : flux de îngroşare şi zona de acumulare h4 : zona de îngroşare şi de evacuare Împărţirea pe zone clarifică în ce loc se produc diferitele fenomene . Fenomenele nu se întâmplă în realitate în zone stratificate orizontal ci se întrepătrund . În zonele de intrare şi ieşire ale bazinului sunt regiuni de disturbare hidraulică care vor fi menţinute mici prin construcţia adecvată a intrărilor şi ieşirilor . Zona de apă clară este o zonă de siguranţă cu adâncime minimă de h1 = 0,50 m . Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vântului , diferenţei de densitate sau încărcării de suprafaţă neuniforme . Zona de apă clară se află deseori într-o zonă de fluxul invers . În cazul unor ţevi de scurgere scufundate între marginea superioară a zonei de separaţie şi deschiderile de intrare a ţevilor este suficientă o distanţă de 30 cm . Pentru a se evita intrarea nămolului în suspensie în ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie . Deasupra fluxului de îngroşare şi a zonei de stocare se află în zonă de intrare o zonă de separaţie . În zona de intrare , zona de separaţie şi fluxul de îngroşare formează o unitate . Acolo va fi întrodus şi împărţit amestecul de apă-nămol . Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului . În afara zonei de intrare , deasupra zonei de îngroşare şi stocare , se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară , în care se lasă să curgă înapoi spre intrare apă săracă în substanţă solidă . Dimensionarea zonei de separaţie / zonei de recirculare trebuie făcută în aşa fel încât fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 0,5 h raportat la volumul de apă . Din aceasta rezultă :

37

0,5 · qA · ( 1+ RV ) h2 = -----------------------1 – VSV / 1000

[m]

( 6-5 )

Aici amestecul de apă cu nămol care intră în zona de îngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge în direcţia marginii exterioare a bazinului , aici apar vitezele maxime din bazin . În momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de îngroşare şi zona de acumulare . Nămolul dislocat din bazinul biologic, se va acumula aici chiar şi în cazul alegerii unui raport de recirculare mare . Zona de îngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca într-un interval de timp de 1,5 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm , volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 0,3 . TSBB . ISV ) cu o concentraţie de 500 l/m3 să poată fi preluat . În acest timp nămolul biologic se scufundă în zona de îngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB. Adâncimea zonei fluxului de îngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu : 1,5 · 0,3 · qSV · ( 1+ RV ) h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500 Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului în zona de îngroşare şi evacuare . Este un strat de nămol în care avem viteze mici de curgere spre pâlnia pentru nămol . Zona de îngroşare şi evacuare trebuie să fie atât de mare încât , în decantorul secundar , încărcătura de nămol prinsă în substanţa uscată TSBB să se poată depune în concentraţia pe fundaul bazinului TSBS în timpul de îngroşare tE . La estimarea unei repartizări proporţionale în decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea în zona de îngroşare şi acumulare dată de : TSBB · qA · ( 1+RV ) · tB h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS Adâncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază , pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului înclinat . Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m . La bazinele rotunde adâncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 2,5 m . La bazinele tip pâlnie se pot determina volumele parţiale V2 până la V4 pentru zona de acumulare , zona de îngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri înmulţirea suprafeţei ANB (vezi 6.6) cu adâncimea respectivă a zonei h2 până la h4 (fig.8) . Fig. 8 . Zonele şi adâncimile funcţionale ale bazinelor cu pâlnie cu flux vertical (8)

38

6.8. Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex. nivel ridicat al apei freatice ) încărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adâncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite încărcări pe instalaţii existente . La dimensionarea decantorului secundar , încărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise .La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV până când se ajunge ca adâncimea calculată să corespundă celei reale . Pentru această încărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului . Dacă adâncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adâncimii scăzute . Folosirea în continuare a decantoarelor secundare cu adâncimea ape sub 2,0 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens . 6.9 6.9.1

REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină în general timpul de staţionare a nămolului în decantorul secundar . Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare . În bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune .În bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune . În decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează în afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi .Dacă în decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi în acestea se pot instala sistemele sus numite . La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi încărcarea acestuia cu substanţă solidă . La realizarea extractorului se va ţine cont de prevederile raportului de lucru [8] de corectura [9] ca şi indicaţiile din [2] cap.3.4.5 . Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12 . 6.9.2

Fxul (debitul) de scutcircuitare al nămolului şi bilanţul substanţei solide

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decât debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi între afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune , din zona de deasupra zonei de îngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk . Se dă : Qk = QRS – QSR

[ m3 /h]

( 6-8)

39

Debitul de scurtcircuitare a fluxului de nămol QK conform ec. 9-8 depindre de debitul de reciculare cu valoarea între 0,4 -0,8 QRS . Prin acţiunea de diluare a debitului de scurtcircuitare a fluxului de nămol QK conţinutul de substanţă solidă din fluxul de recirculare TSRS scade sub conţinutul de substanţă solidă TSBS al nămolului de fund din fluxul de evacuare. Se dă următorul bilanţ pentru substanţa solidă : QRS · TSRS = QSR · TSBS + QK · TSBB 6.9.3

[ kg/h]

( 6-9)

Evacuarea în bazine circulare cu flux orizontal

În bazine circulare ,intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare : tSR

∂ · DNB = --------VSR

[h]

( 6-10 )

Debitul volumic de evacuare în bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este : hSR · a · VSR · DNB QSR = ----------------------4 · fSR

[ m3/h]

( 6-13 )

Viteza de evacuare este dată în funcţie de marginea . Numărul braţelor de evacuare este determinat de diamatrul bazinului şi de volumul fluxului de evacuare . Pentru extractorul cu sucţiune nu este posibilă separarea dintre volumul de extracţie şi fluxul de nămol de scurtcircuitare deoarece se extrage debitul volumic QRS . Astfel nămolul de fund va fi subţiat cu apă curată (la margginea bazinului) . Viteza de curgere în tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 0,6 până la 0,8 m/s şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 până la 4 m . Viteza de evacuare vSR este egală cu cea a scuturilor de evacuare . Capacitatea de sucţiune trebuie să fie reglabilă din mijlocul bazinului spre exterior pentru a manţine reduse încărcări hidraulice suplimentare. Tab. 12 : Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului prescurtare Unit. de măs. Înălţimea scutului a

hSR

m

Bazine rotunde Scuturi de evacuare 0,4 – 0,6

Bazine dreptunghiulare Scuturi de evacuare 0,4 – 0.9

Benzi de evacuare 0,15 – 0,30

40

grinzii Viteza de evacuare Viteza de întoarcere Factor de evacuare *)

vSR

m/h

72 -44

Max. 108

36 - 108

vRück

m/h

-

Max. 324

-

fSR

-

1,5

≤ 1,0

≤ 1,0

*) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare într-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare . 6.9.4 Sisteme de evacuare îm bazine dreptunghiulare Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw ≈ lNB ) intervalul de evacuare tinându –se cont şi de timpul necesar pentru coborârea şi ridicarea necesar pentru ridicarea şi scuturilor tS (h) :

Debitul de evacuare QSR este dat de adoptarea unei distanţe a scuturilor de la punctul de evacuare a nămolului ştiindu-se fluxul invers de nămol de lSR ≈ 15 · hSR cu lungimea scutului bSR ( ≈ bNB în bazin cu pereţi verticali ) şi este :

Lungimile avantajoase pentru pentru bazinele dreptunghiulare sunt sub 60m . Cele de lungime cu peste 40 m sunt avantajoase pentru extragerea uniformă a nămolului în cazul a două rînduri de pâlnii de nămol şi pentru nămolul recirculat . Factorii de evacuare fSR < 1,0 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste înălţimea grinuilor de evacuare. Lungimea benzilor de evacuare ( lB ≈ lNB ) determină un interval între benzi de :

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este :

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori înălţimea grinzii .

