Esercitazioni di trattamenti acque reflue

Esercitazione dimensionamento a fanghi attivi con comparto di nitrificazione-denitrificazione

Dati

Q_m,u, N_AE = 300 m³/d
1.500 AE
Q_P = 3 Q_m,u, N_AE
BOD₅ = 400 U_AE/d
N_TOT = 25 U_AE/d
C_O5 = 65 g/c BOD₅/AE d
C_P5 = 2 g/c P/AE d
C_N5 = 4 g/c N/AE d
C_SS = 80 g/c SS/AE d
δ = 200 l/c d

Determinazioni idriche recapito

Dal carico specifico, ricaviamo il carico inquinante:

• C_O di = C_O5 . N_AE/1000 = 65 . 1500/1000 = 97,5 kg BOD₅/d
• C_P di = C_P5 . N_AE/1000 = 3 kg P/d
• C_N di = C_N5 . N_AE/1000 = 6 kg N/d
• C_SS di = C_SS . N_AE/1000 = 120 kg SS/d

Attraverso il carico inquinante mi calcolo le concentrazioni:

• C_o = C_Oi/Q_m,u = 97,5 kg BOD₅/d / 300 m³/d = 325 mg O₂/l
• Q_P = C_pi/Q_m,u = 10 mg P/l
• C_N = C_ni/Q_m,u = 60 mg N/l
• C_SS = C_ssi/Q_m,u = 400 mg SS/l

Esercitazione dimensionamento a fanghi attivi con comparto di nitrificazione denitrificazione

Dati

Q_m,u,m = 300 m³/d
1500 AE
Q_p = 3 Q_m,u,m
BOD₅ = 200 mg/l
N_tot = 25 mg/l
C_OD,s = 65 g/c BOD₅ AE_d
P_s = 2 g/c P AE_d
C_N,s = 6 g/c N AE_d
C_SS,s = 80 g/c SS AE_d
δ = 200 l/c d

Dottorini idrovora precipite

Dal carico specifico ricaviamo il carico inquinante.

• C_o,i = C_OD,s x N_ae x ¹/₁₀₀₀ = ^{65 x 1500}/₁₀₀₀ = 97,5 kg BOD₅/d
• C_p,i = P_s x N_ae x ¹/₁₀₀₀ = ^{2 x 1500}/₁₀₀₀ = 3 kg P_s/d
• C_N,i = C_N,s x N_ae x ¹/₁₀₀₀ = ^{6 x 1500}/₁₀₀₀ = 18 kg N/d
• C_SS,i = C_SS,s x N_ae x ¹/₁₀₀₀ = ^{80 x 1500}/₁₀₀₀ = 120 kg SS/d

Attraverso il carico inquinante mi calcolo la concentrazione: (C_o/Q_m,u,m)

• C_o = C_o,i ^{97,5 kg}/_{300 m³/d} x 1000 = 325 mg O₂/l
• c_p = ^C_p,i/_Qm,u,m = ³/₃₀₀ = 10 mg P_l
• c_N = ^C_N,i/_Qm,u,m = ¹⁸/₃₀₀ = 60 mg N_l
• c_SS = ^C_SS,i/_Qm,u,m = ¹²⁰/₃₀₀ = 400 mg SS_l

Abbiamo scelto di utilizzare un impianto con fase di pre-denitrificazione

D = comparto di denitrificazione: ci sono i batteri che trasformano i "nitriti" e nitrati in azoto gassoso, questi sono batteri che utilizzano come accettore di ossigeno i nitriti e nitrati.
N = comparto di nitrificazione: ci sono i batteri che degradano la sostanza organica e l'azoto ammoniacale utilizzando come accettore di elettroni l'ossigeno disciolto; in questo comparto ci sta la reazione.
S = sedimentatore
Q_res = portata di ricircolo aerata
Q_rec = .. portata .. fanghi

Dimensionamento comparto di denitrificazione + nitrificazione (comparto biologico)

Fisso il fattore di carico organico E = 0,085 _{Kg BOD5}/_{Kg SSM dt}
Fisso X_a = 3,5 _{Kg SS}/_m³ = 3500 mg SS/l

Mi ricavo T = ^{l_AE BOD₅}/_{Xa Fe} = ^{900 3/5}/_{3500 0,085} = 26,1 h

Da cui V_tot = Q_m,i . T = 368 m³ (volume totale dell'intero comparto biologico denitrificazione + nitrificazione)
V_AE = ^{V_tot AE}/₁₅₀₀ = 0,249 m³/_AE = 249 l/_AE

Ad ora effettuare dimensionamento separatamente il comparto di denitrificazione.

