VÝPOČET AKTIVÁCIE ODSTRAŇOVANIE ORGANICKÉHO ZNEČISTENIA BEZ NITRIFIKÁCIE A DENITRIFIKÁCIE Cieľom biologického čistenia v tomto type aktivácie je odstránenie organického znečistenia vyjadreného v ukazovateľoch BSK 5 a CHSK, nerozpustených látok. Aktivácia pracuje v oblasti objemového zaťaženia B v od 0,5 do l kg/m3d (kg BSK 5 ). Zodpovedajúce veky kalu sú v rozsahu 4 až 6 dní. Vzhľadom na uvedené zaťaženie sa zvykne tento typ aktivácie nazývať aj ako stredne zaťažovaná aktivácia. Vyššie hodnoty B v a nižšie Θ x znamenajú na jednej strane úsporu objemu a spotreby kyslíka, na druhej strane ale nie je možné v tomto type aktivácie uvažovať s odstraňovaním nutrientov. V optimálne navrhnutej a prevádzkovanej ČOV je možné na odtoku dosiahnuť nasledovné orientačné koncentrácie hlavných kvalitatívnych ukazovateľov: BSKs = 10-20 mg/l NL = 10-20 mg/l NH 4 -N = 20-30 mg/l (v letných mesiacoch pri spontánnej nitrifikácii aj menej) NO 3 N + NO 2 -N = 0-5 mg/l P celk = 5-8 mg/l Obr. 3.5. Technologická schéma stredne zaťažovanej aktivácie s odstraňovaním organického znečistenia. 2 - mechanicky predčistená voda, 3 - odtok Produktom čistenia je nestabilizovaný prebytočný kal, ktorý sa spolu s primárnym kalom z usadzovacej nádrže musí dostabilizovat' (najčastejšie mezofilnou vyhrievanou anaeróbnou stabilizáciou, ktorej výpočet je uvedený v kapitole 4). Technologická schéma stredne zaťažovanej aktivácie je na obr.3.5, pričom celý objem aktivácie je prevzdušňovaný a kal sa nachádza v oxických podmienkach. VÝPOČET: Odpadová voda pritekajúca do aktivácie má nasledovné parametre (príklad výpočtu, keď poznáme priemerné denné hodnoty parametrov znečistenia): Q24,2 = 15000 m3/d = 625 m3/h= 173 l/s BSKs,2 = 220 mg/l NL2 = 150 mg/l
NL2 : BSKs.2-0,7 T leto = 15 C; T zima = 10 C (najnepriaznivejšie hodnoty) Všetky odpadové vody sú mechanicky predčistené na hrabliciach, lapači piesku a v usadzovacej nádrži. V zadaní sú údaje na vstupe do ČOV, uvažujeme s určitou redukciou znečistenia v mechanicej časti najmä na primárnych sedimentačných nádržiach. Predpokladáme, že sa odstráni : BSK 5 15 % C AN = 0,85 * C čov TKN (Total Kjehldal nitrogen) celkový dusík podľa Kejhldahla 9 % C AN = 0,91 * C čov NL nerozpustené látky 30 % C AN = 0,7 * C čov Navrhnite a vypočítajte základné parametre strednezaťažovanei aktivácie: Aktivačná nádrž Vek kalu navrhujeme podľa STN 75 6401 str. 21, tab. 7 pre úplnú aktiváciu bez nitrifikácie Tabuľka 7 (STN)- Hodnoty veku kaiu pre jednotlivé spôsoby aktivačného procesu Spôsoby aktivačného procesu Θ x podľa kapacity ČOV v kg/d BSK5 od l 500 nad 6 000 -"čiastočná aktivácia od 2 do 4 odl,5do3 - úplná aktivácia bez nitrifikácie 5 4 - aktivácia s nitrifikáciou a s čiastočnou stabilizáciou kalu 6,4. k/) 4,8. k/) - aktivácia s nitrifikáciou a denitrifikáciou (kde fd je od O, l do 0,5 a vyjadruje podiel sušiny kalu v neprevzdušňovaných sekciách z celkovej zásoby kalu) (6,4. kt)/fnl) (4,8. kt)/fni) - aktivácia so simultánnou nitrifikáciou a denitrifikáciou 20 - - aktivácia so stabilizáciou kalu 25-11 kt= LIO3(15-T-,; fn= l - fd Vek kalu teda volíme medzi 4 a 5 dní môžeme lineárne interpolovať pre naše zaťaženie ČOV (= Q b,d * C BSK5 ) Návrh - Θ x = 4,5 d; Tabuľka 8 (STN) - Odporúčané prevádzkové koncentrácie sušiny aktivovaného kalu X