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 6.9.3.Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 m/h . Sistemul de sucţiune produce în direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la încărcări hidraulice ciclice . 6.9.5

Demonstrarea bilanţului substanţei solide

Sistemul de evacuare trebuie dimensionat astfel încât debitul de evacuare QSR să verifice bilanţul substanţei solide conf. ec. (6-9) . Rezultă :

În care TSRS ca în 6.3 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat . 7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE 7.1 Treapta boilogică 7.1.1

Construcţia bazinului

În bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin , vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare . În bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată . Debite de scurtcircuitare în interiorul curgerilor By-pass lângă zona de aerare pot diminua capacitatea de epurare ; instalaţii de amestec produc profile de curgere neomogene de ex. steaguri de curgere . Se cer a fi luate măsuri pentru ca săs se poată efectua reparaţii la agregatele din bazin cu menţinerea funcţionării . Pentru golirea bazinului se vor prevedea în radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic . 7.1.2

Colectarea spumei şi a nămolului plutitor

Spuma şi nămolului plutitor se pot forma la apariţia de Microthrix parvicella pe bazine de aerare , dar şi pe bazune de denitrificare sau în anumite condiţii pa bazine anaerobe mixte . Pentru minimizarea apariţiei de nămol spumant pereţii de separaţie din bazin vor trebui depăşiti prin curgere pe deasupra acestora . Prin orificii mici în zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie în timpul umplerii sau al golirii . Înaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi . Adesea apa care trece peste acestea produce spumă în jgheab . Deoarece apariţia de Microthrix parvicella până acum nu ese controlabilă se recomandă includerea ăn proiect a unei posibilităţi de extragere a spumei . Acesta poate fi de ex. un distribuitor spre decantorul secundar sau un jgheab deschis comun al treptelor biologice . Aici trebuie să fie construită o instalaţie adecvată de absorbţie .

42

Spuma nu se va introduce fără a fi trataă în rezervorul de putrezire ; poate fi pusă pe paturi de uscare . 7.1.3

Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

Datorită diferenţei mic de înălţime puterea pompelor de recirculare în multe cazuri se determină doar aproximativ . Pentru a evita o recirculare intensă şi prin aceasta un aport mare de oxigen în zona de denitrificare este recomanadată o comandă-FU sau o stangulare . 7.1.4

Formarea de nitrit în instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare )

În anumite condiţii ( temperatură înaltă , încarcare slabă ) în instalaţii numai pentru eliminarea carbonului poate apare temporar nitrificaţie . Prin aceasta creşte consumul de oxigen şi ne aşteptăm cu concentraţii mărite de nitriţi la ieşire . Acestor efecte nedorite se pot preveni printr-un aport mai mare de oxigen sau dacă nu se poate prin reducerea vârstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă ) . 7.2 DECANTOARE SECUNDARE 7.2.1

Generalităţi

ÎN cadrul acestei fişe de lucru sunt tratate aspectele referitoare la dimensionare respectiv cele care sunt premize ale dimensionării sau atig acest aspect .Alte aspecte de proicetare ale construcţiei de ex. pe baza condiţiilor de spaţiu sa al apei freatice sau asemănătoare nusunt tratate aici vezi manualul ATV [2] cap. 3.5. raportul de lucru [10] . 7.2.2

Bazine cu curgere preponderent orizontală

Dimensiunule bazinului Diametrele uzuale pentru bazinele rotunde sunt de la 30 la 50 m . Extragerea uniformă a apei clare la bazine rotunde mari cu margine de cădere este influenşată negativ de vânt . Bazine rotunde cu diametre mai mici de 20 m , din considerente procedurale se recomandă să fie calculate şi construite ca bazine cu circulaţie vericală ( vezi cap6.5 şi 6,7 ) . Afluirea ( intrările ) Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar . Amestecul de apă co nămol biologic în zona de intrare terbuie să fie repartizat cât mai uniform pe orizontală , corespunzând pe înălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de îngroşare şi zonei de înmagazinare . La intrări poziţionate la adâncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare . La intrarea în zona de sedimentare – în special la trepte biologice adânci – se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare . Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta în jgheaburile de admisie şi repartiţie în ultima parte a treptei

