Dipartimento Ingegneria
Civile
Università degli Studi di
Firenze
Esercitazione
Dimensionamento
di un Impianto di
Depurazione
delle Acque Reflue
Prof. Claudio Lubello
Dipartimento Ingegneria
Civile
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Dati di Progetto
PN
65000
AE°
Potenzialità nominale
C
0,8
adim
Coeff. Di afflusso in fognatura
Di
200
l/(AE*day)
Dotazione Idrica pro-capite
° Nota: AE  Abitanti
Valori medi parametri liquame in ingresso
SST
170
mg/l
Sistema Fognario:
Acqua reflua:
COD
416
mg/l
% Scarichi Industriali:
BOD5
195
mg/l
TKN
38
mg/l
Ptot
6
mg/l
T max
26
°C
T min
12
°C
Unitario
Urbana
Trascurabile
Riutilizzo acqua depurata:
NO
Corpo Recettore:
Scarico in area sensibile:
Collocazione impianto:
Corso d’Acqua Sup.
NO
80 m s.l.m.
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Riferimenti normativi
D.Lgs 152/2006
Scarichi in acque superficiali
Potenzialità impianto in A.E.
Parametri (media giornaliera)
BOD5 (senza nitrificazione) mg/L
COD mg/L
Solidi Sospesi mg/L
>10.000
Concentrazione
< 25
< 125
< 35
% riduzione
80
75
90
da Tabella 1. Allegato 5 alla parte terza ( Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane.)
Param.
SOSTANZE
1 pH
2 Temperatura
u. m.
5,5-9,5
°C
Scarico in acque superficiali
non causare variazioni eccessive° (quantificazione
esplicitata nell’allegato 5 parte terza) nel corpo recettore
3
4
5
colore
odore
materiali grossolani
non percettibile con diluizione 1:20
non deve essere causa di molestie
assenti
32
33
34
35
Fosforo totale (come P)
Azoto ammoniacale (come NH4)
Azoto nitroso (come N)
Azoto nitrico (come N)
50
51
Escherichia coli
Saggio di tossicità acuta
mg/L
mg /L
mg/L
mg /L
UFC/100mL
da Tabella 3. Allegato 5 alla parte terza
<
<
<
<
10
15
0,6
20
< X < 5000
n°organismi immobili <=50% del totale in 24h
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Viene richiesto…
1. Disegno dello schema a blocchi della linea acque con indicazione dei flussi.
2. Dimensionamento dei pretrattamenti;
3. Dimensionamento dei trattamenti primari;
4. Dimensionamento del reattore biologico di ossidazione-nitrificazione;
5. Valutazione della richiesta di ossigeno;
6. Valutazione della produzione di fango;
7. Dimensionamento del sedimentatore secondario;
8. Dimensionamento della fase di disinfezione;
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Calcolo delle portate di progetto
Calcolo la Portata Media in arrivo all’impianto:
Qmedia
=65000*300*0.8*10-3=10400
mc/d
Q  PN * Di * C
Q media
10400
mc/d
Q media
433
mc/h
Per calcolare i coefficienti di punta della Portata Nera utilizziamo le seguenti formule:
Cpmax 
5
PN
1
6
Cpmin  0,2  PN
1
6
dove PN è la Potenzialità Nominale espressa in migliaia di A.E.
n.b. Nel nostro caso la fognatura non è separata ma mista!
Cp max
2,49
-
Cp min
0,40
-
Qp max
25896
mc/d
Qp min
4160
mc/d
Portata di punta massima nera  Portata Massima in Ingresso
Portata di punta minima nera = Portata Minima in Ingresso di Progetto
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Calcolo delle portate di progetto
