ATV131 actualizat 2010

ATV-DWVK-A 131PARAMETRI INSTALAŢIEI BIOLOGICE CU O SINGURĂ TREAPTĂ

Mai 2000ISBN 3-933707-41-2

Coautori

1

Instrucţiuni de utilizare

Acest document este rezultatul muncii serioase tehnicoecoomico-ştiinţifice care s-a reunit şi a fost bazată pe pincipiile din normele ATV şi ATV-A 400Din această cauză există se consideră ca acest conţinut să fie corect şi recunoscut pe plan general

Fiecare este liber să folosească prevederile acestui documentDocumentul poate deveni obligatoriu icircn cazul icircn care este inclus icircn 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 icircn cazuri concrete icircn 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 cercetăriiIcircntretimp sut icircn 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

bull Valabilitatea dimensionarea bazinelor biologice pentru ori ce capacitate (pacircnă acum se limita la ge 5 000 locuitori)

bull Eliminarea determinării tipului incărcărilor pentru aceasta a fost icircntocmită o foaie de lucru pentru toate metodele de epurare a apei

bull Determinarea temperaturii de eliminare a azotului T=12oC icircn corelaţie cu prevederile Anexei 1 din Reglementarea pentu epurarea apei(pacircnă acum T=10oC) cu condiţia abordări flexibile a configuraţiei bazinului biologic

2

bull Integrarea icircn dimensionare a parametrilor pentru eliminarea biologică a fosforului

bull Modificarea capacităţii de denitrificarebull Modificarea calculului necesarului de oxigen bull Integrarea dimensionării unui selector bull Opţiunea dimensionăriipe baza necesarului de oxigen (CSB)bull Creşterea volumului de nămol admisibilă icircn decantorul secundar bull Modificarea denumirilor adacircncimilor parţiale şi a determinării adacircncimii de

icircngroşare şi a zonei de evacuare a nămolului bull Integrarea dimensionării volumelor din decantorul secundar

Explicaţii la proceduri se găsesc icircn icircndrumătoarele ATV Epurarea biologică şi extinsă a apeirdquo(1) şirdquoPrevederi pentru epurarea mecanică a apelirdquo (2)Cifrele suplimentare care apar icircn text se referă la capitole din acestea

1DOMENIUL DE APLICARE

11 AVRTISMENT

Tratarea apei pluviale din reţeaua de cnalizare şi a apei uzate icircn staţia de epurare formează o unitate pentru protecţia emisarului Pentru dimensionarea staţiei de epurare şi a aportului pluvial sunt necesare detrminăriestimări pe timp lung pentru proiectare Acestea vor fi pentru durate mai mici de 25 de ani

12 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 921999 anexa 1şi a metodelor de verificare Dacă icircn canalizare pătrund ape industriale cu conţinut ridicat de material biologic greudegradabil sau nedegradabil se obţine un CSB-rezidual mai mare Aceeaşi situaţie se obţine icircn 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 icircn această fascicolă

Normele acestea sunt aplicabile şi icircn 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 icircn 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 bdquoNecesarul de personal pentru staţii de epurare orăşeneştirdquo

12 APLICABILITATE

Această n ormă se aplică sproiectării 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 icircn cazul icircn 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 evac

BdBSB kgd Icircncărcare zilnică BSB5

BdXXX kgd Icircncărcare zilnică alt parametru

BRBSB kgd Icircncărcare volumică BSB5

BRXXX kgd Icircncărcare volumicăalt parametru

BTSBSB kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi BSB5

BTSXXX kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi alt parametru

b d-1 Coeficient de degradare

bNB m Lăţimea bazinului dedecantare secundar (dreptunghiular)

bSR m Lungimea scutiuui sau a barei de evacuare la decantor secundar dreptunghiular CS mgl Concentraţia O2 dependentă de temperatură şi de presiunea ParţialăCX mgl Concentraţia O2 icircn trapta boilogică

4

DNB m Diametrul decantorului secundar

EWXXX E Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul XXX 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 Adacircncimea apei clare icircn decantorul secundar

h2 m Adacircncimea zonei de separaţierecirculare icircn decantorul secundar

h3 m Adacircncimea zonei curgrii denseicircnmagazinare icircn decantorul secundar

h4 m Adacircncimea zonei de icircngroşareevacuare icircn decantorul secundar

he m Adacircncimea de afluire

hges m Adacircncimea apei icircn decantorul secundar

hSR m Adacircncimea de dispunere a scutului barei de evacuare

ISV lkg Indexul nămolului

lB m Lungimea barei de evacuare (lB asymp lB)

lNB m Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW m Lungimea traseului barei de evacuare (lW asymp lNB)

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

MTSBB kg Masa substanţei solide icircn treapta biologică

5

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Instrucţiuni de utilizare

Acest document este rezultatul muncii serioase tehnicoecoomico-ştiinţifice care s-a reunit şi a fost bazată pe pincipiile din normele ATV şi ATV-A 400Din această cauză există se consideră ca acest conţinut să fie corect şi recunoscut pe plan general

Fiecare este liber să folosească prevederile acestui documentDocumentul poate deveni obligatoriu icircn cazul icircn care este inclus icircn 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 icircn cazuri concrete icircn 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 cercetăriiIcircntretimp sut icircn 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

bull Valabilitatea dimensionarea bazinelor biologice pentru ori ce capacitate (pacircnă acum se limita la ge 5 000 locuitori)

bull Eliminarea determinării tipului incărcărilor pentru aceasta a fost icircntocmită o foaie de lucru pentru toate metodele de epurare a apei

bull Determinarea temperaturii de eliminare a azotului T=12oC icircn corelaţie cu prevederile Anexei 1 din Reglementarea pentu epurarea apei(pacircnă acum T=10oC) cu condiţia abordări flexibile a configuraţiei bazinului biologic

2

bull Integrarea icircn dimensionare a parametrilor pentru eliminarea biologică a fosforului

bull Modificarea capacităţii de denitrificarebull Modificarea calculului necesarului de oxigen bull Integrarea dimensionării unui selector bull Opţiunea dimensionăriipe baza necesarului de oxigen (CSB)bull Creşterea volumului de nămol admisibilă icircn decantorul secundar bull Modificarea denumirilor adacircncimilor parţiale şi a determinării adacircncimii de

icircngroşare şi a zonei de evacuare a nămolului bull Integrarea dimensionării volumelor din decantorul secundar

Explicaţii la proceduri se găsesc icircn icircndrumătoarele ATV Epurarea biologică şi extinsă a apeirdquo(1) şirdquoPrevederi pentru epurarea mecanică a apelirdquo (2)Cifrele suplimentare care apar icircn text se referă la capitole din acestea

1DOMENIUL DE APLICARE

11 AVRTISMENT

Tratarea apei pluviale din reţeaua de cnalizare şi a apei uzate icircn staţia de epurare formează o unitate pentru protecţia emisarului Pentru dimensionarea staţiei de epurare şi a aportului pluvial sunt necesare detrminăriestimări pe timp lung pentru proiectare Acestea vor fi pentru durate mai mici de 25 de ani

12 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 921999 anexa 1şi a metodelor de verificare Dacă icircn canalizare pătrund ape industriale cu conţinut ridicat de material biologic greudegradabil sau nedegradabil se obţine un CSB-rezidual mai mare Aceeaşi situaţie se obţine icircn 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 icircn această fascicolă

Normele acestea sunt aplicabile şi icircn 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 icircn 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 bdquoNecesarul de personal pentru staţii de epurare orăşeneştirdquo

12 APLICABILITATE

Această n ormă se aplică sproiectării 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 icircn cazul icircn 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 evac

BdBSB kgd Icircncărcare zilnică BSB5

BdXXX kgd Icircncărcare zilnică alt parametru

BRBSB kgd Icircncărcare volumică BSB5

BRXXX kgd Icircncărcare volumicăalt parametru

BTSBSB kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi BSB5

BTSXXX kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi alt parametru

b d-1 Coeficient de degradare

bNB m Lăţimea bazinului dedecantare secundar (dreptunghiular)

bSR m Lungimea scutiuui sau a barei de evacuare la decantor secundar dreptunghiular CS mgl Concentraţia O2 dependentă de temperatură şi de presiunea ParţialăCX mgl Concentraţia O2 icircn trapta boilogică

4

DNB m Diametrul decantorului secundar

EWXXX E Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul XXX 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 Adacircncimea apei clare icircn decantorul secundar

h2 m Adacircncimea zonei de separaţierecirculare icircn decantorul secundar

h3 m Adacircncimea zonei curgrii denseicircnmagazinare icircn decantorul secundar

h4 m Adacircncimea zonei de icircngroşareevacuare icircn decantorul secundar

he m Adacircncimea de afluire

hges m Adacircncimea apei icircn decantorul secundar

hSR m Adacircncimea de dispunere a scutului barei de evacuare

ISV lkg Indexul nămolului

lB m Lungimea barei de evacuare (lB asymp lB)

lNB m Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW m Lungimea traseului barei de evacuare (lW asymp lNB)

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

MTSBB kg Masa substanţei solide icircn treapta biologică

5

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

bull Integrarea icircn dimensionare a parametrilor pentru eliminarea biologică a fosforului

bull Modificarea capacităţii de denitrificarebull Modificarea calculului necesarului de oxigen bull Integrarea dimensionării unui selector bull Opţiunea dimensionăriipe baza necesarului de oxigen (CSB)bull Creşterea volumului de nămol admisibilă icircn decantorul secundar bull Modificarea denumirilor adacircncimilor parţiale şi a determinării adacircncimii de

icircngroşare şi a zonei de evacuare a nămolului bull Integrarea dimensionării volumelor din decantorul secundar

Explicaţii la proceduri se găsesc icircn icircndrumătoarele ATV Epurarea biologică şi extinsă a apeirdquo(1) şirdquoPrevederi pentru epurarea mecanică a apelirdquo (2)Cifrele suplimentare care apar icircn text se referă la capitole din acestea

1DOMENIUL DE APLICARE

11 AVRTISMENT

Tratarea apei pluviale din reţeaua de cnalizare şi a apei uzate icircn staţia de epurare formează o unitate pentru protecţia emisarului Pentru dimensionarea staţiei de epurare şi a aportului pluvial sunt necesare detrminăriestimări pe timp lung pentru proiectare Acestea vor fi pentru durate mai mici de 25 de ani

12 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 921999 anexa 1şi a metodelor de verificare Dacă icircn canalizare pătrund ape industriale cu conţinut ridicat de material biologic greudegradabil sau nedegradabil se obţine un CSB-rezidual mai mare Aceeaşi situaţie se obţine icircn 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 icircn această fascicolă

Normele acestea sunt aplicabile şi icircn 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 icircn 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 bdquoNecesarul de personal pentru staţii de epurare orăşeneştirdquo

12 APLICABILITATE

Această n ormă se aplică sproiectării 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 icircn cazul icircn 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 evac

BdBSB kgd Icircncărcare zilnică BSB5

BdXXX kgd Icircncărcare zilnică alt parametru

BRBSB kgd Icircncărcare volumică BSB5

BRXXX kgd Icircncărcare volumicăalt parametru

BTSBSB kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi BSB5

BTSXXX kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi alt parametru

b d-1 Coeficient de degradare

bNB m Lăţimea bazinului dedecantare secundar (dreptunghiular)

bSR m Lungimea scutiuui sau a barei de evacuare la decantor secundar dreptunghiular CS mgl Concentraţia O2 dependentă de temperatură şi de presiunea ParţialăCX mgl Concentraţia O2 icircn trapta boilogică

4

DNB m Diametrul decantorului secundar

EWXXX E Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul XXX 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 Adacircncimea apei clare icircn decantorul secundar

h2 m Adacircncimea zonei de separaţierecirculare icircn decantorul secundar

h3 m Adacircncimea zonei curgrii denseicircnmagazinare icircn decantorul secundar

h4 m Adacircncimea zonei de icircngroşareevacuare icircn decantorul secundar

he m Adacircncimea de afluire

hges m Adacircncimea apei icircn decantorul secundar

hSR m Adacircncimea de dispunere a scutului barei de evacuare

ISV lkg Indexul nămolului

lB m Lungimea barei de evacuare (lB asymp lB)

lNB m Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW m Lungimea traseului barei de evacuare (lW asymp lNB)

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

MTSBB kg Masa substanţei solide icircn treapta biologică

5

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Proiectarea instalaţiilor se va face conform cerinţelor de epurare a apelor cerinţelor de construcţie de funcţionare şi icircn 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 bdquoNecesarul de personal pentru staţii de epurare orăşeneştirdquo

12 APLICABILITATE

Această n ormă se aplică sproiectării 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 icircn cazul icircn 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 evac

BdBSB kgd Icircncărcare zilnică BSB5

BdXXX kgd Icircncărcare zilnică alt parametru

BRBSB kgd Icircncărcare volumică BSB5

BRXXX kgd Icircncărcare volumicăalt parametru

BTSBSB kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi BSB5

BTSXXX kgd Icircncărcare zilnlcă nămol şi alt parametru

b d-1 Coeficient de degradare

bNB m Lăţimea bazinului dedecantare secundar (dreptunghiular)

bSR m Lungimea scutiuui sau a barei de evacuare la decantor secundar dreptunghiular CS mgl Concentraţia O2 dependentă de temperatură şi de presiunea ParţialăCX mgl Concentraţia O2 icircn trapta boilogică

4

DNB m Diametrul decantorului secundar

EWXXX E Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul XXX 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 Adacircncimea apei clare icircn decantorul secundar

h2 m Adacircncimea zonei de separaţierecirculare icircn decantorul secundar

h3 m Adacircncimea zonei curgrii denseicircnmagazinare icircn decantorul secundar

h4 m Adacircncimea zonei de icircngroşareevacuare icircn decantorul secundar

he m Adacircncimea de afluire

hges m Adacircncimea apei icircn decantorul secundar

hSR m Adacircncimea de dispunere a scutului barei de evacuare

ISV lkg Indexul nămolului

lB m Lungimea barei de evacuare (lB asymp lB)

lNB m Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW m Lungimea traseului barei de evacuare (lW asymp lNB)