Spôsob aktivačného procesu s primárnou sedimentáciou X AN kg/m 3 bez primárnej sedimentácie bez nitrifikácie od 2,5 do 3,5 od 3,5 do 4,5 s nitrifikáciou od 2,5 do 3,0 3,5 s nitrifikáciou a denitrifikáciou od 2,5 do 3,5 od 3,5 do 4,5 s aeróbnou stabilizáciou kalu - od 4,0 do 5,0 so simultánnym zrážaním fosforu od 3,5 do 4,5 od 4,0 do 5,0 Volím X AN = 3 kg/m3 l. Výpočet objemu AN (pre zimné teploty) špecifická produkcia sušiny kalu pozri STN 75 6401 str 22, tab. 9. ŠPS = 0,6(NL / BSK 5 +1) 0,0432 F / (1 / Θ x + 0,08 F) [kg kalu / kg BSK 5 ] Kde F = 1,072 (T-15), T teplota v C, počítame pre zimné obdobie, teda T= 10 C Látkové zaťaženie kalu BBx = 1 / (ŠPS * Θ x ) [ kg BSK 5 / (kg kalu. deň) ] Objemové látkové zaťaženie kalu koľko privediem na 1 m 3 aktivačnej nádrže za deň 3 BBv = B x. X AN [ kg BSK 5 / (m. deň) ] BBv sa však zároveň dá vyjadriť aj nasledovne BBV = (Q b,d,24. BSK 5, AN ) / V AN Teda celkové množstvo znečistenia, privedeného do AN (čitateľ) / objem AN Z toho potom vyplýva objem AN V AN = BSK 5,AN. (Q b,d,24 / B v ) [m 3 ] Navrhneme rozmery AN Hĺbka cca 4-6 m, šírka 3; 6 m, L vypočítať
2. Výpočet kalovej bilancie Produkcia prebytočného kalu v AN PPK= ŠPS. B v. V AN [kg kalu / deň] Úbytok kalu na odtoku PK odtok = Q b,d,24. NL odtok [ kg / deň] Kde NL odtok je koncentrácia nerozpustených látok na odtoku, podľa NV 491/2002 ZZ. Je pre 10-25 tis. EO 25 mg/l(20 pre CO), pre 25 100 tis EO 20 mg/l. Množstvo odoberaného prebytočného kalu PK P = PPK PK odtok [ kg / deň] Kalový index KI podľa STN má byť max 180 ml/g (čl. 9.4, str. 25) Zvyčajne môžeme uvažovať cca 150 ml/g. Sušina kalu v prebytočnom kale bude potom X P = 1000 / KI [kg / m 3 ] Prietok prebytočného kalu potom bude Q P = PK R / X R [ m 3 / deň ] 3. Výpočet spotreby kyslíka (pre letné teploty) špecifická spotreba kyslíka Tabuľka 11 (STN) - Orientačné hodnoty, špecifickej spotreby kyslíka (ŠSO) na oxidáciu organických zlúčenín T[ C] Vek kalu [d] 4 6 8 10 15 25 ŠSO: [kg O2/kg BSK] 10 0,83 0,95 1,05 1,15 1,32 1,55 12 0,87 1,00 1,10 1,20 1,38 1,60
15 0,94 1,08 1,20 1,30 1,46 1,60 18 1,00 1,17 1,30 1,40 1,54 1,60 20 1,05 1,22 1,35 1,45 1,60 1,60 Počítame v letnom období s teplotou cca 15 C, vek kalu uvažujeme cca 4,5 dňa ŠSO je teda cca 0,98 [kg O2/kg BSK] Potreba kyslíka bude potom OC = ŠSO. B v [ kg O 2 / (m 3. deň) ] V letných mesiacoch pri zvýšení teploty odpadových vôd je možné pozorovať spontánne prebiehajúcu nitrifikáciu, pričom jej vplyv je potrebné zahrnúť do výpočtu aeračného systému. Kvôli zjednodušeniu výpočtu sa odporúča zvýšiť vypočítaný vnos kyslíka o cca jednu tretinu, čo by malo postačoval' na pokrytie zvýšenej spotreby kyslíka nitriftkačnými baktériami. Zabráni sa tak prípadnému poklesu rovnovážnej koncentrácie kyslíka c + pod odporúčané 2 mg/l a zníži sa riziko zhoršenej účinnosti čistenia, resp. vláknitého zbvtnenia kalu. OC nitrif = 1,33. OC [ kg O 2 / (m 3. deň) ] Výťažnosť aerátora je pomer medzi využiteľným množstvom O 2, ktoré aerátor dodá do čistej vody a do odpadovej vody. Hodnota súčiniteľa je menšia ako 1, podľa čl. 8.2.3.15 STN α= 05-1,0. Svoju úlohu pri voľbe α zohráva aj zloženie odpadovej vody a typ aeračného zariadenia. (spravidla volíme α= 0,7 0,8) Potrebné špecifické (na jednotku objemu AN) množstvo kyslíka potom bude OC potr = OC nitrif / α Potrebné celkové množstvo kyslíka (na celú AN) OC AN = OC potr. V AN [kg O 2 / deň] Posúdenie návrhu Čas zdržania v AN t AN = V AN / Q b,d,24 [deň] vek kalu Θ x = ( V AN. X ) / ( X P. Q P + c NL. Q b,d,24 )