Prof. Hani Abu Qdais )CE551-ENVIRONMENTAL ENGINEERING (2 عمليات معالجة مياه الصرف الصحي WASTEWATER TREATMENT PROCESSES اول شي بدنا نعرف انه Waste water treatment plantعبارة عن مجموعة من ال processesيلي بتتراوح ببساطة إلى بعض االحيان في غاية بالتعقيد يلي بتكون كثير مكلفة وهاد الشي طبعا ً حكينا بعتمد اختيار العملية حسب (انا ك مهندس) يعني بقدر احكيلهم يحطوا كل انواع معالجة المياه ورى بعض بس هل هذا هو ال economy؟ يلي حكينا عنه ؟؟ ال طبعا ً الزم اهتم كمان بالناحية االقتصادية يعني صح بحققلي ال safetyلكن الكُلفة ال فأنا لو بقدر احقق السيفتي بكُلفة اقل ليش أل ؟ ف ُمهمتي كمهندس اختار: The right treatment processes that will achieve the objective of treatment وشو يلي بحدد The objective of treatment؟ Eventual use of wastewaterيلي هو االستخدام النهائي للمياه وهاد شو يلي بخلينا نعرف كيف الزم يكون ؟ The standardيلي هي موجودة بآخر ساليد بأول محاضرة وثاني فاكتور هو :ال Quality اليوم راح نتعرف بشكل اساسي على انواع "التريتمنت" وهي ببتراوح من Pre-treatmentالى Tertiary محطة الصرف الصحي التقليدية...اليومConventional wastewater plant ... today نبلّش نحكي عن وحدة وحدة بالنسبة للبرايمري هي يلي بستخدم فيها Physical treatmentويلي بستخدم فيها Physical forcesمثل Settling, gravitation and head loss سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais بعدها بننتقل لل Secondary treatmentويلي بنس ّميها Biological treatmentومن االسم يعني بستخدم فيها Bio يعني انه بستخدم فيها بكتيريا لتحليل المواد العضوية يعني بالسكندري بشيل المواد العضوية اما بالفزيكال تريتمنت بشيل الشغالت يلي settle under by their own weightويلي بكون نوعهم اصالً غير عضوي وسهل ازالتهم وهون وصلنا لعالقة الكل رابح فيها انا بتخلص من المواد العضوية +البكتيريا بتوكل فبنوصل ل Win-win situation طبعا ً انا بهمني انه البكتيريا تكون سعيدة وهي بتشتغل وبدي اعمللها ظروف مناسبة لحتى تشتغل ف بدي ازيد ال Kinetics وهاد بيعبر عن "سرعة التفاعل" لما يكون سريع التفاعل هاد معناه انه اليونيت بتصير اصغر ألنه الوقت للمعالجة بصير اقل وانا بهمني تكون سريعة اصالً معالجة مياه الصرف الصحيWASTEWATER TREATMENT • Wastewater treatment processes may be classified as: عمليات معالجة مياه الصرف الصحي يمكن تصنيفها إلى ثالثة أنواع رئيسية: 1- Primary or physical processes العمليات األولية أو الفيزيائية :هذه العمليات تتضمن إزالة الملوثات من المياه باستخدام عمليات فيزيائية مثل الغربلة (التصفية) وترسيب الجسيمات .خالل هذه العمليات ،تتم إزالة المواد الصلبة والجسيمات الكبيرة من المياه 2- Secondary or biological processes العمليات الثانوية أو البيولوجية :هذه العمليات تعتمد على الكائنات الحية مثل البكتيريا لتفكيك المواد العضوية المتبقية في المياه .هنا ،تتمثل البكتيريا في تحويل المواد العضوية إلى مواد غير ضارة واستقرار الملوثات 3- Tertiary or advanced (polishing) processes العمليات الثالثة أو العمليات المتقدمة (عمليات التلميع) :هذه العمليات تُستخدم لتحسين نوعية المياه بعد العمليات األولية والثانوية .يتم استخدام عمليات التلميع إلزالة الملوثات الباقية بشكل فعال ،وتشمل تقنيات مثل الترشيح الميكانيكي المتقدم، وعمليات الكيميائية المتقدمة مثل الترسيب بالفلكوتايد ،وعمليات التعقيم باألشعة فوق البنفسجية طبعا ً نحنا بالتكنو عنا بس المعالجة االولية والثانوية وما عنا النوع الثالث يلي هو ّ بتخلصلي من النيتروجين لذلك بنشوف انه عنا ما ع ّنا هو بس عنا "الدنسفيكيشن" بس ما بتتخلّصلي من النيترجين) البحيرة كلها طحالب (يعني مش انه ما ّ نحنا حكينا انه هي مفيدة لحد ما لكن لو كثرت بصير في ظاهرة اإلثراء الغذائي فبتصير تتكاثر وتنعكس سلبا ً على جودة الجسم المائي سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais نرجع نذكر انه بمياه الصرف الصحي: Sewage contain 99.9 % sewage & 0.1 % solid وكل شغليييي هاد ألخلص من هاد ال %0.1ألنه من حيث الك ّم قليل لكن من حيث التأثير فهو قوي وكثير خطير Typical waste treatment اآلن بدنا نحكي شغلة ويلي هي بنقدر نحنا نطلّع مياه الصرف مياه قابلة للشرب