La portata in arrivo, in occasione di eventi di pioggia, può essere molto superiore a Q media
Qin  6Q
Ipotizzo di scolmare quando
e di ammettere ai trattamenti secondari al massimo la metà di tale portata.
Qam
93600
mc/d
Portata massima ammessa all'Impianto
(Qa=6Qmedia)
Qa  6Q
Qamb
46800
mc/d
Portata massima ammessa al Biologico
(Qa=3Qmedia)
Qab  3Q
Calcolo effetto di diluizione dei parametri inquinanti: (Verifica del rispetto dei limiti allo scarico)
Limite 152/2006
SSTsc
28
35
g/mc
CODsc
69
125
g/mc
BOD5sc
33
25
g/mc
Dove ad esempio:
SSTsc 
SSTingress o
6
La concentrazione di BOD5 in uscita dallo scolmatore può essere comunque ritenuta accettabile in quanto
il limite di legge si riferisce ad una concentrazione media giornaliera.
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1. Schema a Blocchi Linea Acque
Alla
linea
fanghi
Sedimentatore
Primario
6Q
IN
GG
Soll
GF
Dissabbiatore
Disoleatore
Sedimentatore
Primario
3Q
Qr
Disinfezione
OUT
Reattore
Biologico
Sedimentatore
Secondario
6Q
Reattore
Biologico
Sedimentatore
Secondario
Qr
Alla
linea
fanghi
3Q
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Dimensionamento della Grigliatura
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Dimensionamento della Grigliatura
Condizioni di progetto consigliate:
Sulla Velocità di avvicinamento, affinché si evitino fenomeni di
sedimentazione all’interno del canale di avvicinamento
(Da verificare con la Qmin di progetto)
Sulla Velocità di attraversamento, per evitare eccessiva usura e
trascinamento materiali grigliati
(Da verificare con la Qmax=Qam di progetto)
va  0,4 m
vt  1,2 m
s
s
Grigliatura Grossolana, a monte dello scolmatore (Ipotizzo perdite di carico trascurabili durante
l’attraversamento delle barre)
Grossolana = distanza tra le barre 4-6 cm.
Qmedia
10400
mc/d
Qam
62400
mc/d
Qpmin
4160
mc/d
(6Qmedia)
Prevedo due linee in parallelo.
Ipotizzo di far transitare
la portata minima su una
singola linea
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Impongo
Vt
1.2
m/s
(In caso di pioggia accetto occasionalmente velocità superiori)
A
calcolo
A
0,6
-°
vt
m2
Data l’Area
verifico per
Qpmin
Va
Q p max
(62400 m
m/s
)
d
A
 0,6m 2
(1.2 m ) * (60  60 * 24 s )
s
d
°Calcolo l’altezza d’acqua in base alla sezione ed alla portata e
verifico tenendo conto che Qmin può durare poche ore
La calcolo utilizzando la Qam
Prevedo 2 griglie da 0.3 m2
Nel caso di portata minima by-pass di una linea
3
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Si assume
s
12
mm
Spessore delle Barre GG
b
50
mm
Distanza tra le barre
b
Range
G Grossolana
50--150
mm
G Fine
10--20
mm
Fisso l'altezza d'acqua
massima
H
0.95
m
Calcolata in precedenza la sezione utile, la larghezza utile della griglia risulta:
B=A/H=0.6/1
B
0.63
m
Chiamando “n” il numero di barre, ed essendo “n + 1” il numero di interspazi e b la distanza tra le barre,
ricavo il n° delle barre:
n
(n  1)  b  B
12
La larghezza del canale in corrispondenza della griglia risulta:
L
0.79
m
con pertanto un allargamento rispetto al canale di arrivo pari a :
