Primarno čiščenje mlab.fs.uni-lj.si/lfdt/katedra/03-pre-prim19sk.pdf · sklop za dodajanje aditivov, mešanje in vzdrževanja suspenzije v akumulacijskem bazenu in meritev različnih

A.Bombač – Mehanski postopki čiščenja odpadnih vod Zapiski predavanj

Mag.študij, IV.sem.

Čiščenje odpadnih voda



Zbir

ni

sist

em

Preliminarno čiščenje

Primarno čiščenje

2

Used-

anje



6) Zbirni sistem

3

a) Gravitacijski sistemb) Prisilna cirkulacija

s pomočjo črpalk(e).

Črpališče z (urno, izmensko, dnevno) kapaciteto:

VTOK = IZTOK + AKUMULACIJA (m3/h, m3/izmeno, m3/dan)



7) Preliminarno čiščenje

7.1 Precejanje

4

Glede na specifičnost odpadne vode je predvideti naslednje operacije:

Namen: odstranitev večjih smeti (konzerve, veje, listje, korenine, papirni in tekstilni odpadki). To se izvede z namestitvijo rešetk. Čiščenje rešetk je avtomatično, zbiranje odstranjenih (izločenih) smeti v kontejnerjih, odvoz na javne deponije.

Grobe rešetke: 5 < l < 10 cmFine rešetke: 0,2< l < 5 cm

𝑂𝑑𝑠𝑡𝑟𝑂𝑑𝑝𝑎𝑑 =𝑜𝑑𝑝𝑎𝑑𝑘𝑖

č𝑎𝑠𝑜𝑣𝑛𝑎 𝑒𝑛𝑜𝑡𝑎,

𝑘𝑔

𝑑𝑎𝑛, 𝑚3/𝑑𝑎𝑛

Dnevna količina odstranjenih odpadkov:



Screenings

5

Avtomatično čiščenje


Mag.študij, IV.sem. 6

7.2 Drobljenje - razvlaknjenje

Kot alternativa precejanju, da gredo lahko vse smeti v obdelavo čiščenja odpadne vode. V splošnem se uporablja KOMINUTOR In BARMINUTOR



7.3 Odstranitev peska - peskolov

Služi za odstranitev anorganskih delcev, kot so pesek, gramoz, zemljine, gips, jajčni olupki, kavna zrna, razni kovinski delci, matice, vijaki…

Običajne hitrosti usedanja teh delcev so med0,21 … 0,42 m/s.

Peskolov je dimenzioniran na pretok, širino kanala in globino vode v kanalu:

Potovalna hitrost =dolžina peskolova

čas usedanja(m/s)





7.3 Odstranitev peska

Enota za odstranjevanje peska in zemljin. S tem se zmanjša obraba in ‘utrujanje‘ materiala naprav ki sledijo v liniji.



Prezračevalni peskolov



7.4 Pred-aeracija

7.5 Dodajanje kemikalij

lahko praškastih, kapljevinskih kemikalij, suspenzije, emulzije, (karkoli) za omogočanje sedimentacije, nevtralizacije, odstranitev smradljivih komponent, …

Aeracije odpadne vode ima predvsem namen vzdrževati aerobno stanje – za osvežitev septične odpadne vode , torej zmanjšanje BOD (biokemične zahteve po kisiku)



BOMBAČ, Andrej, LENARČIČ, Jože. Presoja izvedbe mešanja v nevtralizacijskem reaktorju z vodilno cevjo. Ventil (Ljubl.), okt. 2009, letn. 15, št. 5, str. 432-439

nevtralizacijski reaktorj egalizator

Zmanjšanje korozije, povečanje BOD, … Tipični aditivi:HCl, peroksid, kisline, baze, mineralne soli (Fe-soli, Al–soli pri koagulaciji), glinica, bioaktivni dodatki, tudi encimi. )



7.6 Uravnava

7.7 Aeracijski sistemi

7.8 Ciklonski degriter

V primeru večjih količin meteornih vod projektirana (na normativ) čistilna

naprava ne zmore obdelati teh povečanj zato je v kombinaciji s

prečrpavanjem v akumulacijski bazen in nazaj po nalivih. Ima samostojen

sklop za dodajanje aditivov, mešanje in vzdrževanja suspenzije v

akumulacijskem bazenu in meritev različnih lastnosti OV.

