Dobór osadnika – kalkulator obciążenia hydraulicznego, zawiesin i przelewu

Jak sprawdzić obciążenie osadnika wstępnego lub wtórnego?

Ocena osadnika zaczyna się od oddzielenia trzech parametrów: SOR – obciążenia hydraulicznego powierzchni, SLR – obciążenia powierzchniowego zawiesiną i WLR – obciążenia krawędzi przelewu. Ich jednostki są różne, a wartości nie są zamienne. Kalkulator pozwala kontrolować istniejącą geometrię lub szacować powierzchnię na podstawie limitów podanych przez użytkownika.

Do analizy stężenia zawiesiny i stosunku osadu powrotnego przyda się kalkulator recyrkulacji RAS. Parametry SVI i DSVI pozwalają uzupełnić ocenę sedymentacji, której same wskaźniki obciążenia nie zastąpią.

Obciążenie hydrauliczne SOR a przepływ szczytowy

SOR = Q/A, gdzie Q jest przepływem netto odpływającym z osadnika (m³/d), a A – całkowitą czynną powierzchnią osadników w pracy (m²). Zatem SOR ma jednostkę m³/(m²·d), równoważną m/d. W przypadku natężenia szczytowego mierzonego w m³/h należy pomnożyć je przez 24, aby otrzymać wskaźnik w porównywalnej jednostce. To nie oznacza, że taki przepływ utrzymuje się całą dobę.

W uproszczonym bilansie ciągłego przepływu osadnika wtórnego strumień RAS wpływa na hydraulikę dopływu do osadnika i obciążenie zawiesiną, jednak nie należy automatycznie dodawać go do netto odpływu ścieków przy obliczaniu powierzchniowego strumienia przelewowego. Trzeba zachować zgodność z fizycznym schematem połączeń.

Dlaczego obciążenie zawiesiną SLR obejmuje RAS?

Dla osadnika wtórnego napływ zawiesin z bioreaktora obejmuje zawiesiny przenoszone strumieniem mieszaniny osadu i ścieków. Przy przyjętej konfiguracji: SLR = (Q + Q_RAS) × MLSS / (1000 × A) w kg/(m²·d), gdy Q i Q_RAS są w m³/d, MLSS w mg/l, a A w m². Zmiana recyrkulacji może zwiększyć dopływ zawiesin nawet przy niezmiennym przepływie netto.

Jeżeli urządzenie ma inny układ hydrauliczny, dopływ dodatkowych zawiesin lub nietypowy punkt poboru WAS, obliczeniowy ładunek trzeba wyprowadzić z faktycznego schematu. W osadniku wstępnym kalkulator nie przedstawia SLR z MLSS – jest to wskaźnik właściwy rozważanemu modelowi osadu czynnego.

Jak wyznaczyć minimalną powierzchnię i długość przelewu?

W trybie doboru kalkulator przyjmuje największą powierzchnię wynikającą z rozpatrywanych warunków. Z hydrauliki otrzymuje się A_SOR = Q/SOR_max. Dla osadnika wtórnego z zawiesiną wyznacza się też A_SLR = L_SS/SLR_max. Dla dwóch stanów pracy powierzchnia minimalna jest maksimum z odpowiednich ilorazów. Liczba równolegle pracujących osadników dzieli powierzchnię całkowitą na pojedyncze jednostki.

Długość przelewu obliczamy osobno: L_przelewu = Q_szczyt/WLR_dop. To wymaganie dla krawędzi przelewowej, a nie automatycznie obwód zbiornika. W projektowaniu należy sprawdzić, czy taką długość można rzeczywiście uzyskać przy wybranej geometrii i układzie koryt odpływowych.

Przykład porównania powierzchni i obciążenia

Dwa osadniki okrągłe o średnicy czynnej 12 m mają łączną powierzchnię 72π m², czyli około 226,19 m². Przy Qśr = 1200 m³/d i Qszczyt = 2400 m³/d obciążenia SOR wynoszą odpowiednio około 5,31 i 10,61 m³/(m²·d). Dla MLSS = 3000 mg/l i recyrkulacji 600 m³/d w warunku średnim ładunek zawiesin wynosi 5400 kg/d, a SLR około 23,87 kg/(m²·d). Przy strumieniu RAS 900 m³/d w warunku szczytowym wskaźnik SLR wynosi około 43,77 kg/(m²·d).

Przykład nie potwierdza, że osadnik ma wystarczającą rezerwę: do oceny potrzebne są ograniczenia technologiczne, testy sedymentacji, analiza hydrauliki, nierównomierność obciążenia i warunki wyłączania jednostek.

Ograniczenia wyniku przy doborze osadnika

• Wpisane dopuszczalne SOR, SLR i WLR stanowią kryteria użytkownika, a nie uniwersalną normę. Dobieraj je do dokumentacji i charakterystyki oczyszczalni.
• Wyznaczona powierzchnia i długość przelewu nie przesądzają o rozdziale przepływu, jakości odpływu, grubości warstwy osadu i potrzebnej głębokości czynnej.
• Osadnik wtórny wymaga oceny zdolności zagęszczania, krzywej strumienia zawiesin, SVI i warunków krótkotrwałych przeciążeń.
• Model zakłada równe obciążenie wszystkich podanych czynnych osadników i jednakową MLSS dla analizowanych stanów pracy.
• Przy zmiennych przepływach i recyrkulacji wartości szczytowe należy zestawiać jako zdarzenia jednoczesne; niezależne maksima mogą zawyżyć obciążenie.