43

biologice ; Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută în această zonă . Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cm/s timp de 3la 5 min până la intrarea ăn bazin . Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cm/s . La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă , deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 0,25 la 1,33cm/s prin limitarea încărcării de sprafaţă . Construcţiile interne la bazinele rotunde şi anticamere la bazinele dreptunghiulare vor fi dimensionate pentru timpi de trecere de 1 min la ( 1+RV ) · Qm . Efluirea ( ieşirea ) Separarea apei de nămol în bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii . Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior . Distanţa între jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adâncimea apei la marginea bazinului . Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3/( m · h ) , jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3/( m · h ) . dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 l/kg aceste valori se vor micşora . O efluire de suprafaţă , cum apare la tuburi cu găuri dispuse radial [11] sau a mai multor jgheaburi , pune condiţia de a scoate apa clară fără pertrbaţii . Trebuie ţinut cont de variaţii posibile ale oglinzii apei la extragerea nămolului . Pentru evitarea unui transport de nămol plutitor la construcţii cu cădere se va prevede un perete imersat la distanţa de 30 cm de la jgheabul colector cu o adăncime de imersie de 20 cm . Pâlnia pentru nămol Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pâlnii mari pentru nămol , dacă aici nu se urmăreşte o îngroşare suplimentară . Pâlniile pentru nămol se vor construi atfel încât să nu se formeze depuneri . Pereţii pâlniei vor fi netezi cu o înclinaţie de cel puţin 1,7 : 1 . La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pâlniilor . 7.2.3

Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre . Acestea sunt de regulă mai adânci decât cele cu curgere orizontală .Raportul componentei Verticale he la cea orizontală până la oglinda apei va fi cât posibil mai mare de 1:2 , pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane . Bazine rotunde şi pâlnie Bazinele pâlnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des îtâlnite decantoare secundare cu curgere verticală . Forma de pâlnie asigură în sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane . Cel puţin 75% a adâncimii bazinului trebuie să fie în formă de pâlnie . Se recomandă o pantă de 1,7:1 . Înclinări mai mici de până la 1,4:1 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte îngrjit executaţi şi foarte netezi . Adesea înclinarea pâlniei se continuă în zona de

44

îngroşare până la punctul de extragere a nămolului , în aşa fel ca să ase poată renunţa la evacuarea mecanică . La bazine circulare cu radier plat un dispozitiv de evacuare trebuie să deplaseze nămolul la punctul de evacuare . Bazine dreptunghiulare Bazinele dreptunghiulare cu circulaţie vericală se construiesc mai ales ca bazine longitudinale cu radier plan . Acestea sunt parcurse de apă transversal unde o mare importanţă are repartiţia uniformă a debituluide afluire ( intrare ) . Evacuarea nămolului se face de preferat cu sisteme cu sucţiune care sunt deplasate pe lungime sau la bazine mai mici până la 25 m lungime prin tuburide sudâcţiune dispuse în zone adâncite de pe fundul bazinului . Afluirea ( intrările ) Configuraţia la bazinele dreptunghiulare şi rotunde cu circulaţie vericală cu radier plan este la fel ca cel de la decantoarele secundare cu flux orizontal . La bazinele pâlnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea în spaţiul bazinului .Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de îngroşare . De recomandat în centrul zonei de înmagazinare . Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 1/5 la 1/6 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare . În bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adâncime şi repartizată uniform . Efluirea ( ieşirea ) Construcţia efluirii la decantoarele scundare cu flux vertical poate ofi asemănătoare cu cea de la cele cu flux orizontal . La bazinele rotunde şi la cele pâlnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform în spaţiul de decantare scundară . Tuburi imersate au avantajul că nu îngerunează evacuarea nămolului în suspensie . Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic . În bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale . 7.3