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

MTSBB kg Masa substanţei solide icircn treapta biologică

5

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

DNB m Diametrul decantorului secundar

EWXXX E Numărul de locuitori echivalent raportat la parametrul XXX 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 Adacircncimea apei clare icircn decantorul secundar

h2 m Adacircncimea zonei de separaţierecirculare icircn decantorul secundar

h3 m Adacircncimea zonei curgrii denseicircnmagazinare icircn decantorul secundar

h4 m Adacircncimea zonei de icircngroşareevacuare icircn decantorul secundar

he m Adacircncimea de afluire

hges m Adacircncimea apei icircn decantorul secundar

hSR m Adacircncimea de dispunere a scutului barei de evacuare

ISV lkg Indexul nămolului

lB m Lungimea barei de evacuare (lB asymp lB)

lNB m Lungimea decantorului secundar dreptunghiular

lW m Lungimea traseului barei de evacuare (lW asymp lNB)

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

MTSBB kg Masa substanţei solide icircn treapta biologică

5

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

OC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn apă clară la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

αOC kgh Apotul de oxigen cu o instalaţie de aerare icircn nămol activ la Cx = 0 T = 20ordmC und p = 1013hPa

OVCBSB kgkg Consumul de oxigen pentru eliminarea carbonului raportat la BSB5

OVdC kgd Necesar zilnic de O2 icircn eliminarea carbonului

OVdD kgd Necesar zilnic de O2 pentru eliminarea C acoperit din denitrificare

OVdN kgd Necesar zilnic O2 pentru denitrificare

OVh kgd Necesar orar de O2

Q m3h Debit volumic afluent debit prin staţia de epurare

QK m3h Debit de scurtcircuitare de nicircmol icircndecantorul secundar

Qm m3h Debit de dimensionare cu apă pluvială (pe timp ploios) din sistem de amestec sau separator

QSR m3h Debit de evacuare nămol

QRZ m3h Recirculare internă icircn cazul denitrificării anterioare QRF m3h Reicircntoarcere (QRS + QRZ) icircn cazul denitrificării anterioare

QRS m3h Debitul nămolului recirculat

Qd m3d Debit zilnlc pe timp uscat

Qt m3d Debit max pe timp uscat ca medie a 2 ore

QUumlSd m3d Debitul zilnic al nămolului icircn exces

qA mh Icircncărcarea pe sprafaţă a decantorului secundar

qSV l(m2h) Icircncărcare volumică raportată la ANB (sprafaţa decantorului secundar)

6

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

RF - Raport de recirculare la denitrificare anterioară

RV - Raport de recirculare (QRSQt resp QRSQm)

SF - Factor de siguranţă pt denitrificare

T degC Temperatura icircn bazinul biologic

TBem degC Temperatura icircn bazinul biolog care determină dimensionarea acestuia

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

TW degC Temperatura apei uzate iarna

tE h Timp necesar de icircngroşare icircn decantorul secundar

tD hd Durata procesului de nitrificare cu procedeul intermitent

tR hd Timp de trecere de ex (tR=VBBQt)

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 Vacircrsta nămolului icircn raport cu VBB

tTSBem d Vacircrsta nămolului care stă la baza dimensionării

tTSaerob d Vacircrsta aerobă a nămolului icircn raport cu VN

tTSaerobBem d Vacircrsta aerobă a nămolului care stă la baza dimensionării pentru nitrificare

TSAB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată la ieşirea din bazinul biologic

TSBB kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn bazinul biologic

TSBBKask kgm3 Conţinutul mediu de substanţă uscată din bazinul biologic cu denitrificare icircn cascadă(TSBBcascgtTSAB)

TSBS kgm3 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de radier al decant secundar

TSRS kgm3 Conţinutul de subs uscată icircn mămolul recirculat

7

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

TSUumlS kgm3 Conţinutul de subst uscată icircn nămolul icircn exces

UumlSCBSB kgkg Producţia de nămol rezultată din eliminarea de C raportată la BSB5

UumlSd kgd Producţia zilnică de nămol (substanţe solide)

UumlSdC kgd Producţia zilnică de nămol rezultată din eliminarea de carbon

UumlSdP kgd 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

VBioP m3 Volumuml unui bazin combinat anaerob pentru eliminarea fosforului

VNB m3 Volumul decantorului secundar

VSV lm3 Volumul de comparaţie pentru nămol ( VSV=TSBB x ISV )

MTSBB kg Masa substanţei uscate

vRuumlck mh Viteza de icircntoarcere a căruciorului de evacuare

vSR mh Viteza de evacuare (periferică pt bazine circulare)

Y mgmg Factor de productivitate(biomasa dată icircn mg CSB pe mg CSB eliminat)

α - Raport al aportului de O2 icircn nămolul biologic şi apă curată

Parametri de poluanţi şi concentraţii

CXXX mgl Concentraţia parametrului XXX icircn probă omogenizată

SXXX mgl Concentraţia XXX icircn probă filtrată (filtru cu membrană 045 μm)

XXXX mgl Concentraţia restului de filtrare Xxxx=Cxxx-Sxxx

Parametri des icircntacirclniţi

CBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă omogenizată

SBSB mgl Concentraţia BSB5 icircn probă cu filtru 045 μm

8

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

CCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă omogenozată

SCSB mgl Concentraţia CSB icircn probă filtrată co filtru 045μm

SCSBabb mgl CSB neutralizabil dizolvat

SCSBinert mgl CSB inert dizolvat

SCSBDos mgl Concentraţia CSB icircnmagazinat prin concentraţie extrernă de C pentru icircmbunătăţirea denitrificării

CN mgl Concentraţie N2 total icircn proba omogenizată ca N

CTKN mgl Concentraţia N KIELDAHL icircn proba omogenizată ( CTKN = CorgN + SNH4 )

CorgN mgl Concentraţia N organic icircn proba omogenizată ( CorgN = CTKN - SNH4

sau CorgN = CN - SNH4 - SNO3 - SNO2 ) SanorgN mgl Concentraţie N anorg ( SanorgN = SNH4 + SNO3 + SNO2 )

SNH4 mgl Concentraţia NH4 icircn probă filtrată ca N

SNO3 mgl Concentraţia nitraţi icircn probă filtrată ca N

SNO2 mgl Concentraţia nitriţi icircn probă filtrată ca N

SNO3D mgl Azot din nitraţi pentru denitrificart

SNO3DExt mgl Azot din nitraţi de denitrificat cu C extern

SNH4N mgl Azot amoniacal de nitrificat

CP mgl Concentraţia P icircn proba omogenizată ca P

SPO4 mgl Concentraţia fosfaţilor ca P (dizolvat)

SKS mmoll Capacitate acidă

XCSBBM mgl CSB al biomasei

XCSBabb mgl ParticularCSB ce poate fi descompus

XCSBinert mgl Particular CSB inert

XorgNBM mgl N2 organic icircnglobat icircn biomasă

XPBM mgl P organic icircnglobat icircn biomasă

9

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

XPFaumlll mgl P eliminat prin reducere

XPBioP mgl P legat la eliminarea biologică a P

XTS mgl Concentraţia substanţei filtrabile cu membrană de 045 μm după uscare la 105 0C

XorgTS mgl Concentraţia substanţelor organice filtrabile

XanorgTS mgl Concentraţia subst anorganice filtrabile

Indici ai locului şi scopului prelevării probei ( icircntotdeauna la urmă )

Z Probe la intrare icircn staţie de ex CBSBZ XTSZ

ZB Probe la intrarea bazinului biologic respla intrarea bazinului mixt anaerob de ex CCSBZB şi la intrarea reactorului biologic

AB Probe la ieşirea din bazinul biologic de ex SNO3AB şi la ieşirea din reactorul biologic

DB Probe la ieşirea din bazinul de denitrificare de ex SNO3DB

NB Probe la ieşirea din bazinul de nitrificare de ex SNH4NB

AN Probe la ieşirea din decantorul secundar CBSBANTTSAN

UumlS Probe din nămolul escedentar

RS Probe din nămolul recirculat

UumlS Valoare de urmărire ( de control )

3DESCRIEREA PROCEDEULUI ŞI PARCURSUL DIMENSIONĂRII

31 Generalităţi

Icircn procedeul cu bazin biologic bazinul biologic cu instalaţie de aerare şi decantorul secundar legate prin circuitul de nămol recirculat formează o unitate tehnologicăSedimentarea 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 icircn cascadă sau icircn care există un contracurent Icircn cazul apelor uzate cu conţinut mare de materiale uşor de descompus este de ajutor montarea icircn aval a unui selector bazinele mixte anaerobe pentru eliminarea

10

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

fosforului au şi efect de selector vezi fig1Acesta serveşte denumirii şi nu implicitsau un bazin anaerob sau un selectorpoate fi parte a instalaţiei biologiceSe atrage atenţia că cu ajutorul selectoarelor nu se poate controla creşterea organismelor filiforme icircn orice situaţie

Fig1Fluxul tehnologic a unei instalaţii biologice pentru eliminarea azotului fără şi cu bazin de mixt cuplat la eliminarea biologică a fosforului sau selector anaerob (1)

Icircn locul procedeului prezentat icircn fig1 de denitrificare preliminară se pot folosi aproape toate procedeele de denitrificare precum şi bazine biologice care servesc numai eliminării carbonului organic icircn 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) Icircn 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 vacircrsta nămolului (tTS) care coresponde timpului mediu de existenţă a unui flocon de nămol din bazinul biologic Este definit ca raport icircntre 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) vacircrsta nămolului aerob (tTSaerob) se ia ca raport al masei uscate a nămolului icircn partea aerobă a bazinului biologic (VN = VBB - VD) şi a masei de nămol produsă mediu zilnicăRestul de impurităţi la ieşirea decantorului secundar va fi format icircn mare parte din materii dizolvate şi coloidale şi pe de altă parte de nămol biologic icircn suspensie care este transportat de apa epurată Aceasta depinde de gradul de eliminare din decantorul secundar Concentraţia de substanţă solidă de 1mgl la filtratul din decantorul secundar creşte următoarele valori

CBSB cu 03 pacircnă la 10 mgl

CCSB cu 08 pacircnă la 14 mgl

CN cu 008 pacircnă la 01 mgl

CP cu 002 pacircnă la 004 mgl

32 BAZINUL BIOLOGIC

Epurarea apei uzate icircn bazinul biologic prin metoda biologică impune următoarele cerinţe de procedzacircură funcţionare şi economice

bull Icircmbogăţirea suficientă cu biomasă simplificat măsurată ca conţinut de substanţă uscată icircn nămolul biologic (TSBB)

bull Aport suficient de oxigen ( O2 ) pentru acoperirea necesarului de O2 şi reglajul acestuia pentru adaptarea la moduri diferite de funcţionare şi de icircncărcare

11

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

bull Amestec indestulător pentru eliminarea depunerilor de durată de pe radierul bazinului aceasta se asigură icircn bazinul de aerare de regulă prin aerare şi icircn anumite cazuri este susţinută şi de instalaţii de amestecare se recomandă viteze de 015 ms ale deplasării nămolului uşor pe fundul bazinului icircn afara zonelor unde sunt instalate instalaţii de aerare şi viteze de 03 ms pentru nămolul greu Icircn bazine mixte ananerobe sau anoxice amestecul se asigură doar prin instalaţii de amestecare se iau icircn considerare icircn funcţie de dimensiunile bazinului puteri instalate de 1 pacircnă la 5 Wm3

bull Să nu seproducă impedimente create prin mirosuri aerosoli zgomot sau vibraţii

Pentru eliminarea azotului (N2 ) pot fi luate icircn consideraţie diferite moduri de construcţie şi funcţionare a bazinelor biologice icircn fig2 acestea se caracterizează după cum urmează (vezi [1] 525 şi 532) ţinacircndu-se cont de cerinţele prezentate anterior

bull Denitrificarea anterioară efluent nămolului recirculat şi recircularea internă

se petrec icircn bazinul de denitrificareAstfel bazinele de denitrificare ca şi cele de nitrificare pot fi costruite să funcţioneze icircn cascadă Pentru o creştere a flexibilităţii tehnologice bazinele de denitrificare pot fi prevăzute cu aeratoare Recircularea internă va fi restracircnsă la strictul necesar pentru a minimiza aportul mare de O2 dizolvat

bull Denitrificarea icircn cascadădouă sau mai multe bazine biologicefiecare cu denitrificare preliminară sau simultanăvor fi conectate unul după altul Afluentul se va icircmpărţi şi astfel va fi condus spre bazinele de denitrificarePrin aceasta se elimină de regulă recircularea Conţinutul mare de O2 din bazinul de nitrificare la trecerea dintre bazinele de denitrificare icircngreunează denitrificarea Procedeul din punct de vedere al eliminării azotului este echivalent cu denitrificarea preliminară Datorită icircmpărţirii fluxului de apă conţinutul de substanţă uscată este icircn primul bazin mai ridicat decicirct icircn efluentul spre decantorul secundar compară [1] 5254

bull Denitrificarea simultană se poate realiza practic numai icircn bazine cu recirculareApa 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 fracircngerea curbei procesului Redox este necesar Bazinele cu recirculare se apropie prin diluţie de bazinele mixte totale

Fig2 Procedeu pentru eliminarea azotului ( 2 )

bull Denitrificarea alternată două bazine aerate intermitent sunt icircncărcate alternativ unde apa din bazinul neaerat va fi transmisă bazinului aerat şi de acolo la decantorul secundar Durata icircncărcării precum şi duratele proceselor de denitrificare nitrificare vor fi date de un releu de timp Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna

12

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

denitrificarea Raportul de amestec va fi icircntre cel al bazinului mixt şi a celui cu contracurent

bull Denitrificarea intermitentă icircntr-un bazin se alternează icircn timp fazele de nitrificare şi denitrificareDurata fazelor este dată de un releu de timp sau printr-un reglaj de exdupă concentraţia de nitrat concentraţia de amoniufracircngerea curbei Redox sau a consumului de O2 Concentraţiile mari de O2 la sfacircrşitul fazei de nitrificare vor icircngreuna denitrificarea Bazinele pentru denitrificarea intermitentă se pot considera bazine mixte totale

bull Denitrificarea ulterioară procedeul se utilizează icircn situaţiile icircn care apa uzată prezintă un raport CN foarte mic situaţie icircn care nu se poate renunţa la aportul de C din exterior Bazinul de denitrificare este poziţionat icircn flux după bazinul de nitrificare şi după care din considerente de siguranţă urmează un bazin de aerare ulterioară

Icircn afara procedeelor prezentate există şi alte procedee patentate parţial speciale pentru eliminarea azotului vetzi [1] 525

Şi instaţiile biologice cu acumulare (instalaţii SBR) se pretează pentru eliminarea azotului Explicaţii se găsesc icircn facsimilul ATV-M 210 precum şi icircn [1] 533

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 icircn aval un bazin mixt anaerob pentru apă uzată şi nămol recirculat (compară[1] 526 şi 532)fig1 Randamentul se poate ridica icircn cazul icircn care bazinul anaerob este constituit icircn cascadă deoarece atunci icircntr-unul dintre bazine nitratul conţinut icircn nămolul recirculat este eliminat şi icircn celălalt bazin sunt condiţii anaerobe totale Ca procedură specială se prezintă doc [1]526 La majoritatea instalaţiilor pentru eliminarea bilogică a P sunt puse icircn aval instalaţii pentru reducere simultană Dozajul substanţelor de reducere se recomandă a fi reglat caz icircn care se cere o zonă de reglaj pacircnă la intrarea icircn bazinnul biologic

Eliminarea biologică a P este posibilă şi icircn bazine biologice care sunt orientate numai pentru eliminarea C icircn cazul icircn care vacircrsta nămolului este de cel puţin tTS = 2-3 zile

33 DECANTOARE SECUNDARE

Decantoarele secundare au sarcina principală de a separa nămolul biologic din apa epurată Icircncărcarea unei instalaţii biologice este dată de conţinutul icircn substanţă uscată a masei biologice şi a volumului bazinului treptei biologice Conţinutul de substanţă uscată depinde icircn principal de funcţionarea decantoarelor secundare icircn situaţii de icircncărcare hidraulică variabilă a indexului nămolului şi a evacuării nămolului a recirculării nămolului precum şi a extragerii nămolului icircm excesDimensionarea forma şi dotarea decantoarelor secundare trebuie să rezolve următoarele probleme

bull Separarea nămolului biologic de apa epurată prin decantarebull Icircngroşarea şi evacuarea nămolului biologic prin recirculare spre

bazinul biologic

13

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

bull Depozitarea temporară a nămolului biologic care este refulat din treapta biologică icircn cazul debitelor mărite icircn special la ploi

Fenomenele de decantare din decantorul secundar sunt determinate de flocularea icircn 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 icircn zona de nămol de la radierul bazinului Icircngroşarea realizată acolo depinde de caracteristicile nămolului (ISV) adacircncimea stratului de nămol timpul de icircngroşare şi modul de evacuareDebitele 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 biologicPentru aceasta este necesar un volum suficient de depozitare şi o recirculare a nămolului eficientăDin punct de vedere al funcţionării se fac diferenţe icircntre decantoare secundare cu circulaţie orizontală şi verticală Din punct de vedere constructiv există bazine rotunde şi dreptunghiulare Nămolul decantat şi icircngroşat icircn cazul icircn care nu curge singur către pacirclnia de nămol este deplasat cu ajutorul unor scuturi sau benzi către zona de evacuare sau extras direct cu dispozitive cu sucţiune

34 DIMENSIONAREA

Dimensionarea instalaţiilor biologice se face interactiv deoarece mulţi factori se influenţează reciproccompfig3 Modul de calcul prezentat icircn ceea ce urmează reprezintă un calcul la sfacircrşitul căruia poate fi necesară repetarea lui cu prezumţii noiSe recomandă următorii paşi

1 determinarea icircncărcării date compră cap 42 alegegrea procedeului Icircn cazul icircn care este necesară eliminarea azotului (N2 )

se va decide ce metodă se va folosi pentru nitrificaredenitrificaredacă se va alege un selector pentru icircmbunătăţirea caracteristicilor timpilor de decantare sau se va alege un bazin anaerob montat icircn aval pentru eliminarea P

3 determinarea factorului de siguranţă (SF) necesar ţinacircnd cont de debitul necesar (valoarea de conectare) şi a variaţiei debitului de intrare Pentru instalaţii care se dimensionează numai pentru nitrificare se va determina vacircrsta nămolului ( tTSaerobBem) ţinacircnd cont de temperatura de dimensionare Se renunţă la aceste două cazuri icircn 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 mareconcentraţia ce se va determina prin măsurări statistice (de exicircn Germania există valori statistice confOrdinului de Ape Epurate) duce la o dimensionare mult mai strictă

5 Ţinacircnd cont de procedeul adoptat pentru denitrificare şi de volumul necesar acesteia se va determina volumul bazinului biologic (VDVBB) Vacircrsta nămolului ( tTSBem) se va calcula corespunzătorIcircn cazul stabilizării aerobe a nămolului vicircrsta acestuia va fi determinată corespunzător temperaturii apei epurate

Fig 3 Etapele priectării şi dimensionprii

6 Estimarea indexului nămolului icircn funcţie de conţinutul apei uzate a configuraţiei şi a caracteristicilor de amestec ale bazinului biologicrespectiv a

14

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

selectorului aerob sau a bazinului mixt anaerob conectat icircnaintea bazinuli biolog principal

7 alegerea timpului de icircngroşare (tE) icircn decantorul secundar icircn funcţie de procedeul ales şi determinarea masei urscate icircn nămolul de fundTSBS ca funcţie de ISV şi tE

8 determinarea substanţei uscate icircn nămolul de radier ( TSRS ) din valoarea realizabilă de substanţă uscată icircn nămolul de radier şi diluarea volumului debitului volumic a nămolului evacuat icircn funcţie de sistemul de evacuare (recirculare)

9 alegerea raportului de recirculare ( RV ) şi estimarea conţinutului de substanţă uscată admisibilă icircn 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 icircn timp ce suprafaţa decantorului secundar şi adacircncimea suplimentară cresc

10 determinarea suprafeţei decantorului secundar ( ANB ) Din icircncărcarea pe suprafaţă admisibilă ( qA ) respectiv a icircncărcării volumice cu nămol ( qSV )

11 determinarea adacircncimii decantorului secundar din adacircncimi parţiale şi zone de funcţionare şi datele ulterioare ale acestora

12 dermonstrarea timpului de icircngroşare ales pe baza capacităţii volumice Condiţia este ca dimensiunile decantorului să fie stabilită

13 determinarea producţiei de nămol (UumlSd ) ţinacircnd cont de eliminarea fosforului şi a eventualei denitrificării icircn faza icircn care datorită icircncărcării se dozează C extern

14 calculul masei necesare de substanţă uscată a nămolului (MTSBB) pentru calculul vacircrstei necesară a acestuia

15 calculul volumului bazinului biologic16 determinarea unui bazin mixt anaerob pentru eliminarea biologică a P17 calculul recirculării interne necesare pentru denitrificarea preliminară sau a

duratei ciclului icircn cazul procedeului cu denitrificare intermitentă18 determinarea necesarului de O2 pentru dimensionarea instalaţiei de aerare19 demonstraea acidităţii suplimentare necesarul dozării de bază icircn funcţie de

consumul şi cacircştigul icircn capacitate acidă din amonificare nitrificare denitrificare reducere a fosfatului precum şi a utilizării O2 şi a adacircncimii de insuflare

20 dimensionarea unui selector aerob pentru icircmbunătăţirea 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

41 Debitul de apă uzată

Valoarea de dimensionare a instalaţiei de epurare BdBSBZ icircn kgd BSB5 ( crud ) pentr icircncadraea ăn clasea de mărime conform Anexei 1 a Normativului de epurare a apei şi pentru stabilirea dimensionării constructive icircn Normativul Apelor rezultă din apă afluită icircn staţia de epurare icircn 85 a zilelor cu vreme uscată cu valori de icircncărcare BSB5 sub limită şi adăugacircnd o valoare planificată de capacitate de rezervă Cacircnd

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

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

Icircn 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 icircn treapta biologică rezultate prin includerea recirculării şi a tratării nămolui ( compară 42 )

- temperatura minimă şi maximă determinativă a apei uzate Determinare din curba mediei pe 2 săptămacircni pentru 2 pacircnă la 3 ani

- icircncărcare organică determinantă ( BdBSB BdCSB )a sarcinilor corespunzătoare ale substanţei filtrate ( BdTS) şi a fosforului ( BdP) la determinarea cantităţii de nămol şi prin aceasta calcularea volumelor bazinelor biologice la temperatura de dimensionare

- icircncărcarea organică pentru dimensionare cacirct şi ăncărcarea cu azot (N) detremină şi temperatura maximă au rol şn dimensionarea instalaţiei de aerare - icircncărcarea concentraţiei de azot ( CN) şi concentraţia corespunzătoare a substanţelor organice ( CBSB CCSB ) la determinarea denitrifierii nitraţilor

-icircncărcarea concentraţiei fosforului ( CP ) la determinarea eliminării fosforului

-debit maxim pe timp uscat Qt (m3h) ptrdimensionarea bazinului mixt şi a recirculării interne

- debit de dimensionare Qm (m3h) ptrdinensionarea decantorului secundar

Icircncărcările zilnice vor fi formate numai icircn funcţie de probele volumice sau de debit proporţionale pentru 24 ore Icircncărcările sunt determinate de măsurătorile de bază din zile alese arbitrar icircntrucacirct sunt incluse icircn calcul zilele ploioase

Cacircnd icircn icircncărcarea anuală icircncărcările organice sauşi proporţiile sarcinii organice icirc raport cu cea a azotului N sunt mai mari se consideră mai multe cazuri de icircncărcare

Concentraţiile pentru dimensionare se stabilesc icircn baza icircncărcărilor determinante şi debitului de intrare de apă uzată Icircncărcările determinate vor fi corelate cu temperatura apei uzate ca medie a unei perioade date care stabileşte vacircrsta nămolului Pentru nitrificare şi denitrificare se ia media pe 2 săptămacircni şi pentru stabilizarea nămolului se ia media pe 4 săptămacircni Dacă nu se dispune probe destul de dese (cel puţin patru icircncărcări zilnice pe săptămacircnă ) nu se poate forma o medie săptămacircnală se consideră icircncărcările 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 icircncărcarea icircn funcţie de nrde locuitori echivalenţi sau de icircncărcări industrial ndash profesionale

16

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Detaliile stabilirii icircncărcărilor şi a concentraţiilor sunt cuprinse icircn ATV- bdquoBazele dimensionării pentru instalaţii de apă uzatărdquo[3]Dacă icircncărcările sunt considerate icircn funcţie de nr de locuitori echivalenţi putem folosi valori din tab1 Estimarea debitului de apă corespunzător se face conform foii de lucru [3]Pacircnă la apariţia foii de lucru [3] se pot lua datele din ATV-A 131(1991)

Tab1Icircncărcarea specifică icircn g(E x d) pe locuitori echivalenţi care este sub valoare icircn 85 din zile fără a considera apa cu nămol

Parametru Apă uzată crudă

Tinpul de trecere prin preepurare la valoarea Qt

05 la 10h 15 la 20h

BSB5

CSBTSTKNP

60 120 70 11 18

45 40 90 80 35 25 10 10 16 16

Cercetările asupra apelor uzate şi a icircncărcării cu durate de peste 2 pacircnă la 4 săptămacircni nu pot fi luate icircn consideraţie pentru că nu putem fi siguri că am luat icircn calcul intervalul de timp potrivit Ele sunt icircnsă folositoare pentru a icircntregi baza de date La asfel de cercetăritrebuiesc icircnglobate şi debitele aferente Astfel se pot determina curbe ndash TKN pentru determinare valorii fN (vezi 528)sause pot obţine valori analizate mai rar cum sunt cele pentru substanţa filtrabilă (XTSZB) sau pentru capacitatea acidă ( SKSZB) Icircncărcăturile recirculabile interne trebuie să fie deasemenea icircn aceste cercetări

42 Icircncărcarea cu apă nămoloasă şi nămoluri externe

Apa de ila icircngroşarea şidezhideratarea nămolurilor putrezite conţine amoniu icircn 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 săptămacircnal doar icircn zile disparate aceasta trbuie stocată pentru a fi adăugată dozat Icircncărcarea secundară cu fosfor şi substabţe organice ( BSB5 şi CSB) este de regulă scăzută icircn cazul nămolurilor putrezite De aeea icircncărcarea secundară nu trebuie adăugată ca procent pauşal la toate icircncărcările apei uzate Icircn 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 icircnlăturat pe cale biologică

Pentru ca să se evite icircngreunarea epurării biologce trebuie

-să se extragă regulat apa tulbure icircn cantităţi mici -la dezhidreatarea conţinutului depozitului de nămol filtrat fitratul sau centratul să se depoziteze icircntr-un bazin de dimensiunu asemănăzoare si să fie adăugat afluentului dozat un timp icircndelungat

