Transcript Slide 1
1 2 Biološki postupak : Izvori C Organski C Izvor energije Kemijska reakcija npr. oksidacija Nutrienti N, P, S, Fe, Ca, Mg, K, Mo, Zn, Co Izvor O2 O2 3 Kemija 1. Otpadne vode ima dovoljno COHNS+O2+nutrienti+bakterije C5H7NO2+CO2+NO3+H2O+ drugi proizvodi 2. Otpadne vode nema dovoljno C5H7NO2+5O2+bakterije 5CO2 +2H2O + drugi proizvodi+energija Za oksidaciju 1g stanica (C5H7NO2) potrebno je: 160/113=1,42g O2 C5H7NO2=(5x12)+(7x1)+(14)+(2x16)=113 5O2=5x32=160 4 Proizvodnja biomase Može se izračunati korištenjem više jednadžbi - Empirički: Buklo. = BPK uklonjen (kg/d) YB = koeficijent uklanjanja (kg DS proizvedene/kg BPK uklonjenog) 5 Nitrifikacija Izvor C anorganski CCO2 Izvor energije Kemijske reakcije, npr. oksidacija Nutrienti N, P, S, Fe, Ca, Mg, K, Mo, Zn, Co Izvor O2 O2 6 Kemija Izvor C Iz C oksidacijom NH4+HCO3+4CO2+H2O C5H7NO2+5O2 Izvor energije NH4+1,5O2+Nitrosomonas NO2 +2H+H2O+ 267,5 KJ NO2 +0,5O2+Nitrobacter NO3+2H+H2O+ 87 KJ Za oksidaciju 1g N kao NH4 potrebno je: 64/14=4,57 g O2 (1,5+0,5)O2=2O2=64 N=14 +354,5 KJ/mol Dobivena energija troši se na fiksaciju CO2 7 Proizvodnja biomase Može se računati korištenjem više jednadžbi Empirički [Vidi oksidacija ugljika] NH+4-Nuklo. = uklonjen NH4-N (kg/d) + YN = koeficijent uklanjanja (kg ST proizvedenog/kg NH4-N uklonjenog) 8 Stabilizacija mulja Biološki mulj sadrži organsku tvar koja se oksidira u anaerobnim uvjetima i može proizvesti neugodan miris Koriste se dva postupka biološke stabilizacije: Aerobna stabilizacija ili digestija Anaerobna digestija 9 Glavni parametri za projektiranje Koliko vremena se otpadna voda se zadržava u BR? Θ [sati] Dotok Q (m3/d) BR Θ= V [m3]·24 Q [m3/d] Q [h] V = volumen reaktora Q = projektirani dotok 10 Koliko se vremena m/o zadržavaju u BR? ΘC [dani] ΔΧ 11 Zašto ΘC nije jednak Θ? Zbog recirkulacije mulja, kojom se m/o vraćaju u BR, ali ne i otopljena biološki razgradiva tvar Drugi način određivanja starosti mulja je korištenjem ukupne suhe tvari 12 Koliko kg hrane [kg BPK/d] otpada na 1 kg m/o [kg MLVSS]? F (food) : Hrana BPKul [kg BPK/dan] M (microorganisms) : Masa m/o Mx [kg MLVSS] = X·V Hrana 13 Uz pretpostavku da je: BPKulaza : zadan ΔX : približno konst. Proizlazi da je: ΘC. F/M konst. a isto tako : ΘC F/M 14 15 Taloženje Svrha: razdvajanje MLSS od vode + zgušnjavanje mulja Q Q+Qr Povratni mulj C.S. Mulj Višak mulja Potrebne karakteristike mulja 1. Da ima veliku brzinu taloženja Vs>1 m/h 2. Da je dosta zgusnut (zauzima mali volumen) 3. Da se zadržava na dnu (ne isplivava) 16 17 Volumni indeks mulja SVI, Sludge volume index 1000 ml aktivnog mulja 1l cilindar ili 1000 g Volumen mulja [ml] 18 19 Problemi vezani uz taloženje Pojava Razlog Mali broj flokula Ne talože se lako Isplivavanje mulja Nekontrolirana denitrifikacija i dr. Bubrenje mulja Nitaste bakterije i dr. Pjenjenje mulja Nitaste bakterije i dr. Nitaste bakterije Bježanje mulja iz NT 20 Pjenasti aerobni mulj 21 22 Konvencionalni postupak difuzori 1. Dovod Odvod Dovod Odvod mehanički aerator 23 2. Kontinuirano dozirana aeracija, (Tapered aeration) difuzori 24 3. Postupak s prihranjivanjem u koracima, (Step aeration) Dovod Odvod ≈ ≈ 25 4. Kontaktna stabilizacija, (Contact stabilization) Pogodan kad je veliki dio supstrata u netaloživom partikularnom obliku 0,5-2h aeracije, adsorpcija (biosorpcija) Moguće su verzije bez PT Dovod 3 do 6h aeracije, oksidacija hranjiva Reaeracija Kontaktni stabilizacija bazen mulja (aeracija) Odvod Povratni mulj Ovim postupkom u kontaktnom spremniku malog volumena hranjiva se tvar adsorbira, a nakon taloženja oksidira u spremniku za reaeraciju i stabilizaciju. Ukupni volumen spremnika je manji nego u konvencionalnom postupku. 