PRIMER IZBORA HIDROMAŠINSKE OPREME STANICE ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA TIPA SBR

EXAMPLE OF HYDROMECHANICAL EQUIPMENT CHOICE FOR WASTE WATER PURIFICATION STATION TYPE SBR

S. Panovski* i G. Janevska*

Tehnički fakultet, I.L. Ribar bb, 7000 Bitola, R. Makedonija*

Abstract: Waste water purification station type SBR (Sequencing Batch Reactor) implies a number of hydropumps, which are mainly work as sunken hydropamps. The article presents a short description of one purification station of this type. The hydraulic calculation and pump selection (choice) are given for all hydropumps of this station. Moreover, the article also presents the choice of other main hydromechanical equipment - the choice of type and scheme of compressed air intake together with the aeration membrane elements and the compressor as well.

Key words: waste water, purification station, SBR technology

1. UVOD

SBR (Sequencing Batch Reactor) tehnologija pretstavlja sistem bioaktivnog mulja koji radi u vremenskim okvirima umesto u prostornim, kakav je slučaj kod ostalih klasičnih tehnologija. Razlika SBR i klasične tehnologije je u tome da kod SBR tehnologije procesi izednačenja, biološkog tretmana i sekundarnog odmuljivanja odvijaju se u jednom bazenu sa vremenski upravljanih sekvenci, dok kod klasične tehnologije ovi se procesi odvijaju istovremeno u različitim bazenima (najmanje dva).

SBR tehnologija je prvi put primenjena pre više od 50 godina u obliku takozvanog oksidacionog rova, da bi zatim bila istisnuta radi izvesnih nedostataka kao: teškoće regulacije sadržaja mulja i u vezi toga sekundarno zagađivanje efluenta. Tokom vremena pokazalo se da su ovi nedostatci zanemarljivi u odnosu na uštedu radi izgradnje jednog bazena, osobito kod manjih objekata. S druge strane, tendencija je bila da se pomenuti nedostatci prevaziđu primenom specijalnih konstrukcija odvoda prečišćene vode. Pored toga, današnji trend automatizacije ispusta ide u prilog SBR postrojenjima s obzirom da vremenski vođeno upravljanje može se dobro realizovati pomoću automatike.

2. OPIS POSTROJENJA

Dimenzionisanje stanice za prečišćavanje pretstavlja odgovoran i kompleksan postupak koji uključuje veliki broj relevantnih parametara. Dimenzionisanje postojećih bazena gde će se sprovoditi proces oksidacije organskih materija, kao i procesi nitrifikacije i denitrifikacije je izvršeno na osnovu projektnih parametara (tabela 1). Sistem tretmana otpadne vode sastoji se

od nekoliko sukcesivno vezanih tehnoloških procesa: priprema i primarni tretman (gruba rešetka, primarni dekanter, bazen za izednačenje); biološki tretman (SB reaktor sa mogućnostima za denitrifikaciju i nitrifikaciju, i sekundarni dekanter), (sl.1).

smer vode koja se tretira

baj pas veza

odvod taloga i mulja

1. Potopna pumpa za tečnost iz šahte prema taložniku 2. Potopna pumpa za pesak (1-2 puta godišnje) 3. Potopne pumpe za tečnost iz bazena za egalizaciju prema biotretmanu 4. Potopna pumpa za odvod taloga u bazenu za taloženje 5. Potopna pumpa za tečnost iz bazena za taloženje prema bazenu za egalizaciju 6. Centrifugalna pumpa za tečnost iz biološkog tretmana prema izlaznoj šahti 7. Dozer pumpa za hlor 8. Kompresor 9. Difuzori 10. Kontejner

Slika 1 - Hidromašinska oprema

2.1. Primarna sedimentacija i izednačenje (egalizacija)Influent otpadne vode, pre ulaza u SB reaktor prolazi kroz grubu i finu rešetku, a zatim u prvi deo bazena za primarnu sedimentaciju. Tu se talože suspendirane i koloidne častice. Dalje, voda gravitacionim putem ide u drugi deo bazena - deo bazena za izednačenje (egalizaciju). Talog suspendiranih i koloidnih častica (mulj) iz prvog dela bazena za primarnu sedimentaciju, jedanput godišnje se pomoću pumpe čisti i deponira u kontejner.