واالستخدام البشري لكن في عنا حاجز نفسي عند الناس انه ما بشرب مياه صرف معالجة وبرضو التكلفة بتكون مرتفعة ?Why pretreatment هاي بتكون بالغالب لمياه المصانع قبل ما اد ّخلها محطة التنقية -To reduce and eliminate contaminants. للحد من الملوثات والقضاء عليها -To protect the sewer lines. لحماية خطوط الصرف الصحي Common wastewater pretreatment process: Services Bar cracks, screens, rotary disks, centrifugal Gravity separators. Air flotation devices In-line, off-line basins Process Coarse solid screening Free oil separation Equalization سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais If I have wastewater with high pH, I will take it to equalization tank and here I do pretreatment. وحكينا عنها قبل هالحالة وبرضو بستنى ليجي ويست ووتر البي إتش الها منخفضة وبدمجهم وبدخلهم لل treatment Primary treatment ألنه بالمرحلة االولى -Sewage solids settle to the bottom. primary sludge then sludge are pumped to else treatment. Wastewater stays of a certain period of time, then the solids are settled. Under their own weight, it is type number one of settling. تبقى مياه الصرف الصحي لفترة معينة من الزمن ،ثم تترسب المواد الصلبة .وهي النوع األول من الترسيب تحت وزنها We must remove suspended solids in a primary stage but still have dissolved solids. We can use bacteria to remove it because it is considered as a food (secondary treatment). : Used to remove coarse solids from WW (Sticks, rags and other largeالشبكات (المصافي) • Screens objects) so as to prevent clogging and provide protection to pumps and other plant equipment. Usually, it is the first operation applied to incoming WW to the plant. تُعتبر الخطوة األولى :عند دخول مياه الصرف إلى محطة المعالجة ،تتم مرورها أوالً عبر الشبكات .هذا يضمن أن تتم إزالة الشوائب الكبيرة قبل بدء عمليات المعالجة األخرى ي واقمشة هاي المواد كلها (بكون شكلها زي منخل الشباك ) طبعا ً بهالمرحلة بتالقي اكياس بالستيك وعجال والعُص ّ بتتجمع عالشبكة (اسمها كورس سكرين يلي بتشيل القطع الكبيرة) وظيفتها :تهدف إلى منع انسداد ال ُمعّدات داخل المحطة وتوفير الحماية للمضخات واألجهزة األخرى • Screens may be Coarse screens (Bar racks) or fine screens هناك نوعان رئيسيان من الشبكات -الخشنة والدقيقة .الشبكات الخشنة تُستخدم إلزالة الشوائب الكبيرة ،بينما تُستخدم الشبكات الدقيقة إلزالة الشوائب األصغر واألرق (بنقدر نحط الثنتين عادي بالمحطة ورى بعض اول شي الخشنة بعدين الفاين مثل ما في عنا بمحطة التكنو) سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais طبعا ً الهم ملف برضو الدكتور راح يشرحه وهاد بدايته (بس حطيتهم مشان تكونوا على علم فيهم حالياً) SETTLING or SEDIMENTATION ُمراجعة بس سريعة ألنواع الستيلنغ: • The removal under gravitational forces the suspended solids in water. الستلينغ :عملية إزالة الجسيمات الصلبة المعلقة في المياه باستخدام القوى الجاذبة (فيزيكال) • Types of settling 1. Type 1, which involves the removal of discrete particles هذا النوع يتضمن إزالة الجسيمات المتفرقة بشكل فردي من المياه .هذه الجسيمات ال تتفاعل أو تتجمع سويًا بل تترسب بشكل منفصل مثال عليها الرمل لو حطيته بكاسة مياه كل حبه لحالها بتمشي ووحدة بتوصل قبل الثانية للقاع ما بتستناها (حسب الوزن يلي اثقل بيوصل قبل) اآلن بنالحظ انه المياه ضلت عكرة (سبب العكارة هي االشياء العالقة) على شكل Colloidalوهاد تابع لتايب :2 2. Type 2 settling involves the removal of flocculant particles هذه المواد تساعد في هذا النوع ،يتم إزالة الجسيمات المتجمعة أو المتجمعة م ًعا بواسطة البكتيريا يلي حكينا عنها بتجمع هاي الجسيمات الصغيرة معًا لتشكيل جسيمات أكبر تترسب بسهولة 3. Type 3 settling which involves removal of particles that settle in a contiguous zone هذا النوع ينطوي على إزالة الجسيمات التي تتسوى في منطقة مستمرة دون تجمع كبير .