2 1 2 3 e book

ΜΑΘΗΜΑΤΑ eLEARNI NG ΓΙ Α ΤΟΝ ΛΕΙ ΤΟΥΡΓΟ ΤΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ ΒΙ ΟΛΟΓΙ ΚΟΥ ΚΑΘΑΡΙ ΣΜΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙ Ο 2.

12.

22.

3

ΚΥΡΙΕΣΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

1

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2. ΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

2.1 Εισαγωγή Εξηγώντας τις φάσεις επεξεργασίας (πρωτοβάθμια , δευτεροβάθμια κτλ) εξηγούμε ορισμούς 2.1.1 Επισκόπηση Σε κάθε οικισμό παράγονται υγρά και στερεά απόβλητα αλλά και αερολύματα. Τα αστικά υγρά απόβλητα (λύματα) προέρχονται στην ουσία από το νερό που τροφοδοτείται σε έναν οικισμό αφού πρώτα χρησιμοποιηθεί σε πολλές χρήσεις. Ανάλογα με την πηγή προέλευσης τα υγρά απόβλητα ορίζονται σαν τα υγρά με διάφορους ρύπους, που παράγονται και απομακρύνονται από κατοικίες, ιδρύματα εμπορικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις μαζί με τα υπόγεια ύδατα επιφανειακά νερά και όμβρια ύδατα που πιθανώς υπάρχουν στην περιοχή.

Fig.2.1.1 Σχηματικό διάγραμμα αποχετευτικού δικτύου

Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003

2

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Όταν τα ανεπεξέργαστα λύματα παραμένουν για αρκετό χρόνο , υφίστανται σήψη και η αποσύνθεση του οργανικού υλικού που περιέχουν οδηγεί στη δημιουργία οχληρών καταστάσεων με παραγωγή δύσοσμων αερίων. Επιπροσθέτως τα ανεπεξέργαστα ακάθαρτα νερά περιέχουν παθογόνους μικροοργανισμούς που προέρχονται από το ανθρώπινο εντερικό σύστημα. Τα υγρά απόβλητα περιέχουν επίσης θρεπτικά συστατικά τα οποία επιταχύνουν την ανάπτυξη υδρόβιων φυτών ενώ μπορεί να περιέχουν τοξικά συστατικά ή ενώσεις που δυνητικά μπορεί να είναι μεταλλαξιογόνες ή καρκινογόνες. Για αυτούς τους λόγους η άμεση και χωρίς οχλήσεις απομάκρυνση των υγρών αποβλήτων από τον οικισμό, και η σωστή διαχέιριση τους (συλλογή, επεξεργασία και επαναχρησιμοποιήση ή διάθεση στο περιβάλλον) είναι απαραίτητη προκειμένου να προστατευτεί η δημόσια υγεία και το περιβάλλον. Η τεχνολογία επεξεργασίας αποβλήτων είναι ο κλάδος της περιβαλλοντικής μηχανικής στον οποίο εφαρμόζονται οι βασικές αρχές της επιστήμης και της μηχανικής με σκοπό την επίλυση των θεμάτων που σχετίζονται με την επεξεργασία και την επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων. Ο κύριος στόχος της τεχνολογίας επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων είναι η προστασία της δημόσιας υγείας ,με τέτοιο τρόπο ώστε να λαμβάνονται υπόψη περιβαλλοντικές, οικονομικές κοινωνικές και πολιτικές παράμετροι. Για την προστασία της δημόσιας υγείας και του περιβάλλοντος είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τα εξής: 1) τα συστατικά των λυμάτων 2) τις επιπτώσεις των συστατικών όταν τα λύματα διατίθενται στο περιβάλλον 3) η μετατροπή και η μακρόχρονη εξέλιξη των συστατικών στις διεργασίες επεξεργασίας 4) οι μέθοδοι επεξεργασίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση ή εξουδετέρωση των συστατικών που περιέχονται στα απόβλητα και 5) οι μέθοδοι για αξιοποίηση ή σωστή διάθεση των στερεών που παράγονται από τα συστήματα επεξεργασίας. Για μια καλύτερη κατανόηση του αντικειμένου παρατίθεται γενική ορολογία και ακολουθούν 1) μια συζήτηση για τα θέματα που χρειάζεται να αντιμετωπιστούν κατά τον προγραμματισμό, το σχεδιασμό και την υλοποίηση των συστημάτων διαχείρισης υγρών αποβλήτων και 2) η υφιστάμενη κατάσταση και οι νέες τάσεις στις τεχνολογίες επεξεργασίας των λυμάτων. Σε τι στοχεύουμε με την Επεξεργασία Λυμάτων Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι πολύ αναγκαία για τους παραπάνω λόγους: Κύρια αποτελέσματα της επεξεργασίας λυμάτων είναι: 1) Μείωση των βιοδιασπώμενων οργανικών ουσιών που απορρίπτονται στο περιβάλλον: (δηλ.οργανικών ουσιών που περιέχουν άνθρακα, άζωτο, φώσφορο και θείο σε οργανική σύνθεση και πρέπει με οξείδωση να μετατρέπονται σε αέρια/ανόργανα ή στεθροποιημένα υλικά τα οποία είτε απελευθερώνονται ή παραμένουν στα καθαρισμένα λύματα.

2)Μείωση της απόρριψης των θρεπτικών στο περιβάλλον: Τα θρεπτικά συστατικά όπως το άζωτο και ο φώσφορος από τα λύματα εμπλουτίζουν υδάτικά συστήματα και

3

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

αναπτύσσουν ευτροφισμό (υπερανάπτυξη των φυκών και των άλλων υδρόβιων φυτών, τα οπόιακαταναλώνουν το οξυγόνο του νερού καιπροκαλούν ασφυξία σε ανωτερη υδρόβια ζωή (ψάρια και άλλους οργανισμούς).

3) Εξάλειψη των παθογόνων μικροοργανισμών:: Οι μικροργανισμοί που προκαλούν ασθένειες σε φυτά, ζώα και ανθρώπους ονομάζονται παθογόνοι. Λέγονται μικροργανισμοί, επειδή είναι πολύ μικροί για να είναι φαίνονται με γυμνό μάτι. Παραδείγματα μικροοργανισμών περιλαμβάνουν βακτήρια (π.χ. Vibro cholerae),ιούς (π.χ. εντεροϊό, της ηπατίτιδας Α και τον ιό E), μύκητες (π.χ. candida albicans), πρωτόζωα (π.χ.

Entamoeba hystolitica, giardia lamblia) και helminthes (π.χ. Schistosoma mansoni, Asaris lumbricoides). Αυτοί οι μικροοργανισμοί απλορρίπτονται σε μεγάλες ποσότητες στα κόπρανα των μολυσμένων ζώων και ανθρώπων (Awuah and Amankwaa-Kuffuor, 2002).

4)Ανακύκλωση-επαναχρησιμοποίηση νερού: Το νερό είναι σήμερα σε ανεπάρκεια (τοπικα και χρονικά) π. Στο τελευταίο μισό του 20ου αιώνα, ο πληθυσμός έχει αυξηθεί με αποτέλεσμα την υπερκατανάλωση στους ήδη περιορισμένους υδάτινους πόρους. Η αστικοποίηση έχει αλλάξει επίσης τον αγροτικό χαρακτήρα πολλών περιοχών. Αύξηση του πληθυσμού σημαίνει περισσότερη τροφή που πρέπει να καλλιεργηθεί για τον αυξανόμενο πληθυσμό και τη γεωργία. Όπως γνωρίζουμε ο άνθρωπος είναι ο μεγαλύτερος χρήστης του διαθέσιμου νερού που σημαίνει ότι η οικονομική ανάπτυξη θέτει νέες απαιτήσεις για τα διαθέσιμα αποθέματα νερού. Η χρονική και χωρική κατανομή του νερού είναι διαφορετική από τις ανάγκες του ανθρώ σωστή διαχείριση του είναι προϋπόθεση σήμερα για επάρκεια σε κάθε περιοχή για όλες τις χρήσεις και για όλες τις εποχές. Από: Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003

1-1

Ορολογία

Στη βιβλιογραφία αλλα και στην κρατική νομοθεσία έχουν καθιερωθεί ειδικά ονόματα και όροι για τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων.Ονόματα για σημαντικές έννοιες και όρους στον τομέα της διαχείρισης των υγρών αποβλήτων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (Table 1-1.) Σε ορισμένες περιπτώσεις υπάρχει σύγχυση και διαφορετικές αντιλήψεις σχετικά με τη χρήση των όρων

επιμολύνσεις- contaminants, προσμίξεις - impurities, και ρύποι -

pollutants, οι οποίοι συχνά χρησιμοποιούνται κατά περίπτωση.

Για να αποφευχθεί η

σύγχυση ο όρος συστατικό - constituent χρησιμοποιείται και αναφέρεται σε χημική ένωση όπως το νερό ή η αμμωνία ή στοιχείο όπως το οξυγόνο ή το άζωτο.

Ο όρος

χαρακτηριστικό - characteristic αναφέρεται σε μια ομάδα συστατικών, με βάση τις ιδιότητες τους , όπως τα φυσικά ή βιολογικά χαρακτηριστικά. Ο όρος “sludge” : ιλύς ή λάσπη

έχει χρησιμοποιηθεί για πολλά χρόνια για να

προσδιοριστούν τα εναπομένοντα στερεά που παράγονται κατά την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων. Το 1994, η WEF (USA)- Water Environment Federation υιοθέτησε

4

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

μια πολιτική σύμφωνα με την οποία ο όρος βιοστερεά “biosolids” ορίζεται ως το κυρίως οργανικό στερεό υλικό που προκύπτει από την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και το οποίο μπορεί να ανακυκλωθεί αποτελεσματικά. Έτσι ως στερεά “solids” ορίζονται τα εναπομένοντα υλικά από την επεξεργασία. Τα στερεά, που έχουν υποστεί κάποια επεξεργασία ώστε να είναι επαρκώς σταθεροποιημένα κατάλληλα για ωφέλιμη χρήση ή διάθεση στο περιβάλλον,

ονομάζονται βιοστερεά “biosolids.”. Οι όροι στερεά και

βιοστερεά χρησιμοποιούνται ευρέως και ο όρος λάσπες ή ιλύες “sludge” χρησιμοποιείται ακόμα σε ανεπεξέργαστα στερεά υλικά και σε υπολείμματα χημικών.

Πίνακας 2.1.1 Ορολογία που χρησιμοποιείται συνήθως στην τεχνολογία επεξεργασίας υγρών αποβλήτων _________________________________________________________________ _____________________ όρος

ορισμός

_________________________________________________________________ _____________________ Βιοστερεά (Biosolids)

Κατηγορία Α βιοστερεών (Class A biosolids) Κατηγορία Α βιοστερεών (Class B biosolidsb)

Οργανικό υδαρές ή αφυδατωμένοπροΙόν υγρών αποβλήτων το οποίο παραμένει ως υπόλειμμα μετά τη βιολογική ή χημική σταθεροποίηση των στερεών έτσι ώστε να γίνουν κατάλληλα για αποδοτική χρήση . Βιοστερεά στα οποία ο πληθυσμός των παθογόνων μικρ/σμών ελαττώνεται κάτω από τα υφιστάμενα όρια ανίχνευσης. Βιοστερεά στα οποία ο πληθυσμός των παθογόνων μικρ/σμών έχει μειωθεί σε επίπεδα που δεν απειλείται η δημόσια υγεία και το περιβάλλον . Τα στερεά αυτά μπορούν να διατεθούν σε καταναλωτές (σε σάκκουσ ή σε κονταινερ) και να χρησιμοποιηθούν σε κήπους, άνθη ή και σε καλλιέργειες

Χαρακτηριστικά Αποβλήτων Characteristics of the wastewater)

Γενική κατηγορία που περιλαμβάνει φυσικά, χημικά, βιολογικάκαι βιοχημικά χαρακτηριστικά

Σύνθεση (Composition)

Η συνολική-μακροσκοπική εμφάνιση και συμπεριφορά των λυμάτων που περιλαμβάνει τα φυσικά χημικά και βιολογικά συστατικά

5

NIREAS Συστατικά (Constituents)c

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3 ουσίες ή συστατικά ή βιολογικές παράμετροι όπως αιωρούμενα στερεά ή αμμωνιακό άζωτο

Επιμολύνσεις (Contaminants) Συστατικά που περιέχονται στο ακάθαρτο νερό που καταλήγει στην αποχέτευση, μετάτις διάφορες χρήσεις του στο σπίτι ή στην πόλη. Απολύμανση Disinfection

Η μείωση, με φυσικό ή χημικό τρόπο , των μικροοργανισμών που προκαλούν ασθένειες

Εκροή (Effluent)

Το καθαρισμένο απόνερο μετά από μια επεξεργασία.

Μη σημειακές πηγές

Πηγές ρύπανσης οι οποίες προέρχονται όχι από μια συγκεκριμένη πηγή, αλλά από ποικίλες εστίες και εκτείνονται σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή

(Nonpoint sources) Ακαθαρσίες (Impurities)

Ρύποι που που προστίθενται στο νερό πόλης κατά τη χρήση του (και το καθιστούν ακατάλληλο για ύδρευση).

Θρεπτικά συστατικά (Nutrients)

Στοιχεία βασικά για την ανάπτυξη των φυτών και των ζώων. Τα θρεπτικά συστατικά στα υγρά απόβλητα συνήθως άζωτο και φωσφόρος, μπορούν να προκαλέσουν σε ανεπιθύμητη υπερανάπτυξη κατωτέρων (κυρίως φυτικών) οργανισμών σε βάρος ανώτερων ζωικών οργανισμών, σε λίμνες και άλλα υδατικά συστήματα με μικρή ανανεωσιμότητα, οξυγόνωση και αυτοκαθαρισμό . Συνέπεια είναι η ασφυξία και ο θάνατος ανωτέρων οργανισμών και επιπτώσεις στην οικολογική ισορροπία του υδατικού αποδέκτη.

Παράμετρος (Parameter)

Μετρήσιμο μέγεθος , όπως πχ η θερμοκρασία.

Σημειακές πηγές (Point sources)

Ρυπαντικά φορτία που εκρέουν σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία από οχετούς, εκβολες και αγωγούς μεταφοράς από εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών ή Βιομηχανικών λυμάτων .

Ρύποι (Pollutants)

Συστατικά που προστίθενται στο νερό τροφοδοσία κατά τη χρήση του συνέχεια

6

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Πίνακας 2.1.1 (συνέχεια)

_________________________________________________________________ _____________________ όρος

ορισμός

_________________________________________________________________ _____________________ Ανάκτηση (Reclamation)

Επεξεργασία λυμάτων για επαναχρησιμοποίηση ή η διαδικασία της επαναχρησιμοποίησης επεξ. Υγρών αποβλήτων

Ανακύκλωση (Recycling)

Επαναχρησιμοποίηση επεξ. υγρών αποβλήτων και των βιοστερεών σε ωφέλιμες χρήσεις

Επανακαθαρισμός (Repurification)

Επεξ. Υγρών αποβλήτων σε επίπεδο κατάλληλο για ποικίλες εφαρμογές συμπεριλαμβανομένης της άμεσης και έμμεσης χρήσης ως πόσιμο νερό

ή ανώτερη επεξεργασία

Επαναχρησιμοποίση (Reuse) Ωφέλιμη χρήση ανακτηθέντων ή επανακαθαρισμένων λυμάτων ή σταθεροποιημένων βιοστερεών Ιλύς (Sludge)

Στερεά που απομακρύνονται από τα υγρά απόβλητα κατά την επεξεργασία. Αυτά που υφίσταται επιπλέον επεξεργασία καλούνται βιοστερεά.

Στερεά (Solids)

Υλικά που απομακρύνονται από τα υγρά απόβλητα με διαχωρισμό με τη βοήθεια της βαρύτητας (από δεξ. καθίζησης, παχυντές, λίμνες επεξεργασίας) καθώς και το στερεό υπόλειμμα που προέρχεται από διεργασίες αφυδάτωσης

__________________________________________________________________ ____________________ a

Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998)

b

U.S. EPA, 1999

c

To avoid confusion the term “constituents” will be used in this text in place of contaminants, impurities, and pollutants.

Table 2.1.2 Επίπεδα επεξεργασίας λυμάτων Στάδιο επεξεργασίας

περιγραφή

7

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Προκαταρκτική επεξεργασία ή προεπεξεργασία

Απομάκρυνση των μεγάλου μεγεθους "αδρομερών" υλικών που περιέχονται στα λύματα όπως τα κουρέλια, ξύλα ,επιπλέοντα υλικά, επίσης χαλίκια άμμος και τα λίπη-λάδια τα οποία μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα, στη λειτουργία, στη συντήρηση των συστημάτων και των μονάδων. (με εσχαρες,κόσκινα, λιποσυλλέκτη, αμμοσυλλέκτη και άλλες τεχνικές

Πρωτοβάθμια

Απομάκρυνση σημαντικού μέρους των αιωρούμενων στερεών και οργανικού υλικού από τα υγρά απόβλητα (με καθίζηση ή επίπλευση)

Προχωρημένη πρωτοβάθμια

Ενισχυμένη απομάκρυνση των αιωρούμενων στέρεων και του οργανικού υλικού από τα υγρά απόβλητα. Πραγματοποιείται με προσθήκη χημικών και καθίζηση ή διήθηση.

Δευτεροβάθμια (secondary)

Απομάκρυνση των βιοαποικοδομήσιμων οργανικών υλικών (διαλυμένων ή αιωρούμενων και των αιωρούμενων στερεών, συνήθως με αερόβια βιολογική επεξεργασία και διαύγαση ή διήθηση. Η απολύμανση τυπικά περιλαμβάνεται στη δευτεροβάθμια επεξεργασία.

Δευτεροβάθμια με απομάκρυνση θρεπτικών

Απομάκρυνση των βιοαποικοδομήσιμων οργανικών υλικών των αιωρούμενων στερεών και θρεπτικών ουσιών (άζωτο ή/και φώσφορος)

Απολύμανση (Disinfection)

Απομάκρυνση ή καταστροφή παθογόνων μικροβίων με φυσικές ή χημικές μεθόδους

Τριτοβάθμια (Tertiary)

Απομάκρυνση των υπολειπούμενων αιωρούμενων στερεών με χρήση μέσου διήθησης ή μικροσχάρας. Η απολύμανση μέρος της διεργασίας – απομάκρυνση θρεπτικών ουσιών

Προχωρημένη (Advanced)

Απομάκρυνση διαλυμένων και αιωρούμενων που παραμένουν μετά τη συνηθισμένη βιολογική επεξεργασία, όταν απαιτείται επαχρησιμοποίηση της εκροής

a Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998)

8

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.1.2 Μονάδες και στάδια επεξεργασίας σε μια συμβατική ΕγκατάστασηΕπεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ).a a

Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003

Ποιές διεργασίες επιλέγουμε για την απομάκρυνση των ρύπων?

Fig. 2.1.3 Διάγραμμα ροής των σταδίων επεξεργασίας σε μια συμβατικήΕγκατάστασηΕπεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) b

Operation of Wastewater Treatment Plants, 7th edition,2008

9

NIREAS

Table 2.1.3.

Συστατικό

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

φυσικές διεργασίες και χημικές και βιολογικές για την απομάκρυνση των συστατικών που περιέχονται στα λύματα Φυσική διεργασία ή βιολογική- χημική διεργασία

See Chap.

10

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Αιωρούμενα στερεά (Suspended solids)

εσχάρωση (Screening) Απομάκρυνση άμμου(Grit removal) Sedimentation High-rate clarification Καθίζηση και Καθίζηση υψηλού ρυθμού επίπλευση (Flotation) χημική καθίζηση Chemical precipitation Διήθηση σε κλειστό φίλτρο Depth filtration Διήθηση επιφανείας Surface filtration

Biodegradable organics Βιοαποικοδομήσιμα οργανικά

Αερόβια συστήματα αιωρούμενης βιομάζας (Aerobic suspended growth variations)

Αερόβια συστήματα προσκολλημένης βιομάζας (Aerobic attached growth variations) Aναερόβια συστήματα αιωρούμενης βιομάζας (Anaerobic suspended growth variation) Αναερόβια συστήματα προσκολλημένης βιομάζας (Anaerobic attached growth variations)

Λίμνες Επεξεργασίας (Lagoon variations) Φυσικοχημικά συστήματα (Physical-chemical systems ) Χημική οξείδωση (Chemical oxidation) Ανώτερη οξείδωση (Advanced oxidation) Διήθηση με μεμβράνες (Membrane filtration )

θρεπτικά συστατικά (Nutrients) Άζωτο (Nitrogen)

Χημική οξείδωση (χλωρίωση έως το κρίσιμο σημείο) Chemical oxidation (breakpoint chlorination) Συστήματα νιτροποίησης απονιτροποίησης αιωρούμενης βιομάζας (Suspended-growth nitrification

11

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS and denitrification variations)

Συστήματα νιτροποίησης απονιτροποίησης σταθερής κλινης (Fixed-film nitrification and denitrification variations) Aπαέρωση

(Air stripping)

Iοντοεναλλαγή (Ion exchange) Phosphorus φώσφορος

Βιολογική απομάκρυνση Φωσφόρου Biological phosphorus removal) χημική επεξεργασία (Chemical Treatment)

Nitrogen and Phosphorus άζωτο και φώσφορος

βιολογική απομάκρυνση θρεπτικών (Biological nutrient removal variations)

Pathogens παθογόνοι μικροοργανισμοί

Eνώσεις χλωρίου (Chlorine compounds) Διοξείδιο του χλωρίου (Chlorine dioxide) Όζον (Ozone) Yπεριώδης ακτινοβολία (Ultraviolet radiation , UV) Διάφορες τεχνολογίες και μέθοδοι διήθησης (φίλτρα, μεμβράνες MF,UF,NF,RO κλπ)

Colloidal and dissolved solids κολλοειδή και διαλυτά στερεά

Membranes μεμβράνες Χημική επεξεργασία (Chemical treatment ) Προσρόφηση σε άνθρακα (Carbon adsorption) Ιοντοεναλλαγή(Ion exchange)

Volatile organic compounds πτητικές οργανικές ενώσεις

Aπαέρωση (Air stripping) Carbon adsorption Προσρόφηση σε άνθρακα Advanced oxidation προχωρημένη οξείδωση

Odors οσμές

χημικές πλυντρίδες (Chemical scrubbers)

12

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα (Carbon adsorption) Βιόφιλτρα με κόμποστ ή άλλα πληρωτικά υλικά (Biofilters) Καταλυτική οξείδωση με UV Συνδυασμοί των ανωτέρω

Ερωτήσεις 2.1A Από πού προέρχονται τα βακτήρια προκαλούν ασθένειες στις ΕΕΛ ? ?

2.1B 2.1C 2.1D 2.1E 2.1F 2.1G 2.1H 2.1I 2.1J 2.1K

Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιούμε τον όρο δυνητικά παθογόνο? Μέθοδοι απολύμανσης αποβλήτων? Λόγος της προεπεξεργασίας ή προκαταρκτικής επεξεργασίας των λυμάτων? Τι είναι η πρωτοβάθμια επεξεργασία?

Tι είναι η τριτοβάθμια επεξεργασία? Μέθοδοι ή διεργασίες απομάκρυνσης αιωρούμενων στερεών από τα λύματα? Μέθοδοι ή διεργασίες απομάκρυνσης βιοδιασπώμενων οργανικών από τα λύματα? Τι σημαίνει μείωση της συγκέντρωσης των θρεπτικών για το περιβάλλον? Αναφέρετε μεθόδους και διεργασίες απομάκρυνσης αζώτου από τα λύματα. Αναφέρετε μεθόδους και διεργασίες απομάκρυνσης φωσφόρου από τα λύματα.

ANSWERS: 2.1A Τα Παθογόνα βακτήρια στις ΕΕΛ προέρχονται από το γαστρεντερικό σύστημα των θηλαστικών.

2.1B Στα μικρόβια που προκαλούν ασθένειες 2.1C α)Η Χλωρίωση (με διάλυμα υποχλωριώδους νατρίου, αέριο χλώριο, διοξείδιο του χλωρίου),όζον, υπεριώδη ακτινοβολία UV κλπ.