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

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

51 Dimensionarea pe baza icircncercărilor

Experienţe pilot se pot face pe instalaţii de testare sau instalaţii icircn funcţiune pentru a verifica un concept tehnologic sau pentru modelarea unor parametrii icircn condiţii practice

Instalaţiile experimentale vor fi dimensionate cel puţin la scara 1 2 ( jumătate ) şi vor funcţiona cel puţin o jumătate de an icircn care să fie inclus şi anotimpul rece icircn 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 icircn experimente

Unii din parmetrii de la 34 ce pot fi detrminaţi astfel -producţia de nămol şi vacircrsta necesară a nămolului (maturarea nămolului)

-distribuţia componentelor (anaerobanoxic şi aerob ) respectiv de-a lungul diferitelor anotimpuri icircn funcţie de condiţiile de icircncărcare

-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

52 Dimensionare pe baza experienţei

521 Maturarea necesară a nămolului

Tab2 Dimensionarea maturării nămolului icircn zile corelată cu scopul de epurare şi temperatura precum şi a dimensiunii instalaţiei (mărimile intermediare se vor estima )

Scopul de epurare Mărimea instalaţiei BdBSBZ

pacircnă la 1200kgzi

peste 6000 kgzi

Temperatura de dimensionare

100C 120C 100C 120C

Fără nitrificare 5 4Cu nitrificare 10 82 8 66

18

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Cu eliminare de azotVDVBB = 02 03 04 05

125143167200

103117137164

10114133160

8394110132

Stabilizarea nămolului inclusiv eliminarea azotului

25 Nu este recomandat

5211 Instalaţii fără nitrificare

Instalaţiile biologice fără nitrificare vor fi dimensionate pentru nămol maturat de la 4 la 5 zile conform tab2

5212 Instalaţii cu nitrificare

Vacircsta de calcul a nămolului pentru dimensionare cu nitrificare (aerobă) se calculeăză

TTSaerobBem=SFbull34bull1103( 15-T) [d ] ( 5-1)

Valoarea de 34 este formată din valoarea de bază maximă (netă) a ratei de creştere a oxidanţilor amoniacali (nitrosomonas ) la 150C (213 d) icircmpreună cu un factor 16 Prin cel din urmă se asigură că la un aport suficient de oxogen şi fără alţi factori negativi de influenţare destui nitrificanţi icircn nămolul biologic conform ( [1] 524) La o maturare a nămolului de 213d ( d = zile) (150C) nitrificanţii nu mai pot fi icircmbogăţiţi

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 sauşi 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 pacircnă acumă pentru instalaţii comunale cu valori de conectare de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi (20000 locech) datorită variaţiilor fracţiunilor de alimentare cu conţinut de SF=18 şi de BdBSBZ = 6000kgzi (100000 locech) se recomandă să se calculeze cu SF=145 Aici poate fi menţinută concentraţia medie la ieşire a amoniului la SNH4AN=10 mgl atacircta timp cacirct nu intervine nici o influenţă negativă icircn rata maxime de creştere a nitrificanţilor

Dacă la instalaţii cu BdBSBZ lt 6000 kgzi valoarea măsurată a factorului fN se află sub 18 ( cf 528) valoarea SF se va putea diminua pacircnă la valoarea de 145

Dacă se urmăreşte o echilibrare pe durata unei zile factorul de siguranţă nu trebuie să fie luat mai mic de SF=145

19

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

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

Instalaţii de pacircnă la BdBSBZ = 1200 kgzi tTSaerobBem = 10 zile

Instalaţii peste BdBSBZ = 6000 kgzi tTSaerobBem = 8 zile

Aceste valori sunt date icircn tab2 Valorile intermediare se deduc

Dacă temperatura apei uzate este icircntotdeauna mai mare decacirct temperatura de supraveghere se poate alege pentru dimensionare valoarea medie cea mai joasă a temperaturii medii pe 2 săptămacircni

Pentru a icircngrădi consumul mare al capacităţii de acidă (vezi 529) icircn timpul nitrificării se recomandă o denitrificare parţială ( vezi 5213 )

5213 Instalaţii cu nitrificare şi denitrificare

Condiţia pentru eliminarea azotului este o nitrificare sigură ( vezi 5212 )

Pentru nitrificare şi denitrificare rezultă timpul de maturare a nămolului după cum urmează 1 tTSBem = tTSaerob ---------------- [zile] ( 5-2) 1-( VD VBB)

Cu ec 5-1 va fi 1 tTSBem = SF bull 34 bull 1103( 15 ndash T ) bull ------------------ [zile (d) ] ( 5 ndash 3 ) 1-( VD VBB)

Pentru calculul VD VBB se consideră 522

Icircn ec 5-3 se consideră ca temperatură de dimensionare temperatura la care se va face eliminarea azotului ( TBem = TUumlW ) după Normativul Apelor din Germania dată ca TBem = TUumlW = 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 săptămacircni nitrificarea nu se deterioreză Pentru aceasta pentru calculul vacircrstei 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 icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

VD VBB pentru temperatura mai scăzută TW va fi calculatcu ec 5-4

Dacă nu avem la dispoziţie alte valoari ale temperaturii apei uzate icircn ecuaţia 5-4 pentru TW se va introduce temperatura de controlredusă cu de 20 la 40 C ( 20C cacircnd răcirea apei uzate este de aşteptat sub 100C ca medie la 2 săptămacircni şi 40C cacircnd se iau icircn calcul situaţii extreme cu răcire foarte puternică)

Dacă la o temperatură scăzută icircncărcarea organică ( BdBSBZB ) este diferită faţă de cea care stă la baza dimensionării atunci icircn ec 5-4 icircn locul tTSBem trebuie introdusă valoarea reală a vacircrstei de maturare a nămolului

SF bull 34 bull 1103( 15 ndash TW )

VDVBB = 1 ndash ------------------------------- [ - ] ( 5 ndash 4 ) TTSBem

Această demonstraţie presupune că dimensionarea bazinului biologic este flexibilă prin care zona de denitrificare se poate micşora icircn favoarea zonei de nitrificare Volumul unui alt bazin mixt anaerob icircn cazul dentrificării anterioare poate adăugat volumului VD icircn cazul unei recirculări interne corespunzătoare Rezultă din ec 5-4 pentru VD VBB o valoare negativă icircn ec 5-4 se va lua VD VBB = 0 şi se va calcula factorul de siguranţă se poate merge pacircnă la SF = 12 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 pacircnă la 80C nu există date Trebuie probat icircn fiecare situaţie dacă capacitatea acidă acopeă necesarul conf 529Cacircnd valorile de control pentru azotul amoniacal sunt SNH4UumlW lt 10 mgl sau icircncărcările icircn 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

5214 Instalaţii cu stabilizare aerobă a nămolului

Vacircrsta de maturare a nămolului activ care ia icircn calcul la dimensionarea instalaţiei cu stabilizarea aerobă şi nitrificare trebuie să fie tTSBem ge 20 zile

Pentru o denitrificare cerută vacircrsta nămolului va fi tTSBem ge 25 zileCacircnd temperatura medie pe 2 săptămacircni din bazinul biologic este peste 12 0C vacircrsta nămolului se poate calcula după ec 5 ndash 5

tTSBem ge 25 bull 1072( 12 ndash T ) ( 5 ndash 5 )

Dacă icircncărcarea cu substanţe organice din anotimpul cald este mai mare decacirct icircn anotimpul rece necesară estimată a nămolului MTSBB ( vezi 526 ) va fi calculată cu ec 5 ndash 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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

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 tTSBem = 20 zile chiar deacă este cerută denitrificare

Calculul volumului VD VBB pentru denitrificării nitraţilor se face cu ec 522VD VBB nu are nici o influenţă asupra vacircrstei nămolului ci serveşte pentru calculul necesarul de oxigen pentru denitrificarea intermitentă

522 Detrminarea aportului de volum pentru denitrificare ( VD VBB )

Concentraţia de nitraţi de denitrificat mediu zilnic este

SNO3D = CNZB ndash SorgNAN ndash SNH4AN ndash SNO3AN ndashXorgNBM [mgl] ( 5-6 )

Pentru concentraţia afluentului ( CNZB ) temperatura T= 120C este valoare detrminantă Dacă icircn cursul anului sunt perioade cu temperaturi mai mari şi pentru acestea vor fi observate rapoarte ( CNZB CCSBZB ) mai mari se vor lua icircn calcul mai multe cazuri de icircncărcare

Icircn afluire concentraţia nitraţilor ( SNO3ZB) sunt icircn 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 icircn care valorile SNO3ZB icircn CNZB trebuie luate icircn considerare

Icircn concentraţia icircn afluire ( CNZB ) 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 42 Concentraţia azotului organic icircn efluire se poate lua SorgNAN = 2 mgl La un aflux de ape tehmologice această concentraţie este mai mare Pentru dimensionare valoarea amoniului icircn defluent va fi luată de regulă SNH4AN = 0 din mitive de siguranţă Icircncărcarea cu azot a biomasei va fi considerată ca XorgNBM = 004 pacircnă la 005 bull CCBSZB sau 002 pacircnă la 0025 bull CCBSZB Se icircntroduce concentraţiei nitraţilor icircn efluent medie zilnică Se va adopta o valoare mai mică ( SanorgNUumlW ) dacă urmărirea se face prin prube statistice ca icircn Germania Se adoptă valoarea de SNO3AN = 08 pacircnă la 06 bull SanorgN UumlW valoarea mai mică la instalaţii cu variaţii mari ale icircncărcării de icircntrare Cu vloarea de dimensionare a BSB5 din afluire icircn treapta biologică ( de ex la bazine mixte ) se stabileşte rapurtul SNO3D CBSBZB 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 ] 5253

SNO3D 075 bullOVCBSB VD

--------- = ------------------- bull ------ [ mgNmg BSB5 ] ( 5-7 )CBSBZB 29 VBB

22

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

OVCBSB 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 icircntre 10 şi 120C sunt date valorile calculate cu ec 5-7 icircn tabelul 3Pentru denitrificarea preliminară şi procedee similare prin care se piede doar o parte mică din produsele organice uţir de descompus icircn procesul de denitrificare se utilizează valorile din tabelul 3 care corespund valorilor deductibile teoretic ca icircn [1] figura 525-3 Condiţia este ca icircn afluirile cătr zona de denitrificare conţinutul de oxigen să fie ţinut sub 2 mgl Pentru domeniul de temperaturi cuprinse icircntre 10 şi 12 0C se recomandă calculul capacităţii de denitrificare să fie făcut cu valori din tabelul 3 Volumele de denitrificare mai mici de VDVBB = 02 şi mai mari de VDVBB = 05 nu sunt recomandate pentru dimensionare Capacitatea de denitrificare la denitrificarea alternativă poate fi luată ca medie icircntre denitrificarea preliminară şi cea intermitentă Pentru temperaturi mai mari de 120C se poate creşte capacitatea de denitrificare cu aprox1 pe grad Cacircnd dimensionarea sau postcalculul se face pe baza valorii CSB atunci putem calcula cu SNO3DCCSBZB = 05SNO3DCBSBZB

TABELUL 3Valori orientative pentru dimensionarea denitrificării pe timp uscat la temperaturi de la 10 pacircnă la 120C şi rapoartele medii (kg de azot din nitraţi de denitrificat la kg de BSB5 icircntrodus )

VDVBB

SNO3DCBSBZB

Denitrigficarea preliminară şi procedeele corespunzătoare

Denitrificarea simultană şi intermitentă

02 011 006

03 013 009O4 014 01205 015 015

Pentru demonstraţie pentru se poate calcula cu VDVBB = 01 cu SNO3DCBSBZB = 008 pentru denitrificarea preliminară şi SNO3DCBSBZB = 003 pentru denitrificarea simultană şi intermitentă Rezultă o capacitate de denitrificarea mai mare de SNO3DCBSBZB=015 nu se recomandă mărirea raportului VDVBB Se va cerceta dacă o este necesară o tratare separetă a nămolului Ca soluţie alternativă se poate lua icircn considerare şi adăugarea de carbon extern Construcţia instalaţiilor se va face numai icircn cazul unei experienţe corespunzătoare icircn 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

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

SCSBDos = 5bullSNO3DExt (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 icircntrebuinţare de durată icircntrucacirct trebuie să se formeze denitrificanţi speciali

TABELUL 4

Parametru Unitate de măsură Metanol Etanol Acid acetic

Densitate

CSB

CSB

Kgm3

Kgkg

gl

790

150

1185

780

209

1630

1060

107

1135

523 Eliminarea fosforului

Eliminarea fosforului se face prin reducere (precipitarea ndash faumlllung ) simultană prin eliminare biologică de regulă cu o metodă combinată cu precipitarea simultană şi prin ante ndash sau post precipitare ( conform [1] 526 şi 74)

Bazinele de mixte anaerobe pentru eliminarea biologică a fosforului sunt dimensionate pentru timpul minim de contact de 05 pacircnă la 075 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 icircn mare măsură de raportul de substanţe organice degradarbile uşoar la conţinutul de fosfor Iarna cicircnd volumul de denitrificare anaerobă este folosit pentru denitrificare se poate instala icircn această perioadă o eliminare biologică slabă a fosforului

Pentru determinarea fosfaţilor de eliminat se face un bilanţ al fosforului pentru diferite situaţii

XPFall = CPZB ndash CPAN - XPBM - XPBioP [mgl] (5-9)

CPZB este concentreţia totală a compuşilor fosforici la intrarea icircn instalaţia biologică Concentraţia la ieşire ( CPAN ) se va adopta icircn raport cu valoarea de control (CPUW) de ex CPAN = 06 pacircnă la 07 CPUumlW Fosforul necesar pentru construcţia celulară a biomase heterotrofe necesar (XPBM) se poate considera 001CBSBZB pacircnă la 0005CCSBZB Pentru apele uzate comunale uzuale pentru eliminarea biologică a fosforului se poate lua

