Podklady pro návrh septiku ČOV V HORÁCH VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY VKOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY Michal Kriška

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY V KOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY Michal Kriška

Fakulta stavební Vysoké učení technické v Brně

Seminář ČOV v horách, 30.5.2013

Historie – současnost – budoucnost? • První septiky r. 1860 – jílové těsnění.. • Betonové uzavřené nádrže – betonáže většinou v místě umístění septiku • Plastové nádrže, v ČR minimálně několik stovek výrobců • Prostřednictvím matematických modelů vzniknou optimálně řešené konstrukce (PE, PP)

Podklady pro návrh septiku • ČSN EN 12566-1 (756404) - únor 2001 Malé čistírny odpadních vod do 50 ekvivalentních obyvatel - Část 1: Prefabrikované septiky

• ČSN EN 12566-4 (756404) - červen 2008 Malé čistírny odpadních vod do 50 ekvivalentních obyvatel - Část 4: Septiky montované ze sestavy prefabrikátů na místě

1

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Mechanické předčištění – možnosti? • Nejmenší producenti (do 50EO) – tříkomorový septik • Větší producenti (nad 50EO) – lapák písku, usazovací nádrž…

Příklad: Kořenová čistírna odpadních vod • Obec 200 EO, potřeba mechanického předčištění čištěné odpadní vody Usazovací nádrž (štěrbinová usazovací nádrž) Přítok: Česle, lapák písku

Plastový (+betonáž)

Vícekomorový septik

Betonový (+izolace)

Zemní usazovací nádrž

Soustava potrubí o velkém průměru

Příklad: Kořenová čistírna odpadních vod Délka: 11m Šířka: 4m Hloubka: 6m

2

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Filozofická otázka? • Je možné řešit mechanické čištění pro větší producenty (200EO) prostřednictvím septiků?

• • • •

Rakousko: ANO…, ale doba zdržení min. 10 dní V = a . n . q . t [m3] 200 EO odpovídá objem V = (150 – 300) m3 Investice: materiál 1,0 mil. Kč, resp. 3 – 5 tis. Kč / EO

Pokračování příkladu: tříkomorový septik pro 200 EO

Zpracování vizualizací a matematického modelu v COMSOL Multiphysics

3

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Definování akumulovaného kalu

• Objemová hmotnost: 1010 kg / m3 • Ne-newtonovská kapalina • Dynamická viskozita: • Parametr m = 0,02, n = 0,6

Tři úlohy matematického modelu Hledané závislosti

Vliv objemové hmotnosti akumulovaného kalu?

Vliv výšky přítokového potrubí?

Vliv polohy rozrážecí stěny?

4

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Úloha č.1 – Vliv objemové hmotnosti kalu?

Sekvence rozložení rychlostí proudění , t = 5 minut

Sekvence rozložení rychlostí proudění, t = 10 minut

5

ČOV V HORÁCH

30.5.2013



Vliv objemové hmotnosti na odtokové koncentrace nerozpuštěných látek (NL, mg/l)

Multi-Vari Chart for Koncentrace NL (max) (mg/l) by Hk (m) - Rho (kg/m3) Hk (m) 0.2 0.6 1.0 1.5

Koncentrace NL (max) (mg/l)

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1005

1010 Rho (kg/m3)

1020

6

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Vykreslení vlivů jednotlivých veličin (výška kalu Hk, objemová hmotnost kalu Rho)

Main Effects Plot for Koncentrace NL (max) (mg/l) Data Means

Hk (m)

1600

Rho (kg/m3)

1400

Mean

1200 1000 800 600 400 200 0.2

0.6

1.0

1.5

1005

1010

1020

Vliv objemové hmotnosti na odtokové koncentrace nerozpuštěných látek (NL, mg/l)

Contour Plot of Koncentrace NL (max) (mg/l) vs Hk (m); Rho (kg/m3) Koncentrace NL (max) (mg/l) < 40.4 40.4 – 333.3 333.3 – 626.2 626.2 – 919.1 919.1 – 1212.0 1212.0 – 1504.9 1504.9 – 1797.8 1797.8 – 2090.7 2090.7 – 2383.6 2383.6 – 2676.5 2676.5 – 2969.4 > 2969.4

1.4 1.2

Hk (m)

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2

1006

1008

1010

1012 1014 Rho (kg/m3)

1016

1018

1020

Vliv výšky přítokového potrubí na odtokové koncentrace nerozpuštěných látek (NL, mg/l)

0,3 0,7 1,1

0,2 0,6 1,0

7

ČOV V HORÁCH

30.5.2013


Multi-Vari Chart for Koncentrace NL (max) (mg/l) by Height of Sludge (m) - Height of Inlet (m)


3500

Height of Sludge (m) 0.2 0.6 1.0

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0.3

0.7 Height of Inlet (m)

1.1


Main Effects Plot for Koncentrace NL (max) (mg/l) Data Means

Height of Sludge (m)

2000

Height of Inlet (m)

1800

Mean

1600 1400 1200 1000

0.2

0.6

1.0

0.3

0.7

1.1


Contour Plot of Koncentrace NL ( vs Height of Sludge; Height of Inlet 1.0

Koncentrace NL (max) (mg/l) 500 < 500 – 750 750 – 1000 1000 – 1250 1250 – 1500 1500 – 1750 1750 – 2000 2000 – 2250 2250 – 2500 2500 – 2750 2750 – 3000 > 3000