NĂMOLUL RECIRCULAT

Comenzii respectiv reglării debitului de nămol recirculat i se dă o foarte mare importanţă din punct de vedere funcţional .Strategia de funcţionare are următoarele scopuri : -

să asigure o întoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată / necesară în treapta biologică . să închidă circuitul nîmolului între , sdimentare , îngroşare , evacuare şi treapta biologică .

45

-

dacă e cazul să susţină la echilibrarea încărcării hidraulice a decantoarului scundar şi la menţinerea filtrului de flocoane .

La o adaptare continuă sau cvazicontinuă a debitului de nămol recirculat la debitul de afluire ( RV consant ) , la debite de valoare redusă se va menţine un debit constant de aproximativ 0,75 la 1,0 ori debitul Qt pe vreme uscată . Pentru evitarea unui impuls hidraulic prea mare la apariţia debitului de apă amestecată şi a adaptării debitului de recirculre a nămolului , debitul mărit al pompelor va fi redus temporar şi se va porni treptat de ex. reglat la valoarea pentru media pentru 1 la 2 ore a debitului . Este necesară o determinare clară debitului de nămol recirculat , a nivelului nămolului cel puţin într-unul din decantoarele secundare . 8

SIMULAREA DINAMICĂ

Prin descrierea proceselor cu ajutorul modelării dinamice s-a ajuns la un nou mod de a ţine cont de cunoştinţele despre instalaţiile de epurare biologice .Utilizarea acestora a fost mai întâi doar la îndemâna universitarilor .Mai târziu după publicarea a “ Activated Sludge Model No 1 “[12] şi transpunerea sa în programe utilizabile pe PCuri simularea dinamică a început să devină importantă . Simularea dinamică se utilizează astăzi pentru verificarea condiţiilor de funcţionare pentru instalaţii biologice proiectate static. La acestea configuraţia procesului, reglajele şi dotările cu instrumentaţie sunt variate şi optimizate . Cu mudele simple ( 1dimensionale ) de decantoare secundare model de treaptă biologică , poate fi urmărită dinamic deplasarea nămolului între treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune înbunătăţită aceasta . Cu modele hidrodinamice ( 2 şi 3 dimensionale ) se pot testa funcţionarea decantoarelor secundare predimensionate şi optimiza construcţia din punct de vedere al curgerilor . Utilizări şi limitele diferitelor modele sunt prezentate în referatul de lucru [14] . Ce temă specială este abordată cu ajutorul simulării depinde doar de modelul adoptat .Un model poate descrie doar fenomenele care au fost incluse la conceperea acestuia . Pentru un utilizator neexperimrntat există pericolul ca acesta să privească problema doar simplificat . Faptul că dimensionarea se face doar pentru o încărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de încărcare . Stă în natura simulării ca zone nesigure şi gâtuiri sp nu fie incluse în acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare , condiţii de încărcare zone de sensibilitate ) , evaluate şi preluate în raţionamente ,vezi raportul [13] . Se pun astfel cerinţe mari utilizatorilor de modele de simulare care nu se limitează doar la cunoaşterea modelului ci şi a alegerii condiţiilor de încărcare şi a caracteristicilor procedeelor . În aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei în funcţionare şi al economicităţii instalaţiile biologice . 9

