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 CCO2
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/kgMLVSSd
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