Height of Sludge (m)

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.3

0.4

0.5

0.6 0.7 0.8 Height of Inlet (m)

0.9

1.0

1.1

8

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Vliv rozrážecí stěny? • Rozdělení rychlostí v objemu septiku • Vliv na uvolnění kalu z akumulovaného prostoru • Cíl – optimální poloha a výška stěny

Zobrazení rozdělení vektorů rychlostí pro parametry: vin=0,1 m s-1, Xd=1,0m, Yd=0,2m, Hd=0,5m, Hk=0,5m v čase t=2400s




9

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Poloha rozrážecí stěny: Xd = 4,0m, Yd = 1,0m Výška rozrážecí stěny: Hd = 1,5m



10

ČOV V HORÁCH

30.5.2013




11

ČOV V HORÁCH

30.5.2013



Vliv polohy rozrážecí stěny na odtokové koncentrace nerozpuštěných látek (NL, mg/l)

Scatterplot of Koncentrace NL (max) (mg/l) vs C1


7000 6000

Xd 1 2 4 6 7

4-1-1,5-1,5

1-0,6-1,5-1

2-1-1,5-1,5

5000

6-1-0,5-1,5

4000 3000 2000 1000 0

0

20

40

60

80

100

120

140

C1

Hodnoty v rámečcích: 1)Xd, 2)Yd, 3)Hd, 4)Hk

12

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Scatterplot of Koncentrace NL (max) (mg/l) vs C1


7000 6000

Hk 0.5 1.0 1.5

4-1-1,5-1,5

1-0,6-1,5-1

2-1-1,5-1,5

5000

6-1-0,5-1,5

4000 3000 2000 1000 0 0

20

40

60

80

100

120

140

C1

Hodnoty v rámečcích: 1)Xd, 2)Yd, 3)Hd, 4)Hk

Boxplot of Koncentrace NL (max) (mg/l)

6000 5000 4000 3000

4 Xd

474.7

2

1474.6

1000

1272.6

2000

1272.6

2494.7


7000

0 1

6

7

Main Effects Plot for Koncentrace NL (max) (mg/l) Data Means Xd

Yd

3000

Mean

2000 1000 1

2

4 Hd

6

7

0.2

0.6 Hk

1.0

0.5

1.0

1.5

3000 2000 1000 0.5

1.0

1.5

13

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Měněné parametry: Xd = vzdálenost stěny od přítoku (1 – 7 m) Yd = výška stěny ode dna (0,2 – 1,0 m) Hd = výška stěny (0,5 – 1,5 m) Hk = výška kalu (0,5-1,5 m) • • • •

Rychlost vin = 0,04 m/s, dosažené maximum NL na odtoku během t = 40 minut Koncentrace NL (max) (mg/l) = - 677 - 86.9 Xd - 22 Yd + 256 Hd + 2668 Hk S = 1176.09 R-Sq = 48.1% R-Sq(adj) = 46.5%

• Rychlost vin = 0,04 m/s, průměrné hodnoty NL na odtoku během t = 40 minut • Koncentrace NL (mean) (mg/l) = - 649 + 3.54 Xd + 0.3 Yd + 23.3 Hd + 1006 Hk • S = 239.072 R-Sq = 75.4% R-Sq(adj) = 74.7% • • • • • • • •

Rychlost vin, max = 0,10 m/s, dosažené maximum NL na odtoku během t = 40 minut Koncentrace NL (max) (mg/l) = 31266 + 1715 Xd - 2074 Yd - 8680 Hd - 3465 Hk S = 18700.8 R-Sq = 8.3% R-Sq(adj) = 5.4% Rychlost vin, max = 0,10 m/s, průměrné hodnoty NL na odtoku během t = 40 minut Koncentrace NL (mean) (mg/l) = 1362 + 61.2 Xd + 62 Yd - 459 Hd + 533 Hk S = 870.718 R-Sq = 12.3% R-Sq(adj) = 9.6%

Závěry 1. Investice vynaložených prostředků do matematických modelů je (ne)návratná… 2. Předurčení septiků do NEzatracovaných technologií 3. Přesto, matematický model řešeného septiku může výrazně zlepšit čistící účinnost! 4. Ekonomická návratnost pro provozovatele – předcházení kolmatace

Nejlepší varianta řešeného příkladu (septik pro 200 EO) • • • •

Objemová hmotnost: optimum ρ = 1010 kg/m3 Vrstva akumulovaného kalu: Hk = 0,5 – 0,6 m Výška přítokového potrubí Hp = 0,5 – 0,7 m Nejvýhodnější poloha rozrážecí stěny Xd=4,0m, Yd=1,5m, Hd=1,5m, Hk = 0,5 m – tzn. polovina délky septiku, nejvyšší stěna, kal níže, než uvádí norma ČSN 12566-1

14

ČOV V HORÁCH

30.5.2013

Tento příspěvek vznikl za finanční podpory agentury TAČR z projektu TA02021032 “Anaerobní separátor nerozpuštěných látek a nutrientů“.

Děkuji za pozornost! Michal Kriška [email protected]

Seminář ČOV v horách, 30.5.2013

15

Podklady pro návrh septiku ČOV V HORÁCH VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY VKOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY Michal Kriška

Recommend Documents