ΔL
0.16
m
Le barre saranno poste con un inclinazione di 30° con la verticale
n
0.63
1
0.05
L  n * s  (n  1) * b
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Grigliatura Fine
(Fine = spaziatura tra le barre < 2 cm )
Si procede come per la GG, quindi, imponendo la stessa altezza d'acqua (di valle) e lo stesso numero di linee,
cambieranno solo la geometria delle barre, e la larghezza del canale in corrispondenza delle barre stesse.
Impongo
Vt
1.2
m/s
calcolo
A
0,6
m2
0.95
m
Fisso l'altezza d'acqua di valle
h2
Calcolata in precedenza l'Area della sezione, la larghezza di ogni canale risulta:
B
0.63
m
Chiamando “n” il numero di barre, ed essendo “n + 1” il numero di interspazi, ricavo il n° delle barre:
n
31
(con b= 10 mm)
La larghezza lorda del canale in corrispondenza della griglia risulta:
L
(n  1)  b  B
0.5 (con s=6 mm)
m
L  n * s  (n  1) * b
con pertanto un ringrosso rispetto al canale di arrivo pari a :
ΔL
0.13
m
N.B. Anche se nel procedimento utilizzato ho trascurato le perdite di carico, dovrò aspettarmi a monte, in condizioni di Q max,
almeno un sovralzo di:
Δh
5
cm
Ipotizzato da letteratura
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Dimensionamento del Dissabbiatore/Disoleatore
Realizzo un Dissabbiatore Longitudinale Aerato anche per la rimozione di oli e grassi
( con una zona di calma dedicata):
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Dimensionamento del Dissabbiatore/Disoleatore
Qam
Qam
62400 m3/d
2600 m3/h
Assunto
Q massima
Q massima
Range
t
Calcolo
4 min
V
2-5 min
tempo di detenzione
174 mc
Assumo
Range
H
3 m
Dal volume calcolo
A
2--5 m
Profondità media
A
58 m2
Consigliato
Verifico il CISmax applicato:
CISmax
45 m3/m2*h
Assumo
Lunghezza
15 m
Calcolo (avendo già calcolato l'Area)
Larghezza
4 m
Verifico rapporti consigliati
B/H
L/B
a Qmax(ammessa)
1,33
3.75
< 50mc/mq*h
7,5--20m
2,5--7m
Range
1:1--5:1
3:1--5:1
Q max
CIS max
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2. Dimensionamento Pretrattamenti
Dimensionamento del Dissabbiatore/Disoleatore
Inoltre, per l'aerazione prevedo l'installazione di ugelli in grado di fornire:
Assunto
Air
Range
m3/m*min
0,3
0,2-0,5 m3/m*min
Richiesta d'aria
per unità di
lunghezza
Calcolo
moltiplicando
*60*L
Air
Richiesta
complessiva di
una vasca di
lunghezza L
m3/h
270
La rimozione di oli e grassi è intorno al 70%
Verifico CIS a Q min ed a Q media
CIS min
3
m3/m2*h
CIS med
7.5
m3/m2*h
Al variare della portata in ingresso avrò una diversa
efficienza di rimozione delle sabbie.
Neanche a Q min precipitano materiali fini che
devono essere intercettati dal Sedimentatore I, anche
grazie all’insufflazione d’aria.
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3. Trattamenti Primari
Utilizzo come parametro di progetto il Carico Idraulico Superficiale (Velocità di Overflow ):
Dati Valori di CIS di letteratura (con fognatura separata)
2.5
5
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3. Sedimentazione Primaria
Scelgo di realizzare un Sedimentatore Rettangolare, per il quale