2.1D Ο σκοπός της προκαταρκτικής επεξεργασίας είναι η απομάκρυνση των συστατικών των λυμάτων, όπως κουρέλια, ξύλα, πλαστικά, άλλα επιπλέοντα, χαλίκια, και τα λίπηλάδια που μπορούν να προκαλέσουν λειτουργικά προβλήματα στα διαφορα σταδια της ΕΕΛ 2.1E Είναι η απομάκρυνση των περισσότερων αιωρούμενων στερεών κυρίως οργανικής ύλης από τα λύματα (με προκαθίζηση ή επίπλευση). Σε ορισμένες περιπτώσεις υποβοηθείται με χημικά (κροκιδωτικά και λέγεται χημική καθίζηση ή επίπλευση. Η πρωτοβάθμια επεξεργασία προηγείται της Βιολογικής (δευτεροβάθμιας ) επεξεργασίας.

2.1F Η τριτοβάθμια επεξεργασία είναι η απομάκρυνση του αιωρούμενων στερεών (μετά από δευτεροβάθμια επεξεργασία), συνήθως με φίλτρα άμμου ή με μικροφιλτρα. Απολύμανση είναι επίσης τυπικά ένα μέρος της επεξεργασίας. Η απομάκρυνση των θρεπτικών συστατικών συχνά περιλαμβάνεται στην τριτοβάθμια επεξεργασία 2.1G Εσχάρωση, εξάμμωση, καθίζηση και διάγαυση, επίπλευση, χημική κατακρήμνιση, φίλτρα με πίεση (κλειστά), φίλτρα με βαρύτητα (ανοικτά) 2.1H Αερόβια συστήματα αιωρούμενης βιομάζας (Aerobic suspended growth variations) Αερόβια συστήματα προσκολλημένης βιομάζας (Aerobic attached growth variations) Aναερόβια συστήματα αιωρούμενης βιομάζας (Anaerobic suspended growth variation) Αναερόβια συστήματα προσκολλημένης βιομάζας (Anaerobic attached growth

13

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

variations) Λίμνες Επεξεργασίας (Lagoon variations) Φυσικοχημικά συστήματα (Physicalchemical systems),Χημική οξείδωση (Chemical oxidation)Ανώτερη οξείδωση (Advanced oxidation) , Διήθηση με μεμβράνες (Membrane filtration ),( 2.1I Τα θρεπτικά συστατικά, όπως άζωτο και φώσφορο από τα λύματα εμπλουτίζουν τις υδάτινες μάζες και μπορούν να προκαλέσουν ευτροφισμό που οδηγεί στην υπέρμετρη ανάπτυξη των φυκών και των άλλων υδρόβιων φυτών. Αυτά τα φυτά χρησιμοποιούν το οξυγόνο του νερού δημιουργώντας συνθήκες ανοξικές για την υπόλοιπη υδρόβια ζωή.

2.1J Χημική οξείδωση (χλωρίωση έως το κρίσιμο σημείο) Chemical oxidation (breakpoint chlorination), Συστήματα νιτροποίησης απονιτροποίησης αιωρούμενης βιομάζας (Suspended-growth nitrification and denitrification variations), Συστήματα νιτροποίησης απονιτροποίησης σταθερής κλινης (Fixed-film nitrification and denitrification variations), Aπαέρωση (Air stripping), Iοντοεναλλαγή,(Ion exchange) 2.1K Βιολογική απομάκρυνση φωσφόρου (Biological phosphorus removal), χημική αποφωσφόρωση (Chemical phosphorus removal)

14

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.2 Preliminary Treatment 2.2.1 Εσχάρες-Μικροεσχάρες Διαχείριση των εσχαρισμάτων (ταφή, ασβεστοποίηση, αποτέφρωση ή αφυδάτωση (ή συνδυασμό αυτών) Handling of Screenings (Landfilling, Lime addition) , combustion, dewatering Απομάκρυνση και διαχείριση άμμου , λιπών και λαδιών (Grit removal and handling. Fats, oils, and grease separation and handling) 2.2.2 Μέτρηση παροχής (ροής) λυμάτων 2.2.3 Εξισορρόπηση παροχής (ροής) λυμάτων

15

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

16

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

17

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.2.1 Εσχάρες-Μικροεσχάρες Εσχάρωση (από Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003)

Η πρώτη λειτουργία της μονάδας που συναντάται σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων είναι η εσχάρωση. Η εσχάρωση είναι μία διάταξη με ανοίγματα (οπές ή σχισμές ή διάκενα), γενικά ίδιου μεγέθους, που χρησιμοποιείται για να κατακρατεί τα στερεά που βρέθηκαν στα λύματα που εισέρχονται στην ΕΕΛ ή στην υπερχείλιση ασφαλείας, κατά τη διάρκεια καταιγίδας/πλημμύρας, στην περίπτωση παντορροϊκών συστημάτων αποχέτευσης λυμάτων. Ο κύριος ρόλος της εσχαρωσης είναι να αφαιρούνται τα χονδροειδή υλικά από το ρεύμα ροής που θα μπορούσε (1) να προκαλέσει ζημιά στο σύστημα εξοπλισμού, (2) να ελαττώσει τη συνολική αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας ς, ή (3) ρυπάνουν τον αποδέκτη. Οι λεπτές σχάρες χρησιμοποιούνται μερικές φορές αντί για τις χονδρές σχάρες ή σαν μετεπεξεργασία, μετά από χονδρές σχάρες , όπου απαιτείται καλύτερη απομάκρυνση στερεών για την (1) για την προστασία εξοπλισμού επεξεργασίας ή (2) την για απομάκρυνση των υλικών τα οποία μπορεί να εμποδίζουν την επαναχρησιμοποίηση των βιοστερεών. Η εφαρμογή της εσχαρωσης πρέπει να λαμβάνει υπόψη όλα τα προβλήματα συγκέντρωσης, απομάκρυνσης, μεταφοράς και ασφαλούς διάθεσης των σχαρισμάτων, Επίσης στο σχεδιασμό και επιλογή της εσχάρωσης πρέπει να λαμβάνονται υπόψη: (1)ο βαθμός απομάκρυνσης που απαιτείται λόγω των επόμενων σταδίων επεξεργασίας, (2) η υγειινή και η ασφάλεια των εργαζομένων διότι τα εσχαρίσματα περιέχουν παθογόνους μικροοργανισμούς και προσελκύουν έντομα, (3) η ενδεχόμενη δυσοσμία, (4) οι απαιτήσεις του χειρισμού , της μεταφοράς και της διάθεσης (την απομάκρυνση των οργανικών ουσιών, με έκπλυση, την ελάττωση της περιεχόμενης υγρασίας (με συμπίεση) και (5) τέλος οι δυνατότητες διάθεσης των υπολειμμάτων, με ή χωρίς εξουδετερωσηυγιεινοποίηση. Για αυτούς τους λόγους είναι απαραίτητη η εφαρμογή της. Ταξινόμηση των συστημάτωνεσχάρωσης

18

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Δύο βασικοί τύποι, οι χονδρές και οι λεπτές είναι αυτές που χρησιμοποιούνται. Οι χονδρές έχουν καθαρό άνοιγμα οπής που κυμαίνεται από 6 σε 150 mm (0.25 σε 6 in) και οι λεπτές που έχουν μικρότερο από 6 mm (0.25 in). Οι μικροσχάρες που έχουν άνοιγμα οπής μικρότερο από 50 µm, χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση των λεπτών διαμερισμένων στερεών σε περιπτωσεις συστηματων βιοαντιδραστήρων μεμβρανών (MBR) ή σε περιπτώσεις βελτίωσης επεξεργασμένης εκροή για επαναχρησιμοποίηση.. Η διάταξη της εσχάρωσης μπορεί να αποτελείται από παράλληλες μπάρες, ράβδους ή χονδρά σύρματα, δικτυωτό, μεταλλικό πλέγμα ή διάτρητη πλάκα και τα ανοίγματα μπορεί να έχουν οποιοδήποτε σχήμα , κυρίως όμως είναι οπές με κυκλική ή ορθογώνια διατομή. Μια σχάρα αποτελείται από παράλληλες μπάρες ή χονδρά σύρματα και εφαρμόζεται στην απομάκρυνση στερεών μεγάλου μεγέθους. Οι λεπτές σχάρες αποτελούνται από διάτρητες πλάκες σφηνοειδείς ράβδους και συρμάτινα κόσκινα με μικρότερες οπές. Τα υλικά που κατακρατούνται από τις σχάρες λέγονται εσχαρίσματα. Χονδρές σχάρες ( Με ράβδους) Στην επεξεργασία των λυμάτων, οι χονδρές σχάρες χρησιμοποιούνται για την προστασία αντλιών, βαλβίδων, αγωγών, και άλλων εξαρτημάτων για την αποφυγή βλαβών και εμφράξεων. Σε μονάδες επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων η χρήση μπορεί να είναι απαραίτητη ή όχι ανάλογα με τον χαρακτήρα των αποβλήτων. Σύμφωνα με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό τους, οι χονδρές σχάρες χαρακτηρίζονται από χειροκαθαριζόμενες ή μηχανικά καθαριζόμενες. Χειροκαθαριζόμενες χονδρές σχάρες Οι χειροκαθαριζόμενες χρησιμοποιούνται συχνά πριν από τις αντλίες σε αντλιοστάσια μικρών μονάδων και μερικές φορές χρησιμοποιούνται στο στις διατάξεις εισόδου μικρών ή μεσαίου μεγέθους εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Συχνά χρησιμοποιούνται σαν εφεδρικές σε παρακαμπτήριους αγωγούς, κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής παροχής (αιχμής) ή σε περιόδους που συντηρούνται οι μηχανικές σχάρες ή σε περίπτωση διακοπής του ηλεκτρικού ρεύματος. Κανονικά, οι μηχανικά καθαριζόμενες σχάρες προτιμούνται διότι απαιτούν λιγότερη χειρωνακτική εργασία που απαιτείται για τον καθαρισμό και εμφανίζονται λιγοτερα προβλήματα υπερχειλίσεων , λόγω έμφραξης. Το κανάλι της σχάρας πρέπει να σχεδιάζεται έτσι ώστε να αποφεύγεται η συσσώρευση άμμου και άλλων βαρέων υλικών στο κανάλι πριν και μετά τη σχάρα. Ο πυθμένας του καναλιού να είναι οριζόντιος ή να έχει κλίση προς τα κάτω χωρίς κοιλότητες ή ατέλειες,

19

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

όπου τα στερεά υλικά μπορούν να παγιδευτούν. Το κανάλι είναι καλύτερα να έχει ευθεία κατεύθυνση που να προσεγγίζει κάθετα τη σχάρα, ώστε να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη κατανομή των στερεών που θα κατακρατηθούν σε όλο το μήκος της ροής και πάνω στη σχάρα. Οι τυπικές παράμετροι σχεδιασμού δίνονται στον πίνακα 2.2.1. πίνακας 2.2.1. Τυπικέςτιμές σχεδιασμού για Χειροκαθαριζόμενες και μηχανικά καθαριζόμενες σχάρες

Μηχανικά καθαριζόμενες σχάρες Ο σχεδιασμός τους έχει εξελιχθεί με τα χρόνια με σκοπό τη μείωση των προβλημάτων λειτουργίας και συντήρησης και στην αύξηση της ικανότητας απομάκρυνσης των εσχαρισμάτων. Πολλές από τις μεθόδους περιλαμβάνουν την εκτεταμένη χρήση υλικών που αντέχουν τη διάβρωση όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας και τα πλαστικά υλικά. Οι μηχανικά καθαριζόμενες σχάρες κατατάσσονται σε 4 κύριες κατηγορίες: (1) αλυσοκίνητες, (2) παλινδρομικού ξέστρου (reciprocating rake), (3) αλυσοειδείς (catenary), και (4) με ατέρμονα ιμάντα (continuous belt). Οι Cable-driven σχάρες ράβδων, χρησιμοποιήθηκαν κυρίως στο παρελθόν αλλά έχουν αντικατασταθεί με άλλους τύπους εσχαρών. Οι τυπικές σχεδιαστικές παράμετροι δίνονται στον πίνακα 2.2.1. Παραδείγματα διαφόρων τύπων σχαρών παρουσιάζονται στο σχήμα 2.2.2 και τα πλεονεκτήματα- μειονεκτήματα στον πίνακα 2.2.2.

20

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig.2.2.2. Τυπικά μηχανικά καθαριζόμενες χονδρές εσχάρες (a) πρόσθιου καθαρισμού με πρόσθια επιστροφή της αλυσίδας, (b) παλινδρομικού ξέστρου, (c) αλυσοειδής (d) ατέρμονα ιμάντα. από: Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003

Αλυσοκίνητες σχάρες (με ξέστρο). Αυτές διακρίνονται σε κατηγορίες ανάλογα εάν η σχάρα καθαρίζεται από την εμπρόσθια (ανοδικά) ή την οπίσθια (καθοδικά) όψη και ανάλογα εάν τα ξέστρα επιστρέφουν στον πυθμένα της σχάρας από εμπρός ή από πίσω. Κάθε τύπος έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αν και η γενική αρχή λειτουργίας είναι παρόμοια. Γενικά οι σχάρες με μηχανισμό εμπρόσθιου καθαρισμού είναι πιο αποτελεσματικές στην συγκράτηση στερεών αλλά είναι λιγότερο ανθεκτικές και επιδεκτικές στην έμφραξη από στερεά που συλλέγονται στη βάση του ξέστρου. Οι σχάρες αυτές σπανίως χρησιμοποιούνται σε μονάδες που εξυπηρετούν παντορροϊκά αποχετευτικά δίκτυα επειδή τα μεγάλα αντικείμενα μπορεί να φράξουν τα ξέστρα. Στις

21

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

σχάρες με εμπρόσθιο καθαρισμό και όπισθεν επιστροφή τα ξέστρα καθαρισμού επιστρέφουν στον πυθμένα της σχάρας στο πίσω μέρος της σχάρας καθώς ανυψώνονται. Το ενδεχόμενο για έμφραξη μπορεί να ελαχιστοποιηθεί αλλά απαιτείται μια κινούμενη πλάκα για να στεγανοποιήσει το χώρο κάτω από τη σχάρα. Στις σχάρες με οπίσθιο καθαρισμό οι μπάρες παρέχουν προστασία στα ξέστρα από πιθανή βλάβη λόγω φερτών υλικών. Ωστόσο με χρήση των σχαρών αυτών αυξάνονται οι πιθανότητες παράσυρσης στερεών κατάντη της ροής, ειδικά όταν οι ψήκτρες έχουν φθαρεί. Τα πλαίσια των ράβδων στις σχάρες με οπίσθιο μηχανισμό καθαρισμού και οπίσθια επιστροφή είναι λιγότερο ανθεκτικά από ότι στους άλλους τύπους, επειδή η επάνω επιφάνεια του πλαισίου δεν υποστηρίζεται έτσι ώστε τα δόντια των ξέστρων να περνούν ανάμεσα στα κενά. Οι περισσότερες σχάρες λειτουργούν με αλυσίδα

και

παρουσιάζουν μειονεκτήματα όπως οι εμβαπτιζόμενοι οδοντωτοί αλυσοτροχοί. Ακόμα στα μειονεκτήματα περιλαμβάνεται και η ρύθμιση και επισκευή των αλυσίδων που έχουν μεγάλο βάρος και η ανάγκη εκκένωσης των καναλιών για επιθεώρηση και επισκευή των βυθιζόμενων εξαρτημάτων. Σχάρες αναρριχόμενου παλινδρομικού ξέστρου Η σχάρα αυτού του τύπου προσομοιάζει τις κινήσεις ενός ατόμου που αποξέει τη σχάρα. Το ξέστρο κατεβαίνει στη βάση της σχάρας και κομπλάρει πάνω στις μπάρες και σπρώχνει τα εσχαρίσματα στην κορυφή της σχάρας όπου απομακρύνονται. Στις περισσότερες διατάξεις χρησιμοποιείται ένας μηχανισμός κίνησης με οδοντωτούς τροχούς για την απόξεση των εσχαρισμάτων. Οι κινητήρες είναι εμβαπτιζόμενοι ηλεκτρικού ή υδραυλικού τύπου. Το πλεονέκτημα είναι ότι ελαχιστοποιεί την παράσυρση στερεών. Σε αυτή τη σχάρα χρησιμοποιείται μονό ξέστρο σε αντίθεση με τη χρήση πολλαπλών ξέστρων σε άλλους τύπους σχαρών. Το αποτέλεσμα είναι να παρουσιάζει περιορισμένη ικανότητα να ανταπεξέλθει σε αυξημένα φορτία βαριών εσχαρισμάτων, ιδιαίτερα σε κανάλια μεγάλου βάθους όπου απαιτείται μια εκτεταμένη περιοχή δράσης. Ο μεγάλος χώρος που απαιτείται για την εγκατάσταση του μηχανισμού ξέστρου περιορίζει τη χρήση σε περίπτωση αναδιαμόρφωσης εγκαταστάσεων επεξεργασίας. Αλυσοειδής σχάρα Είναι ένας τύπος εμπρόσθιου καθαρισμού και εμπρόσθιας επιστροφής χωρίς βυθισμένους οδοντωτούς τροχούς. Σε αυτή τη διάταξη (βλέπε Εικ..

2.2.2c), το ξέστρο συγκρατείται πάνω στη σχάρα από το βάρος της αλυσίδας. Αν βαριά αντικείμενα φράζουν τις μπάρες, τα ξέστρα περνούν πάνω από αυτά. Η σχάρα αυτή, ωστόσο, καταλαμβάνει ένα μεγάλο εμβαδόν και για αυτό απαιτείται μεγαλύτερος χώρος για την εγκατάσταση.

22

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Σχάρα ατέρμονα ιμάντα Είναι μια σχετικά νέα εξέλιξη για χρήση σε διεργασίες εσχάρωσης στις Ηνωμένες Πολιτείες. Πρόκειται για μια συνεχούς κίνησης, αυτοκαθαριζόμενου ιμάντα διαλογής που αφαιρεί τα μεγάλα και μικρού μεγέθους στερεά (βλέπε σχήμα. 2.2.2d). Ένας μεγάλος αριθμός στοιχείων ελέγχου εσχάρωσης είναι συνδεμένες στις αλυσίδες του μηχανισμού κίνησης και εξαρτάται από το βάθος του καναλιού της σχάρας. Επειδή τα ανοίγματα των οπών μπορούν να κυμαίνονται από 0,5 έως 30 χιλιοστά (0,02 έως 1,18 in), η σχάρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως ένα χοντρό ή λεπτό κόσκινο. Τα άγκιστρα που προεξέχουν από τα στοιχεία του ιμάντα συλλαμβάνουν τα μεγάλα στερεά, όπως κονσέρβες, μπαστούνια, και κουρέλια. Η σχάρα δεν περιλαμβάνει βυθιζόμενους οδοντωτούς τροχούς.

Table 2.2.2. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διαφόρων τύπων εσχαρών Είδος Κίνηση με αλυσίδα (καδένα) Με εμπρόσθιος καθαρισμός, οπίσθια επιστροφή

Με εμπρόσθιος καθαρισμός/ εμπρόσθια επιστροφή

Πλεονεκτήματα

Μειονεκτήματα

Πολλαπλά στοιχεία καθαρισμού (σύντομος κύκλος καθαρισμού)

Περιλαμβάνει βυθισμένα κινουμενα μέρη που απαιτούν συντήρηση

χρηση σε δύσκολες εφαρμογές

Λιγότερο αποδοτική συγκράτηση εσχαρισμάτων δηλ. παράσυρση στο κανάλι αποβλήτων που έχουν υποστεί εσχάρρωση

Πολλαπλά στοιχεία καθαρισμού (σύντομος κύκλος καθαρισμού)

Ελάχιστη απομάκρυνση εσχαρισμάτων

Περιλαμβάνει βυθισμένα κινουμενα μέρη που απαιτούν συντήρηση Τα βυθισμένα μέρη (αλυσίδες, οδοντωτοί τροχοί, άξονες) υφίστανται συχνά έμφραξη Βαριά αντικείμενα φράζουν τα ξέστρα

Με οπίσθιος καθαρισμός/οπίσθια

Πολλαπλά στοιχεία καθαρισμού (σύντομος κύκλος καθαρισμού)

Περιλαμβάνει βυθισμένα κινούμενα μέρη που απαιτούν

23

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS επιστροφή

Με παλινδρομικό ξέστρο

συντήρηση Τα βυθισμένα κινούμενα μέρη (αλυσίδες, οδοντωτοί τροχοί, άξονες) προστατεύονται από τη σχάρα (με ράβδους)

Τα μακριά δόντια των ξέστρων είναι εύθραυστα

Δεν υπάρχουν βυθισμένα κινούμενα μέρη η συντήρηση και οι επισκευές γίνονται πάνω από τη στάθμη λειτουργίας Ανταπεξέρχεται σε μεγάλα αντικείμενα Αποτελεσματική απόξεση και απομάκρυνση εσχαρισμάτων

Ακατάλληλη σε υψηλή στάθμη υγρών όπου ο κινητήρας μπορεί να βυθιστεί και να καταστραφεί

Χαμηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης Κατασκευή από ανοξείδωτο χάλυβα που μειώνει τη διάβρωση

Πιθανή παράσυρση εσχαρισμάτων

Απαιτείται μεγάλο ύψος (σε σύγκριση με άλλες σχάρες Μακρά περίοδος καθαρισμού και ικανότητα απόξεσης περιορισμένη Απόθεση άμμου στις μπάρες πιθανόν να παρεμποδίζει κίνηση ξέστρων Υψηλό κόστος λόγω ανοξείδωτου υλικού κατασκευής

Δυναμικότητα μεγάλης παροχής Αλυσοειδής

Οι οδοντωτοί τροχοί δεν είναι βυθισμένοι η συντήρηση και οι επισκευές γίνονται πάνω από τη στάθμη λειτουργίας, στο διάδρομο επίσκεψης Απαιτείται μικρό ελεύθερο ύψος

Ο σχεδιασμός στηρίζεται στο βάρος των αλυσίδων για τη σύζευξη των ξέστρων με τις ράβδους οι αλυσίδες έχουν μεγάλο βάρος και ο χειρισμός (συντηρηση-επισκευήχειρισμός) είναι δύσκολος Λόγω γωνίας κλίσης (45- 75ο η σχάρα καταλαμβάνει μεγάλη επιφάνεια

Πολλαπλά στοιχεία καθαρισμού (σύντομος κύκλος καθαρισμού)

όταν εχουμε έμφραξη ξέστρων μπορούν να συμβούν στρέβλωση και απόευθυγράμμιση

Ανταπεξέρχεται σε μεγάλα αντικείμενα

Λόγω ανοικτού σχεδιασμού, εκπομπή έντονων οσμών

Ελάχιστη διαφυγή εσχαρισμάτων

24

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Σχάρα ατέρμονα ιμάντα

Συντήρηση εξολοκλήρου πάνω από το επίπεδο λειτουργίας

Η επισκευή και αντικατάσταση των στοιχείων εσχάρας, χρονοβόρα και ακριβή διαδικασία

Δύσκολα υφίσταται απόφραξηεμπλοκή

Table 2.2.3 Βασικά είδη εσχαρών σε προεπεξεργασία

Table 2.2.4. Τυπικά δεδομενα για απομάκρυνση ΒOD και TSS με λεπτές εσχάρες για την αντικατάσταση της πρωτοβάθμιας

25

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Είδη σχαρών Σταθερή Περιστρεφόμενου

Μέγεθος ανοίγματος in mm 0.0625 1.6 0.01 0.25

Ποσοστό απομάκρυνσης BOD TSS 5-20 5-30 25-50 25-45

τυμπάνου

a Η πραγματική απομάκρυνση εξαρτάται από τη φύση του συστήματος συλλογής των αποβλήτων και από το χρόνο μεταφοράς

Fig. 2.2.3. Τυπικές λεπτές εσχάρες: (a) στατικές σφηνοειδής ράβδου, (b) τυμπάνου, and (c)τύπου κινούμενης κλίμακας (step screens). Σε αυτές τα εσχαρίσματα μετακινούνται πάνω μέσω κινούμενων και σταθερών κάθετων πλακών

26

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Σχεδιασμός Εγκαταστάσεων Σχαρών Λεπτές σχάρες Οι εφαρμογές των λεπτών σχαρών είναι πολλές. Οι χρήσεις τους περιλαμβάνουν προκαταρκτική επεξεργασία (μετά από χονδρές εσχάρες), πρωτοβάθμια επεξεργασία (αντικαθιστώντας πρωτοβάθμια καθίζηση) και επεξεργασία των υπερχειλίσεων από