Comparto di nitrificazione

Aumentiamo oltre il 40% di N in ingresso è abbattuto per sintesi biologica GN = 10% . 60 . 0,1 mq Ne /L = 6 mq Ne Il limite allo scarico era 15 mq Ne Cambiando l'N in uscita e cambiando l'N in ingresso (60-6 = 54 mqNe) ci poniamo calcolare il rendimento.

La rimozione necessaria per rispettare il limite in uscita è: N = (54-15) / 54 * 100 = 76% classe R = (Qin + Qrec) / Qin Mi dice che devo (R = 2,7) ricercarlo quasi 3 volte, cioè per ottenere quel N devo ricercare la portata in ingresso circa 3 volte. Dobbiamo ricercarlo dice il bottino, che si trova nel comparto biologico, subito abbattibile alla portata dei ricercarlo quindi se noi ricerchiamo il 100% della nuova creste e si voglia, dobbiamo inserire nei fanghi per ritirare a 3 queste batterie a microorganismi, Facciamo quindi un bilancio di massa.

Bilancio di massa

Per prima cosa determino il Ve.

Nel bilancio di massa m'è trovato qualcosa, nella portata in ingresso non mi accetto di nuovo microorganismi piccole di depuratore tra ritorne spazzature, quindi Xr = 0, nel comparto biologico ci sono Xv = 3500 mq/l e nel sedimentabile un punto da di nuovo maggiore microorganismi Xr e 900 mq/l. (Qin,Xin + QrecX) Xr = QrefX Xr

Il rapporto di ricerca è dato da R = Q tot / Qin = Xin/ Xr = 0,64 Aggiungere un punto di microorganismi che vogliamo avere e vogliamo capire allora la portata di ricercarlo che vogliamo mettere affettivi Il se rosotti ci viene incontro con questo grafico x_Ne, 3500 x_s, 9000 Grafico V_tote = 308 m³

Calcoliamo le quote di nitrati da denitrificare personalmente

Qno₃ = (54-25) Qnum = 27,7 Kg NO₃/g portata da denitrificare Per calcolare le velocità di denitrificazione DN4 Q_NO3 V_DN, SS_DN = NO30,7 K_SSV, 4 V_DN10_0,9 = 417 = 126 kg SSV NO₃-N_d80_d0,110,130,140,15 V_d/V0,20,30,40,5

Possiamo calcolare il volume del comparto di nitrificazione

Verifico sulla nitrificazione V_N = V_TOT - V_DN = 328 - 79 = 209 m³ [k_N - TKN] kg SS VHA; dal grafico si ricava per T = 15°C una V_N = 0,05kg N - TKN kg SS VHA; d

Viene inserita un'altra tabella:

Valendo verificare la somma di SSV disponibili in fase di nitrificazione SS_Vn = Q_N 0,05 31,4 kg SS VSS_Vn^* · V_n = X_n · V_N = 35·209 = 731,5 SS_N SSVSS_N > SS_VN verifica soddisfatta

Quindi V_TOT = 330 m³ V_S = 90 m³ V_N = 240 m³ Assumendo due linee di trattamento (vuol dire che abbiamo due comparti biologici) A_TOT = ^V_TOT/_h = ³³⁰/_4,5 = 37 m² ampiezza b = 4 mu → L_tot = 9,8 mu

Compartimenti

Compart. D L_D = 9,8·0,36 = 3,5 mu
Compart. N L_N = 9,8-3,3 = 5,9 mu

Per ogni linea risultano i seguenti dati:

• A_D = b·L_D = 4·3,3 = 13,2 m²
• A_N = b·L_N = 4·5,9 = 23,6 m²
• V_D = A_D·4,5 = 13,2·4 = 59,4 m³
• V_N = A_N·4,5 = 107 m³