Z aeracijo ostajajo lažji organski delci blizu površine, težji delci (pesek) se

posedejo, avtomatsko izločasnje peska. Pri previsoki aeraciji (inducirano

mešanje) lahko ostajajo delci v kapljevini.

Za separacijo težjih od lažjih organskih delcev, običajno je nameščen na

liniji primarnega čiščenja gošč.



7.9 Preliminarno vzorčenje , testiranje

Spellman, F.R., Handbook of water and wastewater treatment plant operations, Boca Raton,

NY, 2009



8) Primarno čiščenje odpadne vode

8.1 Opis procesa

Pri sedimentaciji gre za proces usedanja težjih delcev in sprotnega odstranjevanje usedline na dnu s strgalom, kot tudi plavajoče delce (flotacija) tako organskega kot anorganskega izvora na gladini OV. Tipična odstranitev je nekje 90 do 95% usedljivih delcev, 40-60% TSS ter 25 – 39% BOD (če so prisotni organski delci)



Prim

arno č

iščenje

odpadne vode

16

Sekun-

darno

čiš

čenje

• Usedanje



• Usedanje

gostotami



Parametri, ki vplivajo na proces usedanja:

-velikost delcev in oblika površine

-gostota delcev, večja je gostota delcev - hitreje se usedejo

-oblika delcev: Okrogli delci se usedajo veliko hitreje kot pa delci nepravilnih oblik in z ostrimi robovi.

-električni naboj: delci se med seboj odbijajo in tako upočasnjujejo proces sedimentacije.

-temperatura tekočine: Z zniževanjem temperature kapljevine se veča njena viskoznost in zato se hitrost usedanja delcev zmanjšuje.

• Usedanje

18



Kratkostični tok (stabilnost toka), lahko pripelje do vzposta-vitve vodnega toka, ko kapljevina obide normalno pot in doseže odtok po najkrajši poti in v krajšem času, v rezer-voarjih se vzpostavi drugačno tokovno polje, kot npr.:

* tokovi zaradi različne gostote kapljevine. Razlika v gostoti kapljevine na različnih delih rezervoarja nastane zaradi temperature in količine suspendiranih delcev v kapljevini.

• vrtinčni tokovi, ki jih povzroči pritekanje in iztekanje kapljevine v rezervoar, turbulenca vpliva na delce, da se usedajo počasneje. Razlog je v tem, da se že usedeni delci, ponovno pomešajo s kapljevino.

* Vpliv vetra na gladino usedalnika, vzpostavijo se kratkostični tokovi

• Usedanje

19



Kjer so:cd = koeficient upora [/]w = gostota kapljevine [kg/m3]vs = hitrost usedanja [m/s]A = površina delca v prerezu [m2]

Sile, ki delujejo na delec

(zaviralna) sila upora pri gibanju

Dejanska gravitacijska sila

Kjer so:s,w = gostota delca, vode [kg/m3]V = volumen delca v prerezu [m3]g = zemeljski pospešek [m/s2]

𝑭𝒖𝒑

𝑭𝒅𝒐𝒘𝒏

vs

Av

cF sDup

2

2

w

Fdown = m g = (s - w)Vg

• Usedanje

20



Iz zgornjih enačb lahko izrazimo hitrost usedanja za sferičen delec:

Kjer pomeni d … premer sferičnega delca [m].

dgc

vD

s

w

ws

3

4

Iz enačbe je razvidno, da je hitrost usedanja odvisna od:-(razlike) gostote delca in fluida-premera delca-režima toka okoli delca

Režim toka okoli delca je posredno vključen v koeficient upora, njegova vrednost je odvisna od Reynoldsovega števila.