COSTURI ŞI EFECTE ASUPRA MEDIULUI

46

Foaia de lucru se bazează , faţă de versiunile anterioare pe experieţă de dimensionare şi funcţionare . Aşa că unele aprecieri sau unii paramertri înainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost înlocuite cu consideraţii clare cu parametri de influenţare de multe ori confirmaţi . Cu această foaie de lucru prioectanţii şi verificatorii obţin o bază de lucru diferenţiată entru dimensionarea instalaţiilor biologice cu o treptă .Pot dezvolta pe această bază din punct de vedere a protecţiei mediului soluţia cea mai adecvată procedural şi cea mai economică . Există posibilitatea verificării variantelor şi cercetarea punctelor sensibile ale dimensionării şi prin aceasta o mai bună integrare în procesului de proiectare . Cerinţele de calitate ale apei transmise în emisar nu au fost stabilite în această foaie de lucru acestea sunt stabilite prin lege respectiv stbilite local prin norme de aplicare ale prevederilor legale . Această foaie de lucru este orientată spre respectarea prevederilor respactive şi a unei funcţionări economice . 10 NORME , DIRECTIVE ŞI REGLEMENTĂRI LUATE ÎN CONSIDERAŢIE • Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată în râuri (Abw V) Lege federală 1999, parte 1, Nr. 6 18.2.1999 •

Reglementare – ATV

ATV-A 122 Bazele dimensionării , construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori . Ediţia 6/91 ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate între 500 şi 5000 locuitori . Ediţia 12/93 ATV-A 202 Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate . Ediţia 10/92 ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare în instalaţii biologice în apă curată şi în nămolbiologic . Ediţia 6/96 ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare . Edişia 9/97 ATV-M 256 Comanda şi reglajul eliminării azotului ( N ) prin procedeul biologic . Ediţia 1997 ATV-M 265 Regljul aportului de oxgen la procedeul biologic . Ediţia 2000

47

ATV-M 271 Necesarul de personal la staţii de epurare comunale . ediţia 8/98 •

Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Wörterbuch DIN 4045 Abwassertechnik – Begriffe DIN 4261, Teil 2 Kleinkläranlagen - Anlagen mit Abwasserbelüftung - Anwendung, Bemessung, Ausführung und Prüfung DIN 18202 Toleranzen im Hochbau; Bauwerke DIN19558 Überfallwehr mit Tauchwand, getauchte Ablaufrohre in Becken; Baugrundsätze, Hauptmaße,Anwendungsbeispiele DIN 19569-1 Baugrundsätze für Bauwerke und technische Ausrüstung; Allgemeine Baugrundsätze DIN 19569-2 Baugrundsätze für Bauwerke und technische Ausrüstung; Besondere Baugrundsätze für Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen E DIN EN 12255-1 Kläranlagen; Teil 1: Allgemeine Baugrundsätze E DIN EN 12255-4 Kläranlagen; Teil 4:Vorklärung E DIN EN 12255-6 Kläranlagen; Teil 6: Belebungsverfahren E DIN EN 12255-8 Kläranlagen; Teil 8: Schlammbehandlung und Deponierung E DIN EN 12255-10 Kläranlagen; Teil 10: Sicherheitstechnische Baugrundsätze

Bibliografie 1.

ATV (Herausg.): ATV-Handbuch "Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung". 4. Auflage, Berlin: Ernst & Sohn, 1997.

2.

ATV (Herausg.): ATV-Handbuch "Mechanische Abwasserreinigung". 4. Auflage, Berlin: Ernst & Sohn 1997.

3.

ATV-Arbeitsblatt "Bemessungsgrundlagen für Kläranlagen" (in Vorbereitung).

48

4.

Nowak, O.: Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maßgebendem Industrieabwassereinfluss. Wiener Mitteilungen Wasser, Abwasser, Gewässer, Band 135 (1996).

5.

Prendl, L.: Beitrag zu Verständnis und Anwendung aerober Selektoren für die Blähschlammvermeidung. Wiener Mitteilungen Wasser, Abwasser, Gewässer, Band 139 (1997).

6.

ATV-Arbeitsbericht "Blähschlamm, Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen - Ursachen und Bekämpfung". Korrespondenz Abwasser 45 (1998), 1959-1968 sowie 2138.

7.