27

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

παντορροϊκό σύστημα αποχέτευσης. Οι λεπτές σχάρες χρησιμοποιούνται και στην απομάκρυνση των στερεών από πρωτοβάθμια εκροή (όταν υπάρχουν μεγάλα στερεά)που μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα έμφραξης σε βιολογικά φίλτρα. Σχάρες για προκαταρκτική και πρωτοβάθμια επεξεργασία Τα είδη των λεπτών σχαρών που χρησιμοποιούνται για προκαταρκτική επεξεργασία είναι 1) στατικά 2)περιστρεφόμενου τυμπάνου 3) τύπου κλίμακας. Συνήθως τα ανοίγματα ποικίλουν από 0.2 σε 6 mm (0.01 σε 0.25 in). Παραδείγματα λεπτών σχαρών παρουσιάζονται στο σχήμα 2.2.3., και πληροφορίες δίνονται στον πίνακα 2.2.3, και παρακάτω. Σε πολλές περιπτώσεις οι εφαρμογές περιορίζονται σε μονάδες που οι υδραυλικές απώλειες μέσω των εσχαρών δεν αποτελούν πρόβλημα. Λεπτές σχάρες μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να αντικαταστήσουν την πρωτοβάθμια επεξεργασία σε μικρές μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων δυναμικότητας έως 0.13 to m3/s (3 Mgal/d). Τυπικά ποσοστά απομάκρυνσης BOD και TSS δίδονται στον πίνακα 5-5. Ως μέσα εσχάρωσης χρησιμοποιούνται πλέγματα από ανοξείδωτο ατσάλι ή ράβδοι με ειδικό σφηνοειδές σχήμα. Η συνεχής απομάκρυνση των στερεών στηρίζεται σε ψεκαστήρες νερού έτσι ώστε να μένει καθαρό το μέσο εσχάρωσης. Οι υδραυλικές απώλειες μέσω αυτών είναι από 0.8 έως 1.4 m (2.5 έως 4.5 ft). Σταθερές σχάρες (ή κόσκινα) σφηνοειδούς διατομής έχουν συνήθως οπές από 0.2 έως 1.2 mm (0.01 έως 0.06 in) και σχεδιάζονται για παροχές περίπου από 400 έως 1200 L/m2 • min (10 to 30 gal/ft2 • min) της επιφάνειας εσχάρωσης. Το μέσο αποτελείται από μικρές σφηνοειδείς ράβδους από ανοξείδωτο ατσάλι με το επίπεδο μέρος της σφήνας στην κατεύθυνση της ροής. Απαιτείται σημαντική έκταση για την εγκατάσταση και οι σχάρες πρέπει να καθαρίζονται μια δυο φορές τη μέρα με ζεστό νερό υψηλής πίεσης ατμό ή απολιπαντικό για να αφαιρείται το λίπος. Συχνά για τον καθαρισμό του κόσκινου χρησιμοποιείται σύστημα με δονήσεις, το οποίο λειτουργεί συνεχώς ή περιοδικά (κατά την περίοδο ροής λυμάτων μεσα από τη σχάρα) Σταθερές σχάρες σφηνοειδών ράβδων χρησιμοποιούνται σε μικρότερες μονάδες ή για βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Στην Ελλάδα παρόμοιες σχάρες (κόσκινα) με σύστημα δόνησης, κατασκευάζονται και χρησιμοποιούνται στις ΕΕΛ σε βιομηχανίες τροφίμων Σχάρες(κόσκινα) τύπου τυμπάνου Για τη σχάρα τυμπάνου (βλ. Σχ. 2.2.3b ), το μέσο εσχάρωσης τοποθετείται πάνω σε κύλινδρο που περιστρέφεται σε ένα κανάλι ροής. Η κατασκευή ποικίλει ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής διαμέσου του υλικού

28

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

εσχάρωσης. Τα υγρά απόβλητα ρέουν από το ένα άκρο στο άλλο και τα στερεά συσσωρεύονται στην εσωτερική επιφάνεια ή ρέουν από την κορυφή της διάταξης περνώντας διαμέσου σχάρας προς το εσωτερικό και τα στερεά συσσωρεύονται στην εξωτερική επιφάνεια. Εσωτερικά τροφοδοτούμενες σχάρες χρησιμοποιούν τις παροχές από 0.03 έως 0.8 m3/s (0.7 έως 19 Mgal/d) ανά σχάρα, ενώ οι εξωτερικές τροφοδοτούμενες σχάρες χρησιμοποιούνται για παροχές μικρότερες από 0.13 m3/s (3 Mgal/d (Laughlin & Roming, 1993). Είναι διαθέσιμες σε διάφορα μεγέθη με διάμετρο από 0.9 έως 2 m (3 έως 6.6 ft) και μήκος από 1.2 έως 4 m (4 έως 13.3 ft). Σχάρες τύπου κινούμενης Κλίμακας (Step screens) Η αρχή σχεδιασμού βασίζεται σε σε ζεύγη πλακών (μια σταθερή και μια κινούμενη,), όλες παράλληλες μεταξύ τους και κάθετες προς τη ροή. , και σχηματίζουν μια ενιαία επιφάνεια σχάρας, με σκαλοπάτια. Οι κινούμενες πλάκες ανεβάζουν τα σχαρίσματα στα παραπάνω σκαλοπάτια. Τα στερεά κατακρατούνται στην μπροστινή πλευρά της σχάρας και ανυψώνονται αυτόματα στο επόμενο σταθερό σκαλοπάτι και μεταφέρονται στην κορυφή της σχάρας όπου απομακρύνονται σε ένα σιλό συλλογής. Η κυκλική κίνηση των πλακών δίνει τη δυνατότητα αυτοκαθαρισμού για κάθε σκαλοπάτι. Το τυπικό εύρος είναι μεταξύ δύο πλάκών είναι 3 έως 6 mm (0.12 έως 0.24 in), ωστόσο είναι διαθέσιμα και με μικρά ανοίγματα από 1 mm (0.04 in). Τα στερεά που συγκρατούνται στη σχάρα δημιουργούν ένα επιπλέον στρώμα που βελτιώνει την απόδοση συγκράτησης σχαρισμάτων. Εκτός από την εσχάρωση υγρών αποβλήτων χρησιμοποιούνται και για την απομάκρυνση στερεών από βοθρολύματα πρωτοβάθμια λάσπη ή χωνευμένα βιοστερεά. Μικροσχάρες (χρησιμοποιούνται κυρίως για πρωτοβάθμια εκροή, δευτεροβάθμια εκροή και εκροή από λίμνες σταθεροποίησης.) Σε περιπτώσεις προκατασκευασμένων μονάδων, σαν προεπεξεργασία και πρωτοβάθμια επεξεργασία λυμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν λεπτές εσχάρες αντί για προεπεξεργασία με μια σηπτική δεξαμενή ). Με μικροεσχάρα μπορούν να αφαιρεθούν μέχρι και 90% των αιωρούμενων στερεών και μέχρι και 50% του ολικού BOD5 !!!. Η μικροεσχάρωση περιλαμβάνει τη χρήση σχαρών περιστρεφόμενου τυμπάνου με μεταβλητή χαμηλή ταχύτητα (μέχρι 4 στροφές/min), με συνεχή αντίστροφη πλύση, που λειτουργούν κάτω από συνθήκες βαρυτικής ροής . Τα υφάσματα διήθησης έχουν ανοίγματα 10 έως 35μm και τοποθετούνται στην περιφέρεια του τυμπάνου. Τα υγρά

29

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

απόβλητα εισέρχονται από το ανοικτό άκρο του τυμπάνου και ρέουν προς τα έξω από το πλέγμα εσχάρωσης του περιστρεφόμενου τυμπάνου. Τα συλλεγόμενα στερεά πλένονται αντίστροφα με ακροφύσια υψηλής πίεσης σε μια διάταξη συλλογής που τοποθετείται μέσα στο τύμπανο στο υψηλότερο σημείο. Οι κύριες εφαρμογές είναι στην απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών από δευτεροβάθμιες εκροές και από τις εκροές λίμνης σταθεροποίησης. Οι τυπικές τιμές για την απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών σε μικροσχάρες ποικίλουν από 10% έως 80% με μέσο όρο 55%. Προβλήματα απαντώνται με τις μικροσχάρες που περιλαμβάνουν την ελλιπή απομάκρυνση στερεών και την αδυναμία να χειριστούν τις διακυμάνσεις των στερεών. Η μείωση της ταχύτητας περιστροφής του τυμπάνου και η λιγότερη συχνή έκπλυση της σχάρας έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη απόδοση απομάκρυνσης αλλά και μείωση της ωφέλιμη; δυναμικότητας. . Ο σωστός σχεδιασμός και επιλογή μικροεσχαρας πρέπει να περιλαμβάνει (1) τον χαρακτηρισμό των αιωρούμενων στερεών ως προς τη συγκέντρωση και το βαθμό συσσωμάτωσης, (2) την επιλογή παραμέτρων σχεδιασμού οι οποίες δεν θα εξασφαλίσουν μόνο την επιθυμητή δυναμικότητα για να πληρούνται οι μέγιστες υδραυλικές φορτίσεις στα κρίσιμα χαρακτηριστικά των στερεών αλλά και να πληρούνται οι απαιτήσεις λειτουργίας στην αναμενόμενη περιοχή υδραυλικών φορτίσεων και των φορτίσεων στερεών και (3) την επιλογή κατάλληλων διατάξεων καθαρισμού και αντίστροφης πλύσης για να διατηρηθεί η δυναμικότητα της σχάρας. Τυπικά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά στον πίνακα2.2.5. Με δεδομένη τη μεταβλητή (κυμαινόμενη) απόδοση των μικροεσχαρών, προτεινονται πιλοτικές δοκιμές , ιδιαίτερα μάλιστα στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται για απομάρυνση στερεών από την εκροή λιμνών σταθεροποίησης, καθόσον η εκροή αυτή συχνά περιέχει σημαντικές ποσότητες από αλγη.

30

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig.2.2.4. Μικροεσχάρες που χρησιμοποιούνται σε επεξεργασία υγρών αποβλήτων ως αντικατάσταση της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας: (a) τύπος δίσκου με ύφασμα από ανοξείδωτο ατσάλι (b) τύπου τυμπάνου με σφηνοειδή σίτα . Μέγεθος οπών και στα 2 κόσκινα 250 μm Table 2.2.5. Τυπικά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά για τις μικροεσχάρες που χρησιμοποιούνται στην εσχάρωση δευτεροβάθμιας.

a

Adapted in part from Tchobanoglous, 1988.

31

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Λεπτή σχάρα τύπου Περιστρεφόμενου τυμπάνου Τα λύματα ρέουν μέσα από ένα κεκλιμένο κόσκινο (με σχισμές ή με οπές) . Τα επιπλέοντα και αιωρούμενα υλικά, μεγέθους μεγαλύτερο ή ίσο από τα ανοίγματα (ή οπές) του κόσκινου. Τα συγκρατούμενα υλικά στο κόσκινο μικραίνουν τα ανοίγματα και βελτιώνεται η αφαίρεση στερεών από τοκόσκινο. Όσο περισσότερα στερεάσυγκρατούνται, ελαττώνεται η περαττότητα του κόσκινου και καθώς η στάθμη ανεβαίνει, ένας υ περιστρεφόμενος κοχλίας ενεργοποιείται αυτόματα για να απομακρύνει τα συσσωρευμένα στερεά στο χώρο συλλογής σχαρισμάτων. Ο κοχλίας λειτουργεί μέσα σε ένα κεκλιμένο ομόκεντρο σωλήνα (κυλινδρικό κέλυφος) και συμπιέζει-ανεβάζει τα σχαρίσματα σε ένα κάδο (κοντεινερ) αποθήκευσης. Για την πλήρη αφυδάτωση και μείωση του όγκου των εσχαρισμάτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πρέσσες εσχαρισμάτων. Όλο το σύστημα του κόσκινου (εσχαρισμός, ξέστρο, κοχλίας, εξωτερικό κέλυφος κλπ είναι κατασκευασμένο από ανοξείδωτο ατσάλι και τοποθετούνται στο καναλι της ροής με κλίση 35ο .

Το τυπικό εύρος των ανοιγμάτων κυμαίνεται από 0.5 έως 6 mm και με διάμετρο τυμπάνου πανω από 3000 mm που καλύπτει αρκετές ανάγκες παροχών.

32

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig.2.2.5. Λεπτές εσχάρες τύπου Περιστρεφόμενου τυμπάνου

Fig. 2.2.6 τυπική διάταξη για τη συμπίεση των εσχαρισμάτων

Χαρακτηριστικά και ποσότητες εσχαρισμάτων Τα εσχαρίσματα είναι τα υλικά που κατακρατούνται στις σχάρες με ράβδους και στα κόσκινα. Όσο μικρότερο είναι το άνοιγμα της σχάρας τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ποσότητα των συλλεγόμενων εσχαρισμάτων. Παρόλο που δεν υπάρχει ακριβής ορισμός των υλικών εσχάρωσης και καμία αναγνωρισμένη μέθοδος για τη μέτρηση των ποσοτήτων των εσχαρισμάτων, τα σχαρίσματα γενικά εχουν κάποιες κοινές ιδιότητες. Σαν υλικά είναι δύσοσμα, μολυσματικά, αντιαισθητικά στην εμφάνιση, επικίνδυνα στο χειρισμό για τους λειτουργούς και τους εργαζόμενους στο χώρο κσι απαιτούν ιδιαίτερη μεταχείριση και χειρισμούς με πολύ προσοχή, αυξημένα μέτρα ασφαλείας και προστασίας της υγείας των εργαζομένων και των επισκεπτών στους χώρους με τα εσχαρίσματα. Τα τελευταία

33

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

χρόνια, εχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνολογίες και μέθοδοι για ασφαλή διαχείριση των σχαρισμάτων (όπως αφυδάτωση-ξήρανση ή υγιεινοποίηση (θερμική ή ασβεστοποίηση με προσθήκη CaO) ή αποτέφρωση κλπ). Ιδιαίτερα στα θερμά κλίματα, (όπως στην Ελλάδα, σε Μεσογειακές χώρες, στην Αυστραλία, στη Καλιφόρνια κλπ) οι χώροι προεπεξεργασίαςεσχαρισμού είναι κλειστοί με πλήρη απόσμηση για ελαχιστοποίηση οχλήσεων. Η πρόσβαση σε παρόμοιους χώρους προϋποθέτει μέτρα ασφαλείας και προστασίας των εργαζομένων και των επισκεπτων από αναθυμιάσεις και μόλυνση. Σε πολλά νέα συστήματα έχουν υιοθετηθεί τεχνικές και μέθοδοι ασφαλούς αφαίρεσης και διαχείρισης

των

αδρομερών-ογκωδων

υλικών

και

εσχαρισμάτων

(σε

κλειστά

εσχαροκόσκινα, που συμπιέζουν αφυδατώνουν τα σχαρίσματα και τα αποθηκεύουν σε κλειστά κοντέινερ ή κάδους μέχρι την ασφαλή διάθεση-διαχείριση τους . Για την ασφαλή προεπεξεργασία λυμάτων, σε μικρά συστήματα έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία σηπτικές δεξαμενές (κλειστές με απόσμηση), όπου γίνεται προκαθίζηση των αδρομερών-ογκωδών υλικών, των εσχαρισμάτων και των αιωρημάτων και κατακράτηση των λιπών-ελαίων. Όλα τα

υλικά χωνεύουν-βιοσταθεροποιούνται και

αποθηκεύονται

στην πολυθάλαμη σηπτική δεξαμενή. Η τεχνική αυτή με νέου τύπου πολυθάλαμες δεξαμενές εφαρμόζεται και στην Ελλάδα την τελευταία δεκαετία με εντυπωσιακά αποτελέσματα. Εσχαρίσματα που κατακρατούνται (αφαιρούνται) με χονδρές σχάρες. Τα χονδρά που συλλέγονται με διάκενα περίπου 12mm (0.5 in) ή μεγαλύτερα αποτελούνται από φερτές ύλες όπως πέτρες, χαρτιά, πλαστικά, ξύλα-κλαδιά,ρίζες δένδρων, φύλλα, ράκη, υπολείμματα οργανικής ύλης(υπολείμματα από φαγητά,φρούτα κλπ). Η συσσώρευση-συσσωμάτωση ελαίων και λιπών είναι ένα σοβαρό πρόβλημα ειδικά σε ψυχρά κλίματα. Η ποσότητα και τα χαρακτηριστικά διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο της σχάρας, το μέγεθος των διάκενων, τις θερμοκρασίες, την εποχή, τις δραστηριότητες των κατοίκων,τον τουρισμό , τον τύπο του αποχετευτικού δικτύου (παντορροϊκού ή χωριστικού), και τη γεωγραφική τοποθεσία. Παντοροϊκά (μικτά) συστήματα συλλογής ομβρίων & λυμάτων παράγουν μεγάλους όγκους εσχαρισμάτων. Οι ποσότητες είναι μεγαλύτερες κατά τη βροχόπτωση και ελάχιστες όταν ο βροχερός καιρός συνεχίζεται. Οι ποσότητες που απομακρύνονται είναι από 3.5 έως 84 L/1000 m3 παροχής (0.5 έως 11.3 ft3/Mgal) (από WEF, 1998b).

34

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Table 2.2.6 Τυπικές πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά και τις ποσότητες των απομακρυσμένων εσχαρισμάτων με χονδρές εσχάρες

Table 2.2.7 Τυπικές πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά και τις ποσότητες των απομακρυσμένων εσχαρισμάτων με λεπτές εσχάρες και περιστρεφόμενου τυμπάνου

Εσχαρίσματα που κατακρατούνται (αφαιρούνται) με λεπτές σχάρες. Τα λεπτά εσχαρίσματα αποτελούνται από υλικά που συγκρατούνται στις σχάρες με ανοίγματα μικρότερα από 6mm (0.25in). Τα υλικά που συγκρατούνται σε λεπτές σχάρες είναι συνήθως κουρέλια, χαρτιά, πλαστικά υλικά διαφόρων τύπων, ξυριστικές λεπίδες, άμμος, υπολείμματα τροφών (που δεν εχουν αποσυντεθεί ακόμη), περιττώμματακόπρανα κ.α. Συγκριτικά με τα χονδρά σχαρίσματα, τα λεπτά σχαρίσματα έχουν μικρότερο ειδικό βάρος και υγρασία μεγαλύτερη. Επειδή στα λεπτά σχαρίσματα περιέχονται και υλικά σήψης υφίστανται κατάλληλη διαχείριση και διάθεση. Επίσης περιέχουν ποσότητες λιπών και αφρού που απαιτούν ειδική μέριμνα για να αποφευχθούν οι οσμές. Χειρισμός, επεξεργασία και διάθεση εσχαρισμάτων. Στις μηχανικά καθαριζόμενες σχάρες τα εσχαρίσματα απομακρύνονται από τη σχάραμε μεταφορική ταινία , με πνευματική μεταφορά ή με κοχλία μεταφοράς και με συμπιεστή εσχαρισμάτων ή με τεμαχιστή εσχαρισμάτων και τελικά σε κοντεινερ ή σιλό (ή κάδο απορριμμάτων) για

35

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

διάθεση.. Τα πλεονεκτήματα των μεταφορικών ταινιών είναι η απλή λειτουργία η χαμηλή συντήρηση και η απουσία εμφράξεων. Για την αποφυγή εκπομπής οσμών πρέπει να καλύπτονται. Οι πνευματικοί μεταφορείς έχουν λιγότερες οσμές και καταλαμβάνουν μικρότερο χώρο. Οι πρέσες χρησιμοποιούνται για αφυδάτωση και μείωση του όγκου σε ποσοστό πάνω από 50 % και όγκο 70 % (βλ. Σχ. 2.2.6 ). Τα μεγάλα αντικείμενα μπορεί να εμφραξουν τους τα συστήματα προώθησης σχαρισμάτων και τις πρέσες αφυδάτωσης, αλλά τοποθετούνται αυτόματοι αισθητήρες ώστε να αναστραφεί ο μηχανισμός αυτόματα ή/και να ενεργοποιείται alarm και να σταματά η λειτουργία.

Οι μέθοδοι διάθεσης σχαρισμάτων περιλαμβάνουν: (1) απομάκρυνση και μεταφορά σε χώρους υγειονομικής ταφής με αστικά απορρίμματα (2) διάθεση με ενταφιασμό στο χώρο της μονάδας (για πολύ μικρές μονάδες ΕΕΛ) (3) αποτέφρωση σε συνδυασμό με λάσπη ή άμμο (μόνο για μεγάλες μονάδες ΕΕΛ) (4) διάθεση σε πολτοποιητές ή τεμαχιστές, όπου αλέθονται και επιστρέφουν στη γραμμή επεξεργασίας των λυμάτων . Η πιο συνηθισμένη μέθοδος είναι η πρώτη. Σε με πολλές περιπτώσεις πριν τη διάθεση εφαρμόζεται η υγιεινοποίηση με προσθήκη σκόνη ασβέστη (CaO), για μείωση της επικινδυνότητας και των οσμών (με εκλυση όμως ποσότητας αμμωνίας)

Μείωση του μεγέθους των χονδρών στερεών και επιστροφή στη γραμμή επεξεργασίας λυμάτων (Η λύση αυτή αντιμετωπίζει πολλά από τα προβλήματα οχλήσεων και επικινδυνότητας, επιβαρύνει όμως την επεξεργασία ενεργειακά, σε παραγωγη βιοστερεών κλπ)

36

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Μία εναλλακτική μέθοδος για τις χονδρές ή λεπτές σχάρες η χρήση τεμαχιστών και θραυστήρων (πολτοποιητών) στο κανάλι της σχάρας οι οποίοι κατακρατούν μόνο τα στερεά και θα τα τεμαχίσουν ή θα τα θρυμματίσουν. Επομένως μύλοι υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με μηχανικά αυτοκαθαριζόμενες σχάρες για να τεμαχίσουν και να θρυμματίζουν τα εσχαρίσματα που απομακρύνονται από τα υγρά απόβλητα. Τα στερεά κόβονται σε μικρότερα σωματίδια και επιστρέφουν στο κυρίως ρεύμα επεξεργασίας λυμάτων. Οι τεμαχιστές, οι θραυστήρες (πολτοποιητές) και οι μύλοι περιορίζουν το πολύπλοκο στάδιο της εσχάρωσης με σκοπό την υγιεινομικάν ασφαλέστερη και με λιγότερες οχλήσεις διαχείριση των εσχαρισμάτων. Ωστόσο υπάρχει η διάσταση των απόψεων για την καταλληλότητα των διατάξεων που αλέθουν και τεμαχίσουν, διότι τα χονδρά που απομακρύνονται πρέπει να επιστρέφουν πίσω ανεξάρτητα της μορφής τους. Τα τεμαχισμένα προκαλούν προβλήματα κατάντι της ροής ιδιαίτερα τα κουρέλια και οι πλαστικές σακούλες και σχηματίζουν συσσωματώματα.Φράζουν τους εναλλάκτες θερμότητας τις φτερωτές των αντλιών, τους αγωγούς λάσπης και συσσωρεύονται στους διαχυτήρες αέρα και στον εξοπλισμό των κυκλικών δεξαμνών καθίζησης. Ορισμένα από αυτά τα στερεά (πλαστικά και άλλα μη βιοαποικοδομήσιμα υλικά) υποβαθμίζουν την ποιότητα των βιοστερεών σχετικά με τη δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης τους. Οι πρακτικές τεμαχισμού των σχαρισμάτων και επαναφοράς τους στη γραμμή επεξεργασίας λυμάτων δεν έχει εφαρμογή μέχρι τώρα στην Ελλάδα Ακολουθεί η περιγραφή ορισμένων συστημάτων τεμαχισμού και πολτοποίησης σχαρισμάτων: Τεμαχιστές (Comminutors) Χρησιμοποιούνται σε μικρές εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων με παροχή μικρότερη από 0.2 m3/s (5 Mgal/d).Τοποθετούνται σε κανάλι υγρών αποβλήτων για να τεμαχίσουν/πολτοποιήσουν υλικά με μέγεθος από 6 έως 20 mm (0.25 to 0.77 in), χωρίς να απομακρύνουν τα τεμαχισμένα στερεά από το ρεύμα. Ένας τυπικός τεμαχιστής χρησιμοποιεί ένα σταθερό οριζόντιο κόσκινο για να ανακόψει τη ροή και ένα περιστρεφόμενο ή δονούμενο βραχίονα που περιέχει δόντια κοπτήρες που κόβουν χονδρά αντικείμενα. Δημιουργούν κορδόνια από κουρέλια που συλλέγονται κατάντι. Έχουν υψηλό κόστος συντήρησης και χρησιμοποιούνται με μια σχάρα ή έναν θραυστήρα που περιγράφεται παρακάτω.

