egzemplarz nr 1 - bodzentyn.bip.jur.pl

PROJEKTOWANIE OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW
DOKUMENTACJA TECHNICZNA MODERNIZACJI OCZYSZCZALNI
ŚCIEKÓW W MIEJSCOWOŚCI ŚWIĘTA KATARZYNA
POPRZEZ ZASTOSOWANIE SYSTEMU NAPOWIETRZANIA
DROBNOPĘCHERZYKOWEGO WRAZ Z DMUCHAWAMI, SONDĄ TLENOWĄ I
UKŁADEM AUTOMATYCZNEGO STEROWANIA
Lokalizacja
Inwestor
Jednostka
projektująca
Data
opracowania
OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW W MIEJSCOWOŚCI ŚWIĘTA
KATARZYNA
Gmina: Bodzentyn
Powiat: kielecki
Województwo: świętokrzyskie
GMINA BODZENTYN
Ul. Suchedniowska 3
26-010 Bodzentyn
BIOWOMA Iwona Regulska
os. 35-lecia 3/43
05-660 Warka
Warka, kwiecień 2013r.
EGZEMPLARZ NR 1
SPIS TREŚCI:
1.
INWESTOR............................................................................................................. 2
2.
PODSTAWA I CEL OPRACOWANIA .................................................................... 2
3.
PRZEDMIOT OPRACOWANIA .............................................................................. 3
4.
OPIS STANU ISTNIEJĄCEGO .............................................................................. 3
5.
OPIS PROJEKTOWANYCH ROZWIĄZAŃ ............................................................ 3
5.1.
Dmuchawy ............................................................................................................. 3
5.2.
Przewód sprężonego powietrza łączących dmuchawy z rusztami
napowietrzającymi wraz z armaturą zaporową ............................................................. 4
5.3.
Ruszty napowietrzające ....................................................................................... 5
5.4.
Układ sterowania z sondą tlenową ...................................................................... 6
Wykaz załączników:
1.
2.
3.
4.
Schemat systemu napowietrzania ścieków - rys. nr 1
Przedmiary robót
STWiORB
Uprawnienia projektowe, zaświadczenia
1
1.
INWESTOR
Inwestorem
bezpośrednim
przedmiotowego
zadania
inwestycyjnego
pn. „Modernizacja oczyszczalni ścieków w miejscowości Święta Katarzyna poprzez
zastosowanie systemu napowietrzania drobnopęcherzykowego wraz z dmuchawami,
sondą tlenową i układem automatycznego sterowania” jest Gmina Bodzentyn.
2.
PODSTAWA I CEL OPRACOWANIA
Podstawą opracowania jest umowa zawarta pomiędzy Gminą Bodzentyn a firmą
Biowoma Iwona Regulska z siedzibą w Warce.
W opracowaniu wykorzystano następujące materiały:
a) Projekt budowlany realizacyjny branży technologicznej oczyszczalni ścieków
w miejscowości Święta Katarzyna,
b) Operat wodnoprawny na odprowadzanie ścieków oczyszczonych z 2004 r.
c) Operat wodnoprawny na odprowadzanie ścieków oczyszczonych z 2012 r.
d) Wyniki badań fizyko-chemicznych ścieków surowych i oczyszczonych
e) Normatywy techniczne oraz obowiązujące przepisy i zarządzenia,
f) Wizję lokalną oczyszczalni ścieków.
Celem niniejszego opracowania jest modernizacja systemu napowietrzania ścieków,
poprzez
zaprojektowanie
instalacji
napowietrzania
drobnopęcherzykowego
z dmuchawą oraz sondą tlenową i układem automatycznego sterowania, dzięki
czemu poprawie ulegnie stopień wykorzystania tlenu oraz zmniejszą się koszty
eksploatacji.
Zużycie energii na napowietrzanie ścieków stanowi zwykle od 50% do 80% całej
energii zużywanej przez oczyszczalnię, w związku z tym właściwy dobór systemu
napowietrzania i jego optymalizacja są kluczowymi elementami wpływającymi
na energochłonność obiektu przy jednoczesnym zapewnieniu stabilnej pracy
oczyszczalni i uzyskiwaniu jakości ścieków oczyszczonych przynajmniej takiej, jaka
została narzucona w pozwoleniu wodnoprawnym.
System napowietrzania sprężonym powietrzem składa się z wielu pojedynczych
elementów, tj. dmuchawy, rurociągi, armatura zaporowo-regulacyjna i dyfuzory, które
muszą być wspólnie zoptymalizowane. Należy również zwrócić szczególną uwagę
na sposób sterowania procesem napowietrzania. Tylko wtedy, gdy wszystkie
powyższe elementy są zoptymalizowane można osiągnąć wysoką efektywność
i ekonomię natleniania.
2
3.
PRZEDMIOT OPRACOWANIA
Przedmiotem opracowania jest projekt nowego systemu napowietrzania.
Zakres rzeczowy obejmuje:

