Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Čiščenje odpadnih voda
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Zbir
ni
sist
em
Preliminarno čiščenje
Primarno čiščenje
2
Used-
anje
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
6) Zbirni sistem
3
a) Gravitacijski sistemb) Prisilna cirkulacija
s pomočjo črpalk(e).
Črpališče z (urno, izmensko, dnevno) kapaciteto:
VTOK = IZTOK + AKUMULACIJA (m3/h, m3/izmeno, m3/dan)
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
7) Preliminarno čiščenje
7.1 Precejanje
4
Glede na specifičnost odpadne vode je predvideti naslednje operacije:
Namen: odstranitev večjih smeti (konzerve, veje, listje, korenine, papirni in tekstilni odpadki). To se izvede z namestitvijo rešetk. Čiščenje rešetk je avtomatično, zbiranje odstranjenih (izločenih) smeti v kontejnerjih, odvoz na javne deponije.
Grobe rešetke: 5 < l < 10 cmFine rešetke: 0,2< l < 5 cm
𝑂𝑑𝑠𝑡𝑟𝑂𝑑𝑝𝑎𝑑 =𝑜𝑑𝑝𝑎𝑑𝑘𝑖
č𝑎𝑠𝑜𝑣𝑛𝑎 𝑒𝑛𝑜𝑡𝑎,
𝑘𝑔
𝑑𝑎𝑛, 𝑚3/𝑑𝑎𝑛
Dnevna količina odstranjenih odpadkov:
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Screenings
5
Avtomatično čiščenje
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 6
7.2 Drobljenje - razvlaknjenje
Kot alternativa precejanju, da gredo lahko vse smeti v obdelavo čiščenja odpadne vode. V splošnem se uporablja KOMINUTOR In BARMINUTOR
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 7
7.3 Odstranitev peska - peskolov
Služi za odstranitev anorganskih delcev, kot so pesek, gramoz, zemljine, gips, jajčni olupki, kavna zrna, razni kovinski delci, matice, vijaki…
Običajne hitrosti usedanja teh delcev so med0,21 … 0,42 m/s.
Peskolov je dimenzioniran na pretok, širino kanala in globino vode v kanalu:
Potovalna hitrost OV =dolžina peskolova
čas usedanja(m/s)
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 9
7.3 Odstranitev peska
Enota za odstranjevanje peska in zemljin. S tem se zmanjša obraba in ‘utrujanje‘ materiala naprav ki sledijo v liniji.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 10
Prezračevalni peskolov
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 11
7.4 Pred aeracija
7.5 Dodajanje kemikalij
lahko praškastih, kapljevinskih kemikalij, suspenzije, emulzije, (karkoli) za omogočanje sedimentacije, nevtralizacije, odstranitev smradljivih komponent, …
Aeracije odpadne vode ima predvsem namen vzdrževati aerobno stanje – za osvežitev septične odpadne vode , torej zmanjšanje BOD (biokemične zahteve po kisiku)
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 12
nevtralizacijski reaktorj egalizator
Zmanjšanje korozije, povečanje BOD, … Tipični aditivi:HCl, peroksid, kisline, baze, mineralne soli (Fe-soli, Al–soli pri koagulaciji), glinica, bioaktivni dodatki, tudi encimi. )
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 13
7.6 Uravnava
7.7 Aeracijski sistemi
7.8 Ciklonski peskolov(degriter)
V primeru večjih količin meteornih vod projektirana (na normativ) čistilna
naprava ne zmore obdelati teh povečanj zato je v kombinaciji s
prečrpavanjem v akumulacijski bazen in nazaj po nalivih. Ima samostojen
sklop za dodajanje aditivov, mešanje in vzdrževanja suspenzije v
akumulacijskem bazenu in meritev različnih lastnosti OV.
Z aeracijo ostajajo lažji organski delci blizu površine, težji delci (pesek) se
posedejo, avtomatsko izločanje peska. Pri previsoki aeraciji (inducirano
mešanje) lahko ostajajo delci v kapljevini.
Za separacijo težjih od lažjih organskih delcev, običajno
je nameščen na liniji primarnega čiščenja gošč.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 14
7.9 Preliminarno vzorčenje , testiranje
Spellman, F.R., Handbook of water and wastewater treatment plant operations, Boca Raton,
NY, 2009
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
8) Primarno čiščenje odpadne vode
Pri sedimentaciji gre za proces usedanja težjih delcev in sprotnega odstranjevanje usedline na dnu s strgalom, kot tudi plavajoče delce (flotacija) tako organskega kot anorganskega izvora na gladini OV. Tipična odstranitev je nekje od90 do 95% usedljivih delcev, 40-60% TSS ter 25 – 39% BOD (če so prisotni organski delci)
15
8.1 Opis procesa usedanja
gošča(sludge)
flotat, pena(scum)
Tako gošča kot flotat sta sproti odstranjevana, zbistrena voda odteka v naslednjo stopnjo čiščenja.