تكون هذه الجسيمات أصغر وتستقر تدريجيًا في الحوض دون تجمع واضح (بكونوا على شكل غشاء وبدون تشبيه بتكون زي القشطة على وجه الحليب) هيك بتكون هاد النوع بتشكل وبرسبوا كلهم مع بعض 4. Type 4 settling in where compression or compaction of particles occur هذا النوع يشمل ضغط أو ضغط الجسيمات لزيادة كثافتها .عندما يتم ضغط الجسيمات ،يصبح لديها قوى جاذبية أكبر وتترسب بسرعة أكبر (هاد زي لو الحليب فرط معاك شو بصير ؟ بتصير السوليدز بتنزل كلها تحت والمياه بتطلع لفوق لحالها) سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais • Screens are contained in rectangular channels that receive the flow from the collection system. A straight channel section should be provided a few meters ahead of the screen to ensure good distribution of flow across the screen. الشبكات بتكون موجودة في قنوات مستطيلة تستقبل تدفق مياه الصرف ومن المهم توفيرمقطع قناة مستقيم قبل الشبكة لضمان توزيع جيد لتدفق المياه عبر الشبكة Screening Devices are used to remove solids from wastewater solids Consists of a sticks, rags, boards and other large objects. أجهزة الغربلة ت ُستخدم إلزالة المواد الصلبة من مياه الصرف الصحي وتتكون من العصي والخرق واأللواح وغيرها من األشياء الكبيرة أعلىRemoving (RE) صغيرة كل ما كانOpening ↑للرسم هاد يلي فوق كل ما كانت ال In designing the process, we should determine: يجب علينا تحديد،عند تصميم العملية: 1.head loss المسموح فيه 2.opening between bars. Type of screens. ّ بن clogging ظف مشان ما يصير تراكم و سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais The velocity should not exceed 0.3 m/s Efficiency بنالحظ بالشكل انها مائلة وهاد مشان ال بتكون اعلى وأفضل • In bar racks (coarse screens): 𝟒 𝒘 𝟑 𝒉𝑳 = 𝜷 ( ) × 𝒉𝒗 𝒔𝒊𝒏 𝜽 𝒃 اصطدام ومرور المياه حول ال "بار" بسبب "هيد لوس" وهو بزيد او بنقص حسب انه بتعلّق حسب طبيعة او شكل البار اذا كان دائري بكون "سموث" اكثر من لما يكون مربع او مستطيل يعني بعتمد على "شكل البار" والهيد لوس • Applies for clean screens • hL= head loss, m • β = a bar shape factor, 2.42 for sharp-edged bars and 1.79 for circular bars • w = maximum cross-sectional width of bars facing the direction of flow (m) • b – is minimum clear spacing of bars (m) • hv = velocity head of flow approaching rack (m) • θ angle of rack with horizontal chamber احيانا ً في عندي باتكلز زي حبات الرمل هاي سهل انها تنشال قبل ما ندخل على البرايمري سيتلنغ فبتدخل على المهم بالصفحة الجاي راح نبلش نحكي عنهااااChannel زي ال سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais غرفة الرمل GRIT CHAMBER هي جزء مهم في نظام معالجة مياه الصرف الصحي وتستخدم لفصل وإزالة الجسيمات الصلبة الدقيقة مثل الرمل والطين وقشور البيض والزجاج وحبيبات القهوة من مياه الصرف الصحي .هذه الجسيمات الصلبة تعرف بالرمل وهي تعتبر من الشوائب التي يجب إزالتها قبل مرحلة المعالجة الثانوية ألنها يمكن أن تتسبب في ت لف معدات المعالجة وتعرقل أداء العمليات الالحقة • Sand, silt, eggshells, glass, coffee grand bones compose materials called grit in ww treatment systems. • Quantities of grits ranging from 4 to 200 m3 /106m3 of WW with typical value of 15 m3 /106m3 كمية الرمل في مياه الصرف تتراوح عادة بين 4و 200متر مكعب لكل مليون متر مكعب من مياه الصرف ،مع قيمة معتادة تقدر بحوالي 15متر مكعب لكل مليون متر مكعب • Grit chamber design must be such that only grit particle settles, leaving organic matter suspended and separated from the grit. To do that the channel may be carefully controlled at a specified value of approximately 0.3m/s by grit channel outlet flow control devices such as proportional flow weirs or critical flow flumes. تصميم غرفة الرمل يجب أن يكون ُمص ّم ًما بحيث يتم فصل الجسيمات الرملية فقط ويترك المواد العضوية ُمعلّقة .لتحقيق ذلك ،يجب مراقبة التدفق في القناة بعناية عند قيمة محددة تبلغ حوالي 0.3متر في الثانية باستخدام أجهزة تحكم في تدفق مخرج غرفة الرمل مثل الحواجز النسبية للتدفق أو المناخل التي تعمل على تحقيق تدفق نقطة الحد الحرج .