Calculul cantitatii de namol in exces, Determinarea volumului reactorului biologic (bioreactorului)

Daca in timpul iernii volumul anaerob () este folosit pentru denitrificare, atunci pentru aceasta perioada se va stabili o eliminare mai scazuta a fosforului biologic in exces.

Determinarea concentratiei de fosfor care trebuie eliminata prin precipitare simultana se face din ecuatia de bilant a fosforului (5.42):

(mg P/l) (5.42)

in care,

v     - concentratia de fosfor total care trebuie eliminata prin precipitare simultana, in mg P/l;

v        - concentratia de fosfor total din influentul bazinului anaerob, in mg P/l;

v    - concentratia de fosfor total din efluentul statiei de epurare, in mg P/l;

v       - concentratia de fosfor total necesar pentru dezvoltarea biomasei heterotrofe

(fosforul inglobat in biomasa), in mg P/l;

v  - concentratia de fosfor biologic in exces, in mg P/l.

Daca concentratia > 0, este nevoie, pe langa eliminarea pe cale biologica a fosforului si de precipitare chimica.

Daca < 0, nu este nevoie de precipitare chimica. Pentru valori negative ale concentratiei apropiate de zero (-1,0 mg/l..-1,5 mg/l) se vor prevedea, totusi, la proiectare, posibilitatea si spatiile necesare in viitor pentru tratarea chimica necesara.

Concentratia de fosfor total din efluentul statiei de epurare se va considera, la dimensionare, cca. 60-70% din concentratia admisibila de fosfor total din efluent:

(mg P/l)(5.43)

unde =1,0 sau 2,0 mg P/l (v. tabelul 2.4).

Concentratia de fosfor incorporat in biomasa se considera, de regula, 1% din concentratia de CBO₅ influenta in bazinul anaerob:

(mg P/l) (5.44)

sau (mg P/l) (5.45)

Pentru apa uzata oraseneasca, concentratia in fosfor biologic in exces se va considera:

v  (mg P/l) (5.46)

sau (mg P/l) (5.47)

daca schema de epurare cuprinde bazine anaerobe amplasate amonte de bioreactor.

v  In cazurile in care la temperaturi joase ale apei uzate, concentratia in azotati din efluentul statiei de epurare ≥ 15 mg N-/l, se poate admite:

(mg P/l) (5.48)

sau (mg P/l) (5.49)

daca schema de epurare cuprinde bazinele anaerobe amplasate amonte de bioreactor.

v  Daca schema de epurare este cu predenitrificare (v. fig. 5.2, c) sau cu denitrificare cu alimentare fractionata (v. fig. 5.2, d), dar nu cuprinde bazine anaerobe, se poate admite o eliminare a fosforului biologic in exces, considerandu-se:

(mg P/l)    (5.50)

sau,   (mg P/l)(5.51)

Aceleasi valori pentru se admit si pentru perioadele cu temperaturi joase cand se prevede o recirculare interna din zona de denitrificare preanoxica in bazinul anaerob.

Daca este nevoie de precipitare chimica, necesarul mediu de reactiv (sare metalica) poate fi calculat considerand 1,5 mol . Efectuand conversia, se obtin urmatoarele doze de reactiv:

v  precipitare cu fier : 2,7 kg Fe/kg ;

v  precipitare cu aluminiu : 1,3 kg Al/kg.

In solutia cu precipitare simultana, adaosul de var in influentul decantorului secundar conduce la cresterea pH-ului si la marirea eficientei fenomenului de precipitare. Evident, necesarul de var depinde de alcalinitatea procesului din bioreactor.

Calculul cantitatii de namol in exces

In statia de epurare se retine si se produce namol in urmatoarele obiecte tehnologice:

v    in decantoarele primare se retin materiile solide in suspensie care trec de treapta de degrosisare si pot sedimenta gravitational in anumite conditii de timp si incarcare superficiala. Ele poarta denumirea de namoluri primare. In aceste namoluri este retinut si azot, in proportie % si fosfor in proportie de %;

v     in bazinele anaerobe si in bioreactoarele unde se desfasoara procesele de nitrificare-denitrificare se produce namol suplimentar alcatuit din biomasa rezultata din indepartarea substantelor organice biodegradabile si din eliminarea fosforului;

v    in decantoarele secundare se retine biomasa creata in bioreactoare, precum si materiile solide in suspensie care au trecut de treapta de epurare mecanica, complex de substante care poarta denumirea de namol activat.

Namolul primar este dirijat spre treapta de prelucrare a namolului. Namolul activat din decantoarele secundare este dirijat catre bioreactor in zona anoxica, aeroba sau in bazinul anaerob, dupa caz, ca namol de recirculare in scopul mentinerii unei anumite concentratii de biomasa in reactorul biologic (asa numita recirculare externa).