0,3 m/s 0,3 m/s
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Prim
arno č
iščenje
odpadne vode
16
Sekun-
darno
čiš
čenje
• Usedanje
boulder - prodnikcobble – prodnikgravel – gramozpebble - prodnatsand - pesekcoarse – grobsilt- muljclay - glina mud- blato
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 17
• Usedanje
gostotami
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Parametri, ki vplivajo na proces usedanja:
-velikost delcev in oblika površine
-gostota delcev, večja je gostota delcev - hitreje se usedejo
-oblika delcev: Okrogli delci se usedajo veliko hitreje kot pa delci nepravilnih oblik in z ostrimi robovi.
-električni naboj: delci se med seboj odbijajo in tako upočasnjujejo proces sedimentacije.
-temperatura tekočine: Z zniževanjem temperature kapljevine se veča njena viskoznost in zato se hitrost usedanja delcev zmanjšuje.
• Usedanje
18
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Kratkostični tok (stabilnost toka), lahko pripelje do vzposta-vitve vodnega toka, ko kapljevina obide normalno pot in doseže odtok po najkrajši poti in v krajšem času, v rezer-voarjih se vzpostavi drugačno tokovno polje, kot npr.:
* tokovi zaradi različne gostote kapljevine. Razlika v gostoti kapljevine na različnih delih rezervoarja nastane zaradi temperature in količine suspendiranih delcev v kapljevini.
• vrtinčni tokovi, ki jih povzroči pritekanje in iztekanje kapljevine v rezervoar, turbulenca vpliva na delce, da se usedajo počasneje. Razlog je v tem, da se že usedeni delci, ponovno pomešajo s kapljevino.
* Vpliv vetra na gladino usedalnika, vzpostavijo se kratkostični tokovi
• Usedanje
19
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Kjer so:cd = koeficient upora [/]w = gostota kapljevine [kg/m3]vs = hitrost usedanja [m/s]A = površina delca v prerezu [m2]
Sile, ki delujejo na delec
(zaviralna) sila upora pri gibanju
Dejanska gravitacijska sila
Kjer so:s,w = gostota delca, vode [kg/m3]V = volumen delca v prerezu [m3]g = zemeljski pospešek [m/s2]
𝑭𝒖𝒑
𝑭𝒅𝒐𝒘𝒏
vs
Av
cF sDup
2
2
w
Fdown = m g = (s - w)Vg
• Usedanje
20
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Iz zgornjih enačb lahko izrazimo hitrost usedanja za sferičen delec:
Kjer pomeni d … premer sferičnega delca [m].
dgc
vD
s
w
ws
3
4
Iz enačbe je razvidno, da je hitrost usedanja odvisna od:-(razlike) gostote delca in fluida-premera delca-režima toka okoli delca
Režim toka okoli delca je posredno vključen v koeficient upora, njegova vrednost je odvisna od Reynoldsovega števila.
Za sferične delce je Reynoldsovo število sledeče:
Re=(vsd)/
Kjer je 𝜈 … kinematična viskoznost [m2/s]
• Usedanje
21
𝑭𝒖𝒑
𝑭𝒅𝒐𝒘𝒏
vs
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
V usedalnikih imamo majhno hitrost gibanja kapljevine, večinoma jelaminaren tok. Tedaj je Reynoldsovo število za sferične delce Re<1.Izrazimo enačbo za hitrost usedanja:
Stokesova enačbo usedanja delca 2
w
ws
18
1d
gv s
Posredno pa je hitrost usedanja odvisna še od temperature, saj je viskoznost vode kot funkcija temperature podana v obliki.
𝑣 = 49710−6/(+ 42.5)1.5 . . . [m2/s].
kjer je … temperatura fluida [°C].
• Usedanje
22
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Režim usedanja:
laminaren, če je Re<1 → Stokesov zakon
prehoden, če je 1<Re<10000 → Newtonov zakon
kjer je koeficient upora:
turbulenten, če je Re>10000,
34,0Re
3
Re
24dc
ŠE P
RIP
ORO
ČLJIV
O !
23
2
w
ws
18
1d
gv s
dgc
vD
s
w
ws
3
4
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
- na vhodu zagotoviti enakomerno porazdelitev po prerezu rezervoarja- hitrost toka kapljevine je v vseh delih rezervoarja približno enaka
Hitrost toka:
vo = Q/(BH) … [m/h)]
Q … pretok [m3/h]B … širina rezervoarja [m]H … višina rezervoarja [m]
L … usedalna dolžina rezervoarja [m]
Površinska obremenitev sedimentacijskega rezervoarja [m3/(m2h)] določimo:
q = Q/(BL) … [m3/(m2h)]
Dimenzioniranje usedalnika
Horizontalni pretočni rezervoar
• Usedanje
24
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Po času t1{f(vo)} kapljevina zapusti rezervoar, v času t2{f(vS)} se delec usede na tla. Da se bodo vsi delci usedli, mora veljati :
t2< t1.