si assumono i seguenti valori per i parametri :
Range opportuno
CISmax
5
m3/m2*h
Carico idraulico superficiale massimo
CIS
2.5
m3/m2*h
Carico idraulico superficiale medio
h
3
m
Altezza liquida all'interno delle vasche
l/b
4:1
--
Rapporto Lunghezza/larghezza
Cst
•
300
m3/m*d
Cst
125--500
m3/m*d
a Qmedia
θh
1,5--4,0
h
a Qmedia
θhmin
35
min
a Qmax
h
3--5
m
altezza
l/b
(3:1)-(5:1)
b
3--24
m
lunghezza
l
15--90
m
larghezza
Carico Idraulico Lineare allo
stramazzo (alla Qmedia)
Calcolo la superficie della vasca:
N.B. Faccio il dimensionamento sia per la Q media che per la Q massima (ammessa), e poi adotto le
dimensioni maggiori:
A
520 (2600/5)
m2
con Qmax
A
173 (433/2.5)
m2
con Qmed
A
Q max
CIS max
A 
Q
CIS
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3. Sedimentazione Primaria
Scelgo A con Qmax, calcolo V e verifico i tempi di ritenzione
V
1560
m3
θh
3.6
h
Nel range
θhmin
36
min
Nel range
h 
V
Q
hmin 
V
Qmax
Prevedo un sedimentatore articolato su due linee identiche in parallelo. Dimensiono una vasca:
n° linee
2
V
780
m3
A
260
m2
b
8
m
l
32
m
Progetto
b
A
l
b
b (m)
8
l (m)
32
h (m)
3
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3. Sedimentazione Primaria
Dimensiono lo stramazzo. Dato il Cst, calcolo Lst:
Lst 
Q
Cst
Lst
17.3
m
Lst/b
2.1
--
per ogni vasca
Quindi per ogni vasca dovranno essere previsti due stramazzi da 8 metri circa
Abbattimenti Ipotizzati per il Sedimentatore
Primario
(Effetto dovuto alla ritenzione parziale delle
componenti particolate):
assunto
Range
ΔSST
56%
50-60%
ΔCOD
28%
20-30%
ΔBOD5
23%
20-30%
Trascuro effetti su altri parametri (Azoto, Fosforo…)
Calcolo Concentrazioni in Ingresso al
Reattore Biologico
SST
75
g/m3
COD
300
g/m3
BOD5
150
g/m3
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Realizzo due linee e riporto i dati per ciascuna vasca.
Riepilogo dati di Progetto, che prevedono parametri aggiuntivi:
Q media
5200
mc/d
Q di progetto di una linea
BOD5
150
g/mc
Calcolato da Sed I
COD
300
g/mc
Calcolato da Sed I
bCOD/BOD5
bpCOD/pBOD5
bsCOD/sBOD5
1,60
adim
Assunto (Lezione sul BOD5)
sBOD5
70
g/mc
Dato di progetto
pBOD5
80
g/mc
Calcolato (BOD5 – sBOD5)
sCOD/COD
0,50
adim
Dato di progetto
TSS
75
g/mc
Calcolato da Sed. I
VSS/TSS
0,84
adim
Dato di progetto
VSS
63
g/mc
Calcolato dal rapporto VSS/TSS
TKN
38
g/mc
Dato di progetto
T
12
°C
Dato di progetto
COD  pCOD  sCOD
COD = bCOD + nbCOD
bCOD = bsCOD + bpCOD
nbCOD = nbsCOD + nbpCOD
TSS = VSS + iTSS
VSS = bVSS + nbVSS
p: particolato; s: solubile
b: biodegradabile; nb: non biodegradabile
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Calcolo tutte le frazioni del COD
bCOD
240= (150  1.6)
g/m3
nbCOD
60 = (300-240)
g/m3
pCOD
150 = (300  0.5)
g/m3
sCOD
150 = (300  0.5)
g/m3
nbsCOD
38 = (150-1.670)
g/m3
bpCOD/pCOD
0,85 = (1.680/150)
g/m3
nbVSS
9.4 =((1-0.85)63)
g/m3
iTSS
12 = (75-63)
g/m3
iTSS  TSS  VSS
E’ possibile ipotizzare in bVSS  bpCOD
VSS
pCOD
prima approssimazione
Concentrazione iniziale di substrato So
nbCOD  COD  bCOD
nbsCOD  sCOD  bsCOD  sCOD  1.6sBOD5
Hp:
bsCOD bCOD bpCOD