Surplusul (excedentul) de namol activat este denumit namol in exces si este dirijat spre treapta de prelucrare a namolului. Deci cea mai mare parte a biomasei din decantorul secundar este recirculata continuu in sistemul biologic. Namolul in exces contine o cantitate de cca. 10% azot si 15 % fosfor, cantitati care ajung in treapta de prelucrare a namolului.

Productia de namol excedentar reprezinta suma dintre namolul rezultat din eliminarea substantelor organice pe baza de carbon (biodegradabile) si namolul provenit din indepartarea fosforului:

   (kg/zi) (5.52)

in care,

v    - cantitatea de materii solide ,exprimata in substanta uscata din namolul in exces,

in kg/zi;

v    - cantitatea de materii solide, exprimata in substanta uscata, din namolul in exces provenit din eliminarea materiilor organice pe baza de carbon (biodegradabile) in kg/zi;

v    - cantitatea de materii solide, exprimata in substanta uscata, din namolul in exces provenit din eliminarea fosforului, in kg/zi.

Productia de namol este functie de varsta namolului. Intre acesti doi parametri exista relatia (5.53):

(zile) (5.53)

in care toti termenii au fost explicati anterior (v. si Anexa 3).

In unele cazuri, termenul poate fi neglijat comparativ cu ceilalti termeni.

Calculul cantitatii (productiei) de namol in exces provenit din eliminarea substantelor organice pe baza de carbon se face cu relatia (5.54):

(kg/zi) (5.54)

in care,

v    - este cantitatea de CBO₅ din influentul bioreactorului, in kg/zi;

v    - este factorul de temperatura pentru respiratia endogena.

Admitandu-se diferite valori pentru raportul si pentru varsta namolului , in tabelul 5.5, se indica productia specifica de namol provenit din indepartarea carbonului organic:

v         (kg subst.usc. /kg CBO₅)(5.55)

pentru temperatura apei uzate de 10 ⁰C..12 ⁰C.

Tabel 5.5

Calculul cantitatii (productiei) de namol in exces provenit din eliminarea fosforului se face cu relatia (5.56).

Acest namol este alcatuit din materia solida rezultata din indepartarea fosforului biologic in exces si din cea obtinuta din precipitarea simultana. La eliminarea fosforului biologic in exces, se admit 3 g de substanta uscata pentru un gram de fosfor eliminat biologic.

Materiile solide rezultate din precipitarea simultana sunt functie de tipul de coagulant si de cantitatea dozata.

In calcule se considera o productie specifica de namol de :

v    2,5 g de substanta uscata pentru 1 g de fier dozat;

v    4,0 g de substanta uscata pentru 1 g de aluminiu dozat.

Relatia de calcul utilizata pentru determinarea productiei de namol din eliminarea fosforului este:

(kg/zi) (5.56)

In cazul utilizarii varului pentru precipitare, productia specifica de namol este de 1,35 g substanta uscata pentru 1 g de hidroxid de calciu Ca (OH)₂.

5.5.4. Indicele volumetric al namolului sau indexul lui Mohlmann este un parametru care caracterizeaza procesul de sedimentare a namolului activat in decantorul secundar. Este notat cu . Indiferent de tipul epurarii, se recomanda ca indicele de namol considerat in proiectare sa nu depaseasca 180200 cm³/g.

Cand apele uzate contin cantitati mari de substanta organica usor biodegradabila (este cazul unor ape uzate industriale), namolul activat va avea un indice volumetric mare (peste 200 cm³/g) cu proprietati de sedimentare slabe. Pentru calculele de dimensionare a treptei de epurare biologica avansata se recomanda valorile din tabelul 5.6.

Tabel 5.6

Valorile mai scazute se considera in urmatoarele cazuri:

v    schema nu cuprinde decantor primar;

v    schema cuprinde in amonte de bioreactor un bazin selector aerob sau un bazin de amestec anaerob;

v    reactorul biologic este prevazut cu alimentare tip piston.

Valoarea concentratiei in materii solide in suspensie (substanta uscata) din bioreactor , trebuie determinata in stransa legatura cu dimensionarea decantorului secundar.

Determinarea volumului reactorului biologic (bioreactorului)

Volumul bioreactorului este functie de indicatorii de calitate ai influentului si efluentului treptei de epurare biologice deci de eficienta ceruta sistemului bioreactor-decantor secundar (), de tipul epurarii, de incarcare organica a bazinului () si a namolului (), de calitatea namolului de recirculare prelevat din decantorul secundar, de varsta namolului, de concentratia in materii solide in suspensie din bioreactor s.a.

O parte din parametri de proiectare ai bioreactorului, sunt practic aceeasi cu cei indicati pentru proiectarea bazinelor cu namol activat. Dintre acestia se indica in tabelul 5.7 valorile principalilor parametri care se aplica si pentru epurarea biologica avansata a apelor uzate.

Volumul bioreactorului se poate determina cu una din urmatoarele relatii:

   (m³) (5.57)