V posebnih primerih, ko je čas usedanja (t2) enak času potovanja odpadne vode (t1), delec doseže konec rezervoarja. Takšna hitrost usedanja se imenuje kritična hitrost (vso ).
Delec bo zanesljivo odstranjen iz kapljevine samo, če je njegov čas usedanja (t2) manjši od časa potovanja odpadne vode (t1).
• Usedanje
25
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
v rezervoarju naj bo tok:stabilen in laminaren (Re<1) oziroma v prehodnem režimu do Re<1600.
Priporočilo oblike bazena:
-kratki: široki in plitvi
ali pa
-dolgi: ozki in globoki rezer-voarji.
• Usedanje
26
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Vpliv razlike koncentracij (a) in (b) na tokovno polje v bazenu
27
Ozki in globoki rezervoarji
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 28
Vpliv vetra (!) na tokovno polje v bazenu
Široki in plitvi bazeni
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 29
8.1.1 Splošen opis (pregled) primarnega čiščenja
- Zmanjšanje delcev, ki se usedajo (plavajo) od 90% do 95%
- Zmanjšanje hitrosti odp. vode v bistrilnik (clarifier), priporočljiva hitrost od 25cm/min do 50cm/min, da se usedanje ali flotacija sploh izvaja
- Odstranitev plavajočih olj, masti, pene in in drugih plavajočih substanc; zbiranje ter nadaljnji transport za sekundarno čiščenje
- Odstranitev pene (pogače, flotata) je avtomatsko s posnemalom (surface skimmer)
- Odstranitev usedenega materiala (gošče) avtomatsko s strgalom (bottom scraper)
- Vplivi na kvaliteto bistrenja:
a) masni (volumski) pretok
b) lastnosti odpadne vode (temperatura, gostota, viskoznost, vrsta in oblika delcev)
c) kvaliteta predčiščenja
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 30
- Glavni parametri, ki opredeljujejo primarno čiščenje
𝑆 . . . masa usedenih delcev na uro [ms/h]
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Priporočene vrednosti za pravokoten bazen*
*Spellman, F.R., Handbook of water and
wastewater treatment plant operations,
Boca Raton, NY, 2009
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
8.2 Vrste usedalnikov
32
Glede na izvor odpadne vode se običajno uporablja:
- zaprt (septični) usedalnik (septic tank)
- dvodelni usedalnik (two story tanks oz. Imhoff tank)
- okrogli usedalnik
- bazenski usedalnik
Zaprt (septični) usedalnik (septic tank)Primeren za manjše kapacitete in
- je običajno v izvedbi kombinacije usedanja delcev (odstranjevanje usedline s strgalom) in flotacijedelcev (odstranjevanje s posnemanjem plavajoče pene (flotata) s snemalom)
- proces čiščenja poteka anaerobno in omogoča
- dolg čas usedanja 6- 8ur in več
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 33
Dvodelni usedalnik (two story tanks oz. Imhoff tank)Vstop odpadne vode je v zgornjem delu, delci ki se usedajo polzijo v spodnji del, kjer poteka anaerobna digestija. Pline, ki pri tem nastajajo se vodi v zbiralnik bioplinov.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 34
Bazenski usedalnik
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Cilindrični usedalnik
Enake priporočilne vrednosti kot za pravokoten usedalnik:površinska obremenitev usedalna hitrost hitrost kapljevine
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 37
Bazenski usedalnik, okrogli usedalnik
- usedline se tu posebej izloča v nadaljnjo obdelavo (obdelava blata)
- strgalo avtomatsko odstranjuje blato
- snemalo posnema plavajoči flotat v zbirnik flotata, ki se ga glede na vrsto in ostale lastnosti obdeluje v nadaljnji fazi (obdelava blata)
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 38
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 39
8.3 Spremljanje procesa, zastoji in odpravljanje težav
spremljanje fizikalnih, kemičnih, biokemičnih parametrov omogoča
on-line spremljavo delovanja (črpal, raznih naprav,…)
Tabela 8.3
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 40
8.4 Kontrolni izračuni – sprotne , trenutne vrednosti
Služijo kot pomoč pri samo-regulaciji oz. avtomatskem delovanju posamezne stopnje čiščenja, to so:
1) Delež odstranitve suspendiranih delcev
2) Zadrževalni čas
3) Površinska obremenitev
4) Stopnja preliva
5) Pretok blata
6) Delež trdnih delcev v bistrilniku (Tank solids %)
Te vrednosti se sprotno primerja z mejnimi vrednostmi (predpisi, priporočila, dobre prakse, … )
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 41
8.5 Analiza problemov
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
8.6 Iztok iz bistrilnika
V prvi je fazi izločena relativno velika količina odpadnih snovi iz odpadne vode.