 1.6
sBOD 5 BOD 5
pBOD 5
bpCOD 1.6  pBOD 5

pCOD
pCOD

bpCOD 
 VSS
nbVSS  VSS  bVSS  1 
pCOD 

I valori di nbVSS e iTSS servono per il calcolo della produzione di fango
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4. Reattore Biologico
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ossidazione-nitrificazione;
bCOD rappresenta la concentrazione iniziale di substrato (S0)
nbsCOD corrisponde (come vedremo) in prima approssimazione al COD in
uscita dall’impianto quando l’impianto lavora con elevate età del fango al fine
di garantire la nitrificazione dell’ammoniaca nella vasca di ossidazione
(quando ciò ovviamente avvenga nello schema di sistemi a single sludge)
nbVSS e iTSS servono per il calcolo della produzione di fango
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4. Reattore Biologico
•
Valori Cinetiche Eterotrofi Reflui Civili
ossidazione-nitrificazione;
H sta per heterotrophic
Coeff
Tipical Value
Unit
Range
Projet Value
μH,max
6,00
d-1
3,0-13,2
6,00
KS
20,00
gbCOD/m3
5,0-40,0
20,00
YH
0,40
gVSS/gbCOD
0,3-0,5
0,40
kdH
0,2
d-1
0,06-0,5
0,2
fd
0,15
adim
0,08-0,20
0,15
rateo max crescita
Velocità di dimezzamento
Coeff. Di resa
Coeff. Decadim Endogeno
Fraz. Di biomassa rimanente
dalla lisi cellulare “cell debris”
Correggo i parametri cinetici in funzione della Temperatura di progetto (12°C) tramite :
param(T )  param(20) * (T 20)
Coeff
Tipical Value
Unit
Range
Projet Value
valori θ (μH,max)
1,07
adim
1,03-1,08
1,07
valori θ (KS)
1,00
adim
1
1,00
valori θ (kdH)
1,04
adim
1,03-1,08
1,04
μH,max(T)
3,49
d-1
KS(T)
20,00
gbCOD/m3
KdH(T)
0,146
d-1
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4. Reattore Biologico
•
•
ossidazione-nitrificazione;
A sta per autotrophic
Valori Cinetiche Autotrofi Reflui Civili
Coeff
Tipical Value
Unit
Range
Project Value
μA,max
0,75
d-1
0,20-0,90
0,75
rateo max crescita
KN
0,74
gN-NH4+/m3
0,5-1,0
0,74
Velocità di dimezzamento
YN
0,17
gVSS/gN-NH4+
0,17
0,17
Coeff. di resa
KdA
0,08
d-1
0,05-0,15
0,08
Coeff. Decadim Endogeno
KO,A
0,50
mgO2/L
0,40-0,60
0,50
Per la correzione dovuta alla temperatura utilizzo valori di letteratura:
Coeff
Tipical Value
Unit
Range
Project Value
valori θ (μA,max)
1,07
adim
1,06-1,123
1,07
valori θ (KN)
1,053
adim
1,03-1,123
1,053
valori θ (kdA)
1,04
adim
1,03-1,08
1,04
  A,MAX  N  DO 
  kd A

 ' A  


 K N  N  DO  K O , A 
N: valore finale imposto di N-NH4+ (è il primo stadio della nitrificazione
ad essere limitante; si considera la cinetica di saturazione del processo di
ossidazione dell’ammoniaca)
Assumo di progetto:
DO
2,00
gO2/mc
N
0,50
gN/mc
μA,max
(T)
0,44
d-1
KN(T)
0,49
gNH4-N/m3
kdA(T)
0,06
d-1
μ’A
0,12
d-1
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Considerando solo l’ossidazione della sostanza carboniosa:
Impongo il valore finale di COD pari a quello previsto dalla normativa (125mgCOD/L) a cui devo
togliere il valore in uscita di COD non biodegradabile (nbsCOD=38 mg/L); si tenga conto del fatto
che il substrato S è infatti espresso come bCOD
S
K S 1  kd H SRT 
SRT  H ,max  kd H   1
Da tale formula di progetto possiamo ricavare l’età del fango che permette di ottenere il valore
desiderato in uscita
  H ,max S 
1
  kdH   'H


SRT  Ks  S 
Sostituendo le costanti cinetiche riferite alla temperatura di 12°C e il valore di substrato in uscita
(87mg bCOD/L) si ottiene:
1
3.49  87