2.2. SB reaktorNakon procesa hidrauličkog i organskog izednačenja sirove otpadne vode u bazenu za egalizaciju, pomoću pumpe voda se prebacuje u SB reaktor. Automatskim uključenjem sistema aeracije otpočinje proces biooksidacije sa nitrifikacijom organskih materija prisutnih u vodi. Nakon biooksidacionih procesa, aeracioni sistem se isključuje i proces denitrifikacije otpočinje taloženjem (odmuljavanjem). Supernatant, t.j. voda iznad nataloženog mulja, pomoću pumpe ispušta se u recipijent, a višak mulja 1 do 2 puta mesečno ispumpava se u bazen za mulj. Prečišćena voda, na zahtev investitora (ma da se to već ne praktikuje u zapadnim zemljama) pre ispuštanja u recipijent, hlorira se.

2.3. Dekanter (taložnik)Prečišćena voda iz biološke zone pomoću pumpe ispumpava se u dekanter (taložnik). U dekanteru mulj se stabilizuje u toku mesec dana, a zatim se pomoću cisterne iznosi iz dekantera. Stabilizovani mulj može se koristiti kao organsko đubrivo (uz primenu hemiske analize), može se kompostirati ili deponirati u najbližu deponiju (ne preporučuje se).

Tabela 1. Projektne podatke - baza tehnološkog rešenjaKomponenta Projektna vrednostProtok sirove vode 400 m3/danRedukcija BPK5 > 75 %Organsko opterećenje vode u biološki deo BPK5 130 kg/danOrgansko opterećenje prečišćene vode izraženo kao BPK5

(10 - 25) mg O2/l

Izlaz BPK5 (10 - 30) kg/danOtstranjen BPK5 120 kg/danVolumen SB reaktora 84 m3

Visina vodenog stuba 2,8 mKoncentracija bioaktivnog mulja u SB reaktora 3 g/lSpecifična produkcija mulja (0,64 - 0,85) kgCC/kgCODProdukcija mulja 156 kg/dan COD + 12 kg/dan CMKoličina azota u vodi iz biološkog bazena 60 mg/lN-NH4 u influenta (0 - 10) mg/lN-NO3 u influenta (5 - 30) mg/lPotrebna specifična količina kiseonika u SB reaktora (10 - 25) mgO2/l Način unošenja vazduha u aeracionim delovima membranskiKontrola aeracije direktna

3. HIDROMAŠINSKA OPREMA

Stanica za prečišćavanje (sl.1) sastavljena je od dve zasebne celine različitog materijala

ovisno o procesu koji se obavlja u određeni deo. Izbor opreme koja se koristi u stanici načinjen je na bazi potrebnog kapaciteta i

volumena iste, kao i na bazi potrebnog vremetrajanja svakog procesa pojedinačno. Za rad postrojenja potrebno je 9 pumpi, jedna duvaljka i 44 difuzora. Predviđena je primena centrifugalnih i potopljenih pumpi proizvođača „Lovara”, duvaljka „FPZ” i difuzora „Aeromiks”.

Dovodna pumpa (P1) ispumpava otadnu vodu iz sabirne šahte br. 2 kroz grubu i finu rešetku u bazen za egalizaciju gdje se odvija primarno taloženje peska i ostalih častica. U ovom delu talog se otstranjuje pomoću potopljene pumpe (P2) 1-2 puta godišnje, a mulj se ispumpuva u kontejner postavljen izvan bazena. Kapacitet pumpe P1 je dmenzionisan tako da se može osigurati maksimalno hidrauličko vreme zadržavanja (HRT). U bazen su postavljeni i davači niskog i visokog nivoa vode koji uključuju ili isključuju pumpe br. 3. Iz ovog bazena, pomoću 3 potopljene pumpe (P-3) voda se prebacuje u nadzemni kontejner gdje se vrši biološki tretman - aeracija pomoću duvaljke i difuzora, a vremetrajanje procesa kontrolira se tajmerom. U toku dana višak mulja se potopljenom pumpom (P-4) ispumpava u taložni bazen. Nakon određenog vremena pomoću pumpe (P-6) površinska voda se kroz šahte izbacuje u recipijent. Rad ove pumpe kontrolira se davačima niskog i visokog nivoa vode. Pre ispusta u izlaznoj šahti voda se hlorira pomoću dozer-pumpe (P-7). Mulj iz dekantera izbacuje se nekoliko puta tokom meseca pomoću za to namenjene cisterne u kojoj se radi dezinfekcije ubacuje tačno određena količina gašenog kreča (kalcijum-hidroksida). Višak vode iz dekantera potopnom pumpom (P-5) prepumpava se u egalizacioni bazen.