Še vedno pa ostaja precej raztopljenih snovi, ki lahko služi kot hrana mikroorganizmom.
Odstranitev teh ostankov (delcev majhne velikosti) poteka v sekundarnem čiščenju odpadnih vod.
42
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 43
Ekonomska upravičenost
Je kriterij, po katerem ocenimo celotne stroške delovanjaposamezne naprave (postrojenja) v pričakovani dobi in jihmedsebojno primerjamo.
V razmerju s pričakovanimi prihranki (zaradi česar smo se odločiliza to ali ono varianto) lahko izrazimo tudi dobo vračanja.
investicijski stroški
6.ooo€
+ str. vzdrževanja
+ € energija
str. €
investicijski stroški
12.ooo€
+ str. vzdrževanja
+ € energija
str. €
investicijski stroški
42.ooo€
+ str. vzdrževanja
+ € energija
str. €
investicijski stroški
8o.ooo €
+ str. vzdrževanja
+ € energija
str. €
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem.
Kriterij ekonomske opravičenosti (LCC):
LCC = Ci + Ce∙n + Cv∙n + Ck + Cd
LCC = vsi stroški v pričakovani življenjski dobi
Ci = investicijski stroški (vse naprave, sistemi, cevi, pomožne storitve) [€]
Ce = stroški energije na leto [€/leto]
Cv = stroški vzdrževanja na leto (letna rutinska in napovedana popravila) [€/leto]
Ck = stroški servisiranja kapitala [€]
n = trajanje življenjskega cikla [leto]
Cd = stroški razgradnje in demontaže [€]
44
S kriterijem LCC (Life Cycle Cost) so ocenjeni vsi stroški, ki sopredvideni v življenjski dobi naprave. Življenjsko dobo določamona podlagi izkušenj o obratovalnih možnostih določenih naprav insklopov naprav. Črpalni sistemi imajo lahko življenjsko dobo tudido 20 let.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 45
Stroške predvidene za različne elemente, ki sestavljajo celotnestroške življenjskega cikla, moramo združiti, da omogočimoprimerjavo prihodkov in odhodkov in s tem ekonomskoupravičenost projekta. Na to poleg same investicije vplivajo še:
- sedanja cena energije,
- pričakovana letna energija rasti cen (inflacija) v življenjskidobi
- diskontna stopnja,
- obrestna mera,
- pričakovana življenjska doba opreme.
Primer: Celotni stroški življenjskega cikla rekonstrukcije industrijske čistilne
naprave
Za primerjavo celotnih stroškov vračanja dekantata v pričakovani
življenjski dobi, je uporabljen kriterij stroškov življenjskega cikla LCC.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 46
Ekonomska kategorija Cena v €
Investicijska vrednost 36.729
Stroški kapitala (15let) 51.294
Strošek energije ─ letno 1.872
Stroški energije (15 let) 28.080
Stroški vzdrževanja ─ letno 450
Stroški vzdrževanja (15let) 6.750
Stroški demontaže in raz-
gradnje600
Življenjska doba v letih 15
LCC vrednost projekta 123.453
Stroški projekta kategorizirani po LCC metodi
Iz zgornje tabele so razvidni stroški, ki so ocenjeni s kriterijemmetode LCC. Prikažejo nam skupno ceno črpalnega sistema zabistri dekantat za predvideno življenjsko dobo 15 let.
Rezultati, ki jih dobimo iz naslova nadomeščanja filtrirane vodez dekantatom, nam ponazarjajo količino porabe dekantata aliprihranjeno filtrirano vodo za obdobje 15 let, prikazano vnaslednji tabeli prihranka.
A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj
Mag.študij, IV.sem. 47
Pranje posod in
podestov
Dnevno Letno 15 let
Količina dekantata [m3] 220,00 80.300,00 1.204.500,00
Prihranek v € 23,32 8.511 127.677
Prihranek nadomeščanja filtrirane vode z dekantatom
Za izračun uporabimo ceno filtrirane vode (0,106 €/m3), v kateroso všteti stroški cene surove vode, za katero Cinkarna plača takso znaslova obremenjevanja okolja in njene obdelave.
Pri primerjavi celotnih stroškov projekta, z metodo LCC inprihodkov privarčevanih z uporabo dekantata ugotovimo, daprihodki z naslova manjše porabe filtrirane vode presegajo stroškeprojekta, izračunane z LCC metodo za čas obratovanja 15 let.