Ekama, G. A.; Barnard, J.L.; Günthert, F.W.; Krebs, P.; McCorquodale, J.A.; Parker, D.S. and Wahlberg, E.J.. Secondary Settling Tanks. IAWQ Scientific and Technical Report No. 6, London: IAWQ 1997.

8.

ATV-Arbeitsbericht "Schlammräumsysteme für Nachklärbecken von Belebungsanlagen". Korrespondenz Abwasser 35 (1988), 263ff.

9.

Korrekturen zum Arbeitsbericht [8]. Korrespondenz Abwasser 35 (1988), 611.

10. ATV-Arbeitsberichte "Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklärbecken von Belebungsanlagen". Korrespondenz Abwasser 44 (1997), 2061-2064 und 45 (1998), 549.

11. ATV-Arbeitsbericht "Bemessung und Gestaltung getauchter, gelochter Ablaufrohre in Nachklärbecken". Korrespondenz Abwasser, 42 (1995),1851-1852 und 44 (1997), 322-324.

12. Henze, M., Grady, C.P.L. Jr., Gujer, W., Marais, G.v.R., Matsuo, T.: Activated Sludge Model No. 1. IAWPRC Scientific and Technical Reports No. 1. London: IAWPRC (1987).

13. ATV-Arbeitsbericht "Simulation von Kläranlagen". Korrespondenz Abwasser44 (1997), 2064-2074 .

14. ATV – Arbeitsbericht „Grundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklärbecken von Belebungsanlagen“ . Korrespondenz Abwasser , 47 (2000) .

ANEXĂ STABILIREA PRODUCŢIEI DE NĂMOL ŞI A NECESARULUI DE OXIGEN PENTRU ELIMINAREA CARBONULUI PE BAZA CSB A1 Bazele dimensionării Pentru calcule se vor folosi încărcările de dimensionre sau concentraţiile şi/sau debitul zilnic ale afluentului în bazinul biologic detrminat de : 49

CCSB,ZB

necesar chimic de O2

SCSB,ZB

filtrat CSB (membrană filtru 0,45μm )

XCSB,TB

CSB material nefiltrabil

XTS,ZB

Material nefiltrabil (0,45μm membrană filtru)

XanorgTS,ZB

Cenuşi ale nefiltrabilului (XTS,ZB)

Încărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 . Fig.A1 Modificarea valorii CSB şi substanţelor filtrbile prin metoda biologică (schema de principiu) (9) A2

BILANŢUL CSB

Concentraţia CSB la intrarea unei instalaţii biologice se puate împarte în fracţiunea solubilă şi cea particulară . Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent , aceasta este valabil şi pentru OV,XCSB,ÜS etc. vezi fig A1: CCSB,ZB = SCSB,ZB +XCSB,ZB

( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte : CCSB,ZB = SCSB,abb,ZB + XCSB,abb,ZB + XCSB,inert,ZB

( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire : SCSB,inert,ZB = SCSB,inert,AN

(A3 )

Valoarea CSB solubil inert este între 0,05 şi 0,1 CCSB,ZB . Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cu Sinsrt,AN = 0,05 · CCSB,ZB . Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează : XCSB,inert,ZB = A · XCSB,ZB = A · (CCSB,ZB – SCSB,ZB)

(A4)

În funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare în clarificarea primară poate avea valoarea A între 0,2 şi 0,35. Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia în calcul A = 0,25 . 50

CSB degradabil ( CCSB,abb,ZB) se calculează după cum urmează : CCSB,abb,ZB = CCSB,ZB – SCSB,inert,AN – XCSB,inert,ZB

(A5)

Când se administrează cantitatea de carbon externă pentru înbunătăţirea denitrificării , valoarea SCSB,abb,ZB se va mări cu valoarea SCSB,Dos (vezi ec. 5-8) . Valori ale SCSB,dos ≤ 10 mg/l nu de iau în considerare . Substanţa filtrată la intrare ( XTS,ZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă în valoarea CCSB,ZB : XTS,ZB = XorgTS,ZB + XanorgTS,ZB Sau : XanorgTS,ZB = B · XTS,ZB

