Impianto di depurazione a fanghi attivi: progetto dimensionamento vasca di nitrificazione con criterio dell'età minima del fango e post denitrificazione per scarico in corpo idrico sensibile

Esame Ingegneria sanitaria ambientale

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Esposito Giovanni

Università Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

Esercitazione

4,0 / 5 (2)

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Il presente documento riporta, relativamente alla progettazione di un impianto di depurazione delle acque reflue e fanghi attivi, il solo dimensionamento delle fasi di nitrificazione e denitrificazione biologica secondo determinati criteri: per il dimensionamento delle fasi di grigliatura, sedimentazione, ossidazione biologica e disinfezione, nonchè per le fasi tipiche della linea fanghi come digestione, sedimentazione secondaria e ispessimento, si rimanda ad altri esercizi dello stesso autore in cui sono dettagliate le fasi di dimensionamento di ogni processo. Per una miglior comprensione dell'esercizio, sono evidenziati in diversi colori i dati di input (giallo), i parametri di letteratura (grigio), i valori che si possono assegnare un po' a discrezione sulla base delle proprie conoscenze (avana) ed i principali risultati di calcolo (verde). Il documento non contiene i meri calcoli numerici, poichè ogni passaggio è arricchito da spiegazioni e commenti. Sono presenti infine diversi grafici ed abaci, come quello di indice di produzione del fango ad esempio, che tornano utili anche per altre esercitazioni.
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Estratto del documento

Dati di dimensionamento

Numero di abitanti N [ab] 24000
Dotazione idrica d [l/ab*d] 250
[m³/ab*d] 0.250 :1000
Temperatura estiva del liquame [°C] 25
Temperatura invernale del liquame [°C] 15
Apporto di BOD₅ [g/(ab*d)] 60
Apporto di TKN [g/(ab*d)] 12
Apporto di fosforo P [g/(ab*d)] 2

Calcolo delle portate

Q_m,n 6000 [m³/d] 250.00 [m³/h] 0.069 [m³/s]

N*d :24 :3600

Calcolo delle concentrazioni degli inquinanti all'interno del liquame

(Il rapporto C_in/C_out mi dà un'idea di quanto il liquame in ingresso è "lontano" dai limiti normativi)

BOD₅ [g/m³] 240.00 Apporto totale 1440 kg BOD/d N totale [g/m³] 48.00 288 kgTKN/d P totale [g/m³] 8.00 48 kgP/d

C_in = Apporto /(Ø*d)

[gr/(ab*d)] * ab

D.lgs 152/1999 e s.m.i, Allegato 5 - Limiti di emissione degli scarichi idrici

Tabella 1. Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane.

Potenzialità impianto in A.E. (abitanti equivalenti) 2.000 - 10.000 >10.000 Parametri (media giornaliera) Concentrazione % di riduzione Concentrazione % di riduzione BOD₅ (senza nitrificazione) mg/L ≤ 25 70-90 (5) ≤ 25 80 COD mg/L ≤ 125 75 ≤ 125 75 Solidi Sospesi mg/L ≤ 35 (5) 90 ≤ 35 90

Tabella 2. Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane recapitant in aree sensibili.

Parametri (media annua) Potenzialità impianto in A.E. 10.000 - 100.000 >100.000 Concentrazione % di riduzione Concentrazione % di riduzione Fosforo totale (P mg/L) ≤ 2 80 ≤ 1 80 Azoto totale (N mg/L) ≤ 15 70-80 ≤ 10 70-80

Dimensionamento vasca di ossidazione-nitrificazone

Concentrazione di solidi sospesi in vasca

Percentuale di solidi sospesi volatili rispetto ai totali

Concentrazione di solidi sospesi volatili in vasca (approssimabili ai batteri nitrificanti presenti in vasca)