37

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Figure 2.2.7.. Τυπικός τεμαχιστής για μείωση του μεγέθους των στερεών Τεμαχιστές πολτοποίησης (macerators) Είναι τεμαχιστές χαμηλής ταχύτητας που αποτελούνται από δύο σειρές περιστρεφόμενων συστημάτων με λεπίδες που περιστρέφονται αντίστροφα. Το σύστημα τοποθετείται κάθετα στο κανάλι ροής. Οι λεπίδες ή τα δόντια στο σύστημα περιστροφής έχουν μικρές αποστάσεις μεταξύ τους, για να τεμαχίζουν όλα τα υλικά σε μικρά κομματάκια ., γεγονός που μειώνει την πιθανότητα σχηματισμού συσσωματωμάτων (σχοινιών) από κουρέλια ή πλαστικά. Χρησιμοποιούνται σε δίκτυα αγωγών για να τεμαχίσουν στερεά, στην είσοδο αντλιών λάσπης και λυμάτωνή στην προεπεξεργασία σε μικρότερες εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Τα μεγέθη αγωγών στα οποία εφαρμόζονται είναι με διάμετρο από 100 έως 400 mm (4 to 16 in). Άλλος τύπος είναι με κανάλια σε μια κινούμενη συνδεδεμένη σχάρα που επιτρέπει τα απόβλητα να περνούν ενώ τα εσχαρίσματα εκτρέπονται σε ένα μύλο που τοποθετείται στην άκρη του καναλιού (βλέπε Fig. 2.2.8b).. Η διάταξη διατίθεται σε τυποποιημένα μεγέθη για χρήση σε μεγάλα κανάλια από πλάτος 750 σε 1,800 mm (30 to 72-in) και βάθος από 750 έως 2,500 mm (30 to 100 in). Η πτώση πίεσης είναι μικρότερη από εκείνη με τη χρήση διατάξεων με λεπίδες που περιστρέφονται κάθετα(σχήμα 2.2.8a)

38

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.2.8. Τυπικοί θραυστήρες-τεμαχιστές: (a) σχηματική αναπαράσταση ενός μύλου/ θραυστήρα χαμηλής ταχύτητας εντός ενός καναλιού , (b) τοποθετημένος σε ανοικτό κανάλι (c) συνδεμένου με σχάρα Μύλοι Τεμαχισμού (Grinders) Είναι υψηλής ταχύτητας τεμαχιστές. Αναφέρονται και ως σφυρόμυλοι και δέχονται υλικά εσχαρώσεων από σχάρες με ράβδους. Τα υλικά κονιοποιούνται σε ένα περιστρεφόμενο σύστημα υψηλής ταχύτητας που κόβει τα υλικά καθώς περνούν από τη μονάδα. Οι λεπίδες κοπής ωθούν τα εσχαρίσματα μέσα σε ένα σταθερό πλέγμα ή περσίδες που περικλείουν το σύστημα περιστροφής. Τα νερά πλύσης χρησιμοποιούνται για να διατηρήσουν τη μονάδα καθαρή και να βοηθήσουν στη επαναφορά των υλικών πίσω στο ρέμα των λυμάτων. Η εκροή από τον τεμαχιστή μπορεί να εισαχθεί στη ροή των λυμάτων ανάντη ή κατάντη της σχάρας με ράβδους. Θέματα σχεδιασμού των συστημάτων

39

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Οι συσκευές τεμαχισμού και πολτοποίησης μπορούν να προηγούνται των εξαμμωτών για να επεκτείνουν τη ζωή της εγκατάστασης και για να μειώσουν τη φθορά στις επιφάνειες κοπής. Οι τεμαχιστές πρέπει να κατασκευάζονται με μια διάταξη παράκαμψης έτσι ώστε μια χειροκίνητη σχάρα με ράβδους να χρησιμοποιείται σε περίπτωση που παροχές υπερβούν τη δυναμικότητα του τεμαχιστή ή όταν υπάρχει μηχανική ή ηλεκτρική αστοχία. Για τη διευκόλυνση της συντήρησης περιλαμβάνονται θυροφράγματα και διατάξεις για την αποστράγγιση του καναλιού. Οι υδραυλικές απώλειες δια μέσου ενός τεμαχιστή είναι συνήθως από 0.1 έως 0.3 m (4 έως 12 in), και φθάνουν μέχρι και τα 0.9 m (3 ft) σε μεγάλες μονάδες στη μέγιστη παροχή. Σε περίπτωση που ένας τεμαχιστής ή θραυστήρας(πολτοποιητής) προηγείται των εξαμμωτών τα δόντια (λεπίδες) κοπής υπόκεινται σε μεγάλη φθορά και απαιτείται συχνή συντήρηση, ακόνισμα ή αντικατάσταση τους. Οι μονάδες στις οποίες χρησιμοποιείται μηχανισμός κοπής πριν από το πλέγμα εσχάρωσης , υπάρχουν παγίδες για πέτρες ανάντη του τεμαχιστή για τη συλλογή των υλικών. Επειδή αυτές οι μονάδες είναι ολοκληρωμένες δεν χρειάζεται αναλυτικός σχεδιασμός. Με βάση τα στοιχεία των κατασκευαστών προκύπτουν οι συνιστώμενες διαστάσεις καναλιών, το εύρος δυναμικότητας, η πτώση πίεσης, βύθιση των μονάδων στη ροή των λυμάτων και απαιτήσεις σε ενέργεια κ.α. Με δεδομένο ότι οι δυναμικότητες των σχαρών υπολογίζονται με νερό (όπως είναι καθαρές στο ξεκίνημα λειτουργίας) και δίνονται από τους κατασκευαστές χωρίς να υπολογίζουν τη μείωση των ανοιγμάτων, λόγω συγκράτησης σχαρισμάτων. Για να επαρκούν οι σχάρες μετά την έναρξη λειτουργίας υπολογίζουμε σαν ωφέλιμη δυναμικότητα το 80% της δυναμικότητας που δηλώνει ο κατασκευαστής.

2.2.2 Εξάμμωση: Συγκράτηση-Απομάκρυνση στερεών (grit removal)

άμμου-και

άλλων

ανόργανων

Ο σκοπός της απομάκρυνσης της άμμου και παρόμοιων υλικών (grit) είναι η αφαίρεση των ανόργανων στερεών από τα λύματα, που μπορούν να προκαλέσουν υπερβολική μηχανική φθορά εξοπλισμού. Η άμμος είναι βαρύτερη από τα οργανικά στερεά και περιλαμβάνει άμμο, χαλίκι, άργιλο, κελύφη αυγών, κατακάθια καφέ, ρινίσματα μετάλλων, σπόρους, και άλλα παρόμοια υλικά. Αρκετές διεργασίες ή συσκευές που χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση άμμου. Όλες οι διεργασίες βασίζονται στο γεγονός ότι η άμμος είναι βαρύτερη από τα οργανικά στερεά, τα οποία πρέπει να διατηρούνται σε εναιώρηση για περαιτέρω επεξεργασία σε μεταγενέστερες διεργασίες. Η εξάμμωση μπορεί να με εξαμμωτές ή φυγοκεντρικό διαχωρισμό των στερεών. Οι διεργασίες χρησιμοποιούν τη βαρύτητα και την ταχύτητα, τον εξαερισμό ή τη φυγόκεντρη δύναμη.

40

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

(*) adapted from Spellman's Standard Handbook for Wastewater Operators, 2nd edition, Frank R. Spellman, 2011, USA , vol1, p191 2.2.2.1 Εξαμμωτές καναλιού που λειτουργούν με βαρυτητα Ο έλεγχος της βαρύτητας/καθίζησης συνήθως επιτυγχάνεται σε ένα κανάλι ή μια δεξαμενή όπου ταχύτητα των λυμάτων ελέγχεται, στην ιδανική περίπτωση, σε περίπου 0,3 m/s (1 fps), έτσι ώστε η άμμος θα κατακαθίσει ενώ η οργανική ύλη παραμένει σε εναιώρηση. Όσο η ταχύτητα κυμαίνεται από 0,2-0,4 m/s (0,7-1,4 fps), η αφαίρεση της είναι αποτελεσματική. Η ταχύτητα ελέγχεται από την ποσότητα του νερού που ρέει διαμέσου του καναλιού, το βάθος των υγρών στο κανάλι, το πλάτος του καναλιού, ή το αθροιστικό πλάτος των καναλιών σε λειτουργία Σε ορισμένες περιπτώσεις, η δεξαμενή ή το κανάλι έχει σχεδιαστεί για να φαιρεί από τα λύματα λίπη και λάδια (σε χώρο ξεχωριστό από την 'αμμο). Στη συνέχεια τα λίπη-λάδια αφαιρούνται με ένα ειδικό ξέστρο ή με τη βοήθεια μιας ειδικής αντλίας ή χειρωνακτικά, και μεταφέρονται τα υπολείμματα για διάθεση σε χώρο υγειονομικής ταφής μαζί με την άμμοή αποτεφρώνονται (αν υπάρχει διαθέσιμος αποτεφρωτής για σχαρίσματα και άλλα υπολείμματα)

Fig. 2.2.9 απομάκρυνση της άμμου με έλεγχο της ταχύτητας καθίζησης στην εξάμμωση Απομάκρυνση άμμου Η απομάκρυνση άμμου γίνεται είτε μηχανικά είτε χειρωνακτικά. Ο καθαρισμός με το χέρι κανονικά προϋποθέτει ότι το ρεύμα των υγρών έχει αποστραγγιστεί (αφορα αμμοσυλλέκτες βαρύτητας τύπου καναλιού, που λειτουργούν εναλλαξ) . Τα μηχανικά συστήματα καθαρισμού λειτουργούν συνεχώς ή με χρονοδιακόπτη. Απομάκρυνση πρέπει να γίνεται συχνα , για να αποφευχθεί ή διαφυγή και εμταφορά άμμου στις κατάντη μονάδες. Προσοχή!!!: πριν και κατά τη διάρκεια του καθαρισμού εξαερίζετε το χώρο το προσεκτικά για προστασία των εργαζομένων (αν ο αμμοσυλλέκτης λειτουργεί σε κλειστό χώρο) Αεριζόμενοι εξαμμωτές Στους αεριζόμενους εξαμμωτές ο αέρας εισάγεται από τη μια πλευρά της ορθογώνιας δεξαμενής για να δημιουργηθεί ελικοειδής ροή κάθετη στη ροή μέσα από τη δεξαμενή. Τα βαρύτερα σωματίδια της άμμου έχουν υψηλότερες ταχύτητες καθίζησης και καθιζάνουν στον πυθμένα της δεξαμενής. Τα ελαφρύτερα κυρίως οργανικά παραμένουν σε αιώρηση και περνούν από τη δεξαμενή. Η ταχύτητα της περιστροφής ανάδευσης καθορίζει το μέγεθος των σωματιδίων που απομακρύνονται με δεδομένη σχετική πυκνότητα. Όταν η ταχύτητα είναι πολύ μεγάλη η άμμος μεταφέρεται έξω από τη δεξαμενή, ενώ όταν είναι πολύ μικρή, η οργανική ύλη καθιζάνει και απομακρύνεται μαζί με την άμμο. Η ποσότητα του αέρα ρυθμίζεται εύκολα ώστε να επιτευχθεί 100% απομάκρυνση και η

41

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

άμμος θα είναι καλά πλυμένη. Για την απομάκρυνση της άμμου οι εξαμμωτές διαθέτουν αρπαγές με κάδους συλλογής που μετακινούνται σε ράγες συλλογής και αποθήκευσης της άμμου. Άλλες εγκαταστάσεις είναι εξοπλισμένες με ταινίες αλυσίδας- κάδων που εκτείνονται σε όλο το μήκος των καναλιών αποθήκευσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αεριζόμενος εξαμμωτής έχει σχεδιαστεί για να αφαιρεί από τα λύματα λίπη και λάδια (σε χώρο διαφορετικό, δίπλα στο κανάλι συλλογής άμμου. Στη συνέχεια τα λίπη-λάδια αφαιρούνται με ένα κοχλιομεταρφορέα ή με μιας ειδική αντλία και μεταφέρονται σε σταθμό υποδοχής βοθρολυμάτων ή για διάθεση σε χώρο υγειονομικής ταφής μαζί με την άμμο ή αποτεφρώνονται (αν υπάρχει διαθέσιμος αποτεφρωτής για σχαρίσματα και άλλα υπολείμματα). σε μεγαλύτερες μονάδες τα λίπη μεταφέρονται σε αναερόβιους χωνευτές για παραγωγή βιοερίου με εντυπωσιακά αποτελέσματα.

Fig. 2.2.10 Σχηματική άποψη ενός αεριζόμενου εξαμμωτή

Figure 2.2.12

Figure 2.2.11 Ελικοειδής ροή σε έναν αεριζόμενο

Αεριζόμενος εξαμμωτής με σύστημα απομάκρυνσης άμμου με μετακινούμενη γέφυρα. Οι αντλίες τοποθετούνται στην κινούμενη γέφυρα εξαμμωτή. για την απομάκρυνση από τη χοάνη άμμου. Οι διαχυτήρες δημιουργούν μια ελικοειδή ροή όπως φαίνεται στο Fig 2.2.11

42

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Table 2.2.8 Τυπικές σχεδιαστικές πληροφορίες για αεριζόμενους εξαμμωτές

Fig.2.2.13 έκπλυση άμμου

43

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.2.14 Διαχωρισμός άμμου και έκπλυση: (a) σχηματική (b) εικόνα τυπικής εγκατάστασης.

2.2.2.3 Διαχωριστές άμμου τύπου κυκλώνα Ο διαχωριστής τύπου κυκλώνα χρησιμοποιεί μια γρήγορη περιστρεφόμενη κίνηση (φυγόκεντρο δύναμη) για να διαχωριστούν τα βαριά ανόργανα στερεά ή την άμμο από τα ελαφριά οργανικά στερεά. Αυτή η μονάδα χρησιμοποιείται συνήθως στην πρωτοβάθμια λάσπη και όχι στο σύνολο της ροής των λυμάτων. Η κρίσιμη λειτουργική παράμετρος είναι η πίεση λειτουργίας στην είσοδο και η ταχύτητα που δημιουργείται μέσα στο διαχωριστή. Αν η πίεση υπερβεί τις ιδηγίες του κατασκευαστή, πλημμυρίζει το σύστημα και άμμο διαφεύγει στην έξοδο των υγρών. Η άμμος οδηγείται σε ειδικό κοντέινερ. Οι δυνάμεις βαρύτητας και οι φυγόκεντρες δυνάμεις μέσα στο διαχωριστήελαχιστοποιούν την απελευθέρωση των σωματιδίων με πυκνότητα μεγαλύτερη από το νερό. Η άμμος καθιζάνει με βαρύτητα στον πυθμένα της μονάδος ενώ τα οργανικά, συμπεριλαμβανομένων αυτών που διαχωρίζονται από τα σωματίδια της άμμου με φυγόκεντρες δυνάμεις, εξέρχονται κυρίως με την εκροή. Τα οργανικά που έχουν καθιζήσει διαχωρίζονται καθώς τα σωματίδια της άμμου μετακινούνται κατά μήκος του πυθμένα της μονάδας. Η πτώση πίεσης στη μονάδα είναι συνάρτηση του μεγέθους των σωματιδίων που απομακρύνεται και αυξάνεται σημαντικά για πολύ μικρά σωματίδια. Οι διατάξεις απομάκρυνσης της άμμου με δίνη διαστασιολογούνται έτσι ώστε να μπορούν να δέχονται παροχές αιχμής μέχρι 0.3m3/s ανά μονάδα. Θέματα λειτουργία Τυπικά προβλήματα που σχετίζονται με την εξάμμωση περιλαμβάνουν μηχανικές δυσλειτουργίες και μυρωδιά μεθανίου (σουλφίδιο υδρογόνου σχηματισμός), η οποία μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα διάβρωσης. Για χαμηλό ποσοστό ανάκτησης άμμου μπορεί να σημαίνει συγκέντρωση μεγάλης ποσότητας άμμου, αρκετός αερισμός ή μεγάλος χρόνος παραμονής που οδηγούν σε απαιτούμενες προσαρμογές λειτουργίας ή επισκευές.

44

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.2.15 Εξαμμωτής τύπου δίνης (vortex) : (a) Pista (Courtesy Smith & Loveless) και (b) Teacup.

(Courtesy Eutek.)

45

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.2.16 Άλλα σχήματα εξαμμωτών τύπου κυκλώνα, Στο δεύτερο σχήμα φαίνεται πως λειτουργεί ο εξαμμωτής 2.2.3 Μέτρηση ροής (*) Ο έλεγχος και η παρακολούθηση στις ροές(παροχές) στα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων περιλαμβάνει: μετρήσεις τστα υγρά, στη βιολογική λάσπη, στα στερεά, στα χημικά που προστίθενται στα διάφορα στάδια επεξεργασίας.. (*) data from Environmental Engineer’s handbook,Ch7 Wastewater Treatment, Liu&Liptak, CRC, USA 1999

46

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Αισθητήρες παροχής σε ΕΕΛ Οι εφαρμογές μέτρηση της ροής (παροχής) στις ΕΕΛ και περιλαμβάνει: 1) τη μέτρηση των παροχών σε αγωγούς μερικής πλήρωσης, με τη χρήση ειδικών υπερχειλιστών ή στενώσεων (όπως διώρυγας Parshall) ή αισθητήρες υπερήχων.

2) Τη μέτρηση παροχής (ροής) σε κλειστούς-πλήρεις αγωγούς με παροχόμετρα τύπου Venturi, τύπου ακροφυσίου ροής(flow nozzle), τύπου σωλήνα Pitot (οι κυριότεροι τύποι) 3) Σε μικρότερους αγωγούς, χρησιμοποιούνται μετρητές με διαφράγματα, μετρητές με μυλίσκο (vortex), ή ροόμετρα μεταβαλλόμενης περιοχής (variable area).

4) Για περιπτώσεις μέτρησης παροχής ιλύος γίνεται χρήση αισθητήρων τύπου Doppler με υπερήχους και μαγνητικά ροόμετρα ( με σύστημα καθαρισμού του ηλεκτρόδιου), με ανιχνευτήτύπου κώνου-V, και με ανιχνευτή τύπου σφήνας.

5) Για μέτρηση αερίων , υγρών ή στερεών πρόσθετων μπορεί να γίνει μεμετρητές ροής τύπου μάζας Coriolis (για υγρά ή αέρια), ή με δοσομετρικές αντλιές,μετρητές τύπου τουρμπίνας ή θετικής μετατόπισης (positive displacement meters), μεταβλητής διατομής μετρητές ροής με κινούμενο πλωτήρα (για αέριο ή υγρό), ή σταθμικούς τροφοδότες (στερεά).

Table 2.2.8 Συγκεντρωτικά τα χαρακτηριστικά και οι δυνατότητες των ροομέτρων Ακολουθέι κεφάλαιο με περιγραφή των διάφορων τύπων ροομέτρων

More …

Table 2.2.9. Πίνακας με κατευθύνσεις και χαρακτηριστικά για επιλογή κατάλληλου μετρητ Flow Sensors

47

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.2.3.1 Μαγνητικά (ηλεκτρομαγνητικά) παροχόμετρα Πίεση σχεδιασμού

48

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Διαφέρει με τη διατομή του αγωγού. Για μονάδα 4 in (100 mm), η μέγιστη πίεση είναι 285 psig (20 bars).Ειδικές μονάδες είναι διαθέσιμες με πίεση μέχρι 2500 psig (172 bars). Θερμοκρασία σχεδιασμού Πάνω από 250°F (120°C) με χρήση Teflon liners και πάνω από 360°F (180°C) με κεραμικά Liners. Υλικά κατασκευής Εσωτερική επένδυση (Liners): ceramics, fiberglass, neoprene, polyurethene, rubber, Teflon, vitreous enamel, and Kynar; Ηλεκτρόδια-Αισθητήρες (Electrodes): platinum, Alloy 20, Hastelloy C, stainless steel, tantalum, titanium, tungsten carbide,Monel, nickel, and platinum-alumina cermet.

Τρόπος μέτρησης ροής Ογκομετρική μέτρηση ροής των αγώγιμων υγρών, συμπεριλαμβανομένων των λασπών, διαβρωτικών υλικών. Ελάχιστη απαιτούμενη αγωγιμότητα Η πλειοψηφία απαιτεί από 1 έως 5 mS/cm. Κάποιες περισσότερο. Σε ειδικές περιπτώσεις λειτουργούν και σε 0.05 ή 0.1 mS/cm. Κλίμακες μέτρησης ροής From 0.01 to 100,000 gpm (0.04 to 378,000 liters per minute (lpm)). Μεγέθη μετρητών ροής (με βάση τη διάμετρο αγωγού) From 0.1 to 96 in (2.5 mm to 2.4 m) in diameter. Διακύμανση ταχύτητας λειτουργίας μετρητών ροής 0–0.3 to 0–30 ft/sec (0–0.1 to 0–10 m/sec). Σφάλμα-ακρίβεια μετρήσεων 61% της πραγματικής ροής (dc) μονάδες μεταξύ της αναλογίας 10:1 εάν η ταχύτητα ροής είναι μεγαλύτερη από 0.5 ft/sec (0.15 m/sec), 61% to 62% σε μεγάλης κλίμακας ρεύμα (ac). Κόστος Τα ηλεκτρομαγνητικά είναι ακριβά με κόστος που ξεκινά από 1000€. Ένα κεραμικό 1-in (25-mm) που μπορεί να αποσπάται είναιμέχρι 1500 €. Μια μονάδα 1-in (25-mm) με metallic wafer περίπου 2000.

49

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Μια 8-in (200-mm) flanged meter που έχει Teflon liner και ανοξείδωτα ηλεκτρόδια και παρέχεται με 4 to 20 mA dc out-put, grounding ring, και καλιμπράρισμα έχει κόστος περίπου 6500 €. Το παροχόμετρο scanning magmeter probe που χρησιμοποιείται σε ανοικτούς αγωγούς κστιζει 8,000 €. Τα μαγνητικά Ροόμετρα χρησιμοποιούν Νόμο του Faraday της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για τη μέτρηση της ροής. Νόμος του Faraday αναφέρει ότι, όταν ένας φορτισμένο σωματίδιο (ηλεκτρολύτης) κινείται μέσα από ένα μαγνητικό πεδίο δεδομένης δύναμης, παράγεται ηλεκτρική τάσηστον αγωγό που εξαρτάται από τη σχετική ταχύτητα μεταξύ του αγωγού και του πεδίου. Αυτή η έννοια χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικές γεννήτριες. Ο διάσημος Φυσικός Faraday προέβλεπε την πρακτική εφαρμογή της αρχής για τη μέτρηση της ροής, επειδή πολλά υγρά είναι αγωγοί του ηλεκτρισμού (ηλεκτρολύτες). Τότε προσπάθησε να μετρήσει την ταχύτητα ροής του ποταμού Τάμεση με αυτή την αρχή. Απέτυχε γιατί τα διαθέσιμα ηλεκτρονικά όργανά τότε δεν ήταν επαρκή, αλλά 150 χρόνια αργότερα, η αρχή αυτή εφαρμόζεται με επιτυχία σε ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής. Σχεδιασμός και εφαρμογές Μαγνητικά ροόμετρα είναι διαθέσιμα σε συμβατικά (βλέπε Σχήμα 2.2.9), κεραμικά (βλέπε σχήμα ......), και σε μορφή ανιχνευτών (βλέπε σχήμα .......). Τα περισσότερα υγρά ή υδαρή υλικά είναι ηλεκτραγώγιμα (ηλεκτρολύτες) που μπορούν να μετρηθούν με ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα. Εάν το υγρό έχει αγωγιμότητα ίση με 20 ms ανά cm ή μεγαλύτερη, πιο συμβατικά μαγνητικά ροόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Ειδικής κατασκευής παροχόμετρα είναι διαθέσιμα για τη μέτρηση της ροής των υγρών με αγωγιμότητες χαμηλές όπως 0,1 mS.