- XPBioP = 001 la 0015bullCBSBZB respectiv la 0005 la 0007bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Cacircnd la temperaturi scăzute valoare SNO3AN ge 15mgl creşte se poate lua

24

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

XPBioP = 0005 la 001bullCBSBZB respectiv 00025 la 0005 bullCCSBZB cu bazin anaerob preliminar

- Icircn instalaţiile cu denitrificare preliminară sau icircn cascadădar fără bazin anaerob se poate face o eliminare biologică a fosforului de la XPBioP le 0005CBSBZB pacircnă la 0002CCSBZB

- Dacă la denitrificarea preliminară la temperaturi joase recircularea internă icircn bazinul anaerob este icircngreunatăse poate considera oeliminare biologică fosforului de XPBioP le 0005CBSBZB respectiv pacircnă la 0002CCSBZB

Necesarul mediu de agent de reducere precipitare se poate calcula la 15mol Me3+molXPFall Din care obţinem următoarele valori

Precipitare cu fier 27 kg FekgPFall

Precipitare cu aluminiu 13 kg AlkgPFall

Precipitarea simultană cu var şi lapte de var dozat de regulă la intrarea icircn decantorul secundar se face pentru ridicarea valorii pH şi prin aceasta producerii precipitării Necesarul de var se află icircn prima linie după capacitatea acidă ( aciditatea ) Se recomandă icircncercări preliminare fişă de lucru ATV ndash A 202Pentru valoarea de control de CPUW lt 10mgl de ex CPUW = 08mgl icircntr-o probă de sondaj calificată nu se pot dimensiona instalaţii biologice Icircn practică icircn condiţii favorabile se pot obţine valoarea de CPAN lt 10

524 Calculul producţiei de nămol

Nămolul produs icircntr-o treaptă biologică se compune din materialele solide rezultate la descompunerea materialeor organice ca şi la eliminarea fosforului Nămolul rezultat este dat de ecuaţiaUumlSd = UumlSdC +UumlSdP [kgTSd] (5-10)

Pentru rezultatul cumulat al producţiei de nămol cu timpul de maturare avem

MTS VBBbullTSBB VBBbullTSBB

tTS = -------- = --------------- = ------------------------------- [d] (5-11) UumlSd UumlSd QUumlSdbullTSUumlS + QdbullXTSAN

Deoarece cantitatea de substanţă filtrabilă la ieşire din decantorul secundar (QdbullXTSAN) este de regulă neglijabilă producţia de nămol ( UumlSd ) se poate exprima prin cantitatea de nămolicircn exces (QUumlSdbullTSUumlS)

Pentru calculul producţiei de nămol icircn urma eliminării carbonului este valabilă următoarea ecuaţie empirică cu coeficientul lui Hartwig ( vezi [1] 5282 )

XTSZB (1-02)bull017bull075bullTtsbullFT

UumlSdC = BdBSBbull( 075 +06bull ---------- - ------------------------------ ) [kgTSd] (5-12) CBSBZB 1+017bulltTSbullFT

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

25

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

FT = 1072(T-15) (5-13)

Dacă trebuie ridicată cantitatea dozată regulat de cărbune din exterior pentru icircmbunătăţirea denitrificării atunci la valori SCSBDos ge 10 mgl ( SCSBDosExt ge 2 mgl ) icircn ec 5-12 valoarea BdBSB se va mări cu valoarea Qdbull05 bullSCSBDos1000 şi icircn ec 5-12 ca şi tab5 valoarea CBSBZB se va mări cu valoarea 05bullSCSBDos La valori SCSBDos le 10 mgl producţia suplimentară de nămol va fi neglijată

Valorile din tab5 au fost calculate cu ec 5-12 pentru T= 12 0C şi mediate

TABELUL 5 Producţia specifică de nămol UumlSCBSB [ kgTSkg BSB5] la 10 pacircnă la 120C

XTSZB CBSBZB Maturarea nămolului pe zile

4 8 10 15 20 25

04

06

08

1

12

079

091

103

115

127

069

081

093

105

117

065

077

089

101

113

059

071

083

095

107

056

068

080

092

104

053

065

077

089

101

Producţia de nămol de la eliminarea fosforului icircmbină nămolul produs prin eliminarea biologică de fosfor şi precipitarea simultană

Pentru eliminarrea biologică a fosforului se iau icircn 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 523 Se ia icircn calcul o producţie de nămol de 25 kg TS la kg Fe dozat şi 4 kg TS pe kg de Al dozat Cantitatea de nămol excedentar rezultat icircn urma eliminării fosforului (UumlSdP) este dat de

UumlSdP = Qdbull(3bullXPBioP + 68bullXPFallFe+53bullXPFallAl )1000 [kgd] (5-14)

Dacă la precipitare se foloseşte var producţia de nămol este de 135 kg TS per kg de hidroxid de Ca (Ca(OH)2) se va vedea foaia de lucru ATV-A 202

525 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 icircn uele icircn 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 icircn bazinul biologic indexul nămolului pentru dimensionare se

26

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

ia din datele tehnice ale staţiei pentru anotimpul critic sau se icircnlocuieşte cu 85 din zile care au valoare inferioară Chiar dacă sunt efectuate modificări tehnologice la bazinul biologic valorile din tabelul 6 sunt de ajutor icircn selectarea indexurilui nămolului Chiar dacă icircn trecut se măsurau indici de ISV gt 180 lm3 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 icircn moduri critice de funcţionare Se folosecs icircntotdeauna 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 icircnaintea treptei

biologice - Dacă treapta biologică este construit icircn cascadă (flux icircn trepte )

Icircn 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

Scopul epurării ISV (lkg) Flux de producţieAvantajos Dezavantajos

Fără nitrificare 100-150 120-180

Nitrificare (şi denitrificare) 100-150 120-180

Stabilizarea nămolului 75-120 100-150

Figura 4 Valori orientative pentru conţinutul de substanţă uscată a nămolului icircn trapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului pt TSRS = 07 bullTSBS(4)

526 Volumul treptei biologice ( bazinului biologic )

Conform ec 5-11 rezultă masa necesară de substanţă solidă icircn bazinul biologic

MTSBB = tTSBem bullUumlSd [ kg] ( 5-15 )

Volumul bazinului biologic se determină după cum urmează

MTSBB

VBB = --------------- [m3] (5-16 ) TSB

Ca mărimi de referinţă se calculează BSB5 ndash icircncărcare volumică ( BR) şi icircncărcarea cu nămol (BTS)

BdBSB

BR = ------------------ [kg BSB5(m3bulld)] ( 5-17) VBB

27

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

BR

BTS = ---------------- [kgBSB5(kgTSbulld)] ( 5-18) TSBB

La bazinele cu denitrificare icircn cascadă se introduc icircn ec 5-15 pacircnă la 5-16 şi 5-18 TSBBKask icircn loc de TSBB Astfel TSBBKask gt TSAB respectiv TSBB ca icircn cap [1] 5254

527 Recircularea necesară respectiv durata ciclului

Raportul de recirculare calculat (RF) ptr denitrificare preliminară rezultă cu SNH4N a concentraţiei de nitrificat a azotatului de amoniu după cum urmează (veui [1] 5254)

SNH4N

RF = ----------- - 1 (5-19) SNO3AN

Se consideră

QRS QRZ

RF = -------- + -------- [-] (5-20) Qt Qt

Cu ec 5-19 se determină RF şi cu ec 5-20 se obţine recircularea internă QRZ Rezultă randamentul maxim al denitrificării

1ccedilD le 1 - ------------- [ - ] ( 5-21) 1 + RF

La denitrificarea icircn cascadă randamentul va fi determinat pe valoarea de icircncărcare (x) adăugată la ultima treaptă respectiv se va ţine cont de o recirculare inetrnă Se folosec ec ( vezi [1] 5254 )

1 ccedilD le 1 - -------------- [ - ] ( 5-22 ) xbull(1 + RV )

Pentru metoda intermitentă se poate determina durata ciclului după cum urmează (vzi [1] 5252 )

SNO3AN

tT = tR bull ----------- [ d (zile) sau h] ( 5-23 ) SNH4N

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

28

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

528 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] 5283

Pentru eliminarea carbonului va fi intrebunţată următoarea formulă cu coeficientul lui Hartwig vezi [1] 5283 Cu sunt calculate şi valorile din tab7

015bulltTSbullFT

OVdC = BdBSBbull ( 056 + ----------------------- ) [kgO2zi] (5-24) 1 + 017bulltTSbullFT

Carbonul extern dozat nu va fi luat icircn consideraţie pentru necesarul de oxigen deoarece va fi eliminat fiind respirat cu nitratul

Coeficienţii de la ec 5-24 sunt valabili pentru CCSBZB CBSBZB le 22 Cacircnd icircn urma măsurătorilor rezultă un raport mai icircnalt 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 43 kg O2 per kg substanţă azot oxidat ţinacircnd cont de schimbul de azot al nitrificanţilor vezi [1] 5241 La denitrificare pentru degradarea carbonului se calculează cu 29 kg O2 per kg azot denitrificat

OVdN = Qd 43 ( SNO3D ndash SNO3ZB + SNO3AN ) 1000 [kgO2zi] (5-25)

OVdD = Qd 29 SNO3D 1000 [ kgO2 zi] (5-26)

Tabelul 7 Consumul specific de oxigen OVCBSB [ kgO2kg BSB5 ] valabil ptrCCSBZB CBSBZB le 22

T 0C Vacircrsta nămolului icircn zile 4 8 10 15 20 25

1012151820

085087092096099

099102107111114

1o41o7112116118

113115119123125

118121124127129

122124127130132

Necesarul de oxigen ptr vacircrful de zi ( OVh ) se obţine

fC (OVdC ndash OVdD) + fN OVdN

OVh = ---------------------------------------- [kgO2h] (5-27) 24

29

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Factorul dinamic fC reprezintă raportul consumului de oxigen pentru eliminarea carbonului icircn orele de vacircrf la necesarul mediu de oxigen Aceasta datorită efectului de egalizare prin hidroliza substanţei solide şi nu raportul icircncărcăturii BSB5 Pentru detalii de calcul vezi [1] 5283 Factorul dinamic fN este egal raportului icircncărcăturii TKN icircn 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore

Pentru că vacircrful de consum de oxigen pentru nitrificare apare icircnaintea vacircrfului necesarului pentru eliminarea carbonului există 2 metode de calcul cu ec 5-27 odată cu fC = 1 şi cu valoarea fN stabilităadoptată şi cu valoarea fN = 1 şi cu valoarea fC

adoptată (calculată) Valoarea cea mai icircnaltă a OVh este detrminantă

Tabelul 8 Factorii dinamici pentru necesarul de oxigen ( pentru acoperirea a 2 ore de vacircrf mediată din perioada de 24 de ore cacircnd nu avem la dispoziţie valori măsurate )

Vacircrsta nămolului icircn zile

4 6 8 10 15 25

fC

fN ptrBdBSBZ le 1200 kgzi

fN ptrBdBSBZ gt6000 kgzi

13

-

125

-

12

-

20

12

25

18

115

20

15

11

15

Pentru condiţii normale de afluire valorile fC şi fN din tab 8

Necesarul de oxigen icircn bazinele aerate continuu este dat de

CS

OC = --------- OVh [ kgO2h] (5-28) CS-Cx

Pentru bazinele care sunt aerate intermitent sunt timpi morţi icircn aerare care trebuie luaţi icircn considerare după cum urmează

CS 1 OC = ------------------ OVh ---------------- [kgO2h ] (5-29) CS - Cx 1 ndash VD VBB

Conţinutl de oxigen din partea aerată a bazinului biologic este luată pentru dimensionarea instalaţia de aerare cu Cx = 2mgl La bazinul de recirculare cu aeratoare de suprafaţă se poate calcula cu Cx = 05mgl din cauza denitrificăaii simultane care dă o curbă icircn formă de dinţi de fierăstrău a conţinutului de oxigen Este atrage atenţia că icircn funcţionare se va putea lucra şi cu alte icircncărcături de oxigen decacirct cele rezultate din dimensionare Aportul de oxigen va fi stabilit pentru toate icircncărcărcările importante Icircn instalaţiile fără variaţie anuală a icircncărcărcări se icircnregistrează 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 icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

corespunzător mai redus de substanţă uscată şi să se ia aceasta icircn 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 icircn evacuare se va face o verificare şi pentru acest caz Cacircnd nu sunt disponibile date pentru temperatură atunci se poate calcula cu T = 10 0C Cacircnd icircncărcarea instalaţiei la punerea icircn funcţiune in media zilei de funcţionare este mai mică cu de 30 din capacitatea de dimensionare alimentarea cu oxigen se dimensionează ca mai sus luacircnd fN = 1 şi fC = 1 ca valoare de pornire pentru scăderea puterii instalaţiei de aerare La diferenţe mari icircntre alimentarea cu oxigen la capacitatea de dimensionare şi ăncărcarea la punerea icircn funcţiune poate fi adecvat să se lase la icircnceput la valori mici pentru aerare şi să se considere posibilitatea ulterioară de redimensionareCapacitatea de aerare va fi dimensionată de obicei pentru aportul de oxigen icircn 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] 5424Important pentru economicitatea funcţionării dar şi pentru siguranţa denitrificării este este asugurarea unor trepte pentru aerare Pe parcursul unei săptămacircni consumul de oxigen orar oscilează cel puţin icircn proporţie de 71 Ecartul de valori dintre capacitatea instalată şi necesarul icircn funcţionare icircn cazul instalaţiei icircncărcate incomplet va fi şi mai mare vezi mai sus Necesarul minim de oxigen se consemnează la sfacircrşitul săptămacircnii icircn care N BSB5 raportul este defavorabil Prin aerare intermitentă se ajunge la procese dese de comutare prin care va fi făcută denitrificare preliminară icircn anumite cazuri şi recirculare internă prin carese introduce mult oxigen icircn bazinul de denitrificare Icircn ambele cazuri capacitatea de denitrificare va fi redusă