(A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 0,2 la 0,3 (70% la 80% pierderi de incinerare ) . Când nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=0,3 şi pentru ape uzate preclarificate B = 0,2 . Conform multor măsurători substanţa organică uscată în afluire are valoarea de 1,45 g CSB/g org,TS . Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie : XCSB,ZB = CCSB,ZB – SCSB,ZB = XTS,ZB · 1,45 · (1 – B )

(A7)

Când SCSB,ZB nu este cunoscut, dar XTS,ZB poate fi măsurat, se poate estima valoarea SCSB,ZB cu această ecuaţie . Ca rezultat al tratării biologice rezultă valoarea CSB la ieşirea din decantorul secundar (compus din CSB solubil inert , CSB care solubil care nu s-a descompus şi CSB al substnţelor filtrabile) şi din CSB măsurat ca nămolului în exces ( XCSB,ÜS ) . Diferenţa reprezintă oxigenul (OV) consumat pentru prucesele de respiraţie . Dacă se neglijează valoarea CSB ne redus , CSB reductibil dizolvat din materiile din efluent şi se consideră ca ca nămol în exces circulat greşit , se pote constui ecuaţia : CCSB,ZB = SCSB,inert,AN + XCSB,ÜS + OV

(A8)

51

Având în vedere vârsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atât a substanţelor degradabile particulare ( XCSB,abb,ZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSB;abb,ZB ) subordonată . Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija în consideraţiile următoare. A3

CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSB,ÜS ) se compune din afluentul CSB inert particular , biomasa formată ( XCSB,BM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSB,BM,inert ) . XCSB,ÜS = XCSB;inert,ZB + XCSB,BM + XCSB;inert;BM

(A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia : XCSB,BM = CCSB,abb,ZB · Y – XCSB,BM · tTS · b · FT XCSB,BM = CCSB,abb,ZB

(A10)

1 · Y · -------------------1 + b ·tTS · FT

(A11)

FT = 1,072 (T – 15 )

(A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 0,67 g CSB/gCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 0,17 d-1 la 150C , ambele ca în modelul nr.1 [12] pentru nămol activat . Ceea ce rămâne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20% din biomasa dezintegrată. XCSB,inert,BM = 0,2 · XCSB,BM · tTS ·b · FT

(A13)

Masa substanţei solide,care a va compune CSB ( XCSB,ÜS ) , este în proporţie de 80% organică . Dacă se calculează cu 1,45 g CSB/g oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent , se obţine : XCSB,ÜS

ÜSD,C = Qd · ( -------------- + XanorgTS,ZB) /1000

[kg TS/d]

(A14)

[kg TS/d]

(A15)

0,8 · 1,45

Sau : XCSB,ÜS

ÜSD,C = Qd · ( -------------- + B XTS,ZB) /1000 0,8 · 1,45

52

A4

CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC. A8 reaşezată : OV = CCSB,ZB – SCSB,inert,AN + XCSB,ÜS OVd,C = Qd · (CCSB,ZB – SCSB,inert,AN + XCSB,ÜS ) /1000

[kg O2/d]

(A16)

Următoarele calcule se fac după 5.2.8

53

Fig 1 : Diagrama fluxului unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin anaerob mixt pentru eliminarea biologică a fosforului sau cu selector aerob .

54

Fig 2 : Procedee pentru eliminarea azotului

55

Fig. 3 : Schema dimensionării şi proiectării .

56

Fig. 4 : Valori orentative pentru conţinutul de substanţă uscată în treapta biologică în funcţie de indexul nămolului TSRS = 0,7 x TSBS .

Fig. 5 : Conţinutul de substanţă uscată în nămolul de fund în funcţie de indexul nămolului şi de timpul de îngroşare .

57

Fig 6 : Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale în decantoare secundare rotunde cu flux orizontal .

58