4. HIDRAULIČNI PRORAČUNI I IZBOR OPREME

4.1. Proračun i izbor pumpaHidraulični proračun i izbor pumpa realizovan je sledećim postupkom: Za svaki cevovod i odgovarajuća pumpa određena je karakteristika cevovoda. U preseku karakteristke cevovoda i karakteristike pumpe određena je radna tačka pumpe, t.j. protok i napor te pumpe. Ove vrednosti se upoređuju sa datim nominalnim vrednostima, pa tako je ostvaren pravilan izbor pumpe. Pri tome, iz mogućih izbora različitih pumpi vodilo se računa da radna tačka bude u optimalno radno područje pumpe što je posebno značajno sa stanovišta energetske efikasnosti postrojenja.

Konkretnije, postupak proračuna počinje podatcima o željenom protoku ( ) pumpe, visine dizanja (H), dužine (L) i prečnika (d) cevovoda, kao i ekvivalentne apsolutne hrapavosti ( ) cevovoda i kinematske viskoznosti ( ) vode. Karakteristika cevovoda određuje se pomoću jednačine specifične energije:

[J/kg] , t.j. jednačinom napora: [m] .Za date podatke, u radno područje pumpe proračun je izveden za nekoliko tačaka t.j. različitih protoka pomoću kojih se crta karakteristika cevovoda. Treba napomenuti da su radi preciznosti za svake tačke proračuna određeni Rejnoldsov broj i odgovarajući koeficijenat m cevovoda.

Na dijagramima (sl.2) preseci karakteristike cevovoda i karakteristike pumpe daju radnu tačku pumpe. Na taj način izvršen je izbor sledećih pumpi:

Pumpa 1: DOMO 10 T ( ) ; Pumpa 2: DOMO 7 ( ) ;Pumpa 3: DL 160 ( ) ;Pumpa 4: DOMO 7 ( ) ;Pumpa 5: DOMO 7 ( ) ;Pumpa 6: FHS4 100-200/40 .

Slika 2 - Radne karakteristike pojedinih pumpa i cevovoda

PUMPA 1 PUMPA 2

PUMPA 3 PUMPA 4

PUMPA 5 PUMPA 6

Pumpa MPD-10: Kao dozir pumpa za hloriranje taloga izabrana je standardna pumpa MP 10-10 sa: protokom , pritiskom i snage .

4.2. Proračun i izbor difuzoraIzabrani su membranski difuzori firme TECNECO SERVICE s.a.s tipa AEROFLEH AFD 270. Karakteristike ovih difuzora dati su u tab.2. Usvojeni broj difuzora je 44, a isti je usvojen na bazi parametara o: potrebi kiseonika u procesu (5 mg O2 / l), potrebi vazduha u procesu aeracije (180 m3 / h), srednji kapacitet jednog difuzora (4 m3 / h).

Tabela 2. Karakteristike difuzora Difuzor Priključak Dijametar Broj otvora Površina aeracije

AFD 270 3/4 " M 270 mm 6600 0,038

4.3. Izbor kompresoraZa dati protok vazduha i maksimalnog nadpritiska do 400 hPa izabran je kompresor firme FPZ tipa SCL K07 model K07-MC sa karakteristikama, tab.3.

Tabela 3. Karakteristike kompresora Model max protok m3/h Instalirana snaga kW max nadpritisak hPa

K07-MC 414 9,5 400

5. ZAKLJUČAK

Pri projektovanju stanica za prečišćavanje otpadnih voda, posebno kod manjih jedinica izbor hidromašinske opreme često se prepušta isporučiocu ove opreme ili se vrši izbor bez prethodnih hidrauličkih proračuna. Rezultat takvog rada je često neodgovarajući izbor hidromašinske opreme naročito pumpi.

S druge strane projektanti ovakvih postrojenja, koji uobičajeno nisu mašinske struke, ne pridaju potrebni značaj ovoj problematici pa da bi bili sigurni obično predimenzionišu hidromašinsku opremu. Razume se, u tom slučaju postrojenje će raditi, pumpe će raditi, ali će trošiti više električne energije, a sama investicija biće skuplja. Zbog ovoga u ovom radu napravljen je pokušaj da se da potrebni značaj pravilnog izbora hidromašinske opreme koji treba da se zasniva na odgovarajućim proračunima. To je ilustrovano na konkretnom primeru.

REFERENCE

[1] Izveden proekt za prečistitelna stanica za otpadni vodi za s.Ratavci, Zletovo, Ivanov inženering, Bitola, 2005.

[2] Panovski, S.: Hidraulika i hidraulični mašini, Univerzitet vo Bitola, Tehnički fakultet - Bitola, 1988.

[3] Metcalf & Eddy: Wastewater Engineering, McGraw-Hill International Editions, Third Edition, 1991.

[4] Katalog proizvođača Lowara, Italija.[5] Katalog proizvođača Tecneco service s.a.s, Italija.[6] Katalog proizvođača FPZ, Italija.