529 Capacitate acidă ( concentraţia de hidrogencarbonat )

Icircn 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 icircn trapta biologică ( SKSZB icircn moll ) rezultă icircn primul racircnd din capcitaea acidă ( duritatea ) apei potabile ca şi prin amonificarea ureei şi a azotului legat organic

Capcitaea acidă scade icircn urma procesului de nitrificare ( prin considerarea recuperării prin denitrificare ) şi a scăderea fosforului aproximativ cum urmează

SKSAB = SKSZB - [ 007 middot ( SNH4ZB - SNH4AN + SNO3AN ndash SNO3ZB )+006 middot SFe3 + + 004middot SFe2 + 011 middot SAl3 ndash 003middotXPFall ] [mmoll] (5-30)

Unde valorile capacităţii acide este exprimată icircn mmoll iar toate celelalte concentraţii sunt exprimate icircn mgl Se va avea icircn vedere că fracţiunile acide şi bazice libere din substanţele de precipitare trebuie să fie luate icircn 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 restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

denitrificare restricircnsă Dacă nu sunt icircndeplinite condiţiile simultan se vor controla următoarele icircncărcări

Capacitatea acidă nu va scădea sub valoarea de SKSAB = 15 mmoll respectiv vor trebui adăugate substnţe de neutralizare bazice cum ar fi laptele de var

Icircn bazinue biologice adacircnci ( ge 6 m ) cu randament crescut de folosire a oxigenului cu o capacitate acidă icircndestulătoare datorită unei prea scăzute ruperi a acidului carbonic ( CO2 ) biogen valoarea pH poate scădea sub 66 Valori orientative se vor lua din tab 9 se recomandă un calcul mai precis cf[1] 5211 sau [4] icircn anumite cazuri va trebui să fie neutralizat

Tabelul 9 Valorile pH-ului din trapta biologică icircn funcţie de utilizarea oxigenului şi a capacităţii acide calculat conform [4] U utilizarea oxigenulu se va determina icircn funcţie de condiţiile de funcţionare

SKSAB

[mmoll] Valoarea pH-ului la un necesar mediu de oxigen de

6 9 12 18 241015202530

6668697071

6466676869

6365666768

6163646566

6062636465

53 Dimensionarea unui selector aerob

Selectoarele aerobe sunt pentru prevenirea dezvoltării bacteriilor filiforme la ape uzate cu icircncărcătură mare de substanţe organice uşor degradabile precum şi icircnaintea 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 icircncărcare volumică de

BRBSB = 10kg BSB5(m3d) respectiv

BRCSB = 20kgCSB(m3d) recomandat

Alimentarea cu oxigen trebuie să fie dimensionată pentru αOC = 4 kgO2m3 bazin şi zi Bazinul trebuie icircmpărţit cel puţin icircntr-o cascadă dublă Alte indicaţii privind concentraţia apei reziduale din industria alimentară sunt expuse la [5] şi se găsesc icircn raportul de lucru bdquo Nămol de expandare nămol icircn suspensie cauzele spumării icircn instalaţiile biologice şi eliminarea acestora bdquo [6]

6 DIMENSIONAREA DECANTĂRII SECUNDARE

32

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

61 Limitele utilizări şi constituţia efluentului

Baza dimensionării este debitul maxim la ploaie Qm(m3h) ca icircn cap4 indexul de nămol ISV ( 1kg ) şi conţinutul de substanţă uescată din nămol icircn admisia icircn decantorul secundar TSAB (kgm3) Cu excepţia denitrificării icircn cascadă este TsAB = TSBB

Pentru dimensionarea decantorului secundar trebuie determinate

-forma şi dimensiunea decantorului secundar-timpul admis pentru staţionarea şi icircngroşarea 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 pacircnă la aprox60m-index de nămol 50 lkg le ISV le 200 lkg-volum comparativ al nămolului VSV le 600 lm3

-flux de nămol de recirculare QRS le 075 middot Qm ( debit circulant orizontal ) QRS le 10 middot Qm ( debit circulant vertical )

-conţinut de substanţă uscată la intrarea icircn decantorul secundar TSBB respectiv TSAB gt 10 kgm3

Icircn cazul icircn care mai este conectată o treaptă de epurare suplimentară se pot admite cantităţi mai mari de substanţe decantabile icircn admisia de apă icircn bazinul de decantare secundară De aceea sunt posibile icircncărcări volumine cu nămol şi icircncărcări pe suprafaţă mai mari Condiţia este ca icircn treapta conectată după decantorul secundar să admită şi să reţină conţinutul de substanţă uscată

Dimensionarea decantării secundare pentru bazinele combinate se face icircn raport cu icircncărcarea de suprafaţă şi a adacircncimilor 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 icircn icircndrumarul ATV [2] şi icircn raportul IAWQ nr6 [7]

62 Indexul nămolului şi timpul admis pentru icircngroşare

Indexul de nămolului vezi cap525 determină icircn corelaţie cu timpul de icircngroşare ( tE ) conţinutul de subsatanţă uscată icircn nămolul de fund ( TSBB ) Pentru evitarea formării nămolului icircn suspensie şi a retrodiluţiilor ca şi a unei denitrificări nedorite icircn decantorul secundar trebuie ca timpul de staţionare a nămolului sedimentat icircn zona de icircngroşare şi evacuare să fie cacirct mai scurt Pe de altă parte nămolul se icircngroaşă mai bine cu cacirct este mai gros stratul de nămol şi timpul de staţionare mai lung

33

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Datorită importanţei timpului de icircngroşare tE pentru dimensionarea decantorului secundar icircn tab10 se dă dependenţa icircn funcţie de gradul de epurare al apei

Tabelul10 Timpul de icircngroşare recomandat icircn funcţie de tipul epurării apei

Felul epurării Timp de icircngroşare icircn oreInst biologică fără nitrificare 15 -20Inst biologică cu nitrificare 10 - 15Inst biologică cu denitrificare 20 - (25)

O depăşire a timpului de icircngroşare de tE = 20 h presupune o denitrificare foarte avansată icircn bazinul biologic Aceşti timpi de icircngroşare vor fi atinşi numai icircn cazul icircn care indexul de nămol şi raportul de recirculare este mic

Instalaţia de evacuare va fi dimensionată icircn aşa fel ca timpul admis de icircngroşare să nu fie depăşit

63 Conţimutul de substanţă uscată icircn 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

icircn cazul evacuării cu scut de la intrare către extragerea nămolului şi la extractoarele prin sucţiune de deasupra zonei de icircngroşare Fluxul de scurtcircuitare QK de nămol recirculat depinde de fdebitul de evacuare şi de debitul de recirculare

Valoarea conţinutului de substanţă uscată icircn nămolul sedimentar ( de fund ) TSBS

(conţinut mediu icircn volumul de debarasare ) poate fi stabilită empiric prin corelare cu indexul de nămol ISV şi timpul de icircngroşare tE după cum urmează ( vezi şi fig5) 100TSBS= ------ 3radictE [kgm3] ( 6-1) ISV

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul sedimentat icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroţare (5) Este posibil conform [7] un calcul al TSBB icircn scopul determinării vitezei de sedimentare a nămolului icircn bazinul biologic Pentru determinarea conţinutului de substanţă uscată din nămolul recirculat ( TSRS) icircn funcţie de diluarea cu fluxul de nămol de scurtcircuitare se consideră Scuturi de evacuare TSRS ~ 07 middot TSBS

Evacuare prin aspiraţie TSRS ~ 05 pacircnă la 07 middot TSBS

Icircn decantoarele secundare fără evacuare a nămolului poate fi considerat TSRS ~ TSBS

64 Raportul de recirculare şi conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Condiţiile de funcţionare din bazinul biologic şi din decantorul secundar sunt influenţate alternativ de corespondenţa dintre conţinutul de substanţă uscată la intrarea icircn 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 XTSAN

RV TSRS

TSBB = ------------- [ kgm3] ( 6 ndash 2 ) 1 + RV

Pentru dimensionarea decantorului secundar şi a bazinului biologic se prevede un flux de nămol recirculat cu valoarea maximă de 075 middot 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 10 middot 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 icircn cazuri excepţionale

La decantoarele secundare cu curenţi verticali putem dimensiona pentru maxQRS = 10 middot Qm Capacitatea instalată a pompelor de recirculare a nămolului (cu rezervă) trebuie să facă posibilă un reglaj de la QRS la 15 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 icircn salturi ale fluxului de nămol recirculat pot ingreuna procesul de sedimentare prin viteze de curgrere crescute Rapoartele de recirculare sub RV=05 trebuie să fie evitate deoarece acestea necesită un conţinut ridicat de substabţă uscată icircn nămolul de recirculare care se va obţine numai printr-un index de nămol scăzut şi un timp de icircngroşare icircndelungat

65 Icircncărcarea pe suprafaţă şi cea volumică cu nămol

Icircncărcarea de suprafaţă qA se calculează din icircncărcarea volumică admisibilă qSV şi din volumul de comparaţie VSV

qSV qSV

qA = ---------- = --------------- [mh] ( 6-3) VSV TSBB ISV

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 icircncărcare al nămolului qSV

qSV le 500 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

35

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Pentru decantorul secundar cu circulaţie preponderent verticală este valabil la formarea unui filtru de flocoane icircnchis sau icircn cazul unui nămol biologic care se floculează uşor

qSV le 650 l(m2 middot h) pentru XTSAN le 20 mgl

Se recomandă să se facă o optimizare icircntre mărimea icircncărcării volumice cu nămol şi adacircncimea bazinului

Se consideră bazine preponderent cu flux orizontal cacircnd raportul distanţei de la admisie de la suprafaţa apei (componenta verticală he ) pacircnă la marginea bazinului ca icircnălţime a oglinzii de apă (componentă orizontală) este mai mic de 13 la bazine cu circulaţie preponderent verticală raportul este mai mare de 12 Pentru rapoarte icircntre aceste valori se poate calcula valoarea admisibilă a icircncărcării cu nămol prin interpolare liniară pentru dimensionare se recomandă icircntrebuinţarea valorilor din tab 11

Icircncărcarea de suprafaţă qA trebuie să nu depăşească la decantoarele secundare cu flux preponderent orizontal 16 mh şi la decantoarele secundare cu flux preponderent vertical 20 mh Pentru domeniul de trecere vor fi considerate valorile din tab 11

Tab 11 Valori admisibile pentru zona de trcere icircntre decantoarele secundare preonderent orizontale şi cele preponderent verticale

RAPORT) ge033 ge036 ge039 ge042 ge044 ge047 ge05qsv (lm2h) le500 le525 le550 le575 le600 le625 le650QA (mh) le160 le165 le175 le180 le185 le190 le200RV ( - ) le075 le080 le085 le090 le090 le095 le100

Componenta verticală pe componenta orizontală de ex 125 = 04

66 Suprafaţa bazinului

Suprafaţa necesară a bazinului se calculează după cum urmează

Qm

ANB = ------ [m2] ( 6-4 ) qA

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 adacircncimea marginii bazinului

Pentru decantoarele secundare cu flux vertical se ia ca valoare determinantă pentru suprafaţa bazinului ANB suprafaţa activă la jumătateicirca icircnălţimi icircntre planul de admisie şi oglinda apei fig 8 Prin aceasta se ia icircn consideraţie şi geometria bazinelor utiliuate curenz

36

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

67 Adacircncimea bazinului

Diferitele procese icircn decantorul secundar sunt reprezentate schematic cu ajutorul spaţiilor funcţionale icircn fig6 şi 7

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare cu flux orizontal (6)

Fig7 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale la decantoare secundare dreptunghiulare cu flux longitudinal (7) Adacircncimea necesară a decantorului secundar se compune din adacircncimile parţiale pentru următoarele zone

h1 zona de apă clară

h2 zona de separaţie zonă de recirculare

h3 flux de icircngroşare şi zona de acumulare

h4 zona de icircngroşare şi de evacuare

Icircmpărţirea pe zone clarifică icircn ce loc se produc diferitele fenomene Fenomenele nu se icircntacircmplă icircn realitate icircn zone stratificate orizontal ci se icircntrepătrund Icircn 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 adacircncime minimă de h1 = 050 m

Ea serveşte pentru echilibrarea influenţelor datorate vacircntului diferenţei de densitate sau icircncărcării de suprafaţă neuniforme Zona de apă clară se află deseori icircntr-o zonă de fluxul invers

Icircn cazul unor ţevi de scurgere scufundate icircntre 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 icircn suspensie icircn ţeava de extragere trebuie ca oglinda de apă să fie cu cel puţin 20 cm peste orificiile de admisie

Deasupra fluxului de icircngroşare şi a zonei de stocare se află icircn zonă de intrare o zonă de separaţie Icircn zona de intrare zona de separaţie şi fluxul de icircngroşare formează o unitate Acolo va fi icircntrodus şi icircmpărţit amestecul de apă-nămol Au loc fenomene de floculare care favorizează scufundarea nămolului Icircn afara zonei de intrare deasupra zonei de icircngroşare şi stocare se află zona de recirculare ca zonă de siguranţă care include şi zona de apă clară icircn care se lasă să curgă icircnapoi spre intrare apă săracă icircn substanţă solidă

Dimensionarea zonei de separaţie zonei de recirculare trebuie făcută icircn aşa fel icircncacirct fluxul de intrare inclusiv al nămolului recirculat să aibă un timp de trecere de 05 h raportat la volumul de apă Din aceasta rezultă

37

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

05 middot qA middot ( 1+ RV )h2 = ------------------------ [ m ] ( 6-5 ) 1 ndash VSV 1000