Concentrazione di ossigeno disciolto in vasca da garantire

Tasso di crescita massimo dei batteri nitrificanti

variabile tra 0.6 - 0.8 d^-1

coefficiente di attività microbica

pari a 1.116 per temp. Fra 19 e 21°C

pari a 1.130 per temp. Fra 20 e 30°C

Tasso di crescita effettivo dei batteri nitrificanti

Concentrazione ammoniaca in uscita (la impongo io)

Concentrazione di ossigeno disciolto in vasca (come sopra)

Costante di semisaturazione dei nitrificanti a 20°C

Costante di semisaturazione ossigeno disciolto a 20°C

valori di letteratura

costante semisaturazione O₂ alla temperatura operativa

costante semisaturazione N alla temperatura operativa

Età del fango (il tempo complessivo in cui il fango, considerando anche i ricircoli, soggiorna nell'impianto)

Età del fango minima

Fattore di progetto

Età del fango di progetto

Arrotondato per eccesso

Si assume l'età del fango del BOD come quella dell'azoto

Stima della produzione di fango di supero

Indice di produzione del fango per kg di BOD abbattuto

Lo leggo dal grafico riportato di seguito

Come prima, assumo una percentuale di SVV sui SST

Rendimento depurativo BOD ipotizzato

Era l'apporto giornaliero calcolato all'inizio

BOD in uscita, assumendo quel rendimento depurativo

BOD rimosso, pari alla differenza (BOD in - BOD out)

Fango prodotto

K_{DNT max} 0.148 d^-1

valore riferito ai SSV

Cp 1.4 coefficiente di punta

K_{DNT d} 0.106 d^-1 valore di progetto (quello di sopra diviso il Cp) sono i kg di NO3 abbattuti per kg di SSV presenti in vasca al giorno (i SSV sono stima della quantità di batteri denitrificanti)

0.7 frazione di SSV sui SST

Noi dovevamo abbattere:

N-NO3 175.2 kg NH₄/d Questi sono i nitrati da abbattere in denitrificazione

Per cui ci occorre una massa batterica (SSV) pari a:

M_DNT 1659.93 kg SSV

2371.33 kg SST per la solita frazione tra SSV/SST

Considerando una concentrazione in vasca di solidi sospesi di:

C_SS 4 kg SS/m³ Concentrazione di solidi sospesi in vasca (definita prima)

determino infine il volume di denitrificazione, che sarà pari a:

V_{DNT tot} 592.83 m³ Volume fase di denitrificazione (poi da suddividere in n unità, assegnare l'altezza e la sezione)

Esempio:

n 2 - Numero unità

V_DNT 296.42 m³ Volume singola unità

h 4 m Altezza vasca (la fisso io)

S 74.10 m² Superficie

L 8.61 m Lato (ipotizzo vasca quadrata)

Valutazione consumo di metanolo

C_m 443.184 kg/d

Metanolo da aggiungere valutato secondo la:

C_m = 2.47 ⋅ N₀ + 1.53 ⋅ N_i + 0.87 ⋅ D_O

N₀ 175.2 kg/d Nitrati entranti nel reattore (quelli da abbattere)

N_i 0 kg/d Nitriti entranti (li assumiamo nulli)

D_O 12 kg/d Ossigeno disciolto da ridurre (quello in uscita dalla nitrif.) per averlo in kg/d anziché mg/l, al solito, moltiplico per Qmn e divido per 1000

Dimensionamento comparto di aerazione per strippaggio azoto

t_d 0.5 h La dimensioniamo a partire dal tempo di detenzione idraulica

Qmn 6000 m³/d

250.00 m³/h Portata con cui lavoriamo (dati di input)

V_aer 125.00 m³ Volume = Qmn * t_d

Dettagli

Publisher

Marina Roma

A.A. 2018-2019

6 pagine

7 download

SSD Ingegneria civile e Architettura ICAR/03 Ingegneria sanitaria-ambientale

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Marina Roma di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ingegneria sanitaria ambientale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale o del prof Esposito Giovanni.