Szybka odpowiedź: Wymiarowanie urządzeń hydraulicznych na szczytowy przepływ godzinowy, a objętości biologicznej na dobowe obciążenie organiczne (ChZT kg/dobę). To są dwie różne liczby i używanie jednej dla obu to najczęstszy błąd w wymiarowaniu. Dodaj wyrównywanie, aby przekształcić nierównomierny zrzut w stały dopływ — to najtańsza niezawodność, jaką możesz kupić.
Dwie liczby określające wielkość zakładu
Niemal każdy błąd w doborze rozmiaru wynika z połączenia dwóch odrębnych wymagań w jedną liczbę. Są to:
- Szczytowy przepływ godzinowy — rozmiary sit, pomp, rurociągów, klarowników, jednostek flotacyjnych i wszystkich elementów hydraulicznych
- Dzienne obciążenie organiczne, w kilogramach ChZT lub BZT na dobę — określa objętość reaktora biologicznego, wydajność napowietrzania i produkcję osadu
Fabryka odprowadzająca stale 480 m³/dobę i fabryka odprowadzająca te same 480 m³ w trzech skokach na koniec zmiany wymagają bardzo różnego sprzętu hydraulicznego i identycznej objętości biologicznej. Zwymiaruj pierwszą oczyszczalnię na 20 m³/h, a drugą na 20 m³/h, a druga się przeleje.
Krok 1: Zbuduj rzeczywisty profil przepływu
Nie akceptuj „około 500 metrów sześciennych na dzień”. Poproś o pomiar przepływu w blokach godzinowych w typowym dniu produkcyjnym oraz w najgorszym dniu tygodnia albo dokonaj takiego pomiaru samodzielnie. Czego z tego potrzebujesz:
- Dzienne zużycie całkowite (m³/dzień)
- Szczytowy przepływ godzinowy (m³/h)
- Współczynnik szczytu = szczytowa wartość godzinowa ÷ średnia godzinowa
- Czy produkcja jest ciągła, dwuzmianowa czy wsadowa
Współczynnik szczytowy 1,5 jest komfortowy. Współczynnik szczytowy 4 lub więcej — typowy, gdy zbiorniki są opróżniane na koniec zmiany — oznacza, że wyrównanie nie jest opcjonalne.
Krok 2: Dobierz wymiary zbiornika wyrównawczego
Wyrównywanie zamienia nierównomierny zrzut w stały dopływ i spełnia jednocześnie dwa zadania: chroni biologię przed hydraulicznym wypłukaniem oraz tłumi skoki pH i stężenia, które w przeciwnym razie hamowałyby biomasę. Jako praktyczne podejście należy wymiarować je tak, aby pomieściło objętość zrzucaną w okresie szczytowym, dzięki czemu zakład położony poniżej może być zasilany w tempie zbliżonym do średniej dziennej.
Wymaga mieszania. Zbiornik wyrównawczy bez mieszania ulega stratyfikacji i osadzaniu się ciał stałych, a następnie uwalnia je jako jednorazowy ładunek podczas opróżniania — co jest dokładnie tym wstrząsem, któremu miał zapobiegać.
Krok 3: Dobierz wielkość stopnia biologicznego na podstawie obciążenia
Przed czymkolwiek innym przekształć stężenie i przepływ w ładunek:
Ładunek ChZT (kg/dzień) = ChZT (mg/l) × przepływ (m³/dzień) ÷ 1000
Zatem 500 m³/dzień przy 2 000 mg/L ChZT to 1 000 kg ChZT/dzień. To ta liczba, a nie 500, determinuje objętość reaktora, zapotrzebowanie na tlen i produkcję osadu. Z tego wynikają dwie kolejne decyzje:
- Czy potrzebujesz etapu beztlenowego. Wysoce zanieczyszczone ścieki są zwykle najpierw poddawane obróbce beztlenowej, ponieważ napowietrzanie tak dużego ładunku jest kosztowne i powoduje powstawanie dużej ilości osadu nadmiernego. Obróbka beztlenowa usuwa większość ładunku przy znacznie niższym koszcie energii i wytwarza znacznie mniej osadu; następnie obróbka tlenowa doczyszcza to, co pozostało.