Aici amestecul de apă cu nămol care intră icircn zona de icircngroşare şi zona de acumulare se scufundă pe baza densităţii sale mai mari pe stratul de nămol şi curge icircn direcţia marginii exterioare a bazinului aici apar vitezele maxime din bazin Icircn momentul apariţiei fluxului de apă amestecată Qm se extinde zona de icircngroşare şi zona de acumulare Nămolul dislocat din bazinul biologic se va acumula aici chiar şi icircn cazul alegerii unui raport de recirculare mare

Zona de icircngroşare şi zona de acumulare se vor dimensiona astfel ca icircntr-un interval de timp de 15 h din fluxul de apă amestecată cu nămol scurs din bazinul biologic Qm volumul suplimentar de nămol care se scurge ( 03 TSBB ISV ) cu o concentraţie de 500 lm3 să poată fi preluat Icircn acest timp nămolul biologic se scufundă icircn zona de icircngroşare şi va fi repartizat uniform pe suprafaţa decantorului secundar ANB

Adacircncimea zonei fluxului de icircngroşare şi a zonei de acumulare se calculează cu

15 middot 03 middot qSV middot ( 1+ RV )h3 = ------------------------------- [ m ] ( 6-6 ) 500Concentrarea nămolului biologic sedimentat pe radierul bazinului icircn zona de icircngroşare şi evacuare Este un strat de nămol icircn care avem viteze mici de curgere spre pacirclnia pentru nămol

Zona de icircngroşare şi evacuare trebuie să fie atacirct de mare icircncacirct icircn decantorul secundar icircncărcătura de nămol prinsă icircn substanţa uscată TSBB să se poată depune icircn concentraţia pe fundaul bazinului TSBS icircn timpul de icircngroşare tE La estimarea unei repartizări proporţionale icircn decantorul secundar a masei fluide de nămol pe suprafaţa decantorului rezultă grosimea icircn zona de icircngroşare şi acumulare dată de

TSBB middot qA middot ( 1+RV ) middot tB

h4 = ------------------------------- [ m ] ( 6-7 ) TSBS

Adacircncimea calculată de bazinului hges este de două treimi din drumul de curgere respectiv din rază pentru un flux orizontal şi cu fundul bazinului icircnclinat Ea trebuie să fie acolo de cel puţin 3 m La bazinele rotunde adacircncimea la margine nu trebuie să fie mai mică de 25 m

La bazinele tip pacirclnie se pot determina volumele parţiale V2 pacircnă la V4 pentru zona de acumulare zona de icircngroşare şi eventual zona de separeţie obţine pri icircnmulţirea suprafeţei ANB (vezi 66) cu adacircncimea respectivă a zonei h2 pacircnă la h4 (fig8) Fig 8 Zonele şi adacircncimile funcţionale ale bazinelor cu pacirclnie cu flux vertical (8)

38

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

68 Verificare şi recalculare decantoarelor secundare existente

La decantoarele secundare existente sau pentru condiţii de situaţie locală speciale ( de ex nivel ridicat al apei freatice ) icircncărcarea volumică cu nămol trbuie adaptată la adacircncimile bazinelor existaente sau posibile sau demonstrate prin verificări practice pentru diferite icircncărcări pe instalaţii existente

La dimensionarea decantorului secundar icircncărcarea volumică a nămolului qSV nu se impune să fie aleasă la valorile maximale admise La demonstrarea decantoarelor secundare existente se poate reduce valoarea qSV pacircnă cacircnd se ajunge ca adacircncimea calculată să corespundă celei reale Pentru această icircncărcare volumică se va demonstra şi suprafaţa bazinului

Dacă adacircncimea existentă a bazinului este sub valoarea minimă cerută este recomandată o micşorare a debitului maxim preluat pentru a se evita deranjamentele hidraulice datorate adacircncimii scăzute Folosirea icircn continuare a decantoarelor secundare cu adacircncimea ape sub 20 m esre ăn general neeconomică şi funcţional fără sens

69 REALIZAREA EVACUĂRII NĂMOLULUI

691 Evacuarea nămolului şi sistemul de evacuare

Evacuarea nămolului şi debitul de recirculare a nămolulzui determină icircn general timpul de staţionare a nămolului icircn decantorul secundar Pentru fiecare tip de decantor secundar există diferite extractoare de nămol şi instalaşii de recirculare Icircn bazinele circulare cu flux orizontal se vor amplasa scuturi şi extraxtoare cu sucţiune Icircn bazinele paralelipipedice cu flux orizontal se vor instala sisteme de evacuare cu scuturi sau extrtactoare cu sucţiune Icircn decantoarele secundare dreptunghiulare cu flux orizontal se utilizează icircn afara sistemelor de evacuare cu scuturi sau extrtactoarelor cu sucţiune şi sisteme de evacuare cu benzi Dacă icircn decantoare secundare cu flux vertical este necesară o evacuare a nămolului şi icircn acestea se pot instala sistemele sus numite La dimensionarea sistemelor de evacuare trebuie ţinut cont de dimensiunile bazinului şi icircncărcarea 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] cap345

Valori orientative pentru construcţia extractorului se vor lua din tabelul 12

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

Deoarece debitul de evacuare a nămolului QRS este adesea mai mic decacirct debitul de recirculare QRS apare la sisteme de evacuare cu scuturi icircntre afluire şi devacuarea nămolului şi la extractorul cu sucţiune din zona de deasupra zonei de icircngroşare o circulaţie care produce un debit de scurtcircuitare a fluxului de nămol Qk Se dă

Qk = QRS ndash 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 icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Debitul de scurtcircuitare a fluxului de nămol QK conform ec 9-8 depindre de debitul de reciculare cu valoarea icircntre 04 -08 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 [ kgh] ( 6-9)

693 Evacuarea icircn bazine circulare cu flux orizontal

Icircn bazine circulare intervalul de evacuare este egal cu durata unei rotaţii a barei de evacuare

part middot DNB

tSR = --------- [ h ] ( 6-10 ) VSR

Debitul volumic de evacuare icircn bazine circulare pentru sistemul cu scuturi este

hSR middot a middot VSR middot DNB

QSR = ----------------------- [ m3h] ( 6-13 ) 4 middot fSR

Viteza de evacuare este dată icircn 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 icircn tuburile de sucţiune (tuburi de ridicare) trebuie să fie de 06 pacircnă la 08 ms şi distanţa tuburilor de sucţiune să nu depăşească 3 pacircnă 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 icircncărcări hidraulice suplimentare

Tab 12 Valori orientative pentru capacitatea sistemelor de evacuare a nămolului

prescurtare Unit de măs

Bazine rotunde

Bazine dreptunghiulare

Scuturi de evacuare

Scuturi de evacuare

Benzi de evacuare

Icircnălţimea scutului a

hSR m 04 ndash 06 04 ndash 09 015 ndash 030

40

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

grinziiViteza de evacuare

vSR mh 72 -44 Max 108 36 - 108

Viteza de icircntoarcere

vRuumlck mh - Max 324 -

Factor de evacuare ) fSR - 15 le 10 le 10

) Factorul de evacuare este raportul dintre volumul calcula să fie cuprins de sistemul de evacuare icircntr-un intervalul de timp şi debitul real de evacuare

694 Sisteme de evacuare icircm bazine dreptunghiulare

Pentru evacuare cu scuturi rezultă distanţa parcursă lw a vehiculului de evacuareare ( lw asymp lNB ) intervalul de evacuare tinacircndu ndashse cont şi de timpul necesar pentru coboracircrea 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 asymp 15 middot hSR cu lungimea scutului bSR ( asymp bNB icircn 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 icircn cazul a două ricircnduri de pacirclnii de nămol şi pentru nămolul recirculat

Factorii de evacuare fSR lt 10 pentru scuturi de evacuare şi benzi de evacuare ne arată că este transportat nămol şi de peste icircnălţimea grinuilor de evacuare

Lungimea benzilor de evacuare ( lB asymp lNB ) determină un interval icircntre benzi de

Volumul de nămol evacuat QSR de benzile de evacuare este

Distanţa dintre grinzile de evacuare trebuie să fie de 15 ori icircnălţimea grinzii

41

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Pentru dimensionarea sitemului de sucţiune vezi datele din 693Viteza de evacuare diferă are valori de 36 la 72 mh Sistemul de sucţiune produce icircn direcţia longitudinală a spaţiului de decantare secundară la icircncărcări hidraulice ciclice

695 Demonstrarea bilanţului substanţei solide

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

Icircn care TSRS ca icircn 63 exprimă substanţele uscate din nămolul recirculat

7 ASPECTE DE PRIOECTARE ŞI FUNCŢIONARE

71 Treapta boilogică

711 Construcţia bazinului

Icircn bazine mixte sau aerate cu timpi de parcurgere raportaţi la debitul total de 10 minute sau mai puţin vor trebui minimizate debitele de scurtcircuitare

Icircn bazine cu elemente de aerare cu bule fine dispuse uniform circulaţia transversală considerată uniformă poate fi blocată Debite de scurtcircuitare icircn interiorul curgerilor By-pass lacircngă 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 icircn radier jgheaburi şi başe pentru colectarea nămolului biologic

712 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 icircn 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 icircn zona radierului se va evita creearea de presiune unilaerală pe perţii de separaţie icircn timpul umplerii sau al golirii Icircnaintea jgheaburilor bazinelor bilogice din aceleaşi motive nu sunt recomandaţi pereţi imersaţi Adesea apa care trece peste acestea produce spumă icircn jgheab

Deoarece apariţia de Microthrix parvicella pacircnă 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 icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Spuma nu se va introduce fără a fi trataă icircn rezervorul de putrezire poate fi pusă pe paturi de uscare

713 Reglajul pompelor pentru recirculare a internă

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

714 Formarea de nitrit icircn instalaţii dimensionate pentru alte scopuri (nu pentru nitrificare ) Icircn anumite condiţii ( temperatură icircnaltă icircncarcare slabă ) icircn 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 vacircrstei nămolului ( creşterea masei de nămol extrasă )

72 DECANTOARE SECUNDARE

721 Generalităţi

IcircN 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 35 raportul de lucru [10]

722 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 vacircnt 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 cap65 şi 67 ) Afluirea ( intrările )

Construcţia zone de afluire ( intrare ) influenţează eliminarea di decantorul secundar Amestecul de apă co nămol biologic icircn zona de intrare terbuie să fie repartizat cacirct mai uniform pe orizontală corespunzacircnd pe icircnălţime densităţii din zona de separaţie respectiv zonelor debitului de icircngroşare şi zonei de icircnmagazinare La intrări poziţionate la adacircncime trebuie ţinut cont de curgerile de scurtcircuitare

La intrarea icircn zona de sedimentare ndash icircn special la trepte biologice adacircnci ndash se recomandă posibilităţi de floculare şi degazare Degazarea se poate obţine printr-o zonă pentru aceasta icircn jgheaburile de admisie şi repartiţie icircn ultima parte a treptei

43

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

biologice Extracţia nămolului plutitor trbuie făcută icircn această zonă Se poate pormova flocularea printr-o curgere redusă de 40 cms timp de 3la 5 min pacircnă la intrarea ăn bazin Pentru situaţia ideală a vitezei de intrare pentru bazine rotunde trebuie să se tindă spre o valoare de 10 cms La bazine dreptunghiulare se obţine o valoare mai redusă deoarece componenta orizontală a vitezei de curgere este adusă la valorile de 025 la 133cms prin limitarea icircncărcării 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 ) middot Qm

Efluirea ( ieşirea )

Separarea apei de nămol icircn bazun trebuie sigurată prin configurarea hidraulică adecvată a efluirii Efluiri interne se vor dispune la distanţă suficientă faţă de peretele exterior Distanţa icircntre jgheaburi şi la marginea bazinului va fi egală cu adacircncimea apei la marginea bazinului Marginile deversoare respectiv construcţia efluirii va fi limitată la 10 m3( m middot h ) jgheaburi de efluire alimentate din două părţi la 6 m3( m middot h ) dacă se urmăresc indici ai nămolului peste 150 lkg 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

Pacirclnia pentru nămol

Decantoarele secundare cu scuturi de evacuare nu necesită pacirclnii mari pentru nămol dacă aici nu se urmăreşte o icircngroşare suplimentară Pacirclniile pentru nămol se vor construi atfel icircncacirct să nu se formeze depuneri Pereţii pacirclniei vor fi netezi cu o icircnclinaţie de cel puţin 17 1 La bazine longitudinale se vor rotunji marginile pacirclniilor

723 Bazine cu curgere preponderent verticală

Decantoarele secundare cu curgere verticală pot fi consruite c bazine rozunde sau dreptunghiulre Acestea sunt de regulă mai adacircnci decacirct cele cu curgere orizontală Raportul componentei Verticale he la cea orizontală pacircnă la oglinda apei va fi cacirct posibil mai mare de 12 pentru ca să se poată forma filtrul de flocoane

Bazine rotunde şi pacirclnie

Bazinele pacirclnie ( bazine tip Dortmund ) sunt cele mai des icirctacirclnite decantoare secundare cu curgere verticală Forma de pacirclnie asigură icircn sus o repartiţie uniformă a curgerii şi facilitează formarea şi stabilitatea filtrul de flocoane Cel puţin 75 a adacircncimii bazinului trebuie să fie icircn formă de pacirclnie Se recomandă o pantă de 171 Icircnclinări mai mici de pacircnă la 141 sunt posibile numai la construcţii cu perţi foarte icircngrjit executaţi şi foarte netezi Adesea icircnclinarea pacirclniei se continuă icircn zona de

44

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

icircngroşare pacircnă la punctul de extragere a nămolului icircn 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 pacircnă la 25 m lungime prin tuburide sudacirccţiune dispuse icircn zone adacircncite 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 pacirclnie alimentarea se face printr-o construcţie centrală cu cilindru imersat şi o orientare a curgerii la intrarea icircn spaţiul bazinului Marginea inferioară a cilindrului imersat se termină deasupra zonei de icircngroşare De recomandat icircn centrul zonei de icircnmagazinare Diametrul constricţiei centrale va fi adoptat 15 la 16 din diametrul definitoriu pentru suprafaţa de dimensionare