Fig. 2.2.9. Ηλεκτρομαγνητικός μετρητής. (The probe-type)

50

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα δεν επηρεάζονται από το ιξώδες ή τη συνοχή (αναφερόμενος Νευτώνεια ρευστά και μη Νευτώνια, αντίστοιχα). Αλλαγές στο προφίλ ροής που οφείλονται σε μεταβολές στον αριθμό Reynolds ή στις σωληνώσεις ανάντη, δεν επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση των ροόμετρων. Ο ηλεκτρομαγνητικός μετρητής θα πρέπει να εγκατασταθεί σε μήκος ευθύγραμμου αγωγού πέντε φορές τη διάμετρο του σωλήνα πριν τα μετρητή και τρεις διαμέτρους μετά το μετρητή. Οι ηλεκτρομαγνητικοί μετρητές λειτουργούν και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι κατασκευαστές προσφέρουν μετατροπείς σήματος και για τις δύο κατευθύνσεις ροής . Το μαγνητικό ροόμετρο πρέπει να λειτουργούν πλήρεις για σωστή μέτρηση. Εάν ο αγωγός δεν λειτουργεί πλήρης, η τάση του ηλεκτροδίου, η οποία είναι ανάλογη με την ταχύτητα του ρευστού, εξακολουθεί να πολλαπλασιάζεται με την πλήρη διατομή, και η ένδειξη θα είναι πολύ υψηλή (μεγαλύτερη από την πραγματική παροχή του ρευστού. Ομοίως, αν το υγρό περιέχει συμπαρασυρόμενα αέρια, ο μετρητής τους υπολογίζει στη μάζα του υγρού με τη ένδειξη να είναι πάλι μεγαλύτερη από την πραγματική παροχή. Τα ηλεκτρόδια του μετρητή πρέπει να παραμένουν σε ηλεκτρική επαφή με το υγρό που μετρείται και θα πρέπει να εγκατασταθιστούνται στο οριζόντιο επίπεδο. Σε εφαρμογές όπου λαμβάνουν χώρα συσσωματώσεις και επιστρώσεις στο εσωτερικό τοίχωμα του μετρητή παροχής συνιστάται η περιοδική έκπλυση ή ο καθαρισμός. Ειδικά μέτρα για τη μέτρηση της ροής της ιλύος λυμάτων έχουν σχεδιαστεί για να αποφευχθεί η συσσώρευση στα ηλεκτρόδια του μετρητή. Χρησιμοποιούν σύστημα θέρμανσης για να ανεβάσουν τη μέτρηση της θερμοκρασίας του υγρού για την αποφυγή της συσσώρευση λίπους. Πλεονεκτήματα Τα μαγνητικά ροόμετρα έχουν τα εξής πλεονεκτήματα: 1. το μαγνητικό ροόμετρο δεν έχει κινούμενα μέρη. Η απώλεια πίεσης δεν είναι μεγαλύτερη από εκείνη του ίδιου μήκους του σωλήνα. Το κόστος άντλησης έτσι δεν επιβαρύνεται από τη λειτουργία του παροχομέτρου.

2. Ηλεκτρικές απαιτήσεις ισχύος μπορεί να είναι χαμηλές, ιδιαίτερα με τους παλμικού τύπου συνεχούς ρεύματος. Ηλεκτρικές απαιτήσεις ισχύος τόσο χαμηλές όπως 15 ή 20 W 3. Οι μετρητές είναι κατάλληλοι για τα περισσότερα οξέα, βάσεις, υγρά και υδατικά διαλύματα διότι τα υλικά επένδυσης δεν είναι μόνο καλοί μονωτές, αλλά είναι επίσης ανθεκτικά στη διάβρωση. Μόνο στο ηλεκτρόδιο είναι απαραίτητη μια μικρή ποσότητα μετάλλου, από ανοξείδωτο χάλυβα, Alloy 20, Hastelloys, νικέλιο, Monel, τιτάνιο, ταντάλιο, καρβίδιο του βολφραμίου, και ακόμη και πλατίνα, είναι όλα διαθέσιμα σήμερα.

4. Τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα χρησιμοποιούνται ευρέως και για περιπτώσεις λασπών, όχι μόνο επειδή δεν φράζουν εύκολα αλλά και διότι ορισμένα από τα Liners,

51

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

όπως πολυουρεθάνη, νεοπρένιο, και λάστιχο, έχουν καλή τριβή και αντίσταση στη διάβρωση.

5. Οι μετρητές είναι σε θέση να χειρίζονται εξαιρετικά χαμηλές ροές με μικρότερη από (1/8 in ή 3,175 χιλιοστά) εσωτερική διάμετρο. Οι μετρητές είναι επίσης κατάλληλες για τα υψηλά ποσοστά παροχής με μεγέθη τόσο μεγάλα όσο 10 ft (3,04 m).

6. Τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διπλής κατεύθυνσης. Περιορισμοί Τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα έχουν κάποιους περιορισμούς στην εφαρμογή τους: 1. Οι μετρητές λειτουργούν μόνο με ηλεκτραγώγιμα υγρά. Καθαρές ουσίες, όπως υδρογονάνθρακες, και αέρια δεν μπορούν να μετρηθούν. Τα περισσότερα οξέα, βάσεις, ύδωρ και υδατικά διαλύματα μπορεί να μετρηθούν .

2. Οι συμβατικοί μετρητές είναι σχετικά βαρείς, ιδιαίτερα σε μεγαλύτερα μεγέθη. Οι κεραμικού τύπου και οι τύπου probe είναι ελαφρύτερoί.

3. Ηλεκτρικές εγκατάστασεις (συνδέσεις) είναι απαραίτητες.

4. Η τιμή των μαγνητικών μετρητών ροής κυμαίνονται από μέτρια έως ακριβά. Η αντίσταση στη διάβρωση, η αντοχή στην τριβή, και η απόδοση μπορούν να δικαιολογήσουν το κόστος. Τα Κεραμικά και probe τύπου είναι οικονομικότερες λύσεις.

5. Ελέγχονται περιοδικά η μέτρηση μηδενικής παροχής στους AC-τύπου (ηλεκτρο)μαγνητικού μετρητές ροής (ενώ στου τύπου DC δεν απαιτειται . Απαιτούνται βάνες και στις δύο πλευρές για να ελέγχονται η μηδενική ροή και ο μετρητής να παραμένει πλήρης από υγρό κατά τη λειτουργία.

2.2.3.2 Τύπου Orifices Πίεση σχεδιασμού 1500 psig (10.3 MPa) Μεγέθη

'Οσο και η διάμετρος του αγωγού Θερμοκρασία λειτουργίαςμ 220 to 250°F (104,4 to 121°C). Ρευστό: (υλικό για ροή)

52

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Υγρά, ατμοί και αέρια Παροχή Από λίγα cc/min και μεγαλύτερη Κατασκευαστικά υλικά Κανένας περιορισμός δεν υπάρχει Τα διαβρεχόμενα μέρη συνήθως είναι Stainless Steel, Monel, Nickel, And Hastelloy. Ακρίβεια Μέτρησης εντός 60.25- 60.5% της πραγματικής ροής. Συμβατικό 60.1 to 60.3% του ολοκληρωτικού σφάλματος. Σφάλμα 0.1% προηγμένα D/P Cells Inaccuracy of 60.1%, rangeability of 40:1, the built-in proportional integral and derivative (PID) algorithm Εύρος Εάν το εύρος ορίζεται ως η περιοχή ροής μέσα στο οποίο το συνδυασμένο σφάλμα μέτρησης ροής δεν πρέπει να υπερβαίνει το 61% της πραγματικής ροής, τότε το εύρος των συμβατικών εγκαταστάσεων στομίου είναι 3:1. Όταν χρησιμοποιούνται ευφυείς πομποί με δυνατότητα αυτόματης μεταγωγής μεταξύ υψηλών και χαμηλών ανοιγμάτων, το εύρος μπορεί να φθάσει και το 10:1. με 2000 €. Το κόστος της d/p transmitters κυμαίνεται από 900 € έως 2000 €, ανάλογα με τον τύπο και τη τεχνολογία. Κόστος Ημονάδα κοστίζει 50€ έως 300€, εξαρτώμενο από το μέγεθος και το υλικό. Για ανοξείδωτη orifice flanges από 2 έως 12 in (50 to 300 mm), το κόστος κυμαίνεται από 200€ έως 1000€. Για flanged meter με το ίδιο μέγεθος, το κόστος είναι από 400€ έως 3000€. Το κόστος των electronic or pneumatic integral orifice transmitters είναι 1500€ . Η πλάκα στομίου, όταν εγκατασταθεί σε έναν αγωγό, προκαλεί αύξηση στην ταχύτητα ροής και μια αντίστοιχη μείωση στην πίεση. Το διάγραμμα ροής παρουσιάζει μία αποτελεσματική μείωση στην εγκάρσια τομή πέραν της πλάκας στομίων, με μέγιστη ταχύτητα ελάχιστη πίεση στην κοίλη συστολής (vena contracta) (βλ. Σχήμα 2.2.10). Τοποθετείται σε διαμέτρους σωλήνα από 0,35 έως 0,85 κατάντη από την πλάκα στομίου ανάλογα με την αναλογία b και τον αριθμό Reynolds. Αυτό το μοτίβο ροής και η απότομη έξοδος από την πλάκα στομίου (βλέπε σχήμα 2.2.10), είναι σημαντική.

53

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Το αποτέλεσμα σε μια σχεδόν καθαρή γραμμή επαφής μεταξύ της πλάκας και αποτελεσματική ροή, με αμελητέα αντίσταση ανάμεσα στο ρευστό με το μέταλλο. Οι εγκοπές, εκδορές ή στρογγυλοποίηση της αιχμηρής ακμής μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλα σφάλματα μέτρησης.

Fig. 2.2.10 Προφίλ πίεσης μέσω orifice plate και διαφορετικοί μέθοδοι ανίχνευσης πτώσης πίεσης.

Fig. 2.2.11 Συσκευές μέτρησης πίεσης Όταν μετράται διαφορά πίεσης σε μία θέση κοντά στην πλάκα στομίου, οι επιδράσεις τριβής μεταξύ του ρευστού και του τοιχώματος του σωλήνα ανάντη και κατάντη από το στόμιο πρεπει να ελαχιστοποιούνται έτσι ώστε τραχύτητα του σωλήνα να έχει ένα ελάχιστο αποτέλεσμα. Ένα ιξώδες υγρό, σύμφωνα με τον αριθμό Reynolds, έχει μια σημαντική επιρροή, ιδιαίτερα όταν είναι μικρό. Δεδομένου ότι ο σχηματισμός της vena contracta παρουσιάζει ένα αδρανές αποτέλεσμα, μια μείωση της αναλογίας των αδρανειακών δυνάμεων τριβής με (μείωση στον αριθμό Reynolds), και η αντίστοιχη αλλαγή στο προφίλ ροής, οδηγούν σε μικρότερη στένωση της ροής και μια αύξηση του συντελεστή ροής. Σε γενικές γραμμές, στην απότομη ακμή του στομίου δεν πρέπει να χρησιμοποιείται αριθμός Reynolds κάτω από 10.000. Η ελάχιστη συνιστώμενη τιμή Reynolds κυμαίνεται από 10.000 έως 15.000 για μεγέθη σωλήνων 2-in (50 mm) μέσω 4in (102-mm) για το β αναλογίες έως 0,5 και από 20.000 έως 45.000 για τις υψηλότερες αναλογίες b. Ο Reynolds αυξάνει με το μέγεθος του σωλήνα και την αναλογία Β και μπορεί να κυμαίνεται έως και 200.000 για σωλήνες 14 in (355 mm) και μεγαλύτερoυς. Μέγιστος αριθμός Reynolds μπορεί να είναι 106 για 4-in (102-mm) σωλήνα και 107 για τα μεγαλύτερα μεγέθη. Εφαρμογές σε Υγρά απόβλητα Αν το νερό είναι βρώμικο, και περιέχει στερεά ή ιλύς, οι βάνες πίεσης πρέπει να προστατεύονται από το καθαρό νερό ή με τη χρήση των σφραγίδων χημικών και οι πλάκες με οπές πρέπει να είναι σε τμηματικά τύπου στομίου (βλ. Σχήμα 2.2.13). Δακτυλιοειδή στόμια και V-κώνου μετρητές ισχύουν επίσης για βρώμικα υπηρεσιών.

54

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Επειδή η ανάκτηση πίεσης στομίων είναι χαμηλή, δεν συνιστάται η μέτρηση μεγαλύτερων ρευμάτων.

2.2.3.3. Pitot Αγωγοί Είδη A. Συνήθης, single-port B.Με πολλά ανοίγματα ( Multiple-opening), C. Area averaging for ducts Ρεύμα Υγρά ατμοί και αέρια Πίεση λειτουργίας Μόνιμα εγκατεστημένο άνθρακας ή ανοξείδωτος χάλυβας σε λειτουργία πάνω από 1400 psig (97 bars) στους 100°F (38°C) ή 800 psig (55 bars) σε περίπου 700°F (371°C). Η βαθμονόμηση της πίεσης είναι μία συνάρτηση της μονωτικής βαλβίδας. Θερμοκρασία λειτουργίας Μέχρι 750°F (399°C) σε ατσάλι και 850°F (454°C) σε ανοξείδωτο ατσάλι Κυμαινόμενες παροχές Γενικά 2-in (50-mm) σωλήνες ή μεγαλύτερες Υλικά κατασκευής Brass, steel, and stainless steel Ελάχιστοι αριθμοί Reynolds Κυμαίνονται από 20,000 έως 50,000 Εύρος Ίδιο με τον τύπο orifice plates Απαιτήσεις Στο ρεύμα καθόδου της βάνας ή των δύο άκρων, 25–30 διάμετρος σωλήνα ανάντη και 5 κατάντη εάν απαιτούνται ίσιες βάνες , 10 διάμετρος σωλήνα ανάντη και 5 κατάντη Ακρίβεια Για στάνταρ βιομηχανικές μονάδες: 0,5 έως 5% της πλήρους κλίμακας. Πλήρης διέρχονται Pitot Βεντούρι, σύμφωνα με το National-Bureau-of-Standards-type laboratory μπορεί να

55

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

δώσει 0,5% του πραγματικού σφάλματος ροής. Η Pitot Βεντούρι πρέπει να βαθμονομείται ξεχωριστά για την απόκτηση 1% της απόδοσης σφάλματος. Ανακρίβεια βαθμονομείται ξεχωριστά σε σωλήνες multipleopening ( 2% ), όταν οι αριθμοί Reynolds υπερβαίνουν τα 50.000. Οι Area-averaging duct units έχουν σφάλμα μεταξύ 0,5 και 2%. Το σφάλμα της d/p cell είναι συμπληρωματικό με τα αναφερόμενα σφάλματα.

Fig. 2.2.12 σχηματικό διάγραμμα βιομηχανικής συσκευής (Pitot tube) για στατική ανίχνευση και δυναμική πιέσεων σε ρεύμα.

Κόστη A 1-in-diameter ανοξείδωτου χάλυβα 750 € και 1400 € if retractable for hot-tap installation. Το κόστος διπλασιάζεται σε καλιμπράρισμα εξτρα. Hastelloy units 2000 € ή και περισσότερο. Ένας τοπικός pitot 400 €; a d/p transmitter κατάλληλος για pitot 4 έως 20 mA dc output 1000 €. Ενώ οι αισθητήρες Pitot είναι χαμηλής ακρίβειας και μικρού εύρους ανιχνευτές, σχετίζονται με τη μέτρηση της ροής στην επεξεργασία λυμάτων που. Pitot σωλήνες θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν η μέτρηση δεν είναι σημαντική, το νερό είναι αρκετά καθαρό, και παρέχουν χαμηλό κόστος μέτρησης. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να εισαχθούν στο σωλήνα χωρίς διακοπή και μπορεί επίσης να αφαιρεθούν για περιοδικό καθαρισμό, ενώ ο σωλήνας είναι σε χρήση.

2.2.3.4. Μετρητές τύπου Segmental Wedge Εφαρμογές

56

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Καθαρό, ιξώδη υγρά ή υδαρή και υγρά με στερεά Μεγέθη 1- to 12-in (25.4- to 305-mm) διάμετρος Σχέδια Για μικρότερα μεγέθη (1 και 1,5 in), η σφήνα μπορεί να είναι ενσωματωμένη Για μεγαλύτερους σωλήνες, χρησιμοποιούνται με βαθμονομημένα στοιχεία Ύψος ανοίγματος Από 0.2 έως 0.5 εσωτερική διάμετρος Πτώση πίεσης 25 to 200 in H2O (6.2 to 49.8 kPa) Υλικά κατασκευής Άνθρακα ή ανοξείδωτο χάλυβα , Ανοξείδωτο ή Hastelloy C seal, Ειδικά υλικά για τη wedge, όπως το καρβίδιο του βολφραμίου είναι διαθέσιμα.

Design Pressure 300 to 1500 psig (20.7 to 103 bars) Θερμοκρασία 240 to 700°F (240 to 370°C) αλλά και 850°F (454°C) Κόστος Για μεγέθη σωλήνων κάτω των 2 in (50 mm), η τμηματική ροή με στοιχείο σφήνας γίνεται από έναν V-notch κομμένο μέσα στο σωλήνα και μια σταθερή σφήνα συγκολλημένη με ακρίβεια στη θέση (βλέπε σχήμα 7.6.10). Σε μεγέθη πάνω από 2 in, η σφήνα κατασκευάζεται από δύο επίπεδες πλάκες που είναι συγκολλημένες μεταξύ τους. Σε καθαρά υγρά, οι μετρητές βρίσκονται σε ίση απόσταση από την σφήνα (βλέπε σχήμα 7.6.10), ενώ σε εφαρμογές όπου το ρευστό διεργασίας περιέχει στερεά σε εναιώρημα, χημικά προστίθενται ανάντη και κατάντη της ροής . Το χημικό στοιχείο στεγανοποίησης βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το σωλήνα, εξαλείφοντας εσοχές και καθιστώντας έτσι ένα σύστημα αυτοκαθαρισμού. Αυτές είναι κατασκευασμένες από υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση και είναι επίσης κατάλληλες για υψηλής θερμοκρασίας διεργασίες. Μερικοί χρήστες έχουν αναφέρει εφαρμογές στις διεργασίες στα 3000 psig (210 bars) και 850 ° F (454 ° C). Μια 3-in (75 mm) βαθμονομημένη και κατασκευασμένη από ανοξείδωτο χάλυβα που παρέχεται με τηλεχειριστήριο είναι περίπου 3.500 δολάρια. Είναι κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται σε υδαρή υγρά. Το κύριο πλεονέκτημα του είναι η δυνατότητα να λειτουργεί σε χαμηλούς αριθμούς Reynolds. Ενώ η τετραγωνική ρίζα συναρτήσει της ροής και της πτώσης πίεσης στα άκρα των στομίων Βεντούρι, ακροφύσια απαιτεί έναν

57

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

αριθμό Reynolds άνω των 10.000, τα τμηματικά ροόμετρα σε μορφή σφήνας απαιτούν έναν αριθμό Reynolds 500 ή μόνο 1000. Για το λόγο αυτό το τμηματικό αυτό ροόμετρο μετράει τις ροές σε χαμηλές ταχύτητες ροής και όταν ρευστά είναι παχύρρευστα.

Fig. 2.2.13 Ροόμετρο segmental wedge σχεδιασμένο για καθαρό ρεύμα. Μία ποικιλία διαφορετικών ροόμετρων (see Figure 2.2.14). Τα χαρακτηριστικά συνοψίζονται στο κείμενο.

58

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.2.14 Ένας ρυθμιστής ροής καθαρισμού που αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα rotameter, μια βελονοειδή βαλβίδα εισόδου, και ένα διαφορικό ρυθμιστή πίεσης..

(Reprinted, from Krone America Inc.)

Fig. 2.2.15. . Μεταβλητή περιοχή μετρητών ροής. Η περιοχή που είναι ανοικτή σε ροή μεταβάλλεται από την ίδια τη ροή σε ένα ροόμετρο μεταβλητής περιοχής. Είτε λόγω βαρύτητας είτε με τη δράση του ελατηρίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιστρέψει το πτερύγιο ή ο πλωτήρας

2.2.4 Εξισορρόπηση ροής Η διακύμανση της παροχής και των χαρακτηριστικών στα απόβλητα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας ειπώθηκαν σε άλλο κεφάλαιο. Η εξισορρόπηση της ροής είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα λειτουργίας όταν υπάρχουν διακυμάνσεις στην παροχή, για να βελτιωθεί η απόδοση των κατάντη διεργασιών και για να μειωθεί το κόστος και το μέγεθος των διατάξεων κατάντη. Περιγραφή/ εφαρμογή Είναι η εξομάλυνση των διακυμάνσεων στην παροχή για να επιτευχθεί σταθερή παροχή και να μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορες περιπτώσεις. Οι κύριες εφαρμογές της είναι (1) στη ροή υπό ξηρό καιρό για να μειωθούν οι παροχές και τα φορτία αιχμής, (2) στη ροή

59

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

υπό βροχερό καιρό σε δίκτυα συλλογής λυμάτων όπου λαμβάνει χώρα εισροή και διείσδυση ή (3) στην παροχή από παντοροϊκό σύστημα ομβρίων υδάτων και λυμάτων. Η εφαρμογή της εξισορρόπησης της ροής στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων παρουσιάζεται στο διάγραμμα ροής ( 2.2.12. ). Στη διάταξη εντός της γραμμής όλη η παροχή περνάει από τη δεξαμενή εξισορρόπησης. Αυτή η διάταξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιτευχθεί η εξομάλυνση της συγκέντρωσης των συστατικών και της παροχής. Στη διάταξη εκτός της γραμμής μόνο η παροχή πάνω από ένα προκαθορισμένο όριο εισέρχεται στη δεξαμενή εξισορρόπησης. Αν και οι απαιτήσεις άντλησης ελαχιστοποιούνται με αυτή τη διάταξη, η εξομάλυνση στη συγκέντρωση των συστατικών μειώνεται αισθητά. Η εκτός ροής εξισορρόπηση μερικές φορές χρησιμοποιείται για να κατακρατήσει τα πρώτα νερά μιας βροχόπτωσης από τα παντορροϊκά συστήματα συλλογής.

Figure 2.2.1. Τυπικό διάγραμμα ροής για μια εγκατάσταση επεξ. Υγρών αποβλήτων που διαθέτει εξισορρόπηση ροής: (a) εντός της γραμμής και (b) εκτός της γραμμής. Εφαρμόζεται μετά την εξάμμωση ή μετά την πρωτοβάθμια καθίζηση , και μετά την δευτεροβάθμια επεξεργασία.

60

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Τα κυριότερα οφέλη από την εφαρμογή της είναι 1) η βιολογική επεξεργασία βελτιώνεται επειδή τα φορτία αιχμής περιορίζονται ή ελαχιστοποιούνται οι παρεμποδιστικές ουσίες αραιώνονται και το pH σταθεροποιείται 2)η ποιότητα των εκροών και η απόδοση της πάχυνσης στις δεξαμενές δευτεροβάθμιας καθίζησης που ακολουθούν τη βιολογική επεξεργασία βελτιώνονται εξαιτίας της σταθερής φόρτισης στερεών 3) μειώνονται οι απαιτήσεις για την επιφάνεια διήθησης της εκροής η απόδοση διήθησης βελτιώνεται και είναι εφικτοί πιο ομοιόμορφοι κύκλοι διήθησης- αντίστροφης πλύσης με μικρότερα υδραυλικά φορτία και 4) στην χημική επεξεργασία η εξομάλυνση της φόρτισης της μάζας βελτιώνει τον έλεγχο της τροφοδοσίας χημικών και την αξιοπιστία της διεργασίας. Εκτός από τη βελτίωση της απόδοσης των περισσότερων διεργασιών , η εξισορρόπηση ροής είναι μια ελκυστική επιλογή για την αναβάθμιση της απόδοσης εγκαταστάσεων επεξεργασίας με υπερφορτιση. Τα μειονεκτήματα από την εξισορρόπηση ροής περιλαμβάνουν (1) την απαίτηση για σχετικά μεγάλες επιφάνειες γης (2) οι εγκαταστάσεις εξισορρόπησης απαιτούνταιι για να καλύπτονται οι ανάγκες ελέγχου οσμών όταν είναι κοντά σε κατοικημένες περιοχές (3) επιπρόσθετη λειτουργία και συντήρηση (4) το κόστος επένδυσης αυξάνεται more …..

Design Considerations The design of flow equalization facilities is concerned with the following questions: 1. Where in the treatment process flowsheet should the equalization facilities be located?