تحقق هذه القيمة المنخفضة للتدفق من فصل الرمل ومنع الجسيمات العضوية من التسوية في الغرفة هون انا بتحكم بعملية ال Settlingمن خالل السرعة ” “velocityبحيث المواد على سرعة ُمعيّنة تترسب (بتأثير :وزنها وسرعتها) If I have two screens no need to grit chamber • Hydraulically GC are designed to remove by Type I settling discrete particles with diameters of 0.2 mm and specific gravity of 2.65 تم تصميمها هيدروليكيًا إلزالة الجزيئات المنفصلة من النوع األول والتي يبلغ قطرها 0.2مم ووزنها النوعي • 2.65 طبعا ً بنالحظ انه استخدمنا فيها "الفزيكال تريتمنت" سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais • Hydraulically GC are designed to remove by Type I settling discrete particles with diameters of 0.2 mm and specific gravity of 2.65 ُحجرة الرمل ،هي جزء من نظام معالجة مياه الصرف الصحي ،وهي تستخدم إلزالة الجسيمات الصلبة الصغيرة من مياه الصرف الصحي قبل أن تتجه إلى مراحل المعالجة الالحقة. تعني أن حجرة الرمل مصممة هيدروليكياً ،أي بتصميم يأخذ في اعتباره تدفق ""Hydraulically GC are designed وحركة المياه في النظام تشير إلى أنها مصممة إلزالة الجسيمات بواسطة عملية تسمى الترسيب النوع األول"to remove by Type I settling" . تشير إلى أن حجرة الرمل تستهدف إزالة الجسيمات المنفصلة ""discrete particles with diameters of 0.2 mm .التي يكون قطرها 0.2ملم المعالجة البيولوجية BIOLOGICAL TREATMENT حكينا نحنا بعملية ال ُمعالجة مع البكتيريا بنوصل لعالقة Win-win situationبحيث انه البكتيريا بتتغذى عاألُورغانيك يلي نحنا بدنا نتخلص منها واحنا: we benefit from that by decreasing this harmful Materials that cause odor, Color and so on. • In Biological Treatment, microorganisms use the organics in wastewater as a food supply and convert them into biological cells or biomass. As WW contains a wide variety of organics, a wide variety of organisms, or mixed culture is required for complete treatment. حكينا التحليل نوعين: ترجمة عامة للفقرة :في المعالجة البيولوجية ،يستخدم الكائنات الدقيقة (الميكروبات) العضويات الموجودة في مياه الصرف كمصدر غذاء ،ويقومون بتحويل هذه المواد العضوية إلى خلية حية أو كتلة حية بيولوجية .حيث تحتوي مياه الصرف على مجم وعة واسعة من المواد العضوية ،وبالتالي يكون هناك حاجة إلى مجموعة واسعة من الكائنات الدقيقة أو ثقافات مختلطة لضمان إتمام العملية بشكل كامل اآليروبيك ريآكشن عبارة عن: 𝑠𝑙𝑙𝑒𝑐 𝑒𝑟𝑜𝑚 𝑜𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑐 𝑚𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟 + 𝑏𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 + • Design of biological systems requires an understanding of the biological principles, kinetics of metabolism, principles of mass balance, and physical operations necessary to control the environment in the reactors. يتطلب تصميم األنظمة البيولوجية فه ًما للمبادئ البيولوجية وحركيّات األيض ،ومبادئ التوازن الكتلي ،والعمليات الفيزيائية الضرورية للتحكم في البيئة داخل "الريأكتورز" التي ت ُستخدم في معالجة المياه سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais شو هو ال Kinetics؟ Speed of reaction ودائما ً تعلّمنا بال:Mass balance 𝑛𝑜𝑖𝑡𝑝𝑚𝑢𝑠𝑛𝑜𝑐 𝑟𝑜 𝑛𝑜𝑖𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑒𝑔 𝑖𝑛𝑓𝑙𝑜𝑤 − 𝑜𝑢𝑡𝑓𝑙𝑜𝑤 ± مين عنّا يلي بصيرله "جنيريتد"؟ البكتيريا ومين يلي راح يصيرله إستهالك بالريأكشن ؟ األُورغانيك يلي هي ال BOD يلي بدنا نعرفه انه هاي بتزيد ب"ريت" ُمعيّن وهاي بتنقص ب "ريت ُمعين" مو بشكل عشوائي طيب شو معنى Rate؟ يعني بكون عندي C0وبتصير Cو t0بتصير t 𝐶𝑑 𝑡𝑑 = 𝑒𝑡𝑎𝑅 هاد هو ال Principleبالديزاين تاعنا والزن اعمل ظرف ضمن "الريأكتور" وتكون مناسبة للبكتيريا حتى نقلل البكتيريا بطريقة فاعلة ألنه هاد بخلّي التفاعل يكون سريع فمعناه الريأكتور حجمه بيصغر وهاد إقتصادي أكثر ): Secondary treatment الجزء االكثر أه ّمية بالويست ووتر )(The most important part Remove up to 90% of the organic matter and oil. بهالعملية كل المواد العضوية والزيوت يلي بتسببلي الروائح والمشاكل بتنشال biological treatment process during second secondary treatment. Biological clarification, يحدث ترسيب الجزيئات العضوية في القاع ،مما يساعد في تنقية المياه (بتكون المياه باالعلى (Biological Clarification): صافية) وحكينا مثال عليه اللبن لما يفرط (السوليدز بنزل تحت ومن فوق السائل) البيئات البيولوجية الثالث الرئيسية biological environments three major ones, Aerobic في هذا النوع من البيئات ،يتم توفير األكسجين للكائنات الحية لتسهيل تحليل المواد العضوية .يستخدم هذا النهج عادة لتحليل المركبات العضوية القابلة للتحلل بشكل كامل Anaerobic تتم عملية العالج بدون وجود األكسجين .يستخدم ذلك لتحليل المواد العضوية في غياب األكسجين ،وينتج عنه غاز الميثان هاي عادي بتشتغل سواء بوجود اكسجين او بغيابه Anoxic هو نوع من البيئات البيولوجية حيث تكون الكائنات الحية في بيئة تفتقر إلى األكسجين أو تحتوي على كميات منخفضة منه. يُستخدم هذا النوع لتحليل المواد العضوية بشكل جزئي دون وجود كميات كافية من األكسجين سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais ما هي المعالجة البيولوجية ?What is biological treatment - Use microorganism to remove contaminants. هون بحكيلي انه بستخدم بالمعالجة المايكروأُوغانيزم ألعمل إزالة للملوثات (هي اصالً بتتغذى عليها ألنها بتعتبرها طعام) معرفة تكوين مياه الصرف الصحي - Knowing the composition of the wastewater. اختر متطلبات النظام الصحيحة - Choose right system requirement. - Bacteria Remarkable ability. - Take energy from the oxidation of organics for metabolism and building cells. - Favorable conditions for the growth. This metabolic activity can remove contaminants. استخدام البكتيريا في معالجة مياه الصرف يعتمد على قدرتها الرائعة على أداء عمليات أيض أساسية تسهم في إزالة الملوثات. فيما يلي بعض األسباب الرئيسية الستخدام البكتيريا: قدرة استثنائية على األيض 1. البكتيريا تتمتع بقدرة استثنائية على تحلل وتفكيك المركبات العضوية الموجودة في مياه الصرف .تتضمن هذه العمليات مصدرا للطاقة للبكتيريا األيضية أكسدة المواد العضوية ،والتي توفر ً استخراج الطاقة من المواد العضوية 2. تقوم البكتيريا بسحب الطاقة من خالل أكسدة المواد العضوية خالل عملياتها األيضية .هذه الطاقة ضرورية لبقاء البكتيريا على قيد الحياة ،وللنمو ،وتكاثر الخاليا البكتيرية أيض ونمو الخاليا 3. ت ستخدم البكتيريا الطاقة المحصلة من أكسدة المواد العضوية لدعم نشاطاتها األيضية .ال تقتصر استخدام هذه الطاقة على وظائفها األساسية فقط ،بل تساعد أيضًا في بناء وتكاثر الخاليا البكتيرية توفير ظروف مالئمة للنمو 4. تنمو البكتيريا بشكل جيد تحت ظروف بيئية معينة ،ويم كن تصميم أنظمة معالجة مياه الصرف لتوفير هذه الظروف المالئمة. يتم مراقبة عوامل مثل درجة الحرارة والحموضة وتوافر العناصر الغذائية بعناية لدعم النمو األمثل ونشاط البكتيريا معلومات حابه احكيلكم عنها الدكتور حكاها بشكل سريع بس الزم تكونوا عارفينها: الهم نفس المعنى Bacteria, biomass, microorganism الهم نفس المعنى Organic matter, BOD, substrail الهم نفس المعنى Treated, effluent سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais GROWTH & FOOD UTILIZATION احنا حكينا بنفس الوقت في عندي انتاج للبكتيريا وإستهالك للطعام تاعها يلي هو الويست يلي بدنا نخلص منه وحكينا (هدول اإلثنين كل واحد بيمشي ب"ريت ُمعيّن") خلينا نشوفهم لو كانوا بسيستم ُمعيّن كيف البكتيريا بصير فيها : تعرفوا لما تروح ال سمح هللا على المستشفى ويحكولك بدنا نعملّك زراعة دم او زراعة بول فحص زراعة الدم هو اختبار يتحقق من وجود أي أجسام غريبة في الدم مثل البكتيريا والفطريات والكائنات الدقيقة األخرى التي يؤدي وجودها إلى التسبب بالعديد من األمراض المهممم يا جماعة يعني بيوخذوا عيّنة منك وبزعوها ب dishesيلي اسمه Culture dish for bacterial growth وهاد بحطوا فيه ماتيلاير بتحبها البكتيريا وبحطوا عليه عيّنة الدم وبتركوه بال Incubatorيلي هي الحاضنة وبوجود ظروف بتحبها البكتيريا لتتكاثر (لو في بكتيريا بعد شوي راح يظهر هون زي Coloniesبس ّموه