dobór dmuchaw w układzie jedna dmuchawa pracująca plus jedna dmuchawa
rezerwowa,

zasilenie rusztów napowietrzających w sprężone powietrze,

wyposażenie komory nitryfikacji w ruszty napowietrzające z dyfuzorami
ceramicznymi rurowymi,

wykonanie układu automatycznego sterowania wraz z sondą tlenową.
4.
OPIS STANU ISTNIEJĄCEGO
Komora napowietrzana pracuje jako reaktor o pełnym wymieszaniu. Jest to zbiornik
prostopadłościenny o następujących wymiarach:
- szerokość B = 4,1 m
- długość L = 7,2 m
- głębokość H = 5,9 m,
co daje łączną pojemność V = 174 m3. Zbiornik ten jest wyposażony w urządzenie
natleniające firmy MAYER MASCHINENBAU GmbH typu AQUA-Jet AFB 60 T5
o następujących parametrach: Q = 0,35 m3/s, OC = 9,5 kg O2/h, P1 = 7,2 kW,
P2 = 6,0 kW. Urządzenie to zapewnia napowietrzanie objętości komory. W celu
uzyskania całkowitego wymieszania objętości komory zastosowano natomiast
mieszadło RW021.
Zastosowane urządzenia z czasem uległy zużyciu. Ponadto obecnie dostępne
technologie umożliwiają zapewnienie napowietrzenia oraz wymieszania komory
przy dużo niższym zużyciu energii elektrycznej. Dlatego też istniejące urządzenie
napowietrzające zostanie zdemontowane i zastąpione nową, kompletną instalacją
napowietrzającą. W zmodernizowanej komorze napowietrzanej nie będzie również
konieczności używania mieszadła, ponieważ instalacja drobnopęcherzykowa,
w odpowiedni sposób równomiernie rozłożona na dnie zbiornika, pozwoli
na równoczesne napowietrzanie i mieszanie zawartości komory.
5.
OPIS PROJEKTOWANYCH ROZWIĄZAŃ
5.1.
Dmuchawy
Wymagana godzinowa ilość powietrza dostarczana do komory napowietrzanej
to ok. Q = 100 Nm3/h (uwzględniająca zapas), głębokość reaktora jest równa 5,90 m,
3
a ruszty napowietrzające będą zainstalowane około 20 cm nad dnem. Biorąc pod
uwagę wymienione dane dobrano dmuchawę rotacyjną powietrza typ AERZEN GM 3
S
o następujących parametrach pracy:
 wydajność 1,7 ±10% m3/min,
 nadciśnienie 700 mbar,
 silnik elektryczny moc 5,5 kW, 400V
 obudowa dźwiękochłonna, hałas 67 ± 2% dB(A)
Zaproponowane dmuchawy stanowią najnowszą generację dmuchaw rotacyjnych
posiadających:
 certyfikat jakości zgodny z DIN/ISO 9001,
 niewielka powierzchnia pod zabudowę,
 niski poziom hałasu,
 niski pobór energii,
 wskaźnik poziomu oleju na obudowie i możliwość uzupełnienia w czasie
pracy,
 tłumiki bez materiałów absorpcyjnych – brak zagrożenia zapychania
się instalacji napowietrzania,
 bezobsługowa konstrukcja elementów napędowych, łatwy dostęp,
 samonapinające się paski klinowe,
 wzmocnione łożyska przednie silnika,
 wydłużone okresy wymiany oleju,
 wentylator chłodzący bezpośrednio na osi dmuchawy (bez dodatkowego
wentylatora elektrycznego).
Dmuchawy zostaną umieszczone w obudowach dźwiękochłonnych i posadowione
na istniejącym fundamencie - pierwotnie przewidzianym pod zbiornik magazynujący
PIX. Wykonawca powinien przewidzieć konieczność rozbudowania fundamentu, tak
by umożliwić poprawne posadowienie dmuchaw obok siebie.
5.2.
Przewód
sprężonego powietrza łączących dmuchawy z rusztami
napowietrzającymi wraz z armaturą zaporową
Rurociągi tłoczne z poszczególnych dmuchaw włączone będą w rurociąg
zbiorczy sprężonego powietrza DN65.
4
Wszystkie przewody sprężonego powietrza wraz z podporami i zamocowaniami
wykonane będą ze stali nierdzewnej 0H18N9.
5.3.
Ruszty napowietrzające
Cała instalacja sprężonego powietrza zanurzona w ściekach (przewody pionowe,
rozdzielające i rozdzielcze wraz z zamocowaniami) wykonana będzie ze stali
nierdzewnej 0H18N9.
Sekcje napowietrzające będą wyposażona w przepustnicę centryczną z napędem
ręcznym i uszczelnieniem z NBR firmy EBRO ARMATUREN.
Istniejąca komora napowietrzana to zbiornik prostopadłościenny o następujących
wymiarach: szerokość B = 4,1 m; długość L = 7,2 m; głębokość H = 5,9 m.
W zbiorniku tym zostanie wykonany ruszt napowietrzający wyposażony w 40 sztuk
dyfuzorów ceramicznych rurowych typu ECOQUARTZ 60 o długości 500 mm.
Gwarantują one bardzo wysokie wskaźniki efektywności wykorzystania tlenu
z powietrza oraz mieszania komory, przy bardzo niskiej stracie ciśnienia rzędu
15 mbar.
Parametry doboru systemu napowietrzania:

godzinowe zapotrzebowanie na powietrze Q max.pow. = 100 Nm3/h,

jednostkowe obciążenie dyfuzora q pow. = 5,0 Nm3/mb*h,

średnie zagęszczenie dyfuzorów n = 0,68 mb/m2.
Powyższe wartości zostały tak dobrane aby zapewnić dostarczenie do komory
wymaganej ilości tlenu wraz z jej pełnym wymieszaniem (średnie zagęszczenie
dyfuzorów w komorze w zależności od obciążenia powietrzem z uwzględnieniem
wskaźnika wykorzystania tlenu).
Istotną zaletą zaproponowanej technologii jest jego efektywna sprawność mieszania.
W porównaniu z innymi – jednostronnie napowietrzającymi elementami (dyfuzory
dyskowe, płyty) napowietrzacze cylindryczne charakteryzują się znakomitą dynamiką
przepływu. Zapewniają one również przydenne intensywne mieszanie opadającego
osadu zapobiegające jego osadzaniu nawet przy niskim zasilaniu sprężonym
powietrzem.
Charakterystyka dyfuzorów rurowych typu ECOQUARTZ 60 o dł. 500 mm.
Dyfuzory rurowe typu ECOQUARTZ składają się z porowatego materiału będącego
mieszaniną naturalnie okrągłych ziaren kwarcu i żywicy syntetycznej. Bakteriofobowe
spoiwo stosowane przy produkcji tego typu napowietrzaczy wraz z zaokrąglonymi
5
formami porów chronią dyfuzory przed zagnieżdżaniem się kultur bakteryjnych
i zapobiegają osadzaniu się kłaczków osadu czynnego na ich powierzchni w czasie
wyłączenia dopływu powietrza.
Zaprojektowane dyfuzory ceramiczne rurowe typu ECOQUARTZ 60 charakteryzują
się następującymi parametrami:
 optymalne jednostkowe obciążenie dyfuzora 4,0 ÷ 10,0 [Nm3/mb*h]
 dopuszczalne krótkotrwałe obciążenie dyfuzora 25,0 [Nm3/mb*h]
 powierzchnia napowietrzająca 0,44 [m2/mb]
 średnica zewn./wewn. 70 ÷ 40 ± 5 [mm]
 długość pojedynczego dyfuzora 500 mm
 dekle centrujące i pokrywy końcowe dyfuzora w wykonaniu z PP
 wskaźnik wykorzystania tlenu z powietrza K=18 gO2/Nm3*m dla głębokości
zanurzenia dyfuzorów h=4,0 m,
 dla maksymalnej wydajności dyfuzora (q=18 Nm3/mb*h) strata ciśnienia
powietrza jest mniejsza niż 20 mbar,
 dla poprawnego funkcjonowania systemu napowietrzania dyfuzory muszą być
wyrównane w poziomie z tolerancją do 0,5 cm.
5.4.
Układ sterowania z sondą tlenową
Projektuje się układ sterowania nadążnego, w którym:
 wielkością regulowaną jest stężenie O 2 przetworzone na standardowy sygnał
elektryczny (np. 420mA),