Za sferične delce je Reynoldsovo število sledeče:

Re=(vsd)/

Kjer je 𝜈 … kinematična viskoznost [m2/s]

• Usedanje

21

𝑭𝒖𝒑

𝑭𝒅𝒐𝒘𝒏

vs



V usedalnikih imamo majhno hitrost gibanja kapljevine, večinoma jelaminaren tok. Tedaj je Reynoldsovo število za sferične delce Re<1.Izrazimo enačbo za hitrost usedanja:

Stokesova enačbo usedanja delca 2

w

ws

18

1d

gv s

Posredno pa je hitrost usedanja odvisna še od temperature, saj je viskoznost vode kot funkcija temperature podana v obliki.

𝑣 = 49710−6/(+ 42.5)1.5 . . . [m2/s].

kjer je … temperatura fluida [°C].

• Usedanje

22



Režim usedanja:

laminaren, če je Re<1 → Stokesov zakon

prehoden, če je 1<Re<10000 → Newtonov zakon

kjer je koeficient upora:

turbulenten, če je Re>10000,

34,0Re

3

Re

24dc

ŠE P

RIP

ORO

ČLJIV

O !

23

2

w

ws

18

1d

gv s

dgc

vD

s

w

ws

3

4



- na vhodu zagotoviti enakomerno porazdelitev po prerezu rezervoarja- hitrost toka kapljevine je v vseh delih rezervoarja približno enaka

Hitrost toka:

vo = Q/(BH) … [m/h)]

Q … pretok [m3/h]B … širina rezervoarja [m]H … višina rezervoarja [m]

L … usedalna dolžina rezervoarja [m]

Površinska obremenitev sedimentacijskega rezervoarja [m3/(m2h)] določimo:

q = Q/(BL) … [m3/(m2h)]

Dimenzioniranje usedalnika

Horizontalni pretočni rezervoar

• Usedanje

24



Po času t1{f(vo)} kapljevina zapusti rezervoar, v času t2{f(vS)} se delec usede na tla. Da se bodo vsi delci usedli, mora veljati :

t2< t1.

V posebnih primerih, ko je čas usedanja (t2) enak času potovanja odpadne vode (t1), delec doseže konec rezervoarja. Takšna hitrost usedanja se imenuje kritična hitrost (vso ).

Delec bo zanesljivo odstranjen iz kapljevine samo, če je njegov čas usedanja (t2) manjši od časa potovanja odpadne vode (t1).

• Usedanje

25



v rezervoarju naj bo tok:stabilen in laminaren (Re<1) oziroma v prehodnem režimu do Re<1600.

Priporočilo oblike bazena:

-kratki: široki in plitvi

ali pa

-dolgi: ozki in globoki rezer-voarji.

• Usedanje

26



Vpliv razlike koncentracij (a) in (b) na tokovno polje v bazenu

27

Ozki in globoki rezervoarji



Vpliv vetra (!) na tokovno polje v bazenu

Široki in plitvi bazeni



8.1.1 Splošen opis (pregled) primarnega čiščenja

- Zmanjšanje delcev, ki se usedajo (plavajo) od 90% do 95%

- Zmanjšanje hitrosti odp. vode v bistrilnik (clarifier), priporočljiva hitrost od 25cm/min do 50cm/min, da se usedanje ali flotacija sploh izvaja

- Odstranitev plavajočih olj, masti, pene in in drugih plavajočih substanc; zbiranje ter nadaljnji transport za sekundarno čiščenje

- Odstranitev pene (pogače, flotata) je avtomatsko s posnemalom (surface skimmer)

- Odstranitev usedenega materiala (gošče) avtomatsko s strgalom (bottom scraper)

- Vplivi na kvaliteto bistrenja:

a) masni (volumski) pretok

b) lastnosti odpadne vode (temperatura, gostota, viskoznost, vrsta in oblika delcev)

c) kvaliteta predčiščenja



- Glavni parametri, ki opredeljujejo primarno čiščenje

𝑆 . . . masa usedenih delcev na uro [ms/h]



Priporočene vrednosti za pravokoten bazen



8.2 Vrste usedalnikov

32

Glede na izvor odpadne vode se običajno uporablja:

- zaprt (septični) usedalnik (septic tank)

- dvodelni usedalnik (two story tanks oz. Imhoff tank)

- okrogli usedalnik

- bazenski usedalnik

Zaprt (septični) usedalnik (septic tank)Primeren za manjše kapacitete in

- je običajno v izvedbi kombinacije usedanja delcev (odstranjevanje usedline s strgalom) in flotacijedelcev (odstranjevanje s posnemanjem plavajoče pene (flotata) s snemalom)

- proces čiščenja poteka anaerobno in omogoča

- dolg čas usedanja 6- 8ur in več

Tanque Septico Avanzado - Advanced Septic Tanks_(360p).mp4

Tanque Septico Avanzado - Advanced Septic Tanks_(360p).mp4

How a septic tank works_(360p).avi

How a septic tank works_(360p).avi



Dvodelni usedalnik (two story tanks oz. Imhoff tank)Vstop odpadne vode je v zgornjem delu, delci ki se usedajo polzijo v spodnji del, kjer poteka anaerobna digestija. Pline, ki pri tem nastajajo se vodi v zbiralnik bioplinov.









Cilindrični usedalnik

Enake priporočilne vrednosti kot za pravokoten usedalnik:površinska obremenitev usedalna hitrost hitrost kapljevine



Bazenski usedalnik, okrogli usedalnik

- usedline se tu posebej izloča v nadaljnjo obdelavo (obdelava blata)

- strgalo avtomatsko odstranjuje blato

- snemalo posnema plavajoči flotat v zbirnik flotata, ki se ga glede na vrsto in ostale lastnosti obdeluje v nadaljnji fazi (obdelava blata)





8.3 Spremljanje procesa, zastoji in odpravljanje težav

spremljanje fizikalnih, kemičnih, biokemičnih parametrov omogoča

on-line spremljavo delovanja (črpal, raznih naprav,…)

Tabela 8.3

http://www.google.si/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=v1VukVhUpREtgM&tbnid=FAjVRM9qJQcqIM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ysi.com/productsdetail.php?IQ-SensorNet-2020-XT-59&ei=i5QIU7r7HMnOsgbl3oG4Cw&psig=AFQjCNHvshnTooeXFhxeVcbelqkVagEUVg&ust=1393157617843193

http://www.google.si/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=v1VukVhUpREtgM&tbnid=FAjVRM9qJQcqIM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ysi.com/productsdetail.php?IQ-SensorNet-2020-XT-59&ei=i5QIU7r7HMnOsgbl3oG4Cw&psig=AFQjCNHvshnTooeXFhxeVcbelqkVagEUVg&ust=1393157617843193



8.4 Kontrolni izračuni – sprotne , trenutne vrednosti

Služijo kot pomoč pri samo-regulaciji oz. avtomatskem delovanju posamezne stopnje čiščenja, to so:

1) Delež odstranitve suspendiranih delcev

2) Zadrževalni čas

3) Površinska obremenitev

4) Stopnja preliva

5) Pretok blata

6) Delež trdnih delcev v bistrilniku (Tank solids %)

Te vrednosti se sprotno primerja z mejnimi vrednostmi (predpisi, priporočila, dobre prakse, … )



8.5 Analiza problemov



8.6 Iztok iz bistrilnika

V prvi je fazi izločena relativno velika količina odpadnih snovi iz odpadne vode.

Še vedno pa ostaja precej raztopljenih snovi, ki lahko služi kot hrana mikroorganizmom.

Odstranitev teh ostankov (delcev majhne velikosti) poteka v sekundarnem čiščenju odpadnih vod.

43



Ekonomska upravičenost

Je kriterij, po katerem ocenimo celotne stroške delovanjaposamezne naprave (postrojenja) v pričakovani dobi in jihmedsebojno primerjamo.