Se assumiamo anche per il SI una dimarione rettangolare, la procedura è pressa id 'cin pari a 4 mu A = ^Q_P/_cin = 37,5 m² Verificare se pure con A_nuo ci troviamo nei campi Quindi c_in > c_nuo = ^Q_nuo/_A mu ³ Ora assumiamo una profondità uic nel sedimintatore comunque tra 4 e 5 V_S = 4,5 m V_S = 740 m³

Verificare nel sedimentatore

Verifica nel sedimentatore per conotrans il 'circolo di fuga nel fanjo all'affiurate Calcalurio: va il teampo di distruzione in versa E_o = ^V_S/_Q0 = 1,1 h In tempi di pioggia t_p = ^V_s/_Qp = 3,7 h

Verifica allo stramazzo (un valore attuale è 6 ^m3/_h) L_s = ^{Q_El rampa per il pioggia}/_{6 m³/h} = 6,125 m

Dimensionamento del sistema di aerazione dell'impianto biologico

Sul manotot è una formula O = I + α' F_a + ^t/_{24 h} b i = M_I M_O = 142 ^{kg O₂}/_d = 6 ^{kg O₂}/_h

O = richiesta di ossigeno

I = richiesta di ossigeno immediata, si assume pari a 0 quando i fanghi non freschi
α' = coeff. di aspirazione per sintesi = 0,65 F_a = il BOD da diluire^{IN - OUT}/_IN = M_dato IN = 75%; M_I = 90% Noi vogliamo OUT = 30 mg/lt = ora del pieno del funzionamento del comparto biologico = 24 h b_I = coeff. di aumento dell'ossigeno per respirazione endogena = 0,06 ÷ 1 Mi = consumo di misure del microorganismo per respirazione endogene Mi = massa di microorganismi = 3500 mg/l

In reatto quando i τ va in si sviluppo si verificava la velocità deossigeno standard. O° O° = ^O/_{β Set k - Cs 1,024^{(T - 20)}} dato che O = 6 kg O₂/h S^°_e = concentrazione di O₂a saturazione in H₂O pulite in esaurizione di esercizio C_s^° = 8,4 k C_s = 8,4 × 0,95 = 7,08 mg/l k = coeff. asselttativok = coeff. assorbimento β = rapporto tra la concentrazione a saturazione del O₂ nella vasca aerata e nell’acqua = 0,95 pulita C₀ = concentrazione di O₂ nelle condizioni effettive di reazione = 2 mg/l C_s,20 = concentrazione a saturazione dell’O₂ in acqua pulita a 20° C = 9,2 mg/l T = temperatura di reazione = 25°C α = fattore di trasferimento dell’ossigeno = 0,6 (C₀ su inquinando può limitarsi l’ascivita a tale fine.)

Assumendo che qui differe né in poco di fango e m³/h di area e attraverso, in prima approssimazione che il diffusore copre il 10% del fondo, del diagramma qui sotto riportatosi ricava un consumo di O₂ dell’8%; per trasferire O₂ in assorbimento condizioni standard devono sia influorar:

• di rette rappresentava la percentuale di copertura del fondo vasca

Osservazioni sviluppare

14,7 : 29 . 100 = 51% O₂ / h (i) (O₂⁰ / % arrach. O₂) . 100 Sapendo che 1 m³ di ore contiene 280 g di O₂ puro: Q_ARIA = 51 / 0,280 = 781 m³/h (ii) Il numero di diffusori N: N = Q_ARIA / q_m³/h = 97 diffusori (iii) Assunzioni: Verifichiamo se è vero che 97 diffusori coprono il 10% del fondo vasca (potetti non avessero fatto un'ipitesi): A_ipotetico = 0,025 × 97 = 2,52 m² % copertura del fondo = A_diffusori / A_{tot vasca} = 2,52 / 238,2 . 100 = 4,8% Quindi, la % di copertura è 4,8, noi avevamo assunto 10%, quindi questo è un calcolo tratocativo, si fosse bea la %. di apertura peros al 5%. Dal grafico presentauto vi revo su arrosbrimento di O₂ del 50%; quindi: 14,7 Kg O₂ / 24 . 100 = 61% O₂ / h Q_ARIA = 61 / 0,280 = 217,85 m³/h

Ora calcoliamo il numero di insufflatori N_diff = 208 Nuota:

A_impol = 2,17 m² Quindi verificando % apertura fondo vasca = A_{tot diff} / A_tot = 0,056 = 5,6%   ole!