 silnik dmuchawy zasilany jest z przekształtnika częstotliwości,
 układ zapewnia możliwość ręcznego załączania i wyłączania dmuchaw,
 w trybie pracy ręcznej układ zapewnia pracę dmuchaw bezpośrednio z sieci,
 istnieje możliwość ręcznej zamiany dmuchawy rezerwowej z dmuchawą
podstawową, przełącznikiem na drzwiach szafy sterowniczej,
 układ realizuje zabezpieczenia przeciążeniowe, zwarciowe i termiczne silników
w każdym trybie sterowania i zasilania,
 układ jest wyposażony w rozłącznik główny.
Układ sterowania składa się z:
 szafy
sterowniczej
z
układem
sterowania
nadążnego,
w wykonaniu
zewnętrznym z prefabrykowanym fundamentem betonowym – 1szt.,
6
 optycznej sondy tlenowej LDO - 1szt., przetwornika pomiarowego SC200 –
1szt., armatury łańcuchowej do zamocowania czujnika na poręczy typu – 1szt.
 dostosowanie układu sterowania urządzeniem natleniającym AQUA JET
do sterowania układem dmuchaw – 1kpl.
 doprowadzenie instalacji zasilających, sterowniczych i pomiarowych do szafy
zasilająco-sterowniczej układu dmuchaw – 1kpl.
Opis sytemu:
Dmuchawa będzie współpracowała z falownikiem, który poprzez odpowiednio
zaprojektowany układ sterowania, w zależności od wskazań sondy tlenowej, będzie
dopasowywał wydajność dmuchawy do aktualnie panujących w reaktorze warunków.
Rozwiązanie to pozwoli na optymalizację zużycia energii elektrycznej do potrzeb
oczyszczalni. Ponadto regulacja wydajności dmuchawy w zależności od wskazań
sondy tlenowej pozwoli na utrzymanie stężenia tlenu rozpuszczonego na zadanym
poziomie, co będzie skutkowało brakiem przetleniania komory w czasie mniejszego
napływu ścieków surowych oraz uniknięciem niedotlenienia komory w czasie
napływu bardziej stężonych ścieków.
Do nowoprojektowanego układu dobrano czujnik LDO firmy HACH Lange.
Urządzenie to wykorzystuje optyczną metodę pomiaru tlenu rozpuszczonego
z wykorzystaniem zjawiska luminescencji. Jego konstrukcja pozwala na bieżące
uzyskiwanie
wiarygodnych
wartości
pomiarowych
przy
minimum
prac
eksploatacyjnych (ograniczających się do utrzymywania czujnika w czystości oraz
okresowej wymiany elementu zużywającego się, bez potrzeby kalibracji czujnika).
Opracowała:
inż. Iwona Liżewska, nr upr. WBP-II-K-8386/RA/77/83 ………………………………….
mgr inż. Iwona Regulska
………………………………….
7