V razmerju s pričakovanimi prihranki (zaradi česar smo se odločiliza to ali ono varianto) lahko izrazimo tudi dobo vračanja.

investicijski stroški

6.ooo€

+ str. vzdrževanja

+ € energija

str. €


12.ooo€

+ str. vzdrževanja

+ € energija

str. €


42.ooo€

+ str. vzdrževanja

+ € energija

str. €


8o.ooo €

+ str. vzdrževanja

+ € energija

str. €

http://www.avto-sola.info/wp-content/uploads/2010/03/avto.jpg

http://www.avto-sola.info/wp-content/uploads/2010/03/avto.jpg



Kriterij ekonomske opravičenosti (LCC):

LCC = Ci + Ce∙n + Cv∙n + Ck + Cd

LCC = vsi stroški v pričakovani življenjski dobi

Ci = investicijski stroški (vse naprave, sistemi, cevi, pomožne storitve) [€]

Ce = stroški energije na leto [€/leto]

Cv = stroški vzdrževanja na leto (letna rutinska in napovedana popravila) [€/leto]

Ck = stroški servisiranja kapitala [€]

n = trajanje življenjskega cikla [leto]

Cd = stroški razgradnje in demontaže [€]

45

S kriterijem LCC (Life Cycle Cost) so ocenjeni vsi stroški, ki sopredvideni v življenjski dobi naprave. Življenjsko dobo določamona podlagi izkušenj o obratovalnih možnostih določenih naprav insklopov naprav. Črpalni sistemi imajo lahko življenjsko dobo tudido 20 let.



Stroške predvidene za različne elemente, ki sestavljajo celotnestroške življenjskega cikla, moramo združiti, da omogočimoprimerjavo prihodkov in odhodkov in s tem ekonomskoupravičenost projekta. Na to poleg same investicije vplivajo še:

- sedanja cena energije,

- pričakovana letna energija rasti cen (inflacija) v življenjskidobi

- diskontna stopnja,

- obrestna mera,

- pričakovana življenjska doba opreme.

Primer: Celotni stroški življenjskega cikla rekonstrukcije industrijske čistilne

naprave

Za primerjavo celotnih stroškov vračanja dekantata v pričakovani

življenjski dobi, je uporabljen kriterij stroškov življenjskega cikla LCC.



Ekonomska kategorija Cena v €

Investicijska vrednost 36.729

Stroški kapitala (15let) 51.294

Strošek energije ─ letno 1.872

Stroški energije (15 let) 28.080

Stroški vzdrževanja ─ letno 450

Stroški vzdrževanja (15let) 6.750

Stroški demontaže in raz-

gradnje600

Življenjska doba v letih 15

LCC vrednost projekta 123.453

Stroški projekta kategorizirani po LCC metodi

Iz zgornje tabele so razvidni stroški, ki so ocenjeni s kriterijemmetode LCC. Prikažejo nam skupno ceno črpalnega sistema zabistri dekantat za predvideno življenjsko dobo 15 let.

Rezultati, ki jih dobimo iz naslova nadomeščanja filtrirane vodez dekantatom, nam ponazarjajo količino porabe dekantata aliprihranjeno filtrirano vodo za obdobje 15 let, prikazano vnaslednji tabeli prihranka.



Pranje posod in

podestov

Dnevno Letno 15 let

Količina dekantata [m3] 220,00 80.300,00 1.204.500,00

Prihranek v € 23,32 8.511 127.677

Prihranek nadomeščanja filtrirane vode z dekantatom

Za izračun uporabimo ceno filtrirane vode (0,106 €/m3), v kateroso všteti stroški cene surove vode, za katero Cinkarna plača takso znaslova obremenjevanja okolja in njene obdelave.

Pri primerjavi celotnih stroškov projekta, z metodo LCC inprihodkov privarčevanih z uporabo dekantata ugotovimo, daprihodki z naslova manjše porabe filtrirane vode presegajo stroškeprojekta, izračunane z LCC metodo za čas obratovanja 15 let.

Documents

Primarno čiščenje mlab.fs.uni-lj.si/lfdt/katedra/03-pre-prim19sk.pdf · sklop za dodajanje aditivov, mešanje in vzdrževanja suspenzije v akumulacijskem bazenu in meritev različnih