Ingegneria Sanitaria Ambientale - Esercitazione completa

ESERCITAZIONE DI INGEGNERIA SANITARIA AMBIENTALE

“DIMENSIONAMENTO VOLUMETRICO DI REATTORE BIOLOGICO E SEDIMENTATORE SECONDARIO DI UN IMPIANTO DI TRATTAMENTO DI ACQUE REFLUE”

E' RICHIESTO:

• Dimensionamento del rettore biologico di ossidazione-nitrificazione e del sedimentatore secondario
• Valutazione della richiesta di ossigeno
• Valutazione della produzione di fango
• Scelta e dimensionamento dei sistemi di pompaggio
• Disegno, in scala opportuna, di una pianta e una sezione del sedimentatore secondario ed un particolare costruttivo a scelta

DATI A DISPOSIZIONE

DATI STANDARD

Procedura di dimensionamento della sezione biologica e del sedimentatore secondario di un impianto a fanghi attivi per la depurazione di acque reflue

Indice :

• Calcolo portate, concentrazione e potenzialita’ impianto
• Calcolo portate calcolo delle portate di punta massima e minima
• Carico inquinante
• Calcolo concentrazioni inquinante
• Carico di azoto(TKN)
• Potenzialita’ dell’impianto
• Dimensionamento della fase aerobica
• Caso I : Rimozione della sola sostanza organica
• Dimensionamento del reattore:
• Calcolo del fattore di sicurezza
• Caso II: Ossidazione substrato organico e nitrificazione
• Dimensionamento della fase di ricircolo
• Calcolo della produzione di fango
• Calcolo del fabbisogno di ossigeno
• Dimensionamento della sedimentazione secondaria
• Carico idraulico superficiale
• Tempo di detenzione
• Profondita’ minima
• Tipi di sedimentatori
• Velocita’ ascensionale o (carico idraulico superficiale (CIS))
• Carico dei solidi
• Tempo di detenzione
• Carico allo stramazzo

DIMENSIONAMENTO DELLA FASE AEROBICA

I microrganismi saprofiti possono essere:

• AEROBICI: se l'accettore di elettroni è l'OSSIGENO.
• ANAEROBICI: se l'accettore di elettroni non è l'OSSIGENO.
• FACOLTATIVI: possono sopravvivere in entrambi gli ambienti.

PARAMETRI CINETICI NECESSARI PER IL DIMENSIONAMENTO

• velocità di crescita dei batteri:

r_g = dX/dt

in cui: X è la concentrazione di microrganismi (massa/unità di volume)

• tasso di crescita

μ = (1/X) dX/dt

• L'attività di respirazione endogena corrisponde all'utilizzo come fonte di carbonio ed energia lo stesso materiale cellulare. Tale fase è sempre presente in contemporanea con la crescita cellulare. Diventa l'attività prevalente quando il substrato è esaurito. La velocità di respirazione endogena dei batteri è definita dalla seguente reazione:

r_d = dX/dt

• tasso di respirazione endogena

k_d = (-1/X) dX/dt

• velocità di crescita netta

r_g' = r_g - r_d

• tasso di crescita netta

μ' = μ - k_d

• La velocità di utilizzazione del substrato

r_su = -dS/dt

in cui S è la concentrazione del substrato (massa/unità di volume)

La frazione di nitrificanti invece, si determina in accordo con la seguente tabella, in base al rapporto BOD₅/TKN, che, nel nostro caso, è pari a 4.16 mgBOD₅/mgTKN

Xnitrificanti= 274 MgTKN/L

Dopo di che possiamo calcolare θH con una semplice formula.

X = θ e Y N ( S O , N S N ) - S N θ H + k . N e

θH = 0.116 d

V = 102.08 m³

PS: Ovviamente bisogna tener conto del fatto che oltre ai SSV nella miscela aerata sono presenti anche Solidi Sospesi Fissi (SSF), cioè non volatili e che quindi l’effettiva concentrazione di solidi nella miscela aerata sarà superiore al valore calcolato con la precedente espressione.

La valutazione dei SST nella miscela aerata è effettuata ipotizzando un certo rapporto SSV/SST. Questo rapporto è influenzato dall’età del fango, dalla composizione dei TSS presente nelle acque e dal tipo di efficienza dei pretrattamenti e trattamenti primari. Il rapporto SSV/SST della miscela aerata ricade solitamente nel range 0.75-0.85.