- Czy składniki odżywcze wymagają dodania. Obróbka biologiczna wymaga azotu i fosforu w przybliżonej proporcji do węgla. Niektóre ścieki przemysłowe — cukrownicze, skrobiowe, niektóre strumienie chemiczne — są bogate w węgiel i ubogie w składniki odżywcze, a biologia nie będzie działać, dopóki nie dozuje się składników odżywczych.
Jeśli na tym etapie wybierasz między typami procesów, zobacz nasze porównanie kompletne systemy oczyszczania ścieków oraz pięć etapów procesu.
Krok 4: Sprawdź parametr ograniczający, nie tylko COD
COD zwykle określa wielkość oczyszczalni, ale nie zawsze. Sprawdź każdy z tych parametrów względem limitu odprowadzania i dobierz wielkość dla tego, który jest najtrudniejszy do spełnienia:
| Parametr | Rozmiar według | Często prawdziwym ograniczeniem, gdy |
|---|---|---|
| ChZT / BZT | Objętość biologiczna i napowietrzanie | Żywność, browarnictwo, chemia, ścieki z oleju palmowego |
| Azot amonowy | Objętość nitryfikacji i wiek osadu | Limity są surowe; nitryfikacja wymaga długiego wieku osadu i jest wrażliwa na temperaturę |
| Zawiesiny | Klarownik lub strefa flotacji | Drobne lub wolno osiadające cząstki stałe, słaba flokulacja |
| Olej i smar | Wymiarowanie DAF | Rzeźnia, mleczarnia, rafineria, olej palmowy |
| Fosfor | Dozowanie chemikaliów i produkcja osadu | Zrzut do wód wrażliwych |
| Metale ciężkie | Opady i filtracja | Galwanizacja, obróbka powierzchni, górnictwo |
Amoniak to parametr, który najczęściej zaskakuje ludzi. Bakterie nitryfikacyjne rosną powoli i są wrażliwe na temperaturę oraz toksyczność, więc oczyszczalnia o rozmiarze odpowiednim dla COD może mimo to nie spełnić limitu amoniaku zimą.
Krok 5: Dobierz wielkość etapu osadu — i zrób to uczciwie
Produkcja osadu wynika z obciążenia, a nie z przepływu. Zarówno stopień biologiczny, jak i wszelkie dozowanie chemikaliów wytwarzają ciała stałe, a osad chemiczny z koagulacji może łatwo przewyższyć osad biologiczny w zakładzie fizykochemicznym.
Co należy poprawić na etapie projektowania:
- Szacowana ilość suchych substancji stałych wytwarzanych dziennie
- Czy osad jest zagęszczany przed odwadnianiem — prawie zawsze powinien być, ponieważ odwadnianie rozcieńczonego osadu marnuje wydajność
- Docelowa suchość ciasta, zależna od sposobu naliczania opłat za utylizację
- To, czy odwadnianie przebiega w sposób ciągły czy okresowy, decyduje o wyborze między prasą ślimakową a prasą filtracyjną
Na etapie odwadniania konkretnie, nasze Przewodnik po obliczaniu doboru prasy filtracyjnej przeprowadza obliczenia objętości na cykl, oraz prasa filtracyjna vs prasa śrubowa obejmuje decyzję o trybie ciągłym versus wsadowym.
Typowe błędy w doborze rozmiaru
- Uśrednianie wszystkiego na podstawie średniej dziennej. Zakład działa na papierze i zmywa się pod koniec zmiany.
- Pomijanie lub zbyt mały wymiar equalizacji. Najtańszy zbiornik na stronie chroni najdroższy etap na stronie.
- Dobór rozmiaru biologii na podstawie przepływu, a nie obciążenia. Tworzy roślinę, która jest hojna hydraulicznie i biologicznie zagłodzona z objętości.
- Ignorowanie temperatury. Szybkość procesów biologicznych spada wraz z temperaturą, a nitryfikacja spada najszybciej. Oczyszczalnia zaprojektowana na lato może zawieść zimą.