2. What type of equalization flowsheet should be used, in-line or off-line?

3. What is the required basin volume?

4. What are the features that should be incorporated into design?

5. How can the deposition of solids and potential odors be controlled?

Location of Equalization Facilities. The best location for equalization facilities must be determined for each system. Because the optimum location will vary with the characteristics of the collection system and the wastewater to be handled, land requirements and availability, and the type of treatment required, detailed studies should be performed for several locations throughout the system. Where equalization facilities are considered for location adjacent to the wastewater-treatment plant, it is necessary to evaluate how they could be integrated into the treatment process flowsheet.

In some cases, equalization after primary treatment and before biological treatment may be appropriate. Equalization after primary treatment causes fewer problems with solids deposits and scum accumulation. If flow-equalization systems are to be located ahead of primary settling and biological systems, the design must provide for sufficient mixing to prevent solids deposition and concentration variations, and aeration to prevent odor problems.

Volume Requirements for the Equalization Basin. The volume required for flowrate equalization is determined by using an inflow cumulative volume diagram in which the cumulative inflow volume is plotted versus the time of day. The average daily flowrate, also plotted on the same diagram, is the straight line drawn from the origin to the endpoint of the diagram.

In practice, the volume of the equalization basin will be larger than that theoretically determined to account for the following factors: 1. Continuous operation of aeration and mixing equipment will not allow complete drawdown, although special structures can be built.

2. Volume must be provided to accommodate the concentrated plant recycle streams that are expected, if such flows are returned to the equalization basin (a practice

61

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

that is not recommended unless the basin is covered because of the potential to create odors).

3. Some contingency should be provided for unforeseen changes in diurnal flow.

Although no fixed value can be given, the additional volume will vary from 10 to 20 percent of the theoretical value, depending on the specific conditions.

More information in p.333-344, in Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003

QUESTIONS 2.2A Σκοπός (στόχος) της προεπεξεργασίας?

2.2B

Σκοπός (στόχος) εσχάρωσης? Χειροκίνητες σχάρες καθαρισμού καθαρίζονται συχνα για να αποφευχθούν : a. Bλαβη στο σύστημα b. Συνθήκες αποσύνθεσης κατάντη της λειτουργίας c. Επιβάρυνση της μονάδας καθαρισμού d. Δημιουργία σουλφίδιου του υδρογόνου , (κλουβιο αυγό) που προκαλεί διάβρωση στην κατασκευή e. Για όλα πάνω

2.2C Δυο τρόποι διαχείρισης εσχαρισμάτων 2.2D Γιατί πρέπει να απομακρύνονται τα συντρίμια (πέτρες, ξύλα, μέταλλα) από την εισροή? Γιατί η άμμος απομακρύνεται πριν τη βιολογική επεξεργασία?

2.2E Που διατίθεται τα υπολείμματα της εξάμμωσης 2.2F Γιατι χρησιμοποιείται ευρέως το παροχόμετρο Parshall για τη μέτρηση παροχής?

2.2G Ποια τα μειονεκτήματα χρήσης διαφραγμάτων-υπερχειλιστών για μέτρηση της παροχής στην αρχή της εγκατάστασης?

2.2H Τι θα πρέπει ο χειριστής να έχει πριν από την εργασία στην εσχάρωση ή συστήματα αφαίρεσης της άμμου?

2.2I τι πρέπει να κάνει ο εργαζόμενος φεύγοντας από τη δουλεία ή από την προεπεξεργασία και πριν πάει για κάπνισμα ή φαγητό ή πριν επιστρέψει στο σπίτι του από την ΕΕΛ 2.2K Ποια μπορεί να βρεθούν και να αφαιρεθούν από το ρεύμα των εισροών της εγκατάστασης? a. Κονσέρβες b. παιχνίδια c. Πλαστικά d. Ξύλα e. Όλα τα παραπάνω 2.2L Ποιες προφυλάξεις πρέπει να λαμβάνονται όταν καθαρίζονται οι εσχάρες?

2.2M Πώς διαφέρουν οι μονάδες θρυμματισμού (τεμαχισμού) από τις εσχάρες?

2.2N Ποια είναι τα πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα της μηχανές θρυμματισμού πριν από την εσχάρωση?

2.2O Τι είδους προβλήματα μπορούν να δημιουργηθεί για την επεξεργασία όταν υπερφορτωθούν ή παρακαμφθούν οιτεμαχιστές και οι εσχαρες? ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ANSWERS 2.2A Για την προστασία του εξοπλισμού των εγκαταστάσεων και την απομάκρυνση υλικών τα οποία δεν επεξεργάζονται

62

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.2B Αφαίρεση μεγάλων στερεών (κουρέλια, ραβδιά, πέτρες, κλπ.). ισχύουν τα (β), (γ), και (δ). Χειροκίνητα καθαρίζονται οι σχάρες, για την αποφυγή σηπτικών συνθήκες ανάντη, ένα τέτοιο φορτίο επιβαρύνει την εγκατάσταση, όταν τελικά επεξεργάζονται, ή οδηγεί στον σχηματισμό υδρόθειου, το οποίο έχει οσμή ενός σάπιο αυγού και προκαλεί διάβρωση του σκυροδέματος και των χρωμάτων. Συνήθως, οι σχάρες είναι πολύ ανθεκτικές και δεν επιβαρύνονται από απόφραξη ή ακαθαρσίες 2.2C Ταφή, αποτέφρωση, εξάμμωση και επιστροφή στο σώμα των αποβλήτων 2.2D

Τα συντρίμμια αφαιρούνται για να αποφευχθεί η καταστροφή των αντλιών, η επίστρωση των αγωγών και εναπόθεση. Η άμμος αφαιρείται καθώς είναι διαβρωτική για τις αντλίες και των εξοπλισμό. .

2.2F Ο αγωγός Parshall χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση της ροής των αποβλήτων, επειδή είναι απλός, αποτελεσματικός, αξιόπιστος και δεν υπάρχουν προεξοχές και περιοχές όπου τα σωματίδια των λυμάτων μπορεί να εγκλωβιστούν ή καθιζάνουν πίσω από τη συσκευή μέτρησης .

2.2G Όταν φράγματα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της εισροής στο τέλος της εγκατάστασης, οργανικά στερεά μπορούν να κατακάτσουν. Όταν συμβεί αυτό, οι οσμές και εναιώρηση μπορούν να συμβούν. Επίσης, καθώς συσσωρεύονται τα στερεά, η ενδειξη της ροής μπορεί να είναι εσφαλμένη.

2.2H. Πρέπει να λάβουν όλα τα κατάλληλα προληπτικά μέτρα: Ηλεκτρική παροχή ενέργειας πρέπει πάντοτε να κλείσει πριν από την εργασία στον εξοπλισμό. Πρέπει να φορούν γάντια, κράνος, γυαλιά και κατάλληλα παπούτσια και ρούχα. Πρέπει να ακολουθήσει όλες τις κατάλληλες οδηγίες σύμφωνα με το εγχειρίδιο του Ηλεκτ/κου του εξοπλισμού 2.2I Οι χειριστές πρέπει να αλλάζουν τα ρυπασμένα ρούχα και να πετάνε τα χρησιμοποιημένα γάντια στο κατάλληλο σημείο. Στη συνέχεια, πλένουν τα χέρια τους καλά πριν από το φαγητό, το κάπνισμα, ή πριν πάνε στο σπίτι.

2.2K κουτιά, παιχνίδια, είδη από καουτσούκ, και κομμάτια από ξύλο μπορεί όλοι να βρεθούν στο εισρέον ρεύμα.

2.2L Όταν καθαρίζεται η σχάρα βεβαιωθείτε ότι είστε ασφαλής από ολισθηρές ουσίες, όπως το νερό και το λίπος. Να είστε σίγουροι ότι υπάρχει επαρκής χώρος για την ασφαλή μετακίνησή τις προβολές και ότι υπάρχει ένα δοχείο για την απόρριψη των μπαζών 2.2M Μπαρες εσχαρών και απομακρύνουν τα υπολειμμάτων από τα απόβλητα, ενώ οι μονάδες θρυμματισμού αλέθουν τα συντρίμμια και να τα ελευθερώσουν στα λύματα.

2.2N Τα πλεονεκτήματα των μηχανών θρυμματισμού περιλαμβάνουν την εξάλειψη των εναποθέσεων, την παρουσία μυγών, και τα προβλήματα οσμών. Ένα μειονέκτημα είναι ότι τα πλαστικά και το ξύλο μπορούν να απορριφθούν και πρέπει να αφαιρεθούν χειρωνακτικά.

2.2O Προβλήματα που δημιουργούνται όταν οι οιτεμαχιστές και οι εσχαρες είναι υπερφορτωμένοι ή παρακάμπονται : 1. Ξύλα και κουρέλια μπορεί να φθείρουν τις αντλίες λάσπης για τους πρωτοβάθμιους διαγαυστές 2. Τα χονδρά στερεά μπορεί να βουλώσουν τα ανοίγματα 3. Τα στερεά μπορεί να επηρεάσουν τους διαχύτες αέρα στις δεξαμενές ΕΕΛ 4. Επιπλέοντα στερεά (λιπη-αφρός) μπορεί να εμφανιστούν στη χλωρίωση και εξέρχονται από την εγκατάσταση με την τελική εκροή.

5. Τα στερεά μπορούν να φράξουν τις αντλίες λάσπης και τα ροόμέτρα σε ΕΕΛ

63

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο σκοπός της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας (πρωτοβάθμια καθίζηση) είναι η απομάκρυνση των καθιζανόντων και επιπλεόντων οργανικών στερεών. Σε συνήθεις συνθήκες, στην πρωτοβάθμια καθίζηση υπάρχει δυνατότητα να απομακρυνθούν μέχρι και το 90 έως 95% των καθιζανόντων στερεών, το 40 έως 60% των ολικών αιωρούμενων στερεών, και το 25 έως 35% του βιοχημικά απαιτούμενου οξυγόνου (BOD5). Σημείωση: Οι αποδόσεις των μονάδων καθίζησης που χρησιμοποιούνται στην ΕΕΛ συνήθως εκφράζονται σαν συνολική απόδοση του συστήματος και όχι απόδοση ανά μονάδα. Καθίζηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλά σημεία (σταδια) της ΕΕΛ για την απομάκρυνση των καθιζάνοντων και επιπλεόντων στερεών. Χρησιμοποιείται στην πρωτοβάθμια επεξεργασία, στη δευτεροβάθμια και σε προηγμένη (τριτοβάθμια) επεξεργασία λυμάτων. Το κεφάλαιο αυτό αναφέρεται στην πρωτοβάθμια επεξεργασίαμε δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης.. Μέσα στις δεξαμενές, τα καθιζάνοντα στερεά που συγκεντρώνονται στον πυθμένα, συλλέγονται από μηχανικά ξέστρα σε μια χοάνη (σιλό) και από εκεί η πρωτοβάθμια λάσπη οδηγείται στο σύστημα επεξεργασίας ιλύος. Τα επιπλέοντα υλικά (αφρός) συλλέγονται με ειδικό σύστημα συλλογής (skimmer) από την επιφάνεια προς το σύστημα επεξεργασίας λάσπης. Τα προεπεξεργασμένα λύματα υπερχειλίζουν σε ένα περιφερειακό καναλι συλλογής και οδηγούνται στην επόμενη φάση επεξεργασίας.

d

Figure 2.3.1a Τυπική διάταξη επεξεργασίας λυμάτων με προκαθίζηση  (βλ. 4 Primary Sedimentation) 2.3.1.1 Περιγραφή της διεργασίας

64

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Στην πρωτοβάθμια καθίζηση, τα λύματα εισέρχεται σε μια δεξαμενή καθίζησης (κυλινδρική ή ορθογωνική, οριζόντιας ή κατακόρυφης ροής). Η ταχύτητα μειώνεται σε περίπου 0,3 m / min ή 1 πόδι ανά λεπτό (fpm). Τα στερεά που είναι βαρύτερα από το νερό καθιζάνουν στον πυθμένα, ενώ τα στερεά που είναι ελαφρύτερα από το νερό επιπλέουν στην επιφάνεια. Τα καθιζάνοντα στερεά απομακρύνονται ως πρωτογενής λάσπη, και τα επιπλέοντα στερεά απομακρύνονται ως υπερχείλισμα. Τα ανεπεξέργαστα λύματα απομακρύνονται από τη δεξαμενή καθίζησης πάνω από ένα υδατοφράκτη και κινείται προς το επόμενος στάδιο επεξεργασίας. Ο χρόνος παραμονής, η θερμοκρασία, ο σχεδιασμός της δεξαμενής και η κατάσταση του εξοπλισμού ελέγχου συνεισφέρουν στην αποτελεσματικότητα της διεργασίας.

65

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Figure 2.3.1b Τυπικό διάγραμμα ροής μονάδας επεξεργασίας λυμάτων με πρωτοβάθμια επεξεργασία καθίζηση ή/και επίπλευση.

2.3.1.1. Περιγραφή της Πρωτοβάθμιας Επεξεργασίας Η πρωτοβάθμια επεξεργασία μειώνει το οργανικό φορτίο στις κατάντη διεργασίες επεξεργασίας αφαιρώντας ένα μεγάλο ποσό από τις καθιζάνουσες, διαλυμένες και επιπλέοντες ουσίες. Κατά την τροφοδοσία μειώνεται η ταχύτητα των λυμάτων σε 0,3 m / min περίπου (ή 1 έως 2 fpm). Τα βαρύτερα αιωρούμενα στερεά καθιζάνουν και απομακρύνονται σαν πρωτοβάθμια λάσπη. Τα επιπλέοντα απομακρύνοινται σαν αφρός. Η εκροή (χωρίς πολλά στερεά και επιπλέοντα υπερχειλίζει και οδηγείται στην επόμενη φάση επεξεργασίας . Οι δεξαμενές μπορούν να είναι ορθογώνιες ή κυκλικές. Σε ορθογώνιες δεξαμενές τα λύματα ρέουν από το ένα άκρο στο άλλο, και η καθιζάνουσα ιλύς (λάσπη) μεταφέρεται σε μια χοάνη στο άλλο άκρο, είτε με μεταφορά με ξέστρα κινούμενα με αλυσιδωτό μηχανισμό που αναπτύσσεται παράλληλα στη ροή ή με ενα μηχανικό ξέστρο που στηρίζεται σε γέφυρα. Τα επιπλέοντα οδηγούνται με περιφερειακά κινούμενο ξέστρο σε κατάλληλη, ειδική χοάνη συλλογής και από εκεί στο φρεάτιο αφρών – επιπλεόντων Στις κυκλικές δεξαμενές, τα λύματα εισάγονται στο κέντρο της δεξαμενής και απομακρύνονται περιφερειακά. Η λάσπη που καθιζάνει στο πυθμένα συλλέγετε σε κεντρική χοάνη συγκέντρωσης με κατάλληλη διάταξη συλλογής). Η διάταξη συλλογής λάσπης μπορεί να είναι ένα μηχανικό ξέστρο που κινείται κυκλικά συγκεντρώνοντας τη λάσπη στη χοάνη, ενώ τα επιπλέοντα συλλέγονται με επιφανειακό σύστημα (ξέστρο ή skimmer) και οδηγούνται σε κατάλληλη διαχείριση (παρόμοια με τα σχαρίσματα ή τα λίπη) Παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση της πρωτογενούς καθίζησης περιλαμβάνουν: Το ρυθμό τροφοδοσίας λυμάτων προς τη δεξαμενή Τα χαρακτηριστικά των λυμάτων (οργανικό φορτίο, θερμοκρασία, ποσότητα και το είδος των βιομηχανικών αποβλήτων, η πυκνότητα, το μέγεθος και το σχήμα των σωματιδίων) Η απόδοση των διαδικασιών προεπεξεργασίας των λυμάτων Τα φυσικά χαρακτηριστικά και η ποσότητα των στραγγιδίων ή άλλων απονέρων που ανακυκλώνονται στη δεξαμενή πρωτοβάθμια καθίζησης.

2.3.1.2 Υπολογισμοί λειτουργίας στη δεξαμενή πρωτοβάθμια καθίζησης Οι παράγοντες κλειδιά της λειτουργίας της δεξαμενής κατακάθισης περιλαμβάνουν των υπολογισμό των παρακάτω: Υδραυλικός χρόνος παραμονής (hr) = [όγκος (m3)x 24 hr/day]/ [ταχύτητα ροής 3 (m /day)], επιφάνεια φόρτισης (m3/m2)= [ παροχή (m3/d)]/ [ολική επιφάνεια καθίζησης (m2)], φόρτιση στερεών(kg/day/m2)= [παροχή στερεών (kg/day)]/ [ολική επιφάνεια καθίζησης (m2)], φόρτιση υπερχειλιστή ροής (m3/linear m)= [παροχή (m3/d)]/[ολικό μήκος καθίζησης (Linear m)]

Retention Time (hr) = Volume (m3) χ 24 hr/day Flow (m3/d)

(2.3.1)

3 Surface Loading Rate (m3/m2) = Q (m /d) Surface Area (m2)

(2.3.2)

Solids Loading Rate (kg/day/m2) =

Weir Overflow Rate (m3/linear m) =

Solids into Clarifier (kg/day) Surface Area

(2.3.3)

(m2)

Q (m3/d)........

Weir Length (linear m)

(2.3.4)

66

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.3.2 Τύποι Δεξαμενών Καθίζησης adapted from Spellman's Standard Handbook for Wastewater Operators, 2nd edition, Frank R. Spellman, 2011, USA Οι μονάδεςΠρωτοβάθμιας Επεξεργασίας περιλαμβάνουν τις τις απλές δεξαμενές πρκαθίζησης (κυκλικές ή ορθογωνικές) τις σηπτικές δεξαμενές (συνήθως πολυθάλαμες), και τις δεξαμενές που αποτελούνται από δύο διαμερίσματα, ένα υπερκείμενο για την καθίζηση και ροή των υγρών και ένα υποκείμενο για την αποθήκευση-χώνευση των στερεών (δεξαμενές Imhoff) ,. Και τα τρία είδη διατάξεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρωτοβάθμια επεξεργασία, ενώ οι απλές δεξαμενές καθίζησης (κυκλικές ή ορθογωνικές) χρησιμοποιούνται και για την δευτεροβάθμια καθίζηση ή για καθίζηση σε προηγμένες διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων.

2.3.2. 1 Σηπτικές δεξαμενές Οι σηπτικές δεξαμενές είναι προκατασκευασμένες δεξαμενές που χρησιμεύουν ως μια συνδυασμένη δεξαμενή καθίζησης και μια δεξαμενής αναερόβιας χώνευσης. Σηπτικές δεξαμενές παρέχουν μακράς χρόνους καθίζησης (6 έως 8 ώρες ή περισσότερο). Όταν η δεξαμενή γεμίσει, τα στερεά θαυπερχειλίσουνμε τη ροή. Επιβάλλεται η απόμάκρυνση στερεών πριν γεμίσει η δεξαμενή. Η μέθοδος είναι κατάλληλη για μικρές εγκαταστάσεις (π.χ., σχολεία, μοτέλ, σπίτια και οικισμούς.Για μεγαλύτερες εφαρμογές χρησιμοποιούνται πολυθ'αλαμες σηπτικές δεξαένές ή δεξαμενές IMHOFF

67

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.3.2. Σηπτικές δεξαμενές. A. Τυπική οικιακής χρήσης ; B. Τυπική μεγαλύτερης κλίμακας με σιφόνι ελέγχου ροής ή προσαρμοσμένης για περιοδική τροφοδοσία του υπεδάφιου πεδίου διάθεσης, που ακολουθεί περίοδος ξηρασίας. Ελεγχόμενης ροής χρησιμοποιούνται για τη συλλογή ιλύος και αυτόματα σιφώνια και αντλίες μεταφέρουν το απόβλητο στο πεδίο.

Adapted from Environmental Engineer’s handbook,Ch7 Wastewater Treatment, Liu&Liptak, CRC, USA 1999 Ο ελάχιστος ωφέλιμος όγκος της δεξαμενής θα ακολουθεί τα εξής: a) για ροές μέχρι 1500 gpd (5,8 m3/d), η ικανότητα της καθημερινής παροχς λυμάτων.; b) για ροές πάνω από 1500 gpd, ο όγκος V σε γαλόνια μπορεί να υπολογιστεί από την ακόλουθη εξίσωση: V = 1125 + 0.75 X Q (2.3.5) όπου: Q = η ημερήσια παροχή λυμάτων

68

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Στο παραπάνω διάγραμμα φαίνεται αν ο ίδιος όγκος σηπτικής δεξαμενής χρησιμοποιηθεί για το μισό εξυπηρετούμενο πληθυσμό, τότε ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο εκκενώσεων για απομάκρυνση στερεών δεν είναι διπλάσιος αλλά πενταπλάσιος!!!

2.3.2.2 Δεξαμενή Imhoff (χωριστών διαμερισμάτων καθίζησης και χώνευσης βιοστερεών) Οι δίχωρη Imhoff δεξαμενή είναι παρόμοια με μια σηπτική δεξαμενή σε σχέση με την απομάκρυνση των καθιζάνοντων στερεών σε συνδυασμό με την αναερόβια χώνευση τους, με την ουσιαστική διαφορά ότι η καθίζηση-διαχωρισμών αιωρημάτων από το υγρό και η αποθήκευση-χώνευσή τους γίνεται σε διαφορετικό χώρο. Μια δεξαμενή Imhoff αποτελείται από μια δεξαμενή δύο ορόφων, δύο επάλληλα διαμερίσματα, στην οποία η καθίζηση γίνεται στο επάνω μέρος, ενώ η αποδόμηση των στερεών στο κάτω μισό. Αφροί συσσωρεύονται στη δεξαμενή καθίζησης και στους αεραγωγούς που εξυπηρετούν το χώρο καθίζησης. Το αέριο που παράγεται κατά τη διαδικασία αποδόμησης στο χαμηλότερο δωμάτιο, διαφεύγει διαμέσου των αεραγωγών. Λόγω της επικάλυψης στον πυθμένα της δεξαμενής καθίζησης, αέρια και σωματίδια ιλύος που παρασύρονται από αέρια και ανέρχονται από το στρώμα ιλύος που βρίσκεται στο πυθμένα της δεξαμενής, δεν ελευθερώνονται τελικά στον χώρο καθίζησης.

69

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Fig. 2.3.3 Δεξαμενή Imhoff .

Adapted from Environmental Engineer’s handbook,Ch7 Wastewater Treatment, Liu&Liptak, CRC, USA 1999 Σχεδιασμός δεξαμενής Imhoff Επιφάνεια φόρτισης της ζώνης καθίζησης θα πρέπει να είναι 600 GPD ανά ft2 με υδραυλικό χρόνο παραμονής από 1 έως 2 ώρες και ταχύτητες κάτω από 0,75 ανά δευτερόλεπτο. Το πραγματικό βάθος της ζώνης καθίζησης πρέπει να είναι περίπου 7 πόδια και το μήκος του μπορεί να είναι από 25 σε 50 πόδια. Οι αεραγωγοί αερα και η περιοχή του αφρού πρέπει να καλύπτει το 20% της συνολικής επιφάνειας. Το συνολικό βάθος είναι κατά μέσο όρο περίπου 30 ft (βλ. Σχήμα 7.20.4). Οι σηπτικές δεξαμενές είναι κατάλληλες μόνο για μεμονωμένες εγκαταστάσεις με χαμηλές ροές αποβλήτων, όπου το έδαφος μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως ένα πεδίο απορρόφησης. Η χρήση τους θα πρέπει να αποφεύγεται, εκτός όταν δεν υπάρχει εναλλακτική λύση και οι τοπικές συνθήκες είναι ευνοϊκές. Η λειτουργία των Imhoff δεξαμενών δεν είναι πολύπλοκη. Είναι λιγότερο αποτελεσματική από τους σηπτικούς βόθρους και από τις μη-θερμαινόμενες δεξαμενές χώνευσης. Οι σύγχρονες μέθοδοι επεξεργασίας προσφέρουν πιο αποτελεσματικές εναλλακτικές λύσεις από τις Imhoff δεξαμενές, αλλά με εφαρμογή σε μικρές μονάδες επεξεργασίας, ώστε να παρέχεται πιο αποτελεσματικός διαχωρισμός στερεών, χωρίς μηχανικές ή ηλεκτρικές συσκευές.