يعني زي الخبز لما تتركه فترة ويطلع عليه العفن اآلن في حالة ما ظهرت معناته ما في بكتيريا) اآلن انا هوننن بالويست ووتر انا عارففف ومتأكد في بكتيريا بس بدي اشوف كيف هاي البكتيريا بتتغذى على المواد العضوية فنفس الشي بحطلها شي بتحبه وبتحب توكله (بحط عيّنة من الويست ووتر بس ّميها cultureوبشوف كيف ال Development growthتاع البكتيريا كيف بزيد وللفود يلي حطيتلها اياه كيف بنقص هاد اسمه Batch cultureال د ّخلنا فود ووال طلّعنا بكتيريا كان ُمغلق سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais اآلن اما بال Plantفي مياه جارية 24ساعة مو زي هناك كان ُمغلق انه بدخل يلي بده معالجة وبطلع منها ال ُمعالج وهكذا يعني عمليةة مستمرررةةةة MONOD KINETICS هاد العالم موند راح عمل Several testوشاف كيف ال microorganismsبتتأثر بالفود ,شو ال Substrate Which limiting itيعني انت بمرحلة عُمرية بضل جسدك ينمو بس بعدها بوصل مرحلة الثبات بنهاية الحياة وهون نفس الشي بضل يتغذّى ويوكل من شيء ببس بمرحلة ال growthتاعه بتوقّف وبوصل للماكسيمم: هون العالم رجع حكى شايفين الماكسيمم ؟ لو صه ورحنا قطعنا الكيرف ونزلنا على أخذنا نُ ُّ محور اإلكس راح يعطيني شي بنس ّميه كونستانت اسمه Ksوهاد اسمه: Half velocity constant شو يعني لو بدنا نعرفه؟ هو عبارة عن: Concentration of substrate that corresponds to half value of the maximum growth rate S VS Ks فطلع بهاي ال ُمعادلة: 𝐒 𝐒+ 𝒔𝐊 × 𝟎𝐤 = 𝐊 ) K0: maximum growth constant (t-1 S: concentration of limiting food in solution BOD, COD mg/l Ks: half velocity constant mg/l برضو اوجد عالقة: 𝒔 𝐑 𝐘 𝐫𝒙 = − هو يونيتليس Y: yield coefficient بعبّرلي عن كم البكتيريا مقابل كل غرام من البي اوه دي إستُهلك Y= mg/l of biomass per mg/l of food utilized سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais اآلن بال Biological treatmentبنميّز بين شغلتين يلي هُ ّما : التصنيف هاد بعتمد على موقع ال microorganismبالنسبة للويست ووتر 1) suspended growth process هون بتكون البكتيريا والويست ووتر Suspension together in a mixer in aeration tank 2)attached growth process البكتيريا بتكون على ميديا والويست ووتر passing هون طبعا ً راح نتعلم الديزاين للطريقتين وكل طريقة الها برضو اكثر من طريقة لل ُمعالجة اآلن أشهر وأول طريقة لل suspended growth processويلي ُمعظم محطات التنقية باالردن بتشتغل عليها Activated sludge process هون يلي بعمله بد ّخل الويست ووتر على تانك بنس ّميه Aeration tankمالحظة :هاي مش اول تريتمنت ركزوا هاي بتكون جاي قبلها الفزيكال تريتمنت بس هون احنا يعني مقتطعين يلي قبل ACTIVATED SLUDGE PROCESS سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais سبب التسمية لهالطريقة بهاإلسم بسببthe process is being activated by the circulation of the sludge: اآلن انا شو مهمتي ؟؟؟؟؟؟ بالديزاين بحدد الفوليوم لآليريشن تانك والفوليوم للسكندري ستلينغ تانك والزم احافظ على باالنس بين البكتيريا والفود الموجود ليش بدي احافظ عليه طيب ؟ ألنه اذا زادت البكتيريا بتستهلك االكل كله وما بضل في اكل وبتفشل العملية واذا االكل زاد كثير البكتيريا بصير عندها نهم وبتوكل كل االكل وبصيبها تُخمة فبدنا نوازن ”“food to microorganism ratio 𝑐𝑑 الفود𝑁𝑂𝐼𝑇𝑃𝑀𝑈𝑆𝑁𝑂𝐶 −بكتيريا 𝑁𝑂𝐼𝑇𝐴𝑅𝐸𝑁𝐸𝐺 = 𝑄𝐶0 − 𝑄𝐶 + 𝑡𝑑 وهاد باآلخر بيوصل عندي ل Steady stateمعناته = 0 نيجي االن لل Generationويلي هو عبارة عن 𝑥𝑑 𝑡𝑑 ∀ 𝑐𝑑 𝑡𝑑 ∀ 𝑠𝑑 نيجي االن لل consumptionويلي هو عبارة عن 𝑡𝑑 ∀ هاد يلي فوق ماس باالنس بدون ريسيركوليشن اآلن هاي الصورة ما فيها شي جديد عن يلي شرحه الدكتور فوق ): العملية تشمل Include operation: Gravity thickening. Air Flotation. aerobic and anaerobic digestion التثبيت الكيميائي او الحراري Chemical or heat stabilization. سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais ACTIVATED SLUDGE (CSTR) CSTR: Continuous Stirred Tank Reactor دايما ً في ميكسينغ • Carry out a mass balance around the system for both biomass (x) and substrate (BOD ,”s”) • 𝑩𝒊𝒐𝒎𝒂𝒔𝒔 𝒊𝒏 + 𝒃𝒊𝒐𝒎𝒂𝒔𝒔 𝒈𝒓𝒐𝒘𝒕𝒉 = 𝒃𝒊𝒐𝒎𝒂𝒔𝒔 𝒐𝒖𝒕 𝑘 𝑆 • 𝑄0 𝑋0 + 𝑉(( 𝐾0 + 𝑆) – 𝑘𝑑 𝑋) = (𝑄0 – 𝑄𝑤 )𝑥𝑒 + 𝑄𝑤 𝑋𝑢 𝑠 • 𝑭𝒐𝒐𝒅 𝒊𝒏 – 𝑭𝒐𝒐𝒅 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒆𝒅 = 𝑭𝒐𝒐𝒅 𝑶𝒖𝒕 • 𝑄0 𝑆0 – 𝑉 𝑘0 𝑆𝑋 = (𝑄0 – 𝑄𝑤 )𝑆 + 𝑄𝑤 𝑆 𝑌(𝐾𝑠 + 𝑆) • 𝑄0 , 𝑄𝑤 is influent and waste sludge flow rate m3 /d 𝑄0 يلي داخلة للسيستمQWيلي خارجة من السيستم • X0 , X, Xe , XU in kg/m3 هدول كلهم بعبروا عن البكتيريا بس وين موقعهم؟؟ X0 biomass concentration in influent ودايما ً بعتبروها صفر ألنه دايما ً الفريش ويست ووتر بتكون فيها بكتيريا قليلة جدا ً لحد ما تدخل عاآليريشن تانك بصير فيها تكاثر X :reactor, Xe :effluent and XU: clarifire underflow (waste) هاي بكتيريا جدا ً غنية فيها • V= Volume • Ks: half velocity constant , k0:maximum , kd:death growth , Y: yield coefficient, Kinetic constants سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais • Rearranging and combining the above equations • 𝑄𝑤 𝑋𝑈 𝑄0 𝑌 = ( ) ( ) (𝑆0 − 𝑆) − 𝑘𝑑 𝑉𝑋 𝑉 𝑋 𝑉𝑋 𝑉𝑋 𝑊 𝑈 𝑊 𝑈 • 𝑄 𝑋 is called mean cell residence time, or sludge age 𝜃𝑐 = 𝑄 𝑋 𝑉 • hydraulic detention time 𝜃 = 𝑄 0 1 𝑌 • 𝜃 = (𝜃 𝑋)(𝑆0 − 𝑆) − 𝑘𝑑 مهممممة هي ويلي تحتها للديزايينننن 𝑐 • 𝑋 (𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑜𝑓 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑜𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑠𝑚) = 𝜃𝑐 𝑌 (𝑆0 − 𝑆) 𝜃 (1 + 𝑘𝑑 𝜃𝑐 ) او البكتيريا بتقعد بالسيستمsludge ويلي هو عبارة عن قيمة قديش الsludge age هون بنتعرف على ال :Detention time وعندي نوعين من ال 1) hydraulic detention time 𝜃 هاد كم بتقعد الووتر باآليريشن تانك 2) mean cell residence time (sludge age) 𝜃𝑐 هاد كم البكتيريا بتقعد بالسيستم اآلن السؤال ليه الثيتا سي الزم تختلف عن ثيتا ؟ النه البكتيريا بترجع مرة ثانية للنظام 𝜃𝑐 > 𝜃 ACTIVATED SLUDGE (PFR) هاي الدكتور ما حكى عنها شي • 𝑋’ = 𝜃𝐶 𝑌(𝑆0 − 𝑆) 𝜃(1 + 𝐾𝑑 𝜃𝐶 ) • X’= average biomass concentration in the reactor • 1 𝑆0 − 𝑆 𝐾𝑆 ln 𝑆𝑖 = [𝑘0 + (1 − 𝛼)( )] − 𝐾𝑑 ( ) 𝜃𝐶 𝑆0 − 𝑆 𝑆 • 𝛼 = 𝑄 𝑄𝑟 • 𝑆𝑖 ∶concentration of substrate after mixing with recycled sludge • 𝑆𝑖 = (𝑆0 + 𝛼𝑆𝑖 )/1 + 𝛼 PROCESS DESIGN عملية التصميم • Design variables for activated sludge reactors are • 1. Volumetric loading rates in kg BOD per cubic meter- day • 𝑉𝐿 = سارة العموش 𝑄 (𝑓𝑙𝑜𝑤 𝑟𝑎𝑡𝑒) × 𝑆0 (𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙 𝑓𝑜𝑜𝑑) 𝑉 Prof. Hani Abu Qdais • 2. Food to microorganism ratio which is the mass of BOD removed divided by the biomass in the reactor (kg/kg) • 𝐹 (𝑓𝑜𝑜𝑑) 𝑄 (𝑆0 – 𝑆) = 𝑀 (𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑜𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑠𝑚) 𝑉𝑋 يعني البي أُوه دي على البكتيريا الزم احافظ عالنسبة زي ما حكينا بحيث البروسيز تضل مستمرة • 3. Mean cell residence time برضو هاي من الفاكتورز المهمة • Typical design parameters are given in tables. EXAMPLE- DESIGNING AN ACTIVATED SLUDGE REACTOR • An activated sludge system is to be used for secondary treatment of 10000 m3/d of municipal wastewater. After primary clarification, The BOD is 150 mg/l مر من البرايمري تريتمنت ّ هاد بعد ما, and it is desired to have not more than 5 mg/l of soluble BOD in the effluent. A CSTR is to be used, and a pilot plant analysis has established the following kinetic values :)هدول يلي حكينا عنهم كاينتيك كونستانت (بتطلّعوا من التجارب يلي بال ُمختبر • Y = 0.5 kg/kg, kd = 0.05 d-1 فيرست اوردر ريأكشن Assuming an MLSS (mixed liquor suspended solids) concentration of 3000 mg/l and underflow concentration of 10000mg/l from the secondary clarifier هون بنزل سالدج وهي غنيّة بالبكتيريا, determine: 1. the volume of the reactor بده حجم السي أس تي آر 2. the mass and volume of solids that must be wasted each day 𝑸 3. the recycle ratio ( 𝑸𝒓) SOLUTION: سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais من جدول المفروض 1) Select 𝜃𝑐 = 10 days هاد فرض ال 10وطبعا ً الزم ما يكون اقل من 3او 4ايام بس في سؤال ليه ما حكالي ما اخليها ع طول ليه بس 10ايام ؟ ألنها بتهرم وبتختير البكتيريا الزم ابدلها ببكتيريا بعدها ّ بعز شبابها 𝑉 𝑄 = 𝜃 • 1 𝑌 𝑑𝑘 = ( ) (𝑆0 − 𝑆) − 𝑐𝜃 𝑋𝜃 • اعوض مكان ثيتا يلي بالقانون يلي تحت ثيتا (كيو على في) يلي راح اعمله بدي ّ 1 QY 𝑑𝑘 = ( )(𝑆0 − 𝑆) − 𝑐𝜃 𝑋V )0.5(0.15 – 0.005 ] − 0.05 𝑣×3 • × • 0.1𝑑 −1 = [10000 • 𝑉 = 1611 𝑚3 𝑔𝑘 1611 𝑚3 ∗ 3 3 𝑋𝑉 𝑚 = 𝑐𝜃 )2 = 𝑈𝑋 𝑊𝑄 𝑑10 بتخلّص منها • thus QW = 48.3m3 /d Xu = 10000 mg/l, , • QWXU = 483.3 kg/d 3) Carry mass balance around secondary clarifier. 𝑢𝑥) 𝑤𝑄 • (𝑄 + 𝑄𝑟 )𝑥 = (𝑄 + 𝑄𝑟 – 𝑄𝑤 )𝑋𝑒 + (𝑄𝑟 + 𝑢𝑥 𝑤𝑄 – 𝑋𝑄 𝑋 – 𝑢𝑥 = 𝑟𝑄 • ][10000 × 3 – 483.3 𝑑− 3 = 4217 𝑚3 / 10 = 𝑟𝑄 • 4217 = 0.42 10000 = 𝑟𝑄 يلي داخلة𝑄 • سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais TRICKLING FILTERS هي تايب من ال Biological treatmentولكنّه تحت ال Attached growth process • TF is a reactor in which randomly packed solids forms provide surface area for biofilm growth. The system must contain equipment for distributing the ww over the medium for removing the effluent. التانك بكون في ميديا ممكن تكون Crushed stoneيعني اما Natural mediaاو كُرات من البالستيك يلي هي Synthetic mediaوبسمح على هاي الميديا على السيرفس تاعته انه يصير في growthللبكتيريا وبمرر عليه الويست ووتر وبصيرلها عملية ال ُمعالجة • Important characteristics of the medium are specific surface area and porosity. يعني كل ما كان السيرفس إيريا للميديا كبيرة "البيوفيلم" كل ما كان في "تريتمنت إفيشنسي" أعلى والمسامية الزم يكون موجودة يعني لو نتخيّل إنت حاط "ستون" بتكون المسامية قليلة فبدي اوازن بين موضوع السيرفس إيريا الكبيرة وموضوع المسامية عن طريق انه بستخدم مثالً crushed stoneوانه يعمل growthللبيوفيلم المسامية مهمة مشان :تمر الويست ووتر وعشانها آيروبيك بروسيز ومشان تطلّع السي أُوه تو والغازات األُخرى • Specific surface area refers to the amount of surface area of the media available for biofilm تشير المساحة السطحية المحددة إلى مقدار المساحة السطحية للميديا المتاحة لنمو البيوفيلم growth. • Porosity is a measure of void space available for passage of ww and air and for ventilation of المسامية هي مقياس للمساحة الفارغة المتاحة لمرور الماء والهواء ولتهوية غازات ال ُمنتجproduct gases. اآلن لما ت ُمر الويست ووتر على السطح عند البيوفيلم بيوخذ منها البي أُوه دي والبكتيريا بتحللها وبتنتج "سي اوه تو" وبتوخذ أُكسجين من "البورس" وبصير تحت في المياه ال ُمعالجة فباخدها وبج ّمعها وبودّيها على السكندري ستلينغ تانك سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais BIOFILM فرقنا بين النوعين انه هناك ميكسينغ وهون أت ّاشد عالسطح بس الشي المشترك بينهم إنه اإلثنين اآلن هيك ببكون ّ بيولوجيكال واالثنين آيروبيك بروسيز سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais Design Equations طبعا ً إحتمال الدكتور يمشيلكم عنّه بهاد الملف ألنه راح ترجعوا تاخدوه نفسسسه هالقانون وعليه سؤال تطبيقي بملف ثاني ف ): دونت ووري • Several design equations were proposed to design of TF. )راح نحكي يعني عن تصميم التركلينغ فلتر (بحكيلي هون انه كثير في معادالت للتصميم بس راح ناخد بس هاي بالمادة One of such equations developed by Eckenfelder: Where: Se= BOD concentration of settled filter effluent, mg/L So= influent BOD concentration to the filter, mg/L k= Treatability constant related to ww characteristics and the medium min-1 D= is depth of filter media, m q= hydraulic application rate of primary effluent, excluding recirculation, m3/m2.min n=constant characteristic of packing used سارة العموش Prof. Hani Abu Qdais هاي الساليدة األخيرة الدكتور ما حكى عنها اي شي: سارة العموش
0
advertisement
Download
advertisement
Add this document to collection(s)
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersAdd this document to saved
You can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users