- Projektowanie wyłącznie na potrzeby dzisiejszej produkcji. Jeśli planowany jest wzrost produkcji, należy już teraz zarezerwować miejsce i profil hydrauliczny; dostosowywanie działającej instalacji jest znacznie droższe.
- Pozostawianie osadu na koniec. To etap, za który płacisz co miesiąc.
Najczęściej zadawane pytania
Czy powinienem wymiarować oczyszczalnię ścieków na przepływ czy na ładunek ChZT?
Oba, dla różnych części. Urządzenia hydrauliczne — sita, pompy, rurociągi, osadniki, flotacja — są dobierane na szczytowy przepływ godzinowy. Objętość reaktora biologicznego, wydajność napowietrzania i produkcja osadu są dobierane na dzienne obciążenie organiczne w kilogramach ChZT na dobę. Użycie jednej liczby dla obu jest najczęstszym błędem w doborze wielkości.
Jak obliczyć ładunek ChZT?
Ładunek ChZT w kg/dzień równa się stężeniu ChZT w mg/l pomnożonemu przez przepływ w m³/dzień, podzielonemu przez 1000. Na przykład, 500 m³/dzień przy 2 000 mg/l ChZT to 1 000 kg ChZT na dzień. To właśnie wartość ładunku, a nie wartość przepływu, determinuje wielkość stopnia biologicznego.
Jak duży powinien być zbiornik wyrównawczy?
Wystarczająco duży, aby pomieścić objętość odprowadzaną w okresie szczytowym, dzięki czemu zakład położony poniżej może być zasilany w tempie zbliżonym do średniej dziennej. W przypadku produkcji wsadowej lub zmianowej ze współczynnikiem szczytowym wynoszącym cztery lub więcej, wyrównywanie nie jest opcjonalne. Zbiornik musi być mieszany, w przeciwnym razie ulega stratyfikacji i przy opróżnianiu uwalnia porcję osadzonych ciał stałych.
Dlaczego moja oczyszczalnia spełnia limit ChZT, ale nie spełnia limitu dla amoniaku?
Bakterie nitryfikacyjne rosną wolno, wymagają długiego wieku osadu i są wrażliwe na temperaturę oraz toksyczność. Oczyszczalnia o przepustowości wygodnie dobranej na potrzeby ChZT może nadal mieć zbyt małą objętość reaktora i zbyt krótki wiek osadu potrzebny do nitryfikacji, a wydajność dodatkowo spada w niskich temperaturach. Wymiarowanie pod kątem amoniaku musi być przeprowadzone w sposób jawny, nie można zakładać, że wynika ono z usuwania ChZT.
Czy potrzebuję etapu beztlenowego?
To zależy od stężenia. Ścieki o wysokim stężeniu — z przetwórstwa spożywczego, browarnictwa, oleju palmowego, niektórych strumieni chemicznych — są zwykle najpierw oczyszczane beztlenowo, ponieważ napowietrzanie tak dużego ładunku pochłania bardzo dużo energii i wytwarza dużą ilość osadu nadmiernego. Oczyszczanie beztlenowe usuwa większość ładunku przy znacznie niższym koszcie energii, a następnie oczyszczanie tlenowe doczyszcza to, co pozostało.
Ile osadu wyprodukuje zakład?
Wynika to z obciążenia organicznego oraz z wszelkiego dozowania chemikaliów, a nie z przepływu. W oczyszczalniach fizykochemicznych osad chemiczny z koagulacji często przewyższa osad biologiczny. Należy to oszacować na etapie projektowania, ponieważ determinuje to wielkość urządzeń do zagęszczania i odwadniania oraz ustala miesięczny koszt utylizacji na cały okres eksploatacji oczyszczalni.
Prześlij swój profil przepływu, analizę wody i limit zrzutu, a my dobierzemy instalację etap po etapie: poproś o propozycję rozmiarów.
Ten artykuł jest częścią naszego przewodnika po municipal and industrial wastewater sludge.