 0.146  2.69d 1
SRT
20  87
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Considerando solo l’ossidazione della sostanza carboniosa:
Si ricava dunque un’età del fango pari a :
SRT  0.37d
Tale valore va moltiplicato per un fattore che tenga conto della variabilità dei carichi. Per gli impianti
civili di medio-piccola dimensione un valore di riferimento è 1.5.
SRT  1.5  0.37  0.55d
Tale valore va confrontato con il valore di età del fango minima:
1 / SRTmin 
 H ,max S 0
K s  S0
 kd H 
3.49  240
 0.146  3.1d 1
20  240
Da cui
SRTmin  0.33d
Per garantire che non ci sia dilavamento è necessario verificare che SRT/SRT min sia maggiore di 1.5.
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Considerando anche l’ossidazione della sostanza azotata possiamo seguire lo stesso
approccio visto per la frazione carboniosa:
SRT 
1
1

 8.47d
μ' A 0.118
Per calcolare il valore di progetto si moltiplica per il fattore 1.5, trattandosi di un impianto mediopiccolo.
SRT  1.5  8.3  12.7d
Si noti come tale valore risulta superiore all’età del fango necessaria per l’ossidazione della sostanza
carboniosa. (In questo caso dobbiamo verificare comunque che il valore ottenuto sia maggiore del
SRTmin relativo al processo di nitrificazione. Nel nostro caso =2,6 d)
Con questa età del fango si calcola la concentrazione di sostanza carboniosa in uscita
S
K s (1  kd H SRT )
20(1  0.146  12.45)
mgbCOD

 1.38
SRT (  H ,max  kd H )  1 12.45( 3.49  0.146)  1
l
Tale valore risulta decisamente inferiore al limite imposto dalla normativa
Il COD nell’effluente è quindi nbsCOD+bsCODe = 38 + 1.4 = 39.4 mg/L
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Calcolo della produzione di fango
P x ,bio
QY H ( S 0  S ) ( f d )( kd H )QY H ( S 0  S ) SRT
QY A ( NO x )



1  kd H SRT
1  kd H SRT
1  ( kd A ) SRT
B
A
C
A: contributo della biomassa eterotrofa
B: contributo dei residui cellulari (fd: frazione di biomassa che si ritrova sottoforma di residui cellulari e
che deriva dal processo di decadimento endogeno)
C: contributo della biomassa autotrofa (si assume NOx=80%TKN; se anche si commette un errore è modesto
perché solitamente, nelle acque reflue civili, la biomassa autotrofa nitrificante è una bassa percentuale dei VSS)


 10400 m 3 0,40238.6 g  0,15 0,146 1  10400 m 3 0,40238.6 gO2  12,45d 

d
d
d

m 3 
m 3 

PX ,bio  kgVSS  


d 

g
g




1
1
1  0,146 12,45d  *  1000
1  0,146 12,45d  *  1000
d
kg 
d
kg 


 


 


Px ,bio  347  97  33  481kgVSS / d
 10400 m 3 0,17  30,4 g 
d
m3 


1  0,06 1 12,45d  *  1000 g 
d
kg 

 


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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Calcolo della produzione di fango
I VSS di un reattore sono dati dalla somma della biomassa attiva, VSS non biodegradabili (nbVSS)
presenti nell’influente (nbVSSin) e dai residui del decadimento cellulare (che sono anch’essi
nbVSS). Per la produzione di fango giornaliera si fa generalmente riferimento ai solidi sospesi
totali, comprensivi dei solidi sospesi volatili e dei solidi di natura inorganica (iTSS): quelli che
provengono dall’influente iTSSin e quelli che costituiscono la biomassa.
Qui il coefficiente 0.85 indica che la biomassa (che è particolato) è formata al 15% da composti
inorganici. Come avevamo visto invece fd indica una frazione (sempre del 15%) di VSS che
originariamente costituiscono la biomassa attiva e che nel processo di decadimento diventano
nbVSS.
Si avrà dunque:
Px ,TSS 
Px ,bio
0.85
 Q  nbVSS in  Q  iTSSin
Sostituendo i valori
Px ,TSS 
481 10400  9.4 10400 12