2.3.2.3 Συνδυασμένη δεξαμενή καθίζησης Η συνδυασμένη δεξαμενή καθίζησης ή διαύγασης βελτιστοποιεί τη διαδικασία της καθίζησης. Η ιλύς απομακρύνεται από τη δεξαμενή για επεξεργασία σε άλλες μονάδες κατάντη αυτής. Τα λύματα εισέρχονται στη δεξαμενή, επιβραδύνοντα και διανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το πλάτος και το βάθος της μονάδας, και εκρέουν από τον υπερχειλιστή. Ο υδραυλικός χρόνος παραμονής εντός της δεξαμενής πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι από 1 έως 3 ώρες (2-hr μέσο όρο). Η απομάκρυνση της ιλύος επιτυγχάνεται συχνά είτε σε συνεχή ή διακοπτόμενη λειτουργία. Συνεχής απομάκρυνση απαιτεί πρόσθετες διεργασίες επεξεργασίας της ιλύος για την απομάκρυνση της περίσσειας του νερού που προκύπτει από την αφαίρεση της ιλύος που περιέχει λιγότερο από 2 έως 3% στερεά. Διαλείποντος έργου απομάκρυνση της ιλύος απαιτείται ώστε η ιλύς να αντλείται από τη δεξαμενή εντός ενός σύντομου χρονικού διαστήματος επαρκούς για να αποτραπεί η συσσώρευση των στερεών, αλλά τέτοιου ώστε να συγκεντρώνεται το 4 έως 8% των στερεών στην ιλύ. Ο αφρός πρέπει να αφαιρείται από την επιφάνεια της δεξαμενής καθίζησης συχνά. Αυτό είναι συνήθως μια μηχανική διαδικασία, αλλά ενδέχεται να απαιτείται και χειροκίνητη παρέμβαση. Το σύστημα πρέπει να λειτουργεί αρκετά συχνά ώστε να αποφευχθεί η υπερβολική συσσώρευση, αλλά όχι και πολύ συχνή ώστε να προκαλεί υδραυλική υπερφόρτωση του συστήματος εξαφρίσεως. Αυτές οι δεξαμενές καθίζησης απαιτούν συχνό καθάρισμα και συντήρηση. Τα διαφράγματα, τα οποία εμποδίζουν τα επιπλέοντα στερεά (αφροί) να εκρέουν από την δεξαμενή. Τα φράγματα απαιτούν συχνό καθάρισμα για να αποφύγετε η βιολογική φόρτιση και η συσσώρευση στερεών. Ο μηχανολογικός εξοπλισμός πρέπει να λιπαίνεται και να διατηρείται, όπως ορίζεται από τον κατασκευαστή ή σύμφωνα με τις διεργασίες που αναφέρονται στο εγχειρίδιο της μονάδας συντήρησης (O & M) του ηλεκτρομηχανικού εξοπλισμού. Η μέθοδος της δειγματοληψίας και του ελέγχου χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της απόδοσης της διεργασίας. Τα καθιζάνοντα στερεά, το διαλυμένο οξυγόνο, το pΗ, η

70

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

θερμοκρασία, τα ολικά αιωρούμενα στερεά, και BOD5, καθώς και τα στερεά της ιλύος και οι πτητικές ουσίες, εξετάζονται συχνά για το σκοπό αυτό.

Figure 2.3.4 τυπική ορθογώνια δεξαμενή πρωτοβάθμιας καθίζησης: (a) κάτοψη (b) τομή. (adapted from Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003) Table 2.3.1 Τυπικός σχεδιασμός για πρωτοβάθμιες δεξαμενές καθίζησης

71

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Table 2.3.2 Τυπική διαστασιολόγηση για ορθογώνιες και κυκλικές δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης (adapted from Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003)

2.3.3 Παρατηρήσεις λειτουργίας Πριν τον εντοπισμό ενός ενδεχόμενου προβλήματος της διεργασίας για να προχωρήσουμε στην αντιμετώπισή του, ο χειριστής της μονάδος θα πρέπει να είναι γνώστης του τι συνιστά την «ορθή» λειτουργία (είναι το λειτουργικό σύστημα όπου σύμφωνα με το σχεδιασμό δεν παρουσιάζεται κάποιο πρόβλημα). Παράμετροι της ορθής λειτουργίας μπορούν να παρέχουν σημαντικές πληροφορίες της απόδοσης του συστήματος. Οι ακόλουθες ενότητες εξηγούν αυτές τις σημαντικές παραμέτρους "ορθής" λειτουργίας.

2.3.3.1 Πρωτοθάθμια Καθίζηση: Κανονική λειτουργία Και πάλι, όπως προαναφέρθηκε, στην πρωτοβάθμια διάγαυση, τα λύματα εισέρχονται σε μια δεξαμενή καθίζησης. Η ταχύτητα μειώνεται σε περίπου 1 πόδι ανά λεπτό. Τα στερεά

72

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

που είναι βαρύτερα από το νερό καθιζάνουν, ενώ τα στερεά που είναι ελαφρύτερα από το νερό επιπλέουν στην επιφάνεια. Τα καθιζάνοντα στερεά απομακρύνονται ως λάσπη, και τα επιπλέοντα στερεά απομακρύνονται . Τα απόβλητα που υπερχειλίζουν συλλέγονται σε πλευρικό, περιμετρικό κανάλι και οδηγούνται σε φρεάτιο εκροής στο επόμενο στάδιο της επεξεργασίας. Ο χρόνος παραμονής, η θερμοκρασία, ο σχεδιασμός της δεξαμενής και η κατάσταση του εξοπλισμού ελέγχου αποτελούν βασικά στοιχεία της αποτελεσματικότητας της διεργασίας.

2.3.3.2 Λειτουργικοί παράμετροι λειτουργίας της πρωτοβάθμιας διαύγασης Συνεισφορά της ροής -κανονική κατανομή της ροής υποδεικνύεται σε κάθε μονάδα ώστε να είναι συνεχής και ασφαλής. Το ποσοστό της επιφανειακής φόρτισης να είναι εντός των προδιαγραφών σχεδιασμού. Λειτουργία του υπερχειλιστή - η ροή πάνω από το φράγμα είναι να είναι ομοιόμορφη, και το ποσοστό υπερχείλισης να είναι εντός των προδιαγραφών σχεδιασμού. Απομάκρυνση των αφρών και των επιπλεόντων - Στην επιφάνεια είναι δεν πρέπει να υπάρχουν συσσώρευση επιπλεόντων και η απομάκρυνση των αφρών να λειτουργεί συνεχώς. Απομάκρυνση της ιλύος- μεγάλα συσσωματώματα ιλύος που εμφανίζονται στην επιφάνεια είναι ένδειξη μη κανονικής λειτουργίας του συστήματος καθώς ο ρυθμός άντλησης θα πρέπει να ελέγχεται για να αποτρέψει την υπερσυσσώρευση, και το βάθος του στρώματος της ιλύος να κυμαίνεται σε επιθυμητά επίπεδα. Λειτουργία -Η μονάδα αναμένεται να μειώνει το BOD5, τα ολικά αιωρούμενα στερεά, και τα καθιζάνοντα στερεά. Μονάδα συντήρησης- ο μηχανολογικός εξοπλισμός να συντηρείται σύμφωνα με τα προκαθορισμένα και ο εξοπλισμός είναι διαθέσιμο για επανέλεγχο, όπως απαιτείται. Για να κρίνουμε σωστά τη λειτουργία της μονάδος της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας οι δοκιμές ελέγχου ορίζουν : pΗ (6,5 έως 9,0) Διαλυμένο οξυγόνο (<1.0 mg / L) Θερμοκρασία (ποικίλλει ανάλογα με το κλίμα και την εποχή) Καθιζάνοντα στερεά (εισροή, 5 έως 15 mL / L, Εκροή, 0,3 έως 5 mL / L) BOD5 (εισροής, 150 έως 400 mg / L, Εκροής, 50 έως 150 mg / L) Ποσοστό περιεκτικότητας σε στερεά (4 έως 8%) Ποσοστό πτητικών υλών (40 έως 70%) Βαρέα μέταλλα (όπως απαιτείται) Δοκιμές Jar (όπως απαιτείται) Σημείωση: Η συχνότητα των ελέγχων θα πρέπει να καθορίζεται με βάση την προδιαγραφές της λειτουργίας και την μεταβολή των εισροών και εκροών της μονάδας καθώς και από τους διαθέσιμους πόρους. Οι έλεγχοι θα πρέπει να διεξάγονται περιοδικά για την σύνταξη αναφοράς και την αξιολόγηση των αποδόσεων.

2.3.3.3 Υπολογισμοί ελέγχου διεργασίας

73

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Οι παράμετροι υπολογισμού της απόδοσης της διεργασίας προσδιορίζουν : • το ποσοστό απομάκρυνσης • τον υδραυλικό χρόνο παραμονής • την επιφανειακή φόρτιση (επιφάνεια ποσοστό διακανονισμό) • το ποσοστό υπερχείλισης • την άντληση της ιλύος • το ποσοστό των ολικών στερεών (% TS) Στις ενότητες που ακολουθούν θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε μερικά από αυτά Σημείωση: Οι υπολογισμοί που παρουσιάζονται στις επόμενες ενότητες επιτρέπουν τον καθορισμό των τιμών της διεργασίας. Λαμβάνουμε υπόψη τη βέλτιστη λειτουργία της πρωτοβάθμιας καθίζησης με τις τιμές να κυμαίνονται στο αναμενόμενο εύρος. Ποσοστό απομάκρυνσης Τα αναμενόμενα εύρη απομάκρυνσης επί τοις εκατό για πρωτοβάθμια καθίζηση είναι τα εξής: Καθιζάνοντα στερεά 90-95% Αιωρούμενα στερεά 40-60% BOD5 25-35% Χρόνος παραμονής Ο πρωταρχικός σκοπός της πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι η απομάκρυνση των καθιζάνοντων στερεών. Αυτό επιτυγχάνεται με την επιβράδυνση της ροής σε o, 3 m / min (1 fpm). Η ροή σε αυτή ταχύτητα θα παραμείνει στην κύρια δεξαμενή για 1.5 έως 2.5 ώρες. Το χρονικό διάστημα που το νερό που παραμένει στη δεξαμενή ονομάζεται υδραυλικός χρόνος παραμονής. Επιφανειακή φόρτιση και and Φόρτιση υπερχειλιστή εκροής Επιφανειακή φόρτιση (m/d) =

Ροή (m3/d) . Όγκος καταθίζησης (m2)

(2.3.6)

Πρόβλημα: Δεξαμενή με διάμετρο 40 m, και παροχή στη μονάδα 16000 m3/d. Ποια η επιφανειακή φόρτιση σε (m3/ m2/d ) m/d ? Λύση: 16000 m3/d Επιφανειακή φόρτιση = ------------- ----- ----- ---------- = 50,96 m/d (m3/ m2/d ) 0.785 χ 20 m χ 20 m Πρόβλημα: Μια κυκλική δεξαμενή έχει διάμετρο 16 m. Εάν η ροή της πρωτοβάθμιας είναι 8.000 m3/d, ποιος ο ρυθμός της επιφανειακής φόρτισης σε gpd/ft2? Λύση: 8000 m3/d Ρυθμός επιφανειακής φόρτισης = ----- ----- ---------- = 159,24 m/d (m3/ m2/d ) 0.785 χ 8 m χ 8 m

74

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Φόρτιση υπερχειλιστή εκροής

Είναι η ποσότητα του νερού που υπερχειλίζει από τη δεξαμενή καθίζησης ανά γραμμικό πόδι του υπερχειλιστή. Το αποτέλεσμα αυτού του υπολογισμού μπορεί να συγκριθεί με το σχεδιασμό. Κανονικά, ο ρυθμός κυμαίνεται σε 120-240 m2/d (m3 / d / m) ή 10.000 έως 20.000 GPD / ft. Πρόβλημα: Η κυκλική δεξαμενή καθίζησης είναι 30 μ. σε διάμετρο και έχει ένα φράκτη κατά μήκος της περιφέρειάς του. Το εκρέον ρυθμός ροής είναι 12.000 m3 / d. Ποιο είναι ο ρυθμός της υπερχείλισης σε γαλόνια ανά ημέρα και ανά μέτρο; Solution: 12000 m3/d Φόρτιση υπερχειλιστή εκροής (m /d/m = -- ----- ---------3,14 x 30 m 3

= 127.4 m2/d (m3/ m/d )

Άντληση λάσπης Προσδιορισμός της άντλησης της ιλύος (η ποσότητα των στερεών και των αιωρούμενων συσσωματωμάβτων που απομακρύνεται από τη δεξαμενή καθίζησης) παρέχει ακριβείς πληροφορίες που απαιτούνται για τον έλεγχο της διαδικασίας της διεργασίας καθίζησης. Στερεών (kg / ημέρα) = ρυθμός άντλησης χ Χρόνος Αντλησης χ 1000 kg/m3 χ Στερεά% (2.3.7) Πτητικές ουσίες (kg / ημέρα) = ρυθμός άντλησης χ Χρόνος Αντλησης χ Στερεά % χ πτητικές ουσίες. Παράδειγμα Πρόβλημα: Ο ρυθμός άντλησης ιλύος είναι 20 λεπτά την ώρα. Αποδίδεται 5 m3/h ιλύος. Εργαστηριακά τεστ καταδεικνύουν ότι το 5.2% αποτελείται από στερεά και το 66% από πτητικά. Πόσα kg πτητικών ύλης μεταφέρονται από τη δεξαμενή καθίζησης στη δεξαμενή χώνευσης; Λύση: Χρόνος άντλησης = 20 min/hr , Ρυθμός άντλησης = 5 m3/h Ποσοστό στερεών = 5.2% , Ποσοστό πτητικών = 66% Πτητικά στερεά = 5 m3/h χ1000 Lt/m3 x (20 /60) hr χ 24 hr/day χ 0.052 χ 0.66 = 1371.7 kg/day Ποσοστό ολικών στερεών Πρόβλημα: Δείγμα της δεξαμενής καθίζησης της ιλύος ήταν 74,69 γρ. Το απόβαρο ήταν 21,2 γρ. Μετά την ξήρανση, το πιάτο με τα στερεά ζύγιζε 22,3 g. Ποιο είναι το ποσοστό του συνολικού στερεά (% TS) του δείγματος; Dry solids + dish = 22.3 g

75

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Dry solids weight = 22.3 g - 21.2 g = 1.1 g Sample + dish = 74.69 g Sample weight = 74.69 g - 1.2 g = 53.49 g (1.1 g)/(53.49 g) χ 100% = 2%

BOD and SS Removal (kg/day) Για να υπολογίσετε τα κιλά του βιοχημικά απαιτούμενου οξυγόνου (BOD) ή των αιωρούμενων στερεών που απομακρύνονται καθημερινά, πρέπει να γνωρίζουμε την τιμή mg / L BOD και διαλυμένων στερεών που απομακρύνεται από τη διεργασία. Στη συνέχεια, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη εξίσωση: SS που απομακρύνονται (kg / ημέρα) = SS (mg / L) x Q m3 / d (2.3.7) Πρόβλημα: Αν είναι 120 mg / L αιωρούμενα στερεά που απομακρύνονται με έναν πρωτοβάθμια διαγαυστή, πόσα κιλά είναι / ημέρα είναι τα αιωρούμενα στερεά απομακρύνονται όταν η ροή είναι 23000 m3 / d?. Ας υποθέσουμε mg / L = g/m3 Λύση: SS Removed = 120 mg/L χ 23000 m3/d x 0.001kg/g = 2760 kg/day Παράδειγμα Λύση: Ο ρυθμός στην πρωτοβάθμια καθίζηση είναι 6000 m3 / d. Εάν η συγκέντρωση του BOD είναι 200 mg / L και η συγκέντρωση στην εκροή είναι 70 mg / L, πόσα κιλά BOD απομακρύνονται καθημερινά; Λύση: BOD απομάκρυνσης = 200 mg/L - 70 mg/L = 130 mg/L, After calculating mg/L BOD removed, calculate kg/day BOD removed: BOD Removed = 130 g/m3 χ 6000 m3/d x 0.001kg/g = 780 kg/day

Ρεύμα εκροής της δεξαμενής καθίζησης

Μετά την ολοκλήρωση του ελέγχου, την εξάμμωση και την καθίζηση τα χαλίκια και πολλά άλλα καθιζάνοντα στερεά αφαιρούνται από το κύριο ρεύμα. Αυτό που απομένει αναφέρεται ως πρωτογενές λύμα. Συνήθως είναι γκρίζο στο χρώμα και εξακολουθεί να περιέχει μεγάλες ποσότητες διαλυμένων τροφίμων και άλλων χημικών ουσιών (θρεπτικές ουσίες). Αυτές οι θρεπτικές ουσίες αντιμετωπίζονται στο επόμενο στάδιο στη διαδικασία επεξεργασίας (δευτεροβάθμια επεξεργασία), που συζητούνται στο επόμενο κεφάλαιο.

76

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

Σημείωση: Δύο από τα πιο σημαντικά θρεπτικά συστατικά που παραμένουν ο φώσφορος και η αμμωνία. Παρόλο που χρειάζεται να αφαιρεθούν αυτά τα δύο θρεπτικά συστατικά από το λύμα, δεν θέλουμε να απομακρύνουμε πάρα πολύ. Οι Carbonaceous μικροοργανισμοί στην δευτεροβάθμια επεξεργασία (βιολογική επεξεργασία) χρειάζονται αυτά τα ποσοστά.

more ............

Sedimentation Tank Performance The efficiency of sedimentation basins with respect to the removal of BOD and TSS is reduced by (1) eddy currents formed by the inertia of the incoming fluid, (2) windinduced circulation cells formed in uncovered tanks, (3) thermal convection currents, (4) cold or warm water causing the formation of density currents that move along the bottom of the basin and warm water rising and flowing across the top of the tank, and (5) thermal stratification in hot arid climates (Fair and Geyer, 1954). Factors that affect performance are considered in the following discussion.

BOD and TSS Removal. Typical performance data for the removal of BOD and TSS in primary sedimentation tanks, as a function of the detention time and constituent concentration, are presented on Fig. 2.3.9 . The curves shown on Fig. 2.3.9 are derived from observations of the performance of actual sedimentation tanks. The curvilinear relationships in the figure can be modeled as rectangular hyperbolas using the following relationship (Crites and Tchobanoglous, 1998).

(2.3.8)

77

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.3.9. 5–46 Typical BOD and TSS removal in primary sedimentation tanks. (Greeley, 1938.)

Typical values for the empirical constants in Eq. (2.3.8) at 20°C are as follows: Item a b BOD 0.018 - 0.020 TSS 0.0075 - 0.014 A fact that is often overlooked in sedimentation tank performance is the change in the wastewater characteristics that occurs through the sedimentation process. Larger, more slowly biodegradable suspended solids settle first, leaving a more volatile fraction in suspension that remains in the primary tank effluent. The strict use of removal curves, such as those given on Fig. 2.3.9, does not account for the transformation in wastewater characteristics that actually occurs. Where possible for domestic wastewater, primary tank influent and effluent should be characterized to determine concentration and composition of the constituents. Such characterization is important when determining the organic loading required to be treated by the succeeding biological treatment units.

Short Circuiting and Hydraulic Stability. In an ideal sedimentation basin (see Fig. 2.3.10a), a given block of entering water should remain in the basin for the full detention time. Unfortunately, in practice sedimentation basins are seldom ideal and considerable short circuiting will be observed for one or more of the reasons cited above. To determine if short circuiting exists and to what extent, tracer studies, should be performed. Timeconcentration curves should be developed for analysis. If in the repeated tests the timeconcentration curves are similar, then the basin is stable. If the time-concentration curves are not repeatable, the basin is unstable and the performance of the basin will be erratic (Fair and Geyer, 1954). The method of influent flow distribution, as discussed above, will also affect short circuiting.

Temperature Effects. Temperature effects can be significant in sedimentation basins. It has been shown that a 1° Celsius temperature differential between the incoming wastewater and the wastewater in the sedimentation tank will cause a density current to form (see Figs. 2.3.10b and c). The impact of the temperature effects on performance will depend on the material being removed and its characteristics.

Wind Effects. Wind blowing across the top of open sedimentation basins can cause circulation cells to form (see Fig. 2.3.10 d). When circulation cells form, the effective volumetric capacity of the basin is reduced. As with temperature effects, the impact of the reduced volume on performance will depend on the material being removed and its characteristics.

Design Considerations If all solids in wastewater were discrete particles of uniform size, uniform density, uniform specific gravity, and uniform shape, the removal efficiency of these solids would be dependent on the surface area of the tank and time of detention. The depth of the tank would have little influence, provided that horizontal velocities would be maintained below the scouring velocity. However, the solids in most wastewaters are not of such regular character but are heterogeneous in nature, and the conditions under which they are present range from total dispersion to complete flocculation. Design parameters for sedimentation are considered below. Typical design data for sedimentation tanks are presented in Tables 2.3.1 & 2.3.2 . Additional details on the analysis and design of sedimentation tanks may be found in WPCF, 1985. .Detention Time. The bulk of the finely divided solids reaching primary sedimentation tanks is incompletely flocculated but is susceptible to flocculation. Flocculation is aided by eddying motion of the fluid within the tanks and proceeds through the coalescence of fine

78

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

particles, at a rate that is a function of their concentration and of the natural ability of the particles to coalesce upon collision. As a general rule, coalescence of a suspension of solids becomes more complete as time elapses, thus, detention time is a consideration in the design of sedimentation tanks. The mechanics of flocculation are such, however, that as the time of sedimentation increases, less and less coalescence of remaining particles occurs.

Figure 2.3.10 5–47 Typical flow patterns observed in rectangular sedimentation tanks: (a) ideal flow, (b) effect of density flow or thermal stratification (water in tank is warmer than influent), (c) effect of thermal stratification (water in tank is colder than influent), and (d) formation of winddriven circulation cell.

(Crites and Tchobanoglous, 1998.)

Normally, primary sedimentation tanks are designed to provide 1.5 to 2.5 h of detention based on the average rate of wastewater flow. Tanks that provide shorter detention periods (0.5 to 1 h), with less removal of suspended solids, are sometimes used for preliminary treatment ahead of biological treatment units. In cold climates, increases in water viscosity at lower temperatures retard particle settling in clarifiers and reduce performance at wastewater temperatures below 20°C (68°F). A curve showing the increase in detention time necessary to equal the detention time at 20°C is presented on Fig. 2.3.11 (WPCF, 1985). For wastewater having a temperature of 10°C, for example, the detention period is 1.38 times that required at 20°C to achieve the same efficiency. Thus, in cold climates, safety factors should be considered in clarifier design to ensure adequate performance.

Surface Loading Rates. Sedimentation tanks are normally designed on the basis of a surface loading rate (commonly termed “overflow rate”) expressed as cubic

79

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.3.11 Curve of the increase in detention time required at cooler temperatures to achieve the same sedimentation performance as achieved at 20°C. meters per square meter of surface area per day, m3/m2_d (gallons per square foot of surface area per day, gal/ft2_d). The selection of a suitable loading rate depends on the type of suspension to be separated. Typical values for various suspensions are reported in Table 2.3.1. Designs for municipal plants must also meet the approval of state regulatory agencies, many of which have adopted standards for surface loading rates that must be followed. When the area of the tank has been established, the detention period in the tank is governed by water depth. Overflow rates in current use result in nominal detention periods of 2.0 to 2.5 h, based on average design flow.

The effect of the surface loading rate and detention time on suspended solids removal varies widely depending on the character of the wastewater, proportion of settleable solids, concentration of solids, and other factors. It should be emphasized that overflow rates must be set low enough to ensure satisfactory performance at peak rates of flow, which may vary from over 3 times the average flow in small plants to 2 times the average flow in large plants .

Weir Loading Rates. In general, weir loading rates have little effect on the efficiency of primary sedimentation tanks and should not be considered when reviewing the appropriateness of clarifier design. For general information purposes only, typical weir loading rates are given in Table 2.3.1.

EXAMPLE 5–10 Design of a Primary Sedimentation Basin The average flowrate at a small municipal wastewater-treatment plant is 20,000 m3/d. The highest observed peak daily flowrate is 50,000 m3/d. Design rectangular primary clarifiers with a channel width of 6 m (20 ft). Use a minimum of two clarifiers. Calculate the scour velocity, to determine if settled material will become resuspended. Estimate the BOD and TSS removal at average and peak flow. Use an overflow rate of 40 m3/m2/d at average flow (see Table 2.3.1) and a side water depth of 4 m (13.1 ft).

Solution 1. Calculate the required surface area. For average flow conditions, the required area is:

80

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2. Determine the tank length.

However, for the sake of convenience, the surface dimensions will be rounded to 6 m by 42 m.