Icircn bazinele dreptunghiulare parcurse de apă transversal afluirea tebuie dispusă la adacircncime 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 pacirclnie construcţia impune o dispunere radială a jgheaburilor sau a tubuirlor de scurgere pentru un flux uniform icircn spaţiul de decantare scundară Tuburi imersate au avantajul că nu icircngerunează evacuarea nămolului icircn suspensie Extragerea apei clare de suprafaţă este avanzajoasă pentru randamentul hidraulic Icircn bazine dreptunghiulare se recomandă amplasarea de jgheaburi de extragere pe ambele laturi ongitudinale

73 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 icircntoarcere a nămolului biologic pentru a menţine valoarea conţinutului de substanţă uscată calculată necesară icircn treapta biologică

- să icircnchidă circuitul nicircmolului icircntre sdimentare icircngroşare evacuare şi treapta biologică

45

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

- dacă e cazul să susţină la echilibrarea icircncărcării 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 075 la 10 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 icircntr-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 icircntacirci doar la icircndemacircna universitarilor Mai tacircrziu după publicarea a ldquo Activated Sludge Model No 1 ldquo[12] şi transpunerea sa icircn programe utilizabile pe PC-uri simularea dinamică a icircnceput 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 icircntre treapta biologică şi decantorul secundar şi prin modelarea puterii de sucţiune icircnbunătăţită 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 icircn 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 icircncărcare duce la situaţia că şi sumularea să fie făcută pentru un caz de icircncărcare

Stă icircn natura simulării ca zone nesigure şi gacirctuiri sp nu fie incluse icircn acestea ci trebuie să fie incluse prin presupuneri corecte ( concepte de funcţionare condiţii de icircncărcare zone de sensibilitate ) evaluate şi preluate icircn 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 icircncărcare şi a caracteristicilor procedeelor Icircn aceste condiţii cu ajutorul simulării dinamice se pot optimiza din punct de vedere al siguranţei icircn 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 icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Foaia de lucru se bazează faţă de versiunile anterioare pe experieţă de dimensionare şi funcţionare Aşa că unele aprecieri sau unii paramertri icircnainte doar estimaţi sau unele presupuneri au fost icircnlocuite 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 icircn procesului de proiectare

Cerinţele de calitate ale apei transmise icircn emisar nu au fost stabilite icircn 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 IcircN CONSIDERAŢIE

bull Reglemetare pentu ape uzate Reglementare referitoare la vărsrae de apă uzată icircn racircuri (Abw V) Lege federală 1999 parte 1 Nr 6 1821999

bull Reglementare ndash ATVATV-A 122Bazele dimensionării construcţiei şi funcţionarii instalaţiilor mici de epurare cu treptă de epurare boilogică aerobă cu capacitate de la 50 la 500 locuitori Ediţia 691

ATV-A 128 Bazele pentru tratarea apei uzate pe principiul bilogic cu stabilizare comună a nămolului cu capacitate icircntre 500 şi 5000 locuitori Ediţia 1293

ATV-A 202Procedee pentru eliminare fosforului din ape uzate Ediţia 1092

ATV-M 209 Măsurarea aportului de oxigen de către instalaţii de aerare icircn instalaţii biologice icircn apă curată şi icircn nămolbiologic Ediţia 696

ATV-M 210 Instalaţii biologice cu funcţionare de acumulare Edişia 997

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 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

ATV-M 271 Necesarul de personal la staţii de epurare comunale ediţia 898

bull Norme

DIN EN 1085 Abwasserbehandlung - Woumlrterbuch

DIN 4045 Abwassertechnik ndash Begriffe

DIN 4261 Teil 2 Kleinklaumlranlagen - Anlagen mit Abwasserbeluumlftung - Anwendung Bemessung Ausfuumlhrung und Pruumlfung

DIN 18202

Toleranzen im Hochbau Bauwerke

DIN19558Uumlberfallwehr mit Tauchwand getauchte Ablaufrohre in Becken Baugrundsaumltze HauptmaszligeAnwendungsbeispiele

DIN 19569-1

Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Allgemeine Baugrundsaumltze

DIN 19569-2Baugrundsaumltze fuumlr Bauwerke und technische Ausruumlstung Besondere Baugrundsaumltze fuumlr Einrichtungen zum Abtrennen und Eindicken von Feststoffen

E DIN EN 12255-1

Klaumlranlagen Teil 1 Allgemeine Baugrundsaumltze

E DIN EN 12255-4

Klaumlranlagen Teil 4Vorklaumlrung

E DIN EN 12255-6

Klaumlranlagen Teil 6 Belebungsverfahren

E DIN EN 12255-8

Klaumlranlagen Teil 8 Schlammbehandlung und Deponierung

E DIN EN 12255-10

Klaumlranlagen Teil 10 Sicherheitstechnische Baugrundsaumltze

Bibliografie

1 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Biologische und weiter gehende Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

2 ATV (Herausg) ATV-Handbuch Mechanische Abwasserreinigung 4 Auflage Berlin Ernst amp Sohn 1997

3 ATV-Arbeitsblatt Bemessungsgrundlagen fuumlr Klaumlranlagen (in Vorbereitung)

48

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

4 Nowak O Nitrifikation im Belebungsverfahren bei maszliggebendemIndustrieabwassereinfluss Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 135(1996)

5 Prendl L Beitrag zu Verstaumlndnis und Anwendung aerober Selektoren fuumlr dieBlaumlhschlammvermeidung Wiener Mitteilungen Wasser Abwasser Gewaumlsser Band 139(1997)

6 ATV-Arbeitsbericht Blaumlhschlamm Schwimmschlamm und Schaum in Belebungsanlagen- Ursachen und Bekaumlmpfung Korrespondenz Abwasser 45 (1998) 1959-1968 sowie2138

7 Ekama G A Barnard JL Guumlnthert FW Krebs P McCorquodale JA ParkerDS and Wahlberg EJ Secondary Settling Tanks IAWQ Scientific and TechnicalReport No 6 London IAWQ 1997

8 ATV-Arbeitsbericht Schlammraumlumsysteme fuumlr Nachklaumlrbecken von BelebungsanlagenKorrespondenz Abwasser 35 (1988) 263ff

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

10 ATV-Arbeitsberichte Konstruktive Aspekte der Planung von Nachklaumlrbecken vonBelebungsanlagen Korrespondenz Abwasser 44 (1997) 2061-2064 und 45 (1998) 549

11 ATV-Arbeitsbericht Bemessung und Gestaltung getauchter gelochter Ablaufrohre inNachklaumlrbecken Korrespondenz Abwasser 42 (1995)1851-1852 und 44 (1997)

322-324

12 Henze M Grady CPL Jr Gujer W Marais GvR Matsuo T Activated SludgeModel No 1 IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 London IAWPRC(1987)

13 ATV-Arbeitsbericht Simulation von Klaumlranlagen Korrespondenz Abwasser44 (1997) 2064-2074

14 ATV ndash Arbeitsbericht bdquoGrundlagen und Einsatzbereich der numerischen Modellierung der Nachklaumlrbecken von Belebungsanlagenldquo 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 icircncărcările de dimensionre sau concentraţiile şisau debitul zilnic ale afluentului icircn bazinul biologic detrminat de

49

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

CCSBZB necesar chimic de O2

SCSBZB filtrat CSB (membrană filtru 045μm )

XCSBTB CSB material nefiltrabil

XTSZB Material nefiltrabil (045μm membrană filtru)

XanorgTSZB Cenuşi ale nefiltrabilului (XTSZB)

Icircncărccările pentru dimensionare se determină cunform capitolului 4 FigA1 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 icircmparte icircn fracţiunea solubilă şi cea particulară Tebie ţinut cont că toate concentraţiile se referă la afluent aceasta este valabil şi pentru OVXCSBUumlS etc vezi fig A1

CCSBZB = SCSBZB +XCSBZB ( A1 )

fiecare dintre aceste fracţiuni aparţine unei fracţiuni degradabile şi unei fracţiuni inerte

CCSBZB = SCSBabbZB + XCSBabbZB + XCSBinertZB ( A2 )

Fracţiunea solubilă inertă poate fi aproximată cu concentraţia din ieşire

SCSBinertZB = SCSBinertAN (A3 )

Valoarea CSB solubil inert este icircntre 005 şi 01 CCSBZB Dacă nu există alte valori măsurate atunci pentru apele comunale se recomandă să lucrăm cuSinsrtAN = 005 middot CCSBZB Partea inertă a CSB particular poate fi considerată ca parte a CSB particular total după cum urmează

XCSBinertZB = A middot XCSBZB = A middot (CCSBZB ndash SCSBZB) (A4)

Icircn funcţie de tipul de afluent respectiv de perioada de staţionare icircn clarificarea primară poate avea valoarea A icircntre 02 şi 035 Se recomandă pentru ape uzate comunale se ia icircn calcul A = 025

50

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

CSB degradabil ( CCSBabbZB) se calculează după cum urmează

CCSBabbZB = CCSBZB ndash SCSBinertAN ndash XCSBinertZB (A5)

Cacircnd se administrează cantitatea de carbon externă pentru icircnbunătăţirea denitrificării valoarea SCSBabbZB se va mări cu valoarea SCSBDos (vezi ec 5-8) Valori ale SCSBdos le 10 mgl nu de iau icircn considerare

Substanţa filtrată la intrare ( XTSZB ) aparţine fracţiunii organice şi anorganice din care ultima nu este introdusă icircn valoarea CCSBZB

XTSZB = XorgTSZB + XanorgTSZB

Sau

XanorgTSZB = B middot XTSZB (A6)

Valoarea lui B poate fi considerată 02 la 03 (70 la 80 pierderi de incinerare ) Cacircnd nu avem valori măsurate atunci se recomandă pentru apă crudă B=03 şi pentru ape uzate preclarificate B = 02 Conform multor măsurători substanţa organică uscată icircn afluire are valoarea de 145 g CSBg orgTS Cu aceasta se poate scrie următoare relaţie

XCSBZB = CCSBZB ndash SCSBZB = XTSZB middot 145 middot (1 ndash B ) (A7)

Cacircnd SCSBZB nu este cunoscut dar XTSZB poate fi măsurat se poate estima valoarea SCSBZB 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 icircn exces ( XCSBUumlS ) 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 icircn exces circulat greşit se pote constui ecuaţia

CCSBZB = SCSBinertAN + XCSBUumlS + OV (A8)

51

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Avacircnd icircn vedere vacircrsta mare a nămolului pentru nitrificare se poate considera că transformarea completă atacirct a substanţelor degradabile particulare ( XCSBabbZB ) ca şi a substanţelor degradabile solubile ( SCSBabbZB ) subordonată Creşterea uşoară a valorii CSB sulubil inert datorită mproceselor de descompunere precum şi a substanţelor solide anorganice se va neglija icircn consideraţiile următoare

A3 CALCULUL PRODUCŢIEI DE NĂMOL

CSB-ul măsurat ca nămol produs ( XCSBUumlS ) se compune din afluentul CSB inert particular biomasa formată ( XCSBBM ) şi din restul de materii solide inerte provenind din descompunerea endogenă a biomasei ( XCSBBMinert ) XCSBUumlS = XCSBinertZB + XCSBBM + XCSBinertBM (A9)

Pentru formarea şi descompunere endogenă a nămolului este valabilă relaţia

XCSBBM = CCSBabbZB middot Y ndash XCSBBM middot tTS middot b middot FT (A10)

1XCSBBM = CCSBabbZB middot Y middot -------------------- (A11) 1 + b middottTS middot FT

FT = 1072 (T ndash 15 ) (A12)

Randamentul va fi adptat cu Y = 067 g CSBgCSBabb şi coeficientul dezintegrare cu b = 017 d-1 la 150C ambele ca icircn modelul nr1 [12] pentru nămol activat Ceea ce rămacircne din dezintegrarea endogenă ca substanţă inertă poate fi considerat cu 20 din biomasa dezintegrată

XCSBinertBM = 02 middot XCSBBM middot tTS middotb middot FT (A13) Masa substanţei solidecare a va compune CSB ( XCSBUumlS ) este icircn proporţie de 80 organică Dacă se calculează cu 145 g CSBg oTS şi se consideră substanţă filtrabilă anorganică din afluent se obţine

XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + XanorgTSZB) 1000 [kg TSd] (A14) 08 middot 145 Sau XCSBUumlS

UumlSDC = Qd middot ( -------------- + B XTSZB) 1000 [kg TSd] (A15) 08 middot 145

52

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

A4 CALCULUL NECESARULUI DE OXIGEN

Necesarul de O2 se obţine din EC A8 reaşezată

OV = CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS

OVdC = Qd middot (CCSBZB ndash SCSBinertAN + XCSBUumlS ) 1000 [kg O2d] (A16)

Următoarele calcule se fac după 528

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

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 icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Fig 2 Procedee pentru eliminarea azotului

55

Fig 3 Schema dimensionării şi proiectării

56

Fig 4 Valori orentative pentru conţinutul de substanţă uscată icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Fig 3 Schema dimensionării şi proiectării

56

Fig 4 Valori orentative pentru conţinutul de substanţă uscată icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Fig 4 Valori orentative pentru conţinutul de substanţă uscată icircn treapta biologică icircn funcţie de indexul nămolului TSRS = 07 x TSBS

Fig 5 Conţinutul de substanţă uscată icircn nămolul de fund icircn funcţie de indexul nămolului şi de timpul de icircngroşare

57

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58

Fig 6 Direcţiile principale de curgere şi zonele funcţionale icircn decantoare secundare rotunde cu flux orizontal

58