 788.5kgTSS / d
0.85
1000
1000
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Fissata l’età del fango (12.45 d) abbiamo ricavato la produzione di biomassa attiva eterotrofa
(termine A della precedente formula) XH (352 Kg VSS/d) e di solidi sospesi totali (789.3
KgTSS/d)
Da questo ultimo dato è possibile, calcolare la massa di TSS che devo tenere dentro
i reattori biologici (massa di MLTSS= mixed liquor total suspended solids):
Massa di MLTSS = 12.71 d 788.5 KgTSS/d = 10023 Kg
Quindi possiamo ricavare il volume del reattore biologico definendo una
concentrazione di solidi, il cui range è solitamente compreso fra 2 e 6 Kg/m3
Impongo MLTSS = 4 Kg/m3
V = 10023 Kg/ (4 Kg /m3 ) = 2456 m3
E il tempo di ritenzione idraulica:
HRT = V/Q = 2505 m3 / (10400 m3/d) = 5.8 h
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4. Reattore Biologico
ossidazione-nitrificazione;
Per ricavare a concentrazione di biomassa eterotrofa usiamo a questo punto l’altra
formula di progetto
SRT  Y ( S 0  S )
XH 
HRT  (1  k d  SRT )
Avendo ricavato HRT= 5.7 h, ed essendo noti tutti gli altri termini, abbiamo:
XH = 1.762 gVSS/L
La frazione di biomassa eterotrofa attiva rispetto ai solidi totali risulta pertanto
pari al 44% dei MLTSS (1.76/4=0.44)
Per dimensionare la vasca è necessario individuare un’altezza liquida. Scegliamo in questo caso un
valore pari a 4 metri. La superficie sarà quindi:
S
V
 614m 2
H
Per ogni linea si prevedono due vasche di ossidazione di superficie pari a 307 m 2
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5. Richiesta di Ossigeno
Calcolo della richiesta di ossigeno (calcolata per una linea di trattamento)
RO2  Q( So  S )  1,42 PX ,bio  4,33Q( NOx )
Richiesta per il bCOD
Richiesta per l’Azoto
Equivalente in ossigeno dei fanghi prodotti
10400 m d  238.6 g m 
3
3
RO2 kgO2  
h 

1000 g 
kg 

 1,42 *  481 kg  
d


4,33 10400 m
3
d  32,7 g m 
1000 g 
kg 

24
Tale valore rappresenta il valore di ossigeno da trasferire in vasca di ossidazione
3
 136,3kgO2 / h
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7. Sedimentatore Secondario
Calcolo del Volume del Sedimentatore Secondario
I parametri di interesse ai fini del dimensionamento della sedimentazione secondaria sono:
1) Velocità ascensionale o Carico Idraulico Superficiale (CIS)
2) Il carico dei solidi
3) Il tempo di detenzione
4) Il carico allo stramazzo
1) Faccio il dimensionamento iniziando dal CIS, sia per la portata media che per quella di punta, e poi adotto le
dimensioni maggiori:
Assumo i seguenti valori :
Range
CISmax
2,2
mc/mq*h
a Q max
2--2,50 m/h
CIS
1,1
mc/mq*h
a Q media
0,7--1,4 m/h
Xr
9000
gSST/mc
Solidi Ricircolo Fanghi
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7. Sedimentatore Secondario
Calcolo l'area richiesta per la sedimentazione.
Qab
46800
mc/d
1950 mc/h
Qmedia
15600
mc/d
650 mc/h
A
886,4
mq
a Q max
A
590,91
mq
a Q media
mq
Assunta di
progetto
A
886
A
A
Qab
46800

CIS max
24  2.2
Q
15600

CIS 24 1.1
2) Verifico l'apporto di solidi
Data la formula:
Pss 
(Q  Qr ) MLTSS
A
Qr 
Q  MLTSS
650  4