3. Compute the detention time and overflow rate at average flow.

Using the assumed sidewater depth of 4 m,

4. Determine the detention time and overflow rate at peak flow.

5. Calculate the scour velocity below, using the following values:

Cohesion constant k =0.05 Specific gravity s= 1.25 Acceleration due to gravity g =9.81 m/s2 Diameter of particles d =100 μm =100 x10-6 m Darcy-Weisbach friction factor f= 0.025

6. Compare the scour velocity calculated in the previous step to the peak horizontal velocity (the peak flow divided by the cross-sectional area through the flow passes).

The peak flow horizontal velocity through the settling tank is

The horizontal velocity value, even at peak flow, is substantially less than the

81

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

scour velocity. Therefore, settled matter should not be resuspended.

7. Use Eq. (5–45) and the accompanying coefficients to estimate the removal rates for BOD and TSS at average and peak flow. a. At average flow:

b. At peak flow:

HIGH-RATE CLARIFICATION High-rate clarification employs physical/chemical treatment and utilizes special flocculation and sedimentation systems to achieve rapid settling. The essential elements of high-rate clarification are enhanced particle settling and the use of inclined plate or tube settlers. Advantages of high-rate clarification are (1) units are compact and thus reduce space requirements, (2) start-up times are rapid (usually less than 30 min) to achieve peak efficiency, and (3) a highly clarified effluent is produced. Enhanced particle flocculation and high-rate clarification applications are discussed in this section.

Enhanced Particle Flocculation Enhanced particle flocculation has been used in Europe for more than 15 years but has only been introduced relatively recently in the United States. In its most basic form, enhanced particle flocculation involves the addition of an inert ballasting agent (usually silica sand or recycled chemically conditioned sludge) and a polymer to a coagulated and partially flocculated suspension. The polymer appears to coat the ballasting particles and forms the “glue” that binds the chemical floc to the ballasted particles . After contact with the ballasting agent, the mixture is stirred gently in a maturation tank that allows the floc particles to grow. The particles grow as the larger, faster settling particles overtake and collide with slower-settling particles . The velocity gradient G for flocculation is important as a high gradient will cause a breakdown in the floc particles, and insufficient agitation will inhibit floc formation. Velocity gradients for enhanced particle settling of wastewater generally range from 200 to 400 s_1.

Analysis of Ballasted Particle Flocculation and Settling The settling velocity of the ballasted particle is increased, when compared to an unballasted floc particle, by (1) increasing the density of the particle, (2) decreasing the coefficient of drag and increasing the Reynolds number, and (3) decreasing the shape

82

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

factor through the formation of more dense spherical-shaped particles . The ballasted floc particles appear to be more spherical than the floc particles alone. In effect, ballasted flocculent particles settle with a velocity closer to that of a discrete particle than that of flocculent particles that have very high shape factors.

Table 2.3.3.

Summary of features of high-rate clarification processes

Table 2.3.4.

Ranges of overflow rates and BOD and TSS removals from high-rate clarification processes treating wet-weather flows

83

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.3.12 High-rate clarification processes: (a) ballasted flocculation, (b) lamella plate clarification, and (c) dense-sludge. ΕΠΙΠΛΕΥΣΗ Επίπλευση είναι μια λειτουργία της μονάδας που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό στερεών ή υγρών σωματιδίων από την υγρή φάση. Τα στερεά σωματίδια που βρίσκονται σε αιώρηση εντός υγρού προσκολλώνται πάνω σε μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα και έτσι δημιουργούνται ευνοϊκότερες συνθήκες διαχωρισμού των από την υγρή φάση, ανεβαίνοντας στην επιφάνεια του υγρού λόγω ελαττωμένου ειδικού βάρους του διφασικού συστήματος στερεού – αέρα. Στην επεξεργασία των λυμάτων, η επίπλευση χρησιμοποιείται κυρίως για την απομάκρυνση αιωρούμενων και τη δημιουργία biosolids (βλέπε Κεφ. 14.). Τα κύρια πλεονεκτήματα της επίπλευσης πάνω από τη διεργασία της καθίζησης είναι ότι τα πολύ μικρά σωματίδια που καθιζάνουν σιγά-σιγά μπορεί να αφαιρεθούν σε μικρότερο χρονικό διάστημα. Μόλις τα σωματίδια φθάσουν στην επιφάνεια συλλέγονται με ξέστρο. Περιγραφή

84

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Η σημερινή εφαρμογή της επίπλευσης, χρησιμοποιείται στην επεξεργασία των λυμάτων καθώς περιορίζεται στη χρήση του αέρα ως μέσο επίπλευσης. Οι φυσαλίδες αέρα που προστίθενται ή που προκαλούνται για να σχηματίσουν από (1) εμβολή αέρα καθώς το υγρό βρίσκεται υπό πίεση και ακολούθως εκτόνωση σε ατμοσφαιρική πίεση (Dissolved Air Flotation) και 2)αερισμό σε ατμοσφαιρική πίεση ( Induced Air Flotation - διασπορά αέρα επίπλευσης). Σε αυτά τα συστήματα, ο βαθμός απομάκρυνσης μπορεί να ενισχυθεί μέσω της χρήσης των διαφόρων χημικών πρόσθετων. Σε μονάδες επεξεργασίας αστικών λυμάτων, ο διαλυμένος αέρα επίπλευσης χρησιμοποιείται συχνά, κυρίως για την πάχυνση των βιοστερεών αποβλήτων. Διαλυμένος αέρας επίπλευσης. Σε αυτά τα συστήματα ο αέρας διαλύεται στα υγρά απόβλητα υπό πίεση αρκετών ατμοσφαιρών, ακολουθούμενη από απελευθέρωση της πίεσης στο ατμοσφαιρικό επίπεδο (βλέπε Εικ.. 5-53). Σε μικρά συστήματα πίεσης, το σύνολο της ροής μπορεί να είναι υπό πίεση με τη βοήθεια μιας αντλίας 275 - 350 kPa (40 με 50 lb/in2 Gage) με πεπιεσμένο αέρα που προστίθεται στην αντλία(βλέπε σχήμα. 5-53α). Ολόκληρη η ροή συγκρατείται σε μία δεξαμενή υπό πίεση για αρκετά λεπτά για να δοθεί ο χρόνος για τον αέρα να διαλυθεί. Στη συνέχεια εισάγεται μέσα από μια βαλβίδα μείωσης πίεσης στη δεξαμενή επίπλευσης όπου ο αέρας βγαίνει έξω από το διάλυμα σε πολύ λεπτές φυσαλίδες.

85

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Figure 2.3.13.

Σχηματική αναπαράσταση συστημάτων επίπλευσης διαλυμένου αέρα: (α) χωρίς ανακύκλωση στις οποίες ολόκληρη η ροή διέρχεται μέσω της δεξαμενής και (β) με ανακύκλωση στην οποία μόνο η ροή ανακύκλωσης είναι υπό πίεση. Η ροή πεπιεσμένου αναμιγνύεται με το εισρέον προτού απελευθερωθούν στη δεξαμενή επίπλευσης. Στις μεγαλύτερες μονάδες, ένα τμήμα της DAF εκροής (15 έως 120 τοις εκατό) είναι ανακυκλωμένο, υπό πίεση, και ημικορεσμένο με αέρα (Εικ. 2.3.13b). Το ανακυκλωμένο ροή αναμιγνύεται με το κύριο ρεύμα μη συμπιεσμένο ακριβώς πριν από την εισαγωγή στη δεξαμενή επίπλευσης, με αποτέλεσμα ο αέρας βγαίνει έξω από το διάλυμα καθώς έρχεται σε επαφή με το σωματιδιακό υλικό στην είσοδο της δεξαμενής. Οι τύποι των μονάδων πίεσης έχουν χρησιμοποιηθεί κυρίως για την επεξεργασία των βιομηχανικών αποβλήτων και για τη συγκέντρωση των στερεών. more ...

EXAMPLE: Flotation Thickening of Activated-Sludge Mixed Liquor Design a flotation thickener without and with pressurized recycle to thicken the solids in activated-sludge mixed liquor from 0.3 to about 4 percent. Assume that the following conditions apply: 1. Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg 2. Temperature =20°C 3. Air solubility =18.7 mL/L 4. Recycle-system pressure= 275 kPa 5. Fraction of saturation = 0.5 6. Surface-loading rate =8 L/m2_min 7. Sludge flowrate = 400 m3/d

86

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

Comment Alternatively, the recycle flowrate could have been set and the pressure determined. In an actual design, the costs associated with the recycle pumping, pressurizing systems, and tank construction can be evaluated to find the most economical combination.

QUESTIONS 2.3A Ποια η διαφορά μεταξύ της ιλύος του πρωτοβάθμιου διαυγαστήρα και του δευτεροβάθμιου?

2.3B Ποια η διαφορά μεταξύ του λύματος από τον πρωτοβάθμιο διαυγαστήρα και του δευτεροβάθμιου?

2.3C Λίστα βασικών πραγμάτων που ελέγχουμε πριν την λειτουργία ενός κυκλικού διαγαυστήρα?

2.3D Ποιες οι προφυλάξεις ασφαλείας πριν την έναρξη του?

2.3E Τι συμβαίνει όταν τα πτερύγια δεν είναι ίσια προς την κατεύθυνση της ορθογώνιας δεξαμενής?

87

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

2.3F Περιγραφή καλής λειτουργίας δεξαμενής.

2.3G Είδη μη κανονικών συνθηκών που επηρεάζουν την απόδοση του διαγαυστή?

2.3H Ποια βήματα πρέπει να γίνονται για να βελτιωθεί η ποιότητα της εκροής του διαγαυστήρα όταν υπάρχουν προβλήματα υπερχείλισης?

2.3I Ποια είναι η δυνατότητα απομάκρυνσης SS από πρωτοβάθμιο για 300 mg/L και 120 mg/L συγκέντρωση εισροής?

2.3J Λίστα βασικών εργαστηριακών τεστ για να την αποδοτικότητα του.

2.3K Σε ποια 2 σημείο πρέπει να λαμβάνεται υγρό δείγμα?

2.3L Ποιο ποσοστό καθιζάνοντων στερεών θα πρέπει να αναμένεται να υπάρχει από τον διαγαυστή?

2.3M Ποια είναι η δυνατότητα απομάκρυνσης SS από πρωτοβάθμιο διαυγαστήρα με συγκέντρωση εισροής 300 mg/L και 120 mg/L? 2.3N

Ποσο συχνά πρέπει να απομακρύνεται η λάσπη?

Πότε σταματάει η άντληση της λάσπης? Πότε ο αφρός που επιπλέει να απομακρύνεται από τη δεξαμενή ? Τι σημαίνει "short-circuiting" σε ένα διαυγαστήρα? Γιατί είναι ανεπιθύμητος "short-circuiting"? Πως μπορεί να διορθωθεί "short-circuiting" ? Ενας κυκλικός διαυγαστήρας διαμέτρου 80 feet και μέσου βάθους 10 feet. Η ροή των αποβλήτων είναι 4.0 MGD και η συγκέντρωση των διαλυμένων στερεών 190 mg/L. υπολογίστε: 1. Χρόνος παραμονής in hours 2. Φόρτιση υπερχείλισης ροής, in GPD/ft 3. Συντελεστής Επιφανειακής φόρτισης, in GPD/sq ft 2.3U Ενας κυκλικός διαυγαστήρας διαμέτρου 80 feet και μέσου βάθους 10 feet. Επεξεργάζεται 4.0 MGD εισροή συν 1.2 MGD ρεύμα ιλύος. Η συγκέντρωση των SS είναι 2,700 mg/L. Υπολογίστε τα στερεά σε Ibs/day/sq ft.

2.3V Ποιες προφυλάξεις ασφαλείας λαμβάνουμε υπόψη στα σχέδια και τις προδιαγραφές του διαυγαστή?

2.3W Που τοποθετείται η διεργασία επίπλευσης στην πρωτοβάθμια?

2.3O 2.3P 2.3Q 2.3R 2.3S 2.3T

2.3X Περιγράψτε: 1. Κολλοειδή 2. Γαλάκτωμα 2.3Y Ποια η διεργασία επίπλευσης χρησιμοποιείται στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας?

ANSWERS 2.3A

Είναι πυκνότερη της πρωτοβάθμιας. Επίσης η πρωτ/μια είναι σηπτικότερη, πιο εντονη σε οσμή, ασταθής και απαιτείται χώνευση.

2.3 Β Είναι συνήθως πιο καθαρό από την πρωτοβάθμια .

2.3C: 1. Θυρόφραγμα εισροής 2. Δεξαμενή για ύπαρξη άμμου ή συντριμιών

88

NIREAS

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

3. Συλλογή μηχανισμού λίπανσης, στάθμη λαδιών, ευθυγράμμιση εξοπλισμού, και εξαρτημάτων 4. Φλάντζες, γρανάζια, γρανάζια αλυσίδα, και κινητήρα για τη σωστή εγκατάσταση και την περιστροφή 5. Ελαστικών μάκτρων για το ξέστρο για τη σωστή απόσταση από το δάπεδο της δεξαμενής 6. Όλα τα άλλα μηχανικά στοιχεία κάτω από την ίσαλο γραμμή για τη σωστή εγκατάσταση και λειτουργία 7. Φρεάτια δεξαμενών ή της χοάνες για συντρίμμια και εμπόδια 8. Κατασκευή της δεξαμενής για τη διάβρωση, ρωγμές 2.3D Προδιαγραφές ασφαλείας: 1. Φορέστε κρανος ή ένα σκληρό καπέλο όταν είστε κάτω στη δεξαμενή για την προστασία από την πτώση αντικειμένων.

2. Κρατήστε τα χέρια σας μακριά από τον κινούμενο εξοπλισμό.

3. Κατά την εργασία σε εξοπλισμό, να είναι σίγουρος για τις οδηγίες και να χρησιμοποιείται μια συσκευή διακοπής λειτουργίας στον κεντρικό διακόπτη και τα θυροφράγματα για την αποφυγή απροσδόκητης έναρξη που θα προκαλούσε ζημιά στον εξοπλισμό ή τραυματισμό 2.3E Λάσπη θα συσσωρεύεται σε υψηλότερη θέση στην πίσω πλευρά ή τα πτερύγια θα φράξουν προκαλώντας σοβαρή βλάβη 2.3F Σωστό πρόγραμμα συντήρησης, στενή παρακολούθηση ορθής λειτουργίας συστημάτων επαφή με το εργαστήριο ελέγχου για την παρακολούθηση και αντιμετώπιση προβλημάτων που εντοπίζονται 2.3G περιλαμβάνουν: 1. Τοξικά απόβλητα από λίπη και έλαια 2. Υπερχειλίσεις και υδραυλικές απώλειες 3. Σηπτικά από προβληματικό σύστημα συλλογής 2.3H

σφράγιση των εισροών σηπτικών υπονόμων ή χρήση μιας δεξαμενής εξισορρόπησης ροής.

2.3J

Τα βασικά είναι διαλυμένο οξυγόνο (DO), καθιζάνοντα στερεά, pH, θερμοκρασία, BOD, διαλυμένα στερεά, υπολλείματα χλωρίου και αποικίες εντεροβακτηρίων

.

2.3K Δειγματοληψία στην εισροή και εκροή 2.3L Απομακρύνει το 95 - 99 % των καθιζανοντων στερεών.

2.3M Known Unknown Influent SS, mg/L = 300 mg/L Efficiency, % Effluent SS, mg/L = 120 mg/L

89

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS Efficiency, % = (In-Out)/(In) x (100%)= = (300 mg/L-120 mg/L)/ 300 mg/L = = (0.60) (100%) = 60% Suspended Solids Removal 2.3N

Αφαίρεση ιλύος από μία δεξαμενή καθίζησης αρκετά συχνά για να αποτραπεί σηπτικές συνθήκες ή αεριοποίηση της ιλύος. Το σωστό διάστημα εξαρτάται από πολλές συνθήκες και μπορεί να ποικίλει από τριάντα λεπτά έως οκτώ ώρες, και ως είκοσι τέσσερις ώρες σε μερικές περιπτώσεις. Η εμπειρία θα υπαγορεύσει τη σωστή συχνότητα απομάκρυνσης.

2.3O

Σταματήστε την άντληση ιλύος. Μικρή ποσότητα λάσπης μπορεί να ανιχνευθεί από τον ήχο της αντλίας λάσπης, οι διαφορές στις ενδείξεις του μετρητή πίεσης, στις ενδείξεις του μετρητή πυκνότητας ιλύος, στην οπτική παρατηρησης μιας μικρής ποσότητας (γαλόνι ή λιγότερο), , ενώ η ιλύς αντλείται.

2.3P

Επιπλέοντα υλικά (αφρός) μπορεί να κρατηθούν από την εκροή του διαυγαστήρα με τις ακόλουθες μεθόδους. Για τη συλλογή αφρού, ένα διάφραγμα παρέχεται γενικά σε κάποια θέση στη δεξαμενή. Πρωτοβάθμιοι διαυγαστήρες έχουν συχνά μια περιοχή συλλογής αφρού όπου ο αφρός ξαφρίζεται μακριά με κάποια μηχανική μέθοδο, συνήθως ένα βραχίονα skimming ή έναν εξαφριστήρα. Εάν δεν παρέχονται μηχανικές μεθόδους, εργαλεία χειρός μπορεί να χρησιμοποιηθούν, όπως ένας συλλέκτης που συνδέεται σε μία λαβή σκούπας

2.3Q

Βραχυκύκλωμα συμβαίνει σε μια δεξαμενή όταν η ροή δεν είναι ομοιόμορφη σε όλη τη δεξαμενή. Σε αυτήν την κατάσταση, το νερό ρέει πολύ γρήγορα σε ένα ή περισσότερα τμήματα του διαγαυστήρα και απαιτείται να δοθεί επαρκής χρόνος για τη διευθέτηση του.

2.3R Το βραχυκύκλωμα είναι ανεπιθύμητο, επειδή όταν η ταχύτητα είναι πολύ υψηλή, τα σωματίδια δεν θα έχουν χρόνο για να καθιζάνουν. Όπου η ταχύτητα είναι υπερβολικά χαμηλή, σηπτικές συνθήκες μπορούν να αναπτυχθούν.

2.3S Το βραχυκύκλωμα μπορεί να διορθωθεί με την εγκατάσταση υδατοφράκτη εισροής, διαφράγματα, κανάλια εισροής, και με την ορθή σχεδίαση του καναλιού.

2.3T Known Diameter, ft = 80 ft Depth, ft= 10 ft Flow, MGD = 4.0 MGD SS Conc, mg/L = 190 mg/L Unknown Detention Time, in hours Weir Overflow Rate, in GPD/ft Surface Loading Rate, GPD/sq ft 1. Calculate the tank volume in cubic feet.

Tank Volume,cub ft = (π/4) χ (Diameter, ft)2 χ Depth, ft

90

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS = (0.785)(80 ft)2 χ 10 ft = 0.785 χ 6,400 χ 10 = 0.785 χ 64,000 = 50,240 cu ft

2. Convert the tank volume from cubic feet to gallons. Tank Volume, gal = 50,240 cu ft χ 7.5 gal/cu ft = 376,880 gal 3. Estimate the detention time in hours.

Detention = Tank Volume, gal χ 24 hr/day Time, hr Flow, gal/day = 376,800 gal χ 24 hr/day 4,000,000 gal/day =

0.376800 χ 6 = 2.2608 = 2.3 hr

4. Estimate the weir overflow rate in gallons per day per foot of weir length.

Weir Overflow Rate, GPD/ft = (Flow, GPD/ Length of Weir, ft) = ((4,000,000 GPD/ (3.14 x 8 0 ft)) = = 15,923 GPD/ft of Weir 5. Calculate the surface area in square feet.

2

Surface Area, sq (π/4)(Diameter) ft = (0.785) (80 ft)2 = 0.785 χ 6,400 = 5,024 sq ft 6. Estimate the surface loading rate in gallons per day per square foot of surface area.

Surface Loading (GPD/sq ft) = (Flow, GPD/ Rate, Surface Area, sq ft) = 4,000,000 GPD / 5,024 sq ft = 800 GPD/sq ft (close enough) NOTE: The suspended solids concentration of 190 mg/L was not needed to solve this problem. Try to determine the information to solve problems and forget the unimportant data.

2.3U Known 1. Diameter, ft = 80 ft 2. Depth, ft = 10 ft 3. Plant Inflow, MGD = 4.0 MGD

Unknown Solids Loading, Ibs/day/sq ft

4. = 1.2 MGD 5. Return Sludge Flow, MGD 6. MLSS, mg/L = 2,700 mg/L 7. Surface Area, sq ft = 5,024 sq ft (from Problem 5.6D) 1. Calculate the solids applied in pounds per day.

Solids Applied, lbs/day = Total Flow, MGD χ MLSS, mg/L χ 8.34 lbs/gal = (4.0 MGD + 1.2 MGD) χ 2,700 mg/L χ 8.34 lbs/gal = 117,094 lbs/day

91

ΚΕΦ 2.1-2.2-2.3

NIREAS

2. Estimate the solids loading in pounds of solids per day per square foot of surface area.

Solids Loading, Ibs/day/sq ft = Solids Applied, lbs/day / Surface Area, sq ft =117,094 lbs/day/ 5,024 sq ft = = 23.3 Ibs/day/sq ft 2.3V

Στοιχεία ασφαλείας που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιθεώρηση περιλαμβάνουν τα σχέδια και τις προδιαγραφές για τους διαγαυστήρες: 1. Πρέπει να είναι εξοπλισμένος με κατάλληλη πρόσβαση με σκάλες, γέφυρες, ράμπες, διαδρόμους. Να είστε βέβαιοι ότι τα κιγκλιδώματα πληρούν τις απαιτήσεις σύμφωνα με τη OSHA. 2. Διαδρόμους και γέφυρες με πλάκες δαπέδου ή σχάρες που είναι σταθερά στερεωμένα και εξοπλισμένα με αντιολισθητικό υλικό.

3.Επαρκής φωτισμός πρέπει να παρέχεται.

4. Τα κανάλια, και οι αγωγοί λυμάτων που μεταφέρουν τη ροή από το διαυγαστήρα σε άλλο αγωγό, θα πρέπει να έχουν σχάρες ασφαλείας πάνω από την είσοδο.

5. Σε έναν κυκλικό διαυγαστή, πικάπ, ρυθμιζόμενα διαφράγματα εκτροπής εισαγωγής και βαλβίδες ελέγχου επιστροφής λάσπης πρέπει να έχουν ασφαλή πρόσβαση.

6. Επαρκείς προφυλακτήρες πρέπει να τοποθετηθεί πάνω τις αλυσίδες και τους ιμάντες και άλλα κινούμενα μέρη.

7. Άγκιστρα ασφαλείας, σωσίβια, ή πλωτήρες θα πρέπει να τοποθετηθούν σε στρατηγικά σημεία κοντά σε κάθε δεξαμενή για τη διάσωση σε περίπτωση που πέσει μέσα 8. Μην επιτρέπετε σε κανένα σωλήνα ή αγωγό να περάσουν πάνω από τους διαδρόμους ή τις γέφυρες.

9. Επαρκές αντιστάθμισμα από μονάδες, κινητήρες, και άλλο εξοπλισμό πρέπει να παρέχεται για να επιτρέψει την ελεύθερη πρόσβαση σε άλλους τομείς.

2.3W Μετά την πρωτοβάθμια 2.3X

Κολλοειδή-Πολύ μικρά στερεά (σωματίδια που δεν διαλύονται) που παραμένουν διεσπαρμένα σε ένα υγρό για μεγάλο χρονικό διάστημα λόγω του μικρού μεγέθους τους και του ηλεκτρικού τους φορτίου. Γαλακτώμα Ένα υγρό μίγμα δύο ή περισσοτέρων υγρών που συνήθως δεν διαλύονται, και προκύπτει ένα εναιώρημα ενός υγρού μέσα σε ένα άλλο.

2.3Y Χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση κολλοειδών και γαλακτωμάτων

92

Τοσχ έ δ ι οαυ τ όχ ρηµα τ οδο τ ήθηκ εµετ η ν υ ποστ ήρι ξ ητ ηςΕυ ρωπαϊ κ ήςΕπι τ ροπής .Η παρού σααν ακ οί ν ωσηδε σµε ύ ε ι µό ν οτ ο ν συ ν τ άκ τ ητ ηςκ αι ηΕπι τ ροπήδε νε υ θύ ν ε τ αι γι α τ υ χ ό νχ ρήσητ ωνπλ ηροφορι ώνπουπε ρι έ χ ο ν τ αι σε αυ τ ή ν .