26 5. Visoko opterećena aeracija, (High rate aeration) Manja učinkovitost, ali i manji troškovi građenja. Može poslužiti kao I. stupanj u dvostupanjskom postupku s nitrifikacijom 6. CMR = 0,5 – 2h c= 5-10 dana Qr/Q = 1-5 MLSS = 4-10 kg/m3 F/M = 0,4–1,5 kgBPK5/kgMLVSSd Aeracija čistim O2 , (High purity oxygen) Za aeraciju se koristi O2 a ne zrak Prijenos kisika je mnogo brži, a smanjenje BPK je također oko dva puta brže. Umjesto 6 sati dovoljno hidrauličko zadržavanje u BR je oko 3 sata. BR mora biti natkriven da bi zadržao skupi O2 koji se ponovno koristi. 27 7. Produžena aeracija, (Extended aeration) Dovod vode Odvod 28 Značajka Vrijednost Koncentracija MLSS visoka, 3 – 6 kg/m3 Prirast m/o niski Prostorno organsko opterećenje malo, 0,16-0,4 kg BPK5/m3 BR F/M niski, 0,05-0,15 kg BPK5/kg MLVSS·d Starost mulja, ΘC velika, 15 dana (25) Volumen BR, Θ veliki Troškovi izgradnje, opreme i pogona veliki Učinkovitost vrlo velika, 98% Nitrifikacija Potpuna Količina proizvedenog mulja mala Višak mulja stabiliziran Problemi kod taloženja u NT Isplivavanje mulja, nadimanje mulja Složenost pogona jednostavan Pouzdanost u radu velika Temeljne značajke postupka s produženom aeracijom 29 Aeracija četkama Dovod Odvod Aerator s vertikalnom osovinom Odvod Dovod Mješalice, flow mixer-i (ako je potrebno) 30 Difuzna aeracija + flow-mixer 31 32 33 34 35 Ulazni podaci ES = 5000 stanovnika Kvaliteta efluenta BPK5 = 5000 x 0,065 = 325 kg/d BPK5 = 20 mg/l TSS = 5000 x 0,070 = 350 kg/d TSS = 30 mg/l Q = 5000 x 0,200 = 1000 m3/d F/M = 0,10 kg BOD5 /kg MLVSS· d (produžena aeracija) MLSS = 4,0 kg / m3 MLVSS = 70 % x 4,0 = 2,8 kg / m3 MLFSS = 30 % x 4,0 = 1,2 kg / m3 Proračun volumena BR F/M = 0,10 = 325/2,8.V → V = 1161 m3 OV = 325 / 1161 = 0,28 kg BPK5 /m3 Θ = 1161 x 24 / 1000 = 27,9 h 36 Y = 0,9 kg DS/kg BPK5 uklonjenog BPK5 uklonjeni = 325-1000 · 0,020 = 305 kg/d ΔT = 0,9 · 305 = 275 kg DS/dan M = 4,0 · 1161 = 4644 kg MLSS ΘC = 4644 / 275 = 16,9 dana Višak mulja = 275,0 – 1000 · 0,030 = 245 kg/d O2 = 4,0 kg/kg BPK5 uklonjenog O2 potrebno = 4,0 · 305 = 1220 kg O2/dan eff2O = 1,5 kg O2 / KWh KWh = 1220 · 1,5 = 813 KWh /dan 37 Ulazni podaci BPK5 = 65 g /st.d ST = 70 g /st.d Volumen BR 1161 / 5000 = 232 l/st Proizvodnja mulja 275 / 5000 = 55 g /st.d O2 potrebni 1220 / 5000 = 244 g /st.d Potrebna energija 813 / 5000 = 163 W /st.d 38 8. SBR - Sequencing Batch Reactor A Aeracija D Dovod vode O Odvod vode T Taloženje IM Izdvajanje mulja Ovisno o konačnom cilju pročišćavanja moguće su različite kombinacije režima rada (npr. punjenje i aeracija, prekidi u aeraciji i sl.) 39 D A A Punjenje IM Aeracija reakcija O Dekantiranje T Taloženje IM 40 Postupak θc (d) θ (h) F/M Qr/Q X (kg/m3) Konvencionalni, PFR 5-15 4-8 0,2-0,4 0,25-5 1,5-3,0 Potpuno izmiješani reaktor, CMR 5-15 3-5 0,2-0,6 0,25-1 3,0-6,0 Prihranjivane u koracima 5-15 3-5 0,2-0,4 0,25-0,75 2,0-3,5 Kontaktna stabilizacija 5-15 0,5-1 3-6 0,2-0,6 0,25-1 1,0-3,0 4,0-10,0 Produžena aeracija 20-30 18-36 0,05-0,15 0,75-1,5 3,0-6,0 Visoko opterećena aeracija 5-10 0,5-2 0,4-1,5 1-5 4,0-10,0 Aeracija čistim kisikom 8-20 1-3 0,25-1,0 0,25-0,5 6,0-8,0 41