MLTSSr  MLTSS (9  4)
Dove X = 4kg/mc ; Qr=Portata di ricircolo
(Q  Qr )  MLTSS  Qr  MLTSSr
da cui:
Qr
520
mc/h
Pss
5.3
kg/mq*h
a Q media
3--7 kg/mq*h
Nel Range
Pss max
11.1
kg/mq*h
a Q max
< 9 kg/mq*h
Non Accettabile
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7. Sedimentatore Secondario
Fisso Pssmax pari a 9kgTSS/m2h e calcolo la superficie
(Q  Qr ) MLTSS (650  520)  4
A

 1098m 2
Pss
9
Considero 3 sedimentatori ciascuno con superficie pari a 366 m2
Il raggio sarà dato da:
R
366

 11m
Si considerano dunque tre sedimentatori di superficie pari a 366 m2 e diametro pari a 22 m
che tratteranno ciacsuno una portata media pari a 5200mc/d e una portata massima pari a
15600 mc/d
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7. Sedimentatore Secondario
3) Verifica del tempo medio di residenza
Idraulica
4) Verifica carico allo stramazzo
Definita la superficie, il tempo di residenza è legato
all'altezza d'acqua.
Assumo
H
Range
3
m
Altezza d'Acqua
Q
Lst
2,5--6 m
Per ciascuna delle tre vasche si ha che:
Calcolo
R=11m
V
3843
mc
θh
2,8
h
Ok
2,5--3 h
θhmin
1.3
h
Ok
> 50 min
totale
V  A  H  1098  3  3294m
3
V
3294
H 

 2.8h
Q  Qr 650  520
 H min 
Cst 
V
3294

 1.3h
Qmax  Qr 1950  520
la lunghezza di stramazzo che per le vasche
circolari è pari alla circonferenza sarà data da:
Lst=70m
Per cui:
Cst=74.3 m3/md
<125 m3/md
Cstmax=22.9 m3/md <250 m3/md
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8. Disinfezione Finale
Scelte di progetto:
• elevata capacità di inattivazione batterica ;
• residui tossici pressochè assenti;
Prodotto: Acido peracetico
Ipotizzo da letteratura una concentrazione ed un tempo di contatto di progetto:
Range
Progetto
Concentrazione
2-10 mg/l
7
mg/l
Tempo Contatto
(T)
5-30 min
15
min
n.b. sono necessari test sul refluo
specifico per determinare al meglio i
valori ottimali
(a Qmax)
Dimensionamento di una vasca di disinfezione che garantisca tale tempo di contatto:
Impongo delle proporzioni geometriche idonee per un Plug-Flow Reactor (θh = V/Q), in
modo da garantire un tempo di contatto costante.
L/b
40/1
L/h
40/1
(Da letteratura)
L = lunghezza del percorso che deve compiere l'acqua;
b = larghezza di un setto;
h = altezza liquida dell'acqua;
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8. Disinfezione Finale
Scelgo di realizzare due linee parallele:
Qmed
15600
mc/d
Qa
93600
mc/d
Ammessa all'impianto
n°linee
2
Qpr
46800
mc/d
Di progetto per una linea
Qpr
32,5
mc/min
Acido peracetico
3Q
3Q
b
l
Scelgo il N° di setti per una linea:
n=8
Errore 2 Linee
Siano:
L = lunghezza del percorso che deve compiere l'acqua;
b = larghezza di un setto;
h = altezza liquida dell'acqua;
l = lunghezza di una vasca;
n = numero setti di una vasca;
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8. Disinfezione Finale
Calcolo il volume necessario e poi, date le proporzioni imposte, calcolo le altre dimensioni:
V  Q pr * T
V  L *b * h 
3
L
40 * 40
L
l 
n 1
(Per il calcolo di "h" e "b" sfrutto L/b e L/h)
Verifica velocità orizzontale a Q media:
Range
Vo
2,0
m/min
2-4,5 m/min
v0 
Q
bh
V
488
mc
L
92,1
m
l
10,2
m
b
2,3
m
h
2,3
m