Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze Esercitazione Dimensionamento di un Impianto di Depurazione delle Acque Reflue Prof. Claudio Lubello Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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. Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Università degli Studi di Firenze Dipartimento Ingegneria Civile 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; Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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. Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Università degli Studi di Firenze Dipartimento Ingegneria Civile 2. Dimensionamento Pretrattamenti Dimensionamento della Grigliatura Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Università degli Studi di Firenze Dipartimento Ingegneria Civile 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): Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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. Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Da Sedim I COD 300 g/mc Da Sedim I bCOD/BOD5 1,60 adim Assunto (Lezione sul BOD5) sBOD5 70 g/mc Misurato pBOD5 80 g/mc Calcolato (per differenza) sCOD/COD 0,50 adim Misurato TSS 75 g/mc Da Sedim I VSS/TSS 0,84 adim Misurato VSS 63 g/mc Calcolato TKN 38 g/mc Dato T 12 °C T di progetto COD pCOD sCOD COD = bCOD + nbCOD bCOD = bsCOD + bpCOD nbCOD = nbsCOD + nbpCOD TSS = VSS + iTSS TSS = bVSS + nbVSS + iTSS FS = 1,50 adim p: particolato; s: solubile b: biodegradabile; nb: non biodegradabile Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 = sCODe* 38 = (150-1.670) g/m3 bpCOD/pCOD 0,85 = (1.680/150) g/m3 nbVSS 10.4 =((1-0.84)63) g/m3 iTSS 11,3 = (75-63.7) g/m3 iTSS TSS VSS E’ possibile ipotizzare in bVSS bpCOD VSS pCOD prima approssimazione Concentrazione iniziale di substrato So nbCOD COD bCOD nbsCOD sCODe sCOD bsCOD sCODe sCOD 1.6 sBOD5 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 •sCODe corrisponde in prima approssimazione al COD in uscita dall’impianto •I valori di nbVSS e iTSS servono per il calcolo della produzione di fango Università degli Studi di Firenze 4. Reattore Biologico Dipartimento Ingegneria Civile ossidazione-nitrificazione; bCOD rappresenta la concentrazione iniziale di substrato (S0) nbsCOD corrisponde (come vedremo) in prima approssimazione al COD in uscita dall’impianto nbVSS e iTSS servono per il calcolo della produzione di fango Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 4. Reattore Biologico • • ossidazione-nitrificazione; H 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 μA 0,12 d-1 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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=sCODe=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 kd 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 il fattore di sicurezza 1.5 per ottenere il valore di progetto 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 4. Reattore Biologico ossidazione-nitrificazione; Considerando anche l’ossidazione della sostanza azotata: SRT 1 1 8.3d μ A 0.12 Per calcolare il valore di progetto si moltiplica per il fattore di sicurezza SRT 1.5 8.3 12.45d Si noti come tale valore risulta superiore all’età del fango necessaria per l’ossidazione della sostanza carboniosa. 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 sCODe* Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 la biomassa autotrofa nitrificante è una bassa percentuale dei VSS) 10400 m 3 0,40238.6 g 0,15 0,146 1 10400 m 3 0,40238.6 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 352 96 31 479kgVSS / d 10400 m 3 0,17 30,4 g d m3 1 0,06 1 12,45d * 1000 g d kg Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 479 10400 10.4 10400 11.3 789.3kgTSS / d 0.85 1000 1000 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze Fissata l’età del fango (12.45 d) abbiamo ricavato la produzione di biomassa attiva eterotrofa XH (352 Kg VSS/d) e di solidi sospesi totali (789.3 KgTSS/d) E’ possibile calcolare la massa di TSS che devo tenere dentro i reattori biologici: Massa TSS = 12.45 d 789.3 KgTSS/d = 9827 Kg TSS Impongo MLTSS = 4 Kg/m3 Range 2-6 Kg/m3 Quindi possiamo ricavare il volume dei reattori V = 9827 KgTSS/ 4 Kg TSS m3 = 2456 m3 E il tempo di ritenzione idraulica: HRT = V/Q = 2456 m3 / (10400 m3/d) = 5.7 h Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 4. Reattore Biologico ossidazione-nitrificazione; La concentrazione di biomassa eterotrofa è data da XH SRT Y ( S 0 S ) HRT (1 k d SRT ) Avendo fissato la concentrazione dei solidi in vasca pari a MLTSS = 4 gTSS/L si ottiene: XH = 1.780 gVSS/L La frazione di biomassa eterotrofa attiva rispetto ai solidi totali risulta pari al 44% Ipotizzando un’altezza liquida pari a 4 metri, la superficie sarà pari a: S V 617m 2 H Per ogni linea si prevedono due vasche di ossidazione di superficie pari a 308 m 2 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 3 10400 m 3 238.6 g 4,33 10400 m 30,4 g 3 3 d d m m 1,42 * 479 kg d 1000 g 1000 g kg kg kgO 2 RO2 188.8kgO 2 / h h 24 Tale valore rappresenta il valore di ossigeno da trasferire in vasca di ossidazione Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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/md <125 m3/md Cstmax=22.9 m3/md <250 m3/md Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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; Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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; Dipartimento Ingegneria Civile Università degli Studi di Firenze 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 bh V 488 mc L 92,1 m l 10,